Caratteristiche della sensazione uditiva e loro relazione con le caratteristiche fisiche del suono. Misure. Unità. Decibel: una misura universale

Le onde sonore, influenzando il timpano umano, provocano vibrazioni dei peli. L'ampiezza di queste è direttamente correlata al volume percepito di queste onde: più è grande, più forte sarà il suono. Si tratta, ovviamente, di un'interpretazione semplificata. Ma il punto è chiaro!

Ogni persona avrà la propria percezione della stessa intensità sonora. Pertanto, sarebbe giusto dire che il volume è un valore soggettivo. Inoltre, questo parametro dipende dalla frequenza e dall'ampiezza delle vibrazioni sonore, nonché dalla pressione delle onde. L'intensità del suono è influenzata da fattori quali la durata delle vibrazioni, la loro localizzazione nello spazio, il timbro e la composizione spettrale.

L'unità si chiama sonno. 1 figlio corrisponde approssimativamente al volume di una conversazione soffocata e il volume del motore di un aereo è di 264 figli. Per definizione, 1 sogno pari al volume toni con una frequenza di 1000 e un livello di 40 dB. La forza del suono espressa nei figli ha la formula:

J = k*I 1/3, qui

k è un coefficiente dipendente dalla frequenza, i è l'intensità delle oscillazioni.

A causa del fatto che le vibrazioni sono diverse (di diversa intensità). frequenze diverse ah può avere lo stesso volume del suono, per valutarne l'intensità viene utilizzata anche un'unità come il sottofondo (phon). 1 F è uguale alla differenza nei livelli di volume di 2 suoni con la stessa frequenza, per cui lo stesso volume di 1000 Hz differirà nel livello di pressione (intensità) di 1 decibel.

In pratica, per indicare o confrontare il volume, viene spesso utilizzato il decibel, un'unità derivata dal bianco. Ciò è dovuto al fatto che l'aumento dell'intensità del suono non avviene in dipendenza lineare dall'intensità delle onde, ma in modo logaritmico. 1 bel equivale a una variazione di dieci volte nell'intensità dell'ampiezza della vibrazione. Questa è un'unità abbastanza grande. Pertanto, per i calcoli, viene utilizzato un decimo: un decibel.

Durante il giorno orecchio umano può sentire le onde sonore con un volume di 10 decibel o superiore. È generalmente accettato che la gamma massima di tutte le frequenze, accessibile all'uomo, pari a 20-20.000 Hz. È stato notato che cambia con l'età. In gioventù si sentono meglio le onde a media frequenza (circa 3 kHz), in età matura- frequenze da 2 a 3 kHz e in età avanzata - suono a 1 kHz. Le onde sonore con un'ampiezza fino a 1-3 kHz (primo kilohertz) entrano nella zona comunicazione verbale. Sono utilizzati nelle trasmissioni radiofoniche sulle bande DV e SV, nonché nei telefoni.

Se la frequenza è inferiore a 16-20 Hz, tale rumore è considerato infrasuono, se è superiore a 20 KHz è considerato ultrasuono. Gli infrasuoni con oscillazioni di 5-10 Hz possono causare risonanza con vibrazioni organi interni, influenzano la funzione cerebrale e migliorano dolore lancinante nelle articolazioni e nelle ossa. Ma ho trovato l'ecografia ampia applicazione in medicina. Viene anche utilizzato per respingere gli insetti (moscerini, zanzare), gli animali (ad esempio i cani) e gli uccelli dagli aeroporti.

Per scoprire il volume del suono o del rumore, viene utilizzato un dispositivo speciale: un misuratore, che aiuta a scoprire se superano vibrazioni sonore il valore massimo consentito che non rappresenta un pericolo per l'uomo. Se una persona lo farà a lungo esposto a onde con livelli superiori a 80-90 dB, ciò potrebbe causare un completo o perdita parziale udito Ciò potrebbe anche causare disturbi patologici nel nervoso e sistemi cardiovascolari. Il volume di sicurezza è limitato a 35 dB. Pertanto, per preservare l'udito, non dovresti ascoltare la musica a tutto volume con le cuffie. Se ti trovi in ​​un posto troppo rumoroso, puoi usare i tappi per le orecchie.

\\ Samara

Il decibel (dB) è considerato l'unità di base con cui tutti i progettisti del settore delle telecomunicazioni confrontano le prestazioni delle apparecchiature. Ma cosa sono i dB? E quale vantaggio in termini di prestazioni offrono effettivamente pochi decibel di margine? La risposta può essere trovata nell’origine del termine. Utilizzata per la prima volta per misurare l'intensità del suono, l'unità decibel prende il nome da Alexander Graham Bell.

Decibe?l - Unità logaritmica di livelli, attenuazione e guadagno.

Il decibel è un decimo di bianco, cioè un decimo del logaritmo del rapporto adimensionale tra una quantità fisica e la quantità fisica con lo stesso nome, preso come valore originale

Il decibel è un'unità adimensionale utilizzata per misurare il rapporto tra determinate quantità: "energia" (potenza, energia, densità del flusso di potenza, ecc.) o "potenza" (corrente, tensione, ecc.). In altre parole, un decibel è un valore relativo. Non assoluto, come watt o volt, ma relativo, come multiplo ("triplice differenza") o percentuale, inteso a misurare il rapporto ("rapporto di livello") di altre due quantità, e al rapporto risultante viene applicata una scala logaritmica .

La designazione russa dell'unità “decibel” è “dB”, la designazione internazionale è “dB” (sbagliato: db, db). Il decibel è simile alle unità bel (B, B) e neper (Np, Np) ed è direttamente proporzionale ad esse.

Il decibel non è un'unità ufficiale nel sistema di unità SI, sebbene la Conferenza Generale sui Pesi e le Misure ne abbia consentito l'uso senza restrizioni insieme al SI, e la Camera Internazionale dei Pesi e delle Misure ne abbia raccomandato l'inclusione in questo sistema.

Aree di utilizzo

Il decibel è ampiamente utilizzato in qualsiasi campo della tecnologia che richieda la misurazione di quantità che variano in un ampio intervallo: nella radioingegneria, nella tecnologia delle antenne, nei sistemi di trasmissione delle informazioni, nell'ottica, nell'acustica (il livello del volume del suono si misura in decibel), ecc. Pertanto, è consuetudine misurare in decibel gamma dinamica(ad esempio, intervallo del volume del suono strumento musicale), attenuazione di un'onda quando si propaga in un mezzo assorbente, guadagno e figura di rumore dell'amplificatore.

Il decibel viene utilizzato non solo per misurare il rapporto tra grandezze fisiche del secondo ordine (energia: potenza, energia) e del primo ordine (tensione, corrente). Usando il decibel, puoi misurare il rapporto di qualsiasi quantità fisica e anche usare i decibel per rappresentarlo valori assoluti(vedi livello di riferimento).

Come passare ai decibel?

Qualsiasi operazione con i decibel è semplificata se si segue la regola: un valore in dB è 10 logaritmi decimali del rapporto tra due quantità di energia con lo stesso nome. Tutto il resto è una conseguenza di questa regola. “Energia” - quantità del secondo ordine (energia, potenza). In relazione ad essi, tensione e forza corrente elettrica("non energia") - quantità del primo ordine (P ~ U?), che devono essere correttamente convertite in energia in una determinata fase dei calcoli.

Misura di grandezze “energetiche”.

Inizialmente, dB veniva utilizzato per stimare il rapporto tra potenze e, nel senso canonico e familiare, un valore espresso in dB assume il logaritmo del rapporto tra due potenze e si calcola con la formula:

dove P1/P0 è il rapporto tra i valori di due potenze: la P1 misurata e la cosiddetta P0 di riferimento, cioè quella di base, presa come livello zero (ovvero il livello zero in unità dB, poiché in nel caso di uguaglianza delle potenze P1 = P0 il logaritmo del loro rapporto è lg(P1/ P0) = 0).

Di conseguenza, la transizione dal dB al rapporto di potenza viene eseguita secondo la formula

P1/P0 = 10 (0,1 · valore in dB),

e la potenza P1 può essere trovata con una potenza di riferimento P0 nota mediante l'espressione

P1 = P0 · 10 (0,1 · valore in dB) .

Misura delle grandezze “non energetiche”.

Dalla regola (vedi sopra) consegue che le quantità “non energetiche” devono essere convertite in energetiche. Quindi, secondo la legge di Joule-Lenz, P = U?/R o P = I? R.

Quindi,

Dove R1 è la resistenza alla quale viene determinata la tensione variabile U1 e R0 è la resistenza alla quale è stata determinata la tensione di riferimento U0.

Nel caso generale, le tensioni U1 e U0 possono essere registrate su resistenze di diverse dimensioni (R1 non è uguale a R0). Ciò può accadere, ad esempio, quando si determina il guadagno di un amplificatore che ha resistenze di ingresso e uscita diverse o quando si misurano le perdite in un dispositivo di adattamento che trasforma le resistenze. Pertanto, nel caso generale

valore in decibel = .

Solo in un caso particolare (molto comune), se entrambe le tensioni U1 e U0 fossero misurate sulla stessa resistenza (R1 = R0), si può usare l'espressione breve

valore in decibel = .

Decibel “potenza”, “tensione” e “corrente”

Dalla regola (vedi sopra) ne consegue che dB è solo “per potenza”. Tuttavia, nel caso di uguaglianza R1 = R0 (in particolare, se R1 e R0 sono la stessa resistenza, o se il rapporto tra le resistenze R1 e R0 non è importante per un motivo o per un altro), si parla di dB “tensione” e “per corrente”, implicando le espressioni:

dB di tensione =

dB corrente =

Per passare dalla "tensione dB" ("corrente dB") alla "potenza dB", è necessario determinare chiaramente su quali resistenze (uguali o diverse tra loro) è stata registrata la tensione (corrente). Se R1 non è uguale a R0, dovresti usare l'espressione for caso generale(vedi sopra).

in fase di registrazione una variazione di +1 dB (+1 dB “in potenza”) corrisponde ad un aumento di potenza di 1.259 volte, una variazione di 3,01 dB corrisponde ad un dimezzamento della potenza, mentre

Transizione da dB a "raz"

Per calcolare una variazione “in tempi” rispetto a una variazione nota in dB (“dB” nelle formule seguenti), è necessario:

per il potere:

;

per tensione (corrente):

Transizione da dB a potenza

Per fare ciò è necessario conoscere il valore del livello di potenza di riferimento P0. Ad esempio, con P0 = 1 mW e una variazione nota di +20 dB:

Conversione da dB a tensione (corrente)

Per fare ciò, è necessario conoscere il valore del livello di tensione di riferimento U0 e determinare se la tensione è stata registrata sulla stessa resistenza o se la differenza nei valori di resistenza non è importante per la risoluzione del problema. Ad esempio, data la condizione R0 = R1, dato U0 = 2 V e un aumento di tensione di 6 dB:

Con una certa abilità, è del tutto possibile eseguire operazioni con i decibel in testa. Inoltre, spesso è molto conveniente: invece di moltiplicare, dividere, esporre a potenza ed estrarre radici, puoi farlo aggiungendo e sottraendo unità “decibel”.

Per fare ciò è utile ricordare e imparare ad utilizzare una semplice tabella:

1 dB - 1,25 volte,

3 dB - 2 volte,

10 dB - 10 volte.

Da qui, scomponendo i “valori più complessi” in valori “compositi”, si ottiene:

6 dB = 3 dB + 3 dB - 2 2 = 4 volte,

9 dB = 3 dB + 3 dB + 3 dB - 2 2 2 = 8 volte,

12 dB = 4 (3 dB) - 24 = 16 volte

ecc., nonché:

13 dB = 10 dB + 3 dB - 10 2 = 20 volte,

20 dB = 10 dB + 10 dB - 10 10 = 100 volte,

30 dB = 3 · (10 dB) - su 10? = 1000 volte

L'addizione (sottrazione) dei valori in dB corrisponde alla moltiplicazione (divisione) dei rapporti stessi. Valori dB negativi corrispondono a rapporti inversi. Per esempio:

ridurre la potenza di 40 volte è 4·10 volte ovvero ? (6 dB + 10 dB) = ?16 dB;

un aumento di potenza di 128 volte è 27 o 7·(3 dB) = 21 dB;

una diminuzione della tensione di 4 volte equivale ad una diminuzione della potenza (valore del secondo ordine) di 4? = 16 volte; entrambi con R1 = R0 equivalgono ad una diminuzione di 4·(?3 dB) =?12 dB.

Perché usare i decibel?

Perché usare i decibel e operare con i logaritmi, se in linea di principio puoi cavartela con percentuali o frazioni più familiari per risolvere il problema? Ci sono una serie di ragioni per questo:

• La natura della manifestazione negli organi di senso degli esseri umani e degli animali cambia nel corso di molti fenomeni fisici e processi biologiciè proporzionale non all'ampiezza dell'influenza dell'input, ma al logaritmo dell'influenza dell'input ( Vivi la natura vive secondo il logaritmo). Pertanto, è del tutto naturale impostare le scale degli strumenti e le scale delle unità in generale su quelle logaritmiche, compreso l'uso dei decibel. Ad esempio, la scala musicale di frequenza del temperamento equabile è una di queste scale logaritmiche.
• La comodità di una scala logaritmica nei casi in cui in un compito è necessario operare contemporaneamente con quantità che differiscono non della seconda cifra decimale, ma di più volte e, inoltre, differiscono di molti ordini di grandezza (esempi: il compito di selezionare una visualizzazione grafica dei livelli del segnale, gamme di frequenza ricevitori radio e altri dispositivi per la riproduzione del suono, calcolo delle frequenze per l'accordatura della tastiera di un pianoforte, calcoli degli spettri nella sintesi e nell'elaborazione di onde sonore e luminose musicali e altre armoniche, visualizzazioni grafiche delle velocità nell'astronautica, nell'aviazione, nei trasporti ad alta velocità , visualizzazioni grafiche di altre variabili le cui variazioni in un'ampia gamma di valori sono critiche...).
• Comodità di visualizzare e analizzare grandezze che variano in un intervallo molto ampio (esempio: diagramma di radiazione dell'antenna, grafico dei movimenti dei tassi di cambio nel corso dell'anno,...).

Leggenda

Per diverse grandezze fisiche può corrispondere lo stesso valore numerico, espresso in decibel diversi livelli segnali (o meglio, differenze di livello). Pertanto, per evitare confusione, tali unità di misura "specifiche" sono indicate con le stesse lettere "dB", ma con l'aggiunta di un indice, una designazione generalmente accettata per la quantità fisica da misurare. Ad esempio, “dBV” (decibel relativo al volt) o “dBμV” (decibel relativo al microvolt), “dBW” (decibel relativo al watt), ecc. In conformità con standard internazionale CEI 27-3, se è necessario indicare il valore iniziale, il suo valore è posto tra parentesi dietro la designazione del valore logaritmico, ad esempio per livello pressione sonora: LP (re 20 µPA) = 20 dB; LP (rif. 20 µPa) = 20 dB

Livello di riferimento

Il decibel viene utilizzato per determinare il rapporto tra due quantità. Ma non sorprende che i decibel vengano utilizzati anche per misurare valori assoluti. Per fare ciò è sufficiente concordare quale livello della grandezza fisica misurata verrà preso come livello di riferimento (condizionale 0 dB).

A rigor di termini, deve essere determinato in modo inequivocabile quale quantità fisica e quale sia esattamente il suo valore viene utilizzato come livello di riferimento. Il livello di riferimento è specificato come "add-on" seguendo i simboli "dB" (es. "dBm"), oppure il livello di riferimento deve essere chiaro dal contesto (es. "dB re 1 mW").

In pratica, sono comuni i seguenti livelli di riferimento e le loro designazioni speciali:

dBm (dBm russo) - il livello di riferimento è una potenza di 1 mW. La potenza è solitamente determinata al carico nominale (per attrezzature professionali- solitamente 10 kOhm per frequenze inferiori a 10 MHz, per apparecchiature a radiofrequenza - 50 Ohm o 75 Ohm). Ad esempio, "la potenza di uscita dello stadio amplificatore è 13 dBm" (ovvero, la potenza rilasciata al carico nominale per questo stadio amplificatore è 20 mW).

dBV (dBV russo) - tensione di riferimento 1 V al carico nominale (per elettrodomestici- solitamente 47 kOhm); ad esempio, il livello del segnale standardizzato per le apparecchiature audio di consumo è ?10 dBV, ovvero 0,316 V su un carico di 47 kΩ.

dBuV (russo dBμV) - tensione di riferimento 1 µV; ad esempio, "la sensibilità del ricevitore radio, misurata all'ingresso dell'antenna - ? 10 dBμV ... la resistenza nominale dell'antenna è 50 Ohm."

dBu - tensione di riferimento 0,775V, corrispondente ad una potenza di 1 mW con un carico di 600?; ad esempio, il livello del segnale standardizzato per le apparecchiature audio professionali è +4dBu, ovvero 1,23 V.

dBm0 (russo dBm0) - potenza di riferimento in dBm al punto di livello relativo zero. "Livello di potenza assoluto relativo a 1 mW nel punto della linea di trasmissione a livello zero"

dBFS (Full Scale inglese - "fondo scala") - la tensione di riferimento corrisponde al fondo scala del dispositivo; ad esempio, “il livello di registrazione è ?6dBfs”. Per lineare codice digitale ogni bit corrisponde a 6 dB e il livello massimo di registrazione possibile è 0 dBFS.

dBSPL (livello di pressione sonora inglese - “livello di pressione sonora”) - pressione sonora di riferimento di 20 μPa, corrispondente alla soglia uditiva; ad esempio, "volume 100dBSPL".

dBPa - pressione sonora di riferimento 1Pa o scala del volume sonoro 94dB dBSPL; ad esempio, "per un volume di 6dBPa, il mixer è stato impostato su +4dBu e il controllo di registrazione è stato impostato su 3dBFS e la distorsione è stata pari a 70dBc."

dBA, dBB, dBC, dBD - i livelli di riferimento sono selezionati in base alle caratteristiche di frequenza dei "filtri di ponderazione" secondo le curve di uguale volume (vedi Background).

dBc (dBC russo) - il riferimento è il livello di radiazione alla frequenza portante (portante inglese) o il livello dell'armonica fondamentale nello spettro del segnale. Esempi di utilizzo: “il livello di radiazione spuria di un radiotrasmettitore alla frequenza della seconda armonica è? 60 dBc” (cioè la potenza di questa radiazione spuria è 1 milione di volte inferiore alla potenza della portante) oppure “il livello la distorsione è di 60 dBc.”

dBi (dBi russo) - decibel isotropico (decibel relativo a un emettitore isotropico). Caratterizza il coefficiente di direttività (nonché il guadagno) dell'antenna rispetto al coefficiente di direttività dell'emettitore isotropico. Di norma, se non diversamente specificato, le caratteristiche di guadagno delle antenne reali sono fornite rispetto al guadagno di un emettitore isotropico. Cioè quando ti dicono che il guadagno di un'antenna è di 12 decibel, intendono 12 dBi.

dBd (russo dБд) - decibel relativo a un vibratore a semionda ("relativo a un dipolo"). Caratterizza il coefficiente direzionale (nonché il guadagno) dell'antenna rispetto al coefficiente direzionale del vibratore a semionda situato in spazio libero. Poiché il coefficiente direzionale del vibratore a semionda specificato è approssimativamente uguale a 2,15 dBi, quindi 1 dBd = 2,15 dBi.

Per analogia si formano unità di misura composite. Ad esempio, il livello di densità spettrale di potenza dBW/Hz è l'analogo “decibel” dell'unità di misura W/Hz (la potenza rilasciata al carico nominale in una banda di frequenza larga 1 Hz centrata sulla frequenza specificata). Livello di riferimento in in questo esempioè 1 W/Hz, cioè la grandezza fisica “densità spettrale di potenza”, la sua dimensione “W/Hz” e il valore “1”. Pertanto la registrazione “-120 dBW/Hz” è del tutto equivalente alla registrazione “10?12 W/Hz”.

In caso di difficoltà, per evitare confusione, è sufficiente indicare esplicitamente il livello di riferimento. Ad esempio, una registrazione di ?20 dB (rispetto a 0,775 V su un carico di 50 Ohm) elimina la doppia interpretazione.

Giusto seguenti regole(una conseguenza delle regole per trattare le quantità dimensionali):

non puoi moltiplicare o dividere i valori “decibel” (questo è inutile);

sommare valori “decibel” corrisponde a moltiplicare valori assoluti, sottrarre valori “decibel” corrisponde a dividere valori assoluti;

la somma o la sottrazione dei valori "decibel" può essere eseguita indipendentemente dalla loro dimensione "originale". Ad esempio, l’equazione 10 dBm + 13 dB = 23 dBm è corretta, equivale pienamente a 10 mW · 20 = 200 mW e può essere interpretata come “un amplificatore con un guadagno di 13 dB aumenta la potenza del segnale da 10 dBm a 23 dBm .”

Dovresti usare il segno meno con attenzione, poiché il costo di un errore con il segno nelle operazioni con decibel non è “due volte”, ma “molti ordini di grandezza”. Ad esempio dalla voce “livello di ingresso - 10 dBm” non è chiaro se si parli di “+10 dBm” o “meno 10 dBm”. A seconda della situazione è meglio scrivere: “livello di ingresso +10 dBm”, “livello di ingresso: 10 dBm”, “livello di ingresso meno 10 dBm”.

Volume del suono. Livello di rumore e sue fonti

La caratteristica fisica del volume sonoro è il livello di pressione sonora, in decibel (dB). Il “rumore” è una miscela disordinata di suoni.

Suona con basso e alta frequenza sembrano più silenziose delle frequenze medie della stessa intensità. Tenendo conto di ciò, sensibilità irregolare

orecchio umano i suoni di frequenze diverse vengono modulati utilizzando uno speciale filtro elettronico di frequenza, risultando, come risultato della normalizzazione,

misurazioni, il cosiddetto livello sonoro equivalente (ponderato in termini energetici) con la dimensione dBA (dB(A), cioè con filtro “A”).

Una persona può sentire suoni con un volume di 10-15 dB e superiore. La gamma di frequenza massima per l'orecchio umano va da 20 a 20.000 Hz. Meglio

si sente un suono con una frequenza di 3-4 kHz (comune nei telefoni e nelle radio nelle bande MW e LW). Con l'età, la gamma uditiva dei suoni

si restringe, soprattutto per suoni ad alta frequenza, diminuendo a 18 kilohertz o meno.

Se sulle pareti dei locali non sono presenti materiali fonoassorbenti (moquette, rivestimenti speciali), il suono risulterà più forte a causa dei ripetuti

riflessioni (riverbero, cioè echi provenienti da pareti, soffitti e mobili), che aumenteranno il livello di rumore di diversi decibel.

Scala del rumore (livelli sonori, decibel):

0 Non riesco a sentire nulla

5 Quasi impercettibile

10 Il fruscio silenzioso delle foglie è quasi impercettibile

15 Si sente appena il fruscio delle foglie

20 Il sussurro di una persona è appena udibile (1 m).

25 Sussurra tranquillamente un uomo (1m)

30 Sussurri silenziosi, il ticchettio dell'orologio a muro.

La norma per i locali residenziali notturni, dalle 23:00 alle 7:00

35 Conversazione soffocata abbastanza udibile

40 Il parlato normale è abbastanza udibile.

La norma per i locali residenziali, dalle 7 alle 23 ore.

45 La conversazione normale è abbastanza udibile

50 Conversazione chiaramente udibile, macchina da scrivere

55 Norma chiaramente udibile per gli uffici di classe A (secondo gli standard europei)

60 Rumoroso Normale per uffici

65 Conversazione rumorosa ad alto volume (1 m)

70 Conversazioni rumorose (1 m)

75 Urlo rumoroso, risata (1m)

80 Urlo molto rumoroso, moto con marmitta.

85 Urlo fortissimo, motocicletta con marmitta

90 Urla molto forti, vagone merci (a sette metri di distanza)

95 Vagone della metropolitana molto rumoroso (7m)

100 Orchestra estremamente rumorosa, vagone della metropolitana (a intermittenza), tuoni

Pressione sonora massima consentita per le cuffie del lettore (secondo gli standard europei)

105 Estremamente rumoroso in aereo (fino agli anni '80)

110 Elicottero estremamente rumoroso

115 Sabbiatrice estremamente rumorosa (1m)

120 Martelli pneumatici quasi insopportabili (1 m)

125 Quasi insopportabile

130 Soglia del dolore di un aereo alla partenza

135 Commozione cerebrale

140 Suono di shell shock di un aereo a reazione in decollo

145 Lancio di un razzo contusivo

150 Commozione cerebrale, ferite

155 Commozione cerebrale, lesioni

160 Shock, onda d'urto ferita da un aereo supersonico

A livelli sonori superiori a 160 dB è possibile la rottura dei timpani e dei polmoni, più di 200 - morte

Massimo livelli consentiti suono (LAmax, dBA) - più del "normale" di 15 decibel. Ad esempio, per i soggiorni degli appartamenti è accettabile

livello sonoro costante giorno- 40 decibel e il massimo temporaneo è 55.

Rumore impercettibile - suoni con frequenze inferiori a 16-20 Hz (infrasuoni) e superiori a 20 KHz (ultrasuoni). Possono causare vibrazioni a bassa frequenza di 5-10 hertz

risonanza degli organi interni e influenza la funzione cerebrale. Le vibrazioni acustiche a bassa frequenza aumentano il dolore doloroso alle ossa e alle articolazioni

malato. Sorgenti di infrasuoni: automobili, carrozze, tuoni da fulmini, ecc. Le vibrazioni ad alta frequenza provocano il riscaldamento dei tessuti. L'effetto dipende da

la forza del suono, la posizione e le proprietà delle sue fonti.

Nei luoghi di lavoro, i livelli sonori equivalenti massimi ammissibili per il rumore intermittente sono: livello massimo il suono non deve superare 110

dBA e per il rumore impulsivo - 125 dBAI. È vietata la permanenza anche breve in ambienti con livello di pressione sonora superiore a 135 dB in qualsiasi orario.

banda d'ottava.

Il rumore emesso da un computer, una stampante e un fax in una stanza senza materiali fonoassorbenti può superare il livello di 70 db. Quindi no

sono ubicati i luoghi di lavoro.

È possibile ridurre il livello di rumore se si utilizzano materiali fonoassorbenti come decorazione della stanza e tende in tessuto spesso. Aiuteranno anche

tappi per le orecchie antirumore.

Quando si costruiscono edifici e strutture, in conformità con i requisiti, le tecnologie e le tecnologie di isolamento acustico moderni e più rigorosi

materiali che possono fornire protezione affidabile dal rumore.

Per allarmi incendio: il livello di pressione sonora del segnale audio utile fornito dalla sirena deve essere almeno 75 dBA a

una distanza di 3 m dalla sirena e non più di 120 dba in qualsiasi punto del locale protetto (clausola 3.14 di NPB 104-03).

Una sirena ad alta potenza e l'urlo di una nave: la pressione è superiore a 120-130 decibel.

I segnali speciali (sirene e "ciarlatani" - Air Horn) installati sui veicoli di servizio sono regolati da GOST R 50574 - 2002. Livello sonoro

pressione del dispositivo di segnalazione quando si emette un suono speciale. il segnale, ad una distanza di 2 metri lungo l'asse della tromba, non deve essere inferiore a:

116 dB(A) - quando si installa un emettitore sonoro sul tetto di un veicolo;

122 dBA - quando si installa il radiatore nel vano motore di un veicolo.

Le variazioni di frequenza fondamentali dovrebbero essere comprese tra 150 e 2000 Hz. La durata del ciclo va da 0,5 a 6,0 s.

Il clacson di un veicolo civile, secondo GOST R 41.28-99 e Regolamento UNECE n. 28, deve produrre un suono continuo e monotono con un livello

pressione acustica non superiore a 118 decibel. Questo è il valore massimo consentito per gli antifurti per auto.

Se un abitante della città, abituato a rumore costante, ti ritroverai in completo silenzio per un po' di tempo (in una grotta asciutta, per esempio, dove il livello di rumore è

meno di 20 db), allora potrebbe benissimo avvertire stati depressivi invece di riposare.

Dispositivo fonometro per la misurazione del livello sonoro, del rumore

Per misurare il livello di rumore, viene utilizzato un fonometro (nella foto), prodotto in diverse modifiche: domestico ( prezzo approssimativo - 3-4

t.r., campi di misura: 30-130 dB, 31,5 Hz - 8 kHz, filtri A e C), industriale (integrante, ecc.) I modelli più comuni:

SL, ottava, svan. I fonometri ad ampio raggio vengono utilizzati per misurare il rumore infrasonico e ultrasonico.

L'esposizione prolungata a livelli di rumore superiori a 80-90 decibel può provocare un'insolazione parziale perdita completa udito Lo stesso può succedere

cambiamenti patologici nel sistema cardiovascolare e sistema nervoso. Sono sicuri solo i suoni con un volume fino a 35 dB.

La reazione all'esposizione prolungata e forte al rumore è l'"acufene" - ronzio nelle orecchie, "rumore nella testa", che può svilupparsi in

progressiva perdita dell'udito. Tipicamente per le persone di età superiore ai 30 anni, con un corpo indebolito, stress, abuso di alcol e

fumare. Nel caso più semplice, il motivo tinnito o la perdita dell'udito può essere tappo di zolfo nell'orecchio, che può essere facilmente rimosso da un medico specialista

(mediante lavaggio o estrazione). Se infiammato nervo uditivo- si può curare, anche con relativa facilità, e senza medici. Rumore pulsante - altro

caso grave (restringimento dei vasi sanguigni dovuto ad aterosclerosi o tumori, nonché sublussazione delle vertebre cervicali).

Per proteggere il tuo udito:

Non aumentare il volume dell'audio nelle cuffie del lettore nel tentativo di attutire il rumore esterno (nella metropolitana o per strada). Allo stesso tempo, aumenta

radiazione elettromagnetica al cervello dall'altoparlante dell'auricolare;

In un luogo rumoroso, utilizzare tappi auricolari morbidi antirumore o cuffie intrauricolari. Devono essere “adattati” individualmente all’orecchio;

Nei locali, utilizzare materiali fonoisolanti rispettosi dell'ambiente per ridurre il rumore;

Durante l'immersione, per evitare rotture timpano- soffiare in tempo (soffiare le orecchie tenendosi il naso oppure

movimento della deglutizione). Immediatamente dopo l'immersione non è possibile salire a bordo di un aereo. Quando si salta con il paracadute, è necessario anche equalizzare la pressione in modo tempestivo

non subire barotraumi. Conseguenze del barotrauma: rumore e ronzio nelle orecchie (tinnito soggettivo), perdita dell'udito, dolore all'orecchio, nausea e

vertigini, dentro casi gravi- perdita di conoscenza.

Con il naso freddo e che cola, quando il naso è chiuso e seni mascellari, gli sbalzi di pressione non sono accettabili: l’immersione (pressione idrostatica – 1

atmosfera per 10 metri di profondità di immersione nell'acqua, ovvero: due a dieci, tre a 20 m, ecc.), lancio con il paracadute (0,01 atm per 100 m.

altezza, aumenta rapidamente);

Date un po' di riposo alle vostre orecchie

Tecniche per equalizzare la pressione su entrambi i lati del timpano: deglutire, sbadigliare, soffiare con il naso chiuso. Artiglieri, produzione

colpo: apri la bocca o copriti le orecchie con i palmi delle mani.

Cause comuni di perdita dell'udito: infiltrazioni di acqua nelle orecchie, infezioni (compresi gli organi respiratori), lesioni e tumori, formazione di tappi di cerume e

il suo rigonfiamento a contatto con l'acqua, lungo soggiorno in un ambiente rumoroso, barotrauma durante cambio improvviso pressione, infiammazione dell'orecchio medio

Otite media (accumulo di liquido dietro il timpano).

Nella sensazione uditiva ci sono altezza, volume e timbro del suono . Queste caratteristiche sensazione uditiva associato a frequenza, intensità e spettro armonico - caratteristiche oggettive onda sonora. Lo scopo del sistema di misurazione del suono è quello di stabilire questa connessione e consentire così la ricerca sull'udito persone diverse confrontare uniformemente la valutazione soggettiva della sensazione uditiva con i dati di misurazione oggettivi.

Pece - una caratteristica soggettiva determinata dalla frequenza del suo tono fondamentale: maggiore è la frequenza, più alto è il suono.

In misura molto minore, l'altezza dipende dall'intensità dell'onda: a parità di frequenza, un suono più forte viene percepito come più basso.

Timbro sonoro determinato quasi esclusivamente dalla composizione spettrale. Ad esempio, l'orecchio distingue la stessa nota suonata su diversi strumenti musicali. I suoni del parlato che sono uguali nelle frequenze fondamentali in persone diverse differiscono anche nel timbro. Quindi, il timbro è una caratteristica qualitativa della sensazione uditiva, determinata principalmente dallo spettro armonico del suono.

Volume del suono E - questo è il livello di sensazione uditiva sopra la sua soglia. Dipende innanzitutto daintensità IOsuono. Sebbene soggettivo, il volume può essere quantificato confrontando la sensazione uditiva di due fonti.

Livelli di intensità sonora e livelli di volume. Unità. Legge di Weber-Fechner .

Un'onda sonora crea la sensazione del suono quando l'intensità del suono supera un certo valore minimo chiamato soglia di udibilità. Un suono la cui intensità è al di sotto della soglia dell'udibilità non viene percepito dall'orecchio: è troppo debole per questo. La soglia uditiva è diversa per le diverse frequenze (Fig. 3). L'orecchio umano è più sensibile alle vibrazioni con frequenze comprese tra 1000 e 3000 Hz; per quest'area la soglia uditiva raggiunge un valore dell'ordine di IO 0 = 10 -12 W/m2. L'orecchio è molto meno sensibile alle frequenze più basse e più alte.

Vibrazioni molto forti, dell'ordine di diverse decine di W/m2, non vengono più percepite come suono: provocano una sensazione tattile di pressione nell'orecchio, che poi si trasforma in una sensazione dolorosa. Il valore massimo dell'intensità del suono, al di sopra del quale si manifesta il dolore, è chiamato soglia del tatto o soglia del dolore (Fig. 3). Ad una frequenza di 1 kHz è uguale aIO M = 10 W/m 2 .

La soglia del dolore è diversa per le diverse frequenze. Tra la soglia dell'udito e la soglia del dolore si trova la regione dell'udibilità mostrata nella Figura 3.

Riso. 3. Diagramma dell'udibilità.

Il rapporto di intensità sonora per queste soglie è 10 13 . Comodo

utilizzare una scala logaritmica e confrontare non i valori stessi, ma i loro logaritmi. Abbiamo ricevuto una scala dei livelli di intensità del suono. Senso IO 0 presa come livello iniziale della scala, qualsiasi altra intensità IO espresso attraverso il logaritmo decimale del suo rapporto a IO 0 :

(6)

Viene misurato il logaritmo del rapporto tra due intensità bella (B).

Bel (B)- un'unità della scala del livello di intensità sonora, corrispondente a una variazione del livello di intensità di un fattore 10. Insieme ai bianchi sono ampiamente utilizzati decibel (dB), in questo caso la formula (6) va scritta così:

. (7)

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150 160 dB

Riso. 4. Intensità di alcuni suoni.

La creazione di una scala del livello di sonorità si basa su un importante fattore psicofisico Legge di Weber-Fechner. Se, secondo questa legge, aumentiamo l'irritazione in progressione geometrica (cioè in stesso numero volte), allora la sensazione di questa irritazione aumenterà in progressione aritmetica (cioè della stessa quantità).

Incremento elementare dE il volume del suono è direttamente proporzionale al rapporto di incremento dI intensità all'intensità stessa IO suono:

, (8)

Dove K - coefficiente di proporzionalità in funzione della frequenza e dell'intensità.

Poi il livello del volume E di un dato suono è determinato integrando l'espressione 8 oltre un certo livello zero IO 0 ad un dato livello IO intensità.

. (9)

Così, Legge di Weber-Fechnerè così formulato:

Il livello del volume di un dato suono (a una certa frequenza di vibrazioni sonore) è direttamente proporzionale al logaritmo del rapporto tra la sua intensitàIOvalorizzare IO 0 , corrispondente alla soglia uditiva:

. (20)

La scala comparativa, oltre alle unità bel e decibel, viene utilizzata anche per caratterizzare i livelli di pressione sonora.

Le unità per misurare i livelli di sonorità hanno gli stessi nomi: bel e decibel, ma per distinguerli dalla scala del livello di intensità sonora, i decibel sono chiamati decibel nella scala del livello di sonorità sfondi (F).

Bel - variazione del livello del volume di un tono con una frequenza di 1000 Hz quando il livello di intensità del suono cambia di 10 volte. Per un tono di 1000 Hz, i valori numerici in bel del livello del volume e del livello dell'intensità sono gli stessi.

Se tracciamo le curve per diversi livelli volume, ad esempio, in passaggi ogni 10 sfondi, si ottiene un sistema di grafici (Fig. 1.5), che consente di trovare la dipendenza del livello di intensità del suono dalla frequenza a qualsiasi livello di volume.

In generale, il sistema di curve di uguale volume riflette la relazione tra la frequenza, il livello di intensità e il livello di volume del suono e consente di utilizzare due di queste quantità note per trovare la terza, sconosciuta.

Lo studio dell'acuità uditiva, cioè della sensibilità dell'organo uditivo ai suoni di diverse altezze, è chiamato audiometria . Tipicamente, lo studio trova punti sulla curva della soglia uditiva alle frequenze al confine tra le ottave. Un'ottava è un intervallo di altezze in cui il rapporto delle frequenze estreme è pari a due. Esistono tre metodi principali di audiometria: test dell'udito con parlato, diapason e audiometro.

Viene chiamato il grafico della soglia uditiva rispetto alla frequenza del suono audiogramma . La perdita dell'udito viene determinata confrontando l'audiogramma del paziente con una curva normale. Il dispositivo utilizzato in questo caso - un audiometro - è un generatore di suoni con regolazione indipendente e precisa della frequenza e del livello di intensità del suono. L'apparecchio è dotato di telefoni per conduzione aerea e ossea e di un pulsante di segnalazione, con il quale il soggetto rileva la presenza di una sensazione uditiva.

Se il coefficiente K era costante, quindi da l B E E Ne conseguirebbe che la scala logaritmica delle intensità sonore corrisponde alla scala dell’intensità sonora. In questo caso, l’intensità del suono, così come l’intensità, verrebbero misurate in bel o decibel. Tuttavia, forte dipendenza K dalla frequenza e dall'intensità del suono non consente di ridurre la misurazione del volume al semplice utilizzo della formula 16.

Convenzionalmente, si presume che alla frequenza di 1 kHz le scale di volume e intensità del suono coincidano completamente, cioè k = 1 E

Il volume ad altre frequenze può essere misurato confrontando il suono di interesse con un suono a 1 kHz. Per fare ciò, viene creato un suono con una frequenza di 1 kHz utilizzando un generatore di suoni. L'intensità di questo suono viene modificata fino a quando non si verifica una sensazione uditiva, simile alla sensazione del volume del suono studiato. L'intensità di un suono con una frequenza di 1 kHz in decibel, misurata dal dispositivo, sarà uguale al volume di questo suono in sottofondo.

La curva inferiore corrisponde alle intensità più deboli suoni udibili- soglia uditiva; per tutte le frequenze E F = 0 F , per intensità sonora di 1 kHz IO 0 = 10 - 12 W/m 2 (Fig..5.). Dalle curve sopra si può vedere che l'orecchio umano medio è più sensibile alle frequenze comprese tra 2500 e 3000 Hz. La curva superiore corrisponde alla soglia del dolore; per tutte le frequenze E F  130 F , per 1kHz io = 10 W/m 2 .

Ciascuna curva intermedia corrisponde allo stesso volume, ma a un'intensità sonora diversa per frequenze diverse. Come notato, solo per una frequenza di 1 kHz il volume del suono di sottofondo è uguale all'intensità del suono in decibel.

Usando la curva di uguaglianza del volume, puoi trovare le intensità che, a determinate frequenze, provocano la sensazione di questo volume.

Ad esempio, supponiamo che l'intensità di un suono con una frequenza di 200 Hz sia 80 dB.

Qual è il volume di questo suono? Nella figura troviamo un punto con coordinate: 200 Hz, 80 dB. Si trova sulla curva corrispondente ad un livello di volume di 60 F, che è la risposta.

Le energie corrispondenti ai suoni ordinari sono molto piccole.

Per illustrare ciò, si può fornire il seguente curioso esempio.

Se 2.000 persone parlassero ininterrottamente per un’ora e mezza, l’energia delle loro voci sarebbe sufficiente solo a far bollire un bicchiere d’acqua.

Riso. 5. Livelli di volume sonoro per suoni di diversa intensità.

Alla gente piacciono molto certi suoni, come la musica. Solleva il morale e talvolta induce anche una sensazione di beatitudine. Parata di Babbo Natale a Toronto (Canada), 2010.

informazioni generali

Il livello sonoro ne determina il volume e viene utilizzato in acustica, la scienza che studia il livello e altre proprietà del suono. Quando le persone parlano di volume, spesso intendono il livello del suono. Alcuni suoni sono molto spiacevoli e possono causare una serie di problemi psicologici e problemi fisiologici, mentre altri suoni, come la musica, il rumore delle onde e il canto degli uccelli, hanno un effetto calmante, attraente e migliorano il loro umore.

Tabella dei valori in decibel e rapporti di ampiezze e potenze

dB	Rapporto di potenza		Rapporto di ampiezza
100	10 000 000 000		100 000
90	1 000 000 000		31 620
80	100 000 000		10 000
70	10 000 000		3 162
60	1 000 000		1 000
50	100 000		316	0,2
40	10 000		100
30	1 000		31	0,62
20	100		10
10	10		3	0,162
3	1	0,995	1	0,413
1	1	0,259	1	0,122
0	1		1
–1	0	0,794	0	0,891
–3	0	0,501	0	0,708
–10	0	0,1	0	0,3162
–20	0	0,01	0	0,1
–30	0	0,001	0	0,03162
–40	0	0,0001	0	0,01
–50	0	0,00001	0	0,003162
–60	0	0,000001	0	0,001
–70	0	0,0000001	0	0,0003162
–80	0	0,00000001	0	0,0001
–90	0	0,000000001	0	0,00003162
–100	0	0,0000000001	0	0,00001

Questa tabella mostra come la scala logaritmica consente di descrivere numeri molto grandi e molto piccoli che rappresentano rapporti di potenze, energie o ampiezze.

L'orecchio umano ha molto alta sensibilità ed è in grado di sentire i suoni da un sussurro a una distanza di 10 metri al rumore dei motori a reazione. La potenza sonora di un petardo può essere 100.000.000.000.000 di volte maggiore del suono più debole che l'orecchio umano può sentire (20 micropascal). Questo è molto una grande differenza! Poiché l’orecchio umano è in grado di rilevare una gamma così ampia di volumi sonori, per misurare l’intensità del suono viene utilizzata una scala logaritmica. Sulla scala dei decibel, il suono più debole, chiamato soglia uditiva, è al livello 0 decibel. Un suono 10 volte più forte della soglia udibile ha un livello di 20 decibel. Se un suono è 30 volte più forte della soglia di udibilità, il suo livello sarà di 30 decibel. Di seguito sono riportati esempi del volume di diversi suoni:

• Soglia uditiva - 0 dB
• Sussurro - 20 dB
• Conversazione silenziosa a una distanza di 1 m - 50 dB
• Aspirapolvere potente a una distanza di 1 m - 80 dB
• Suona quando esposizione a lungo termine che può causare danni all'udito - 85 dB
• Lettore multimediale portatile a tutto volume - 100 dB
• Soglia del dolore - 130 dB
• Motore a turbogetto da caccia a una distanza di 30 m - 150 dB
• Bomba a mano M84 lampeggiante e sonora a una distanza di 1,5 m - 170 dB

Musica

La musica, secondo gli archeologi, decora le nostre vite da almeno 50.000 anni. Ci circonda ovunque: la musica è presente in tutte le culture e, secondo gli scienziati, ci unisce ad altre persone - nella società, in famiglia, in un gruppo di interesse. Le madri cantano ninne nanne ai loro bambini; la gente va ai concerti; al ritmo della musica si svolgono danze, sia popolari che moderne. La musica ci attrae con la sua regolarità e ritmo, poiché spesso cerchiamo ordine e chiarezza nella vita di tutti i giorni.

Inquinamento acustico

A differenza della musica, alcuni suoni ci rendono molto malessere. Il rumore causato dalle attività umane che disturba le persone o danneggia gli animali è chiamato inquinamento acustico. Causa una serie di problemi psicologici e fisiologici nell'uomo e negli animali, come insonnia, stanchezza, disturbi pressione sanguigna, perdita dell'udito con forte rumore e altri problemi.

Fonti di rumore

Il rumore può essere causato da molti fattori. I trasporti sono uno dei principali inquinanti acustici ambiente. Aerei, treni e automobili fanno molto rumore. Anche le attrezzature di diversi stabilimenti della zona industriale sono fonte di rumore. Le persone che vivono vicino alle turbine eoliche spesso si lamentano del rumore e delle malattie correlate. I lavori di riparazione, soprattutto quelli che comportano l'uso di martelli pneumatici, tendono a produrre molto rumore. In alcuni paesi le persone tengono i cani, spesso per motivi di sicurezza. Questi cani, il più delle volte quelli che vivono in cortile, abbaiano se altri cani si trovano nelle vicinanze e estranei. Questo non è così evidente durante il giorno quando c'è già molto rumore intorno, ma è molto chiaramente udibile di notte. Anche il rumore nelle zone residenziali è spesso causato da musica alta nelle case, nei bar e nei ristoranti.