التلوث الضوضائي ومستويات الصوت غير المرغوب فيها أو المفرطة يمكن أن يكون لها آثار ضارة على صحة الإنسان وجودة البيئة. يحدث بشكل شائع في العديد من المنشآت الصناعية وبعض أماكن العمل الأخرى. فضلا عن التلوث الضوضائي المرتبط بأنشطة الطرق والسكك الحديدية والجوية والأنشطة الخارجية
قياس الجهارة وإدراكها
الموجات الصوتية هي اهتزازات جزيئات الهواء تنتقل من مصدر ضوضاء إلى الأذن. يتم وصفه عادةً من حيث جهارة الصوت (السعة) ودرجة الصوت (التردد) للموجة. يقاس مستوى ضغط الصوت ، أو SPL ، بوحدات لوغاريتمية تسمى ديسيبل (ديسيبل). يمكن للأذن البشرية الطبيعية أن تكتشف نغمة تتراوح من 0 ديسيبل (عتبة السمع) إلى 140 ديسيبل. في نفس الوقت ، الأصوات من 120 ديسيبل إلى 140 ديسيبل تسبب الألم.
ما هو مستوى الصوت في المكتبة مثلا؟ حوالي 35 ديسيبل ، بينما داخل الحافلة المتحركة أو قطار الأنفاق حوالي 85 ديسيبل. أعمال البناءيمكن أن تولد المباني ما يصل إلى 105 ديسيبل SPL عند المصدر. ينخفض مستوى ضغط الصوت مع المسافة من الموضوع.
السرعة التي تنتقل بها الطاقة الصوتية تسمى الكثافة ، بما يتناسب مع مربع SPL. نظرًا للطبيعة اللوغاريتمية لمقياس الديسيبل ، فإن الزيادة بمقدار 10 نقاط تمثل زيادة بمقدار 10 أضعاف في شدة الصوت. في 20 ، ينقل 100 مرة أكثر. ويمثل 30 ديسيبل زيادة في الكثافة بمقدار 1000 مرة.
من ناحية أخرى ، عندما يتضاعف التوتر ، يزيد مستوى الصوت بمقدار 3 نقاط فقط. على سبيل المثال ، إذا أنتج مثقاب البناء 90 ديسيبل من الضوضاء ، فإن أداتين متطابقتين تعملان جنبًا إلى جنب ستنتج 93 ديسيبل. وعندما يتم الجمع بين صوتين يختلفان بأكثر من 15 نقطة في SPL ، فإن النغمات الضعيفة يتم حجبها (أو تغرقها) بواسطة الصوت العالي. على سبيل المثال ، إذا تم إجراء مثقاب عند 80 ديسيبل في موقع بناء بجوار جرافة عند 95 ، فسيتم قياس مستوى الضغط المشترك لهذين المصدرين على أنه 95. لن يتم ملاحظة نغمة أقل حدة من الضاغط.
يتم التعبير عن تردد الموجة الصوتية في دورات في الثانية ، ولكن يتم استخدام hertz بشكل أكثر شيوعًا (1 cps=1 هرتز). غشاء الطبلة البشرية هو عضو حساس للغاية مع نطاق ديناميكي كبير ، قادر على اكتشاف الأصوات بترددات تتراوح من 20 هرتز (نغمة منخفضة) إلى ما يقرب من 20000 هرتز (طبقة صوت عالية). تحدث نغمة الصوت البشري في المحادثة العادية على ترددات من 250 هرتز إلى 2000 هرتز.
يختلف القياس الدقيق لمستوى الصوت والوصف العلمي عن معظم المفاهيم والآراء البشرية الذاتية حوله.تعتمد الاستجابات البشرية الفردية للضوضاء على كل من درجة الصوت والجهارة. عادة ما يرى الأشخاص ذوو السمع الطبيعي أصواتًا عالية التردد أعلى من الأصوات منخفضة التردد من نفس السعة. لهذا السبب ، تأخذ مقاييس الضوضاء الإلكترونية في الحسبان التغيرات في جهارة الصوت المدرك مع طبقة الصوت.
تعمل مرشحات التردد في العدادات على مطابقة القراءات مع حساسية الأذن البشرية والجهارة النسبية للأصوات المختلفة. يستخدم ما يسمى بالفلتر A ، على سبيل المثال ، بشكل شائع لتشخيص المجتمع المحيط. يتم التعبير عن قياسات SPL التي يتم إجراؤها باستخدام هذا الفلتر بالديسيبل المرجّح A أو ديسيبل.
معظم الناس يرون ويصفون زيادة 6-10 ديسيبل في SPL على أنها مضاعفة "جهارة الصوت". نظام آخر ، مقياس C المرجح (dBS) ، يستخدم أحيانًا لمستويات ضوضاء التأثير مثل التصوير ويميل إلى أن يكون أكثر دقة من dBA لجهارة الصوت المدرك للأصوات ذات المكونات منخفضة التردد.
تميل مستويات الضوضاء إلى التغيير بمرور الوقت ، لذلك يتم تقديم بيانات القياس كمتوسطات للتعبير عن مستويات الصوت الإجمالية. هناك عدة طرق للقيام بذلك. على سبيل المثال ، يمكن الإبلاغ عن سلسلة من قياسات مستوى الصوت المتكررة على أنها L 90=75 ديسيبل ، مما يعني أن القيم كانت تساوي 75 ديسيبل أو تزيد عن 90 بالمائة من الوقت.
يمكن استخدام وحدة أخرى تسمى درجات مكافئ الصوت (L eq) للتعبير عن متوسط مستوى ضغط الصوت (SPL) خلال أي فترة اهتمام ، مثل يوم عمل مدته ثماني ساعات.(L eq هي قيمة لوغاريتمية وليست قيمة حسابية ، لذا فإن الأحداث الصاخبة تهيمن على النتيجة الإجمالية.)
وحدة لمستوى الصوت تسمى قيمة ضوضاء الليل والنهار (DNL أو Ldn) تأخذ في الحسبان حقيقة أن الناس أكثر حساسية للنغمة في الليل. لذلك ، يتم إضافة 10 ديسيبل إلى قيم SPL المقاسة بين الساعة 10 صباحًا و 7 صباحًا. على سبيل المثال ، قياسات DNL مفيدة جدًا في وصف التعرض الكلي لضوضاء الطائرات.
العمل مع التأثيرات
الضوضاء أكثر من مجرد مصدر إزعاج. عند مستويات وفترات معينة من التعرض ، يمكن أن يسبب ضررًا جسديًا لطبلة الأذن وخلايا الشعر الحساسة في الأذن الداخلية ، مما يؤدي إلى فقدان السمع المؤقت أو الدائم.
لا يحدث عادةً في SPLs أقل من 80 ديسيبل (من الأفضل الاحتفاظ بمستويات التأثير لمدة ثماني ساعات أقل من 85). لكن معظم الأشخاص الذين يتعرضون بشكل متكرر لأكثر من 105 ديسيبل سيعانون من درجة معينة من فقدان السمع الدائم. بالإضافة إلى ذلك ، يمكن أن يؤدي التعرض المفرط للضوضاء أيضًا إلى زيادة ضغط الدم ومعدل ضربات القلب ، ويسبب التهيج والقلق والتعب العقلي ، ويتداخل مع النوم والاسترخاء والعلاقة الحميمة.
التحكم في التلوث الضوضائي
لذلك من المهم الحفاظ على أقصى درجات الصمت في مكان العمل وفي المجتمع. يمكن أن تكون لوائح وقوانين الضوضاء المعتمدة على المستويات المحلية والإقليمية والوطنية فعالة في التخفيف من الآثار السلبية للتلوث الضوضائي.
البيئة ويخضع التلوث الصناعي لقانون السلامة والصحة المهنية وقانون ضده. بموجب هذه اللوائح ، وضعت إدارة السلامة والصحة المهنية معايير للضوضاء الصناعية لفرض قيود على شدة التعرض للصوت والمدة التي يمكن السماح بها بهذه الكثافة.
إذا تعرض الشخص لمستويات مختلفة من الضوضاء في أوقات مختلفة خلال اليوم ، يتم الحصول على إجمالي التعرض أو الجرعة (D) من الضوضاء من النسبة
حيث C هو الوقت الفعلي و T هو الوقت المسموح به على أي مستوى. باستخدام هذه الصيغة ، ستكون أكثر جرعة ضوضاء يومية ممكنة هي 1 ، وأي تعرض أعلى من ذلك سيكون غير مقبول.
الحد الأقصى لمستوى الصوت
تم تلخيص معايير الضوضاء الداخلية في ثلاث مجموعات من المواصفات التي تم الحصول عليها من خلال جمع الأحكام الذاتية من عينة كبيرة من الأشخاص في مواقف محددة مختلفة. وقد تطورت هذه إلى معايير الضوضاء (NC) ومنحنيات النغمة المفضلة (PNC) ، والتي تضع حدودًا على المستوى الذي يتم إدخاله في البيئة. تهدف منحنيات NC ، التي تم تطويرها في عام 1957 ، إلى توفير بيئة عمل أو معيشية مريحة من خلال تحديد الحد الأقصى لمستوى الصوت المسموح به في نطاقات الأوكتاف عبر طيف الصوت بأكمله.
مجموعة كاملة من 11 منحنيات تحدد معايير الضوضاء لمجموعة واسعة من المواقف. تضيف رسومات PNC ، التي تم تطويرها في عام 1971 ، حدودًا إلى همهمة التردد المنخفض وعالية التردد. لذلك ، هم مفضلونأقدم معيار NC. تم تلخيصها في المنحنيات ، توفر هذه المعايير أهدافًا تصميمية لمستويات الضوضاء لمختلف الأفكار. جزء من مواصفات الوظيفة أو الموائل هو منحنى PNC المقابل. في حالة تجاوز المستوى لحدود PNC ، يمكن إدخال مواد تمتص الصوت في البيئة حسب الحاجة للامتثال للمعايير.
يمكن التغلب على مستويات الضوضاء المنخفضة باستخدام مواد ماصة إضافية مثل الستائر الثقيلة أو البلاط الداخلي. عندما تكون المستويات المنخفضة من الضوضاء التي يمكن التعرف عليها مشتتة للانتباه ، أو حيث تكون خصوصية المحادثات في المكاتب المجاورة ومناطق الاستقبال مهمة ، فقد يتم إخفاء الأصوات غير المرغوب فيها. يمكن لمصدر صغير للضوضاء البيضاء ، مثل الهواء الساكن ، الموجود في غرفة أن يخفي المحادثة من المكاتب القريبة دون أن يكون مستوى صوتًا مميتًا لآذان الأشخاص الذين يعملون في مكان قريب.
غالبًا ما يستخدم هذا النوع من الأجهزة في مكاتب الأطباء وغيرهم من المهنيين. طريقة أخرى لتقليل الضوضاء هي استخدام واقيات السمع ، والتي يتم ارتداؤها فوق الأذنين بنفس طريقة غطاء الأذن. باستخدام الواقيات المتاحة تجاريًا ، يمكن تحقيق تقليل النغمة في النطاق عادةً من 10 ديسيبل عند 100 هرتز إلى أكثر من 30 ديسيبل للترددات فوق 1000 هرتز.
كشف مستوى الصوت
حدود الضوضاء الخارجية مهمة أيضًا لراحة الإنسان. سيوفر تشييد المبنى بعض الحماية من الأصوات الخارجية إذا كان المبنى يلبي الحد الأدنى من المعايير وإذا كانمستوى الضوضاء ضمن الحدود المقبولة.
عادة ما يتم تحديد هذه الحدود لفترات معينة من النهار ، مثل خلال ساعات النهار ، في المساء والليل أثناء النوم. بسبب الانكسار في الغلاف الجوي الناجم عن انعكاس درجة الحرارة في الليل ، يمكن إصدار أصوات عالية نسبيًا من طريق سريع أو مطار أو سكة حديد بعيدة.
إحدى الطرق المثيرة للاهتمام للتحكم في الضوضاء هي بناء حواجز ضوضاء على طول الطريق السريع ، مما يفصله عن المناطق السكنية المجاورة. فعالية هذه الهياكل محدودة بسبب حيود الصوت أكثر عند الترددات المنخفضة ، والتي تسود على الطرق وتكون متأصلة في المركبات الكبيرة. لكي تكون فعالة ، يجب أن تكون قريبة قدر الإمكان من مصدر الضوضاء أو مراقبها ، وبالتالي تعظيم الانعراج المطلوب حتى يصل الصوت إلى المراقب. مطلب آخر لهذا النوع من الحواجز هو أنه يجب أيضًا أن يحد من عدد مستويات الصوت من أجل تحقيق خفض كبير في الضوضاء.
تعريف وأمثلة
ديسيبل (ديسيبل) يستخدم لقياس مستويات الصوت ، ولكنه يستخدم أيضًا على نطاق واسع في الإلكترونيات والإشارات والاتصالات. DB - طريقة لوغاريتمية لوصف التماس. يمكن أن تتجلى النسبة في صورة قوة أو ضغط صوت أو جهد أو شدة أو عدة أشياء أخرى. لاحقًا ، نربط ديسيبل بالهاتف والصوت (بالنسبة لجهارة الصوت). لكن أولاً ، للحصول على فكرة عن التعبيرات اللوغاريتمية ، فلنلقِ نظرة على بعض الأرقام.
على سبيل المثال ، يمكننا أن نفترض أن هناك متحدثين ،الأول الذي يصدر صوتًا بقوة P 1 ، والآخر إصدار أعلى من نفس النغمة بقوة P 2 ، لكن كل شيء آخر (إلى أي مدى ، التردد) يظل كما هو.
يتم تعريف فرق الديسيبل بينهما على أنه
10 سجل (P2/ P1) ديسيبل حيث يكون السجل للقاعدة 10.
إذا كانت الثانية تنتج ضعف الطاقة الأولى ، يكون الفرق في ديسيبل
10 سجل (P2/ P1)=10 سجل 2=3 ديسيبل ،
كما هو موضح في الرسم البياني الذي يرسم 10 سجل (P2/ P1) مقابل P2/ P1. للاستمرار في المثال ، إذا كان للثاني 10 أضعاف القوة الأولى ، فسيكون الفرق في ديسيبل:
10 سجل (P2/ P1)=10 سجل 10=10 ديسيبل.
إذا كان للثاني نفس القوة مليون مرة ، فسيكون الفرق بالديسيبل
10 سجل (P2/ P1)=10 سجل 1000000=60 ديسيبل.
يوضح هذا المثال ميزة واحدة لمقاييس الديسيبل وهي مفيدة عند مناقشة الصوت. يمكنهم وصف العلاقات الكبيرة جدًا باستخدام أرقام متواضعة الحجم. لكن عليك الانتباه إلى أن الديسيبل يمثل النسبة. بمعنى ، لن يُقال مقدار الطاقة التي يصدرها أي من مكبرات الصوت ، فقط من الاختلاف. وانتبه أيضًا إلى العامل 10 في التعريف ، والذي يرمز إلى الديسيبل بالديسيبل.
الضغط الصوتي و ديسيبل
يتم قياس التردد عادةً بواسطة الميكروفونات ويستجيبون (تقريبًا) متناسبًا مع الضغط ، s. الآن قوة الموجة الصوتية عند أخرىفي ظل نفس الظروف يساوي مربع الرأس. وبالمثل ، فإن الطاقة الكهربائية في المقاوم تذهب مثل تضاعف الجهد. لوغاريتم المربع هو 2 لوغاريتم x فقط ، لذلك عند تحويل الضغط إلى ديسيبل ، يتم إدخال عامل 2. لذلك ، فإن الاختلاف في درجة الضغط الصوتي بين مستويين من الأصوات مع p 1 و p 2 هو:
20 سجل (p2/ p1) dB=10 سجل (p2 2/ p1 2) ديسيبل=10 سجل (P2/ P1) ديسيبل.
ماذا يحدث عندما تنخفض قوة الصوت إلى النصف؟
لوغاريتم 2 هو 0.3 ، لذا 1/2 يساوي 0.3. وبالتالي ، إذا تم تقليل الطاقة بمقدار مرتين ، فسيتم تقليل مستوى الصوت بمقدار 3 ديسيبل. وإذا قمت بهذه العملية مرة أخرى ، فإن الصوتيات ستنخفض بمقدار 3 ديسيبل أخرى.
حجم ديسيبل
يمكنك أن ترى أعلاه أن خفض الطاقة إلى النصف يقلل الضغط على الجذر 2 ومستوى الصوت بمقدار 3 ديسيبل.
العينة الأولى عبارة عن ضوضاء بيضاء (خليط من جميع الترددات المسموعة). العينة الثانية هي نفس النغمة مع انخفاض الجهد بمعامل الجذر التربيعي 2. مقلوبه 0.7 تقريبًا ، لذا 3 ديسيبل يتوافق مع انخفاض في الجهد أو ضغط يصل إلى 70٪. يُظهر الخط الأخضر الفوهة كدالة للوقت. يحدد اللون الأحمر انخفاضًا أسيًا مستمرًا. لاحظ أن الجهد ينخفض بنسبة 50٪ لكل عينة ثانية.
ملفات صوتية ورسوم متحركة بفلاش لجون تان وجورج هاتسيديمتريس.
ما هو حجم الديسيبل؟
بفي السلسلة التالية ، تقل العينات المتتالية بنقطة واحدة فقط.
ماذا لو كان الفرق أقل من ديسيبل؟
نادرًا ما يتم إعطاء مستويات الصوت في المنازل العشرية. والسبب هو أن تلك التي تختلف بأقل من 1 ديسيبل يصعب تمييزها.
ويمكنك أيضًا أن ترى أن المثال الأخير أكثر هدوءًا من المثال الأول ، لكن من الصعب رؤية الفرق بين الأزواج المتتالية. 10log 10 (1.07)=0.3 لذلك لزيادة مستوى الصوت بمقدار 0.3 ديسيبل تحتاج إلى زيادة الطاقة بنسبة 7٪ أو الفولتية بنسبة 3.5٪.
