Mjerenje buke
Buku najlakše možemo opisati prema vrijednosti izraženoj u decibelima (dB), koji su jedinica za razinu zvučnog tlaka
Decibel ili desetina jednog bela
Naše uši imaju veliki raspon između najglasnijeg i najtišeg zvuka kojeg mogu čuti. Možemo reći da slušaju logaritamski1, zato nam treba deset puta (10x) veća količina energije da bi zvuk prepoznali kao dvostruko (2x) glasniji2.
Decibel je jedinica koja iskazuje omjer između dvije vrijednosti. Za mjerenje razine zvučnog tlaka u zraku, referentna i nepromjenjiva vrijednost iznosi pref=20 uPa (mikropaskala). Prema njoj se ravna ostatak skale i zbog toga određena, vrlo tiha mjesta poput gluhih komora, mogu imati čak i negativnu vrijednost glasnoće izražene u decibelima.
| Izvor zvuka | Razina zvučnog tlaka dBspl | Zvučni tlak Pa |
|---|---|---|
| Udarni val (npr. prilikom eksplozije) | iznad 194 | iznad 101 325 |
| Teoretska granica zvuka bez izobličenja u zraku | 194 | 101 325 |
| Puška velikog kalibra na dizvora=1m | 171 | 7265 |
| Mlazni motor na dizvora=1m | 150 | 632 |
| Prag boli dizvora=na uhu | 130 – 140 | 63,2 – 200 |
| Najglasniji ljudski povik dizvora=25mm | 135 | 110 |
| Truba | 130 | 63,25 |
| Rizik trenutnog gubitka sluha dizvora=na uhu | 120 | 20 |
| Mlazni motor na dizvora=100m | 110 – 140 | 6,32-200 |
| Motorna pila dizvora=1m | 110 | 6,32 |
| Pneumatski čekić dizvora=1m | 100 | 2 |
| Gust promet dizvora=10m | 80-90 | 0,2 – 0,632 |
| Kumulativno oštećenje sluha dizvora=na uhu | 85 | 0,356 |
| Putnički automobil dizvora=10m | 60 – 80 | 0,02 – 0,2 |
| Maksimalna ambijentalna razina bez oštećenja sluha izvor: US-EPA | 70 | 0,0632 |
| Televizor dizvora=1m | 60 | 0,02 |
| Razgovor dizvora=1m | 40 – 60 | 0,002 – 0,02 |
| Ambijent vrlo mirne prostorije | 20 – 30 | 0,0002 – 0,000632 |
| Šuštanje lišća, tiho disanje | 10 | 0,0000635 |
| Granica čujnosti na f=1kHz | 0 | 0,00002 |
| Gluha komora, Microsoft | -20,35 dB(A) | 0,0000019 |
Mjerni uređaji
Mjerači zvuka i vibracija
Stručne usluge mjerenja
Za potrebe kompleksnijih mjerenja i utvrđivanje trenutne razine zvučnog tlaka koristimo zvukomjer, poput ovog na slici. Uglavnom se radi o vrijednim i preciznim uređajima klase preciznosti I. Preciznost instrumenta za mjerenje može se povećati korištenjem uređaja za umjeravanje prije svakog mjerenja. To je naročito potrebno kada se vrše stručne poslovi zaštite od buke za potrebe provjere zakonske usklađenosti, ishođenja dokumentacije ili izrade karata buke.
Stručne poslove zaštite od buke mogu vršiti samo ovlaštene pravne osobe s dozvolom Ministarstva zdravlja Republike Hrvatske. Zakon o zaštiti od buke čl.11.
Priručna mjerenja
Za potrebe svakodnevnog mjerenja mogu se koristiti uređaji klase preciznosti II. Njih odlikuje neznatno manja preciznost, značajno povoljnija cijena i nemogućnost naknadne obrade mjernih podataka. Možemo ih koristiti za dobivanje trenutnih razina zvučnog tlaka kada nije potrebna visoka preciznost rezultata. Uz umjeravanje, koje nije dio standardne ponude prilikom kupnje ovakvog uređaja, i poznatu karakteristiku mikrofona ovakav uređaj može pružiti jednaku preciznost kao i uređaj klase I.
Prosječna odstupanja u klasi II mjernih uređaja bez umjeravanja iznose oko +2/-2 dB.
Akustička kamera
Akustička kamera je dvodimenzionalni raster mikrofona kojem je suosno dodana video kamera. Takav sustav, uz pomoć softvera, posjeduje mogućnost vizualizacije zvučnog polja u stvarnom vremenu.
Mjerači vibracija
Ovisno o kojoj se kategoriji uređaja radi, često je na bolje uređaje moguće dodati sonde koje služe kao sučelje za mjerenje vibracija. One su dostatne za jednostavna mjerenja, a ukoliko se radi o posebnim sustavima s akcelerometrima3 onda takvi sustavi mogu sadržati više desetina ili stotina senzora.
Uz takav sustav dolazi i poseban softver pomoću kojeg je moguće izraditi model građevine ili brodske konstrukcije, odrediti položaj svakog posebnog senzora u trodimenzionalnom prostoru i promatrati vibracije u realnom vremenu. Naravno, cijena takvog sustava brani njegovu širu zastupljenost.
Izvori zvuka i vibracija
Neusmjereni izvor zvuka
Kao što ime nalaže, radi se o izvoru zvuka koji zvuk emitira u svim smjerovima jednako prema snazi i frekvencijskom pojasu. Možemo reći da ovakav izvor zvuka pokušava imitirati idealan slučaj točkastog izvora, pri kojem se zvuk kuglasto širi iz beskonačno male točke u prostoru. Koristi se kada je potrebno postaviti standardizirano mjerenje, kao što se to često radi prilikom mjerenja izolacijske moći pregradnih zidova, stropova između stanova i razine odjeka u dvoranama.
Izvor buke udaraca
Izvor impulsne buke koji oponaša udarce potpeticama, popularno nazvan tapkalica, služi da bi se izmjerila izolacijska moć podne konstrukcije. Konstrukcijski je jednostavan i sastoji se od serije batića spojenih na osovinu koja se okreće i tako podiže i spušta batiće koji udaraju u površinu poda.
Pridavanje važnosti zvučnom spektru
Zbog neosjetljivosti uha na pojedini frekvencijski pojas, određenim djelovima spektra prilikom mjerenja namjerno se pridaje manja važnost u ukupnoj ocjeni. Osjetljivost ljudskog uha možemo prikazati krivuljama jednake glasnoće, kao na grafikonu ispod.
Očito je da je za jednak osjećaj glasnoće u niskim tonovima potrebna višestruko veća razina zvučnog tlaka.
Učinak širine frekvencijskog pojasa
Svaka pojedina krivulja jednake glasnoće opisuje razliku u osjećaju glasnoće koja je utvrđena eksperimentalno, na ljudima i u kontroliranim uvjetima. Zbog tih spoznaja određeno je nekoliko standardnih krivulja prema kojima se pridaje važnost prilikom mjerenja. Spomenuti ćemo nekoliko najčešće korištenih.
Krivulja A (A-weighting)
Kad usporedimo krivulje jednake glasnoće i krivulju A, vidimo da je radi o velikim sličnostima, osim što je krivulja A u osnovi obrnuta. Kao jedna od najčešće korištenjih krivulja, zahvaljujući sličnosti s nedostacima ljudskog uha, možemo je naći u specifikacijama proizvođača elektroakustičke opreme i na mnogim drugim mjestima. Zamjerka krivulje A je da dobro opisuje ponašanje uha pri manjim glasnoćama od oko 40 phona, dok se kod većih glasnoća karakteristika jednake glasnoće mijenja. Problemi koji se mogu pojaviti najčešće su povezani s nedovoljno pridane važnosti niskim tonovima, koji su tada glasniji nego što bi trebali biti.
Kada želimo naglasiti da je mjerenje izvršeno kroz karakteristiku krivulje A, tada uz mjernu jedinicu dodajemo oznaku dB(A) ili dBA
Krivulja C (C-weighting)
Krivulja C (i međukrivulja B koja nije prikazana) uvedena je da bi bolje opisala karakteristiku ljudskog uha na velikim glasnoćama. Vidljivo je da je krivulja C naglašeno ravna u niskotonskom pojasu frekvencija.
Krivulja Z (Z-weighting)
Krivulja Z ima ravnu karakteristiku i uvedena je da bi provela bolju standardizaciju među proizvođačima mjerne opreme.
Napomene
[1] Logaritamska funkcija je obrnuta od eksponencijalne, logaritam je eksponent fiksnog broja, baze, odnosno broj s kojim treba potencirati bazu da bi dobili neki realni broj. Na primjer, logaritam od 1000 s bazom 10 iznosi 3 (log10(1000)=log10(103)=3).
[2] Ovo pravilo percepcije glasnoće uglavnom vrijedi u širem pojasu srednjih tonova, dok se u nisko- i visokotonskom području percepcija glasnoće udvostručuje za svakih 5-7 dB.
[3] Akcelerometar je elektromehanički sklop koji mjeri stopu promjene ubrzanja površine na koju je pričvršćen. Iz takvog signala je onda moguće dobiti frekvencijsku karakteristiku zvuka koji putuje kroz materijal i druge podatke potrebne za analizu.