6. Meteorológiai és éghajlattani alapismeretek (Bartholy Judit,
7.5. Környezeti zajok vizsgálata
7.5.1. A vizsgálat elméleti háttere
A körülöttünk lévő világ egyre zajosabb lesz. Az ipari fejlődés mind több energiát, na-gyobb teljesítményű gépeket igényel, a közlekedés rohamos növekedése miatt a járművek száma és sebessége emelkedik. A századunkra jellemző urbanizáció a lakosság zajterhelé-sét ugrásszerűen megnövelte. A zajpanaszok egész Európában azt mutatják, hogy a városi
lakosság jelentős része a zajt, a levegő szennyezettsége után, a második környezeti árta-lomnak tartja. Az emberek egy része a zajt a civilizáció szükséges velejárójának tekinti, ami ellen nem lehet, tehát nem is érdemes küzdeni. Mások szerint életünket a zaj elviselhe-tetlenné teszi, ezért az elérhető zajszintcsökkentés nem elegendő, magukat a zajforrásokat kell környezetünkből kiküszöbölni. Széles körű vizsgálatok alapján azonban megállapítha-tók azok a zajszintek, amelyek mellett az átlagos zajérzékenységű, egészséges emberek nyugodt életvitele biztosítható, valamint ismerjük azokat a műszaki és jogi eszközöket, amelyekkel a körülöttünk működő zajforrások hatása kellő szakértelemmel és megfelelő magatartással ezekre a szintekre mérsékelhető.
Világos tehát, hogy a zajjal mint jelenséggel foglalkozni kell, hiszen környezeti állapo-tunk egyik fontos körülményét jelenti. Ehhez azonban először a hang természetével kell megismerkednünk. Ezért ennek a terepgyakorlati résznek az a célja, hogy felidézzük a hangtannal kapcsolatos legalapvetőbb fizikai ismereteket, és néhány környezeti zaj erőssé-gének mérésével egy tágabb képet kapjunk a különféle zajok hatásáról. Az elvégzendő mérési gyakorlatokat úgy állítottuk össze, hogy megismerkedjünk egy kézi zajmérő keze-lésével, majd néhány előre megtervezett méréssel választ kapjunk azokra a kérdésekre, melyek betekintést adnak a hangtan területébe.
7.5.2. Akusztikai alapfogalmak
A hang olyan mechanikai rezgés, mely rugalmas közegben terjedve, az emberben hangér-zetet kelt. A hallható hangot hallószerveinken keresztül érzékeljük. A dobhártyánkat érő nyomásváltozás a hallóidegek közvetítésével az agyban kelt hangérzetet. A hallott hang hordozhat információt (beszéd, jelzések), jelenthet élményt. Ez az élmény lehet kellemes vagy kellemetlen. A kellemetlen vagy zavaró hangot nevezzük zajnak.
Az, hogy a zajokat hangosnak vagy halknak érezzük, attól függ, mekkora a fülünkbe érkező hang nyomása. Rugalmas közegben a hangforrás által keltett rezgési energia nyo-másváltozást okozva hullám formájában terjed, levegőben ez a nyomásingadozás a hallha-tó hangot jelenti. Így a hang erőssége a közeg nyomásingadozásáhallha-tól, tehát a hangnyomás-tól függ. A hangnyomást mikrobarban (bar) vagy pascalban (Pa) mérik.
Az emberi füllel érzékelhető legkisebb hangnyomás a hallásküszöb. A hallható hangok felső határa az a hangnyomás, amely már fájdalmat okoz, és ez a fájdalomküszöb. A két küszöbérték közötti hangerősség (intenzitás) tartománya 12 nagyságrend, ami azt jelenti, hogy a fájdalmat okozó hang 10 billiószor erősebb, mint amit még éppen meghallunk.
Azért is hasznos a hangerősség vizsgálata során a nagyságrendeket figyelni, mert a bioló-gusok szerint az inger és az érzet, azaz a hang fizikai erőssége és a keltett érzet nagysága közötti kapcsolat exponenciális. Ez azt jelenti, hogy ha egy adott hangnál a tízszer erőseb-bet 1 egységnyivel hangosabbnak érzem, akkor a százszor erőseberőseb-bet 2 egységnyivel, az
www.tankonyvtar.hu © Papp Botond, BBTE
hangnyomás pedig p0 =20 Pa, amely 0 dB intenzitásszintet jelent. A hangok észlelése folyamán az inger és az érzet között így exponenciális (nem lineáris) kapcsolat van, azaz nagy hangnyomás-növekedés aránylag kis hangérzet-növekedést okoz.
7.5.1. ábra: Hangszintskála
A hangmagasságot a hangforrás rezgésének gyakorisága határozza meg. Azonos hangerősség mellett a hangot annál magasabbnak érezzük, minél nagyobb a frekvenciája.
A hallható hangok tartománya normál hallású embereknél 20 Hz-től 20 000 Hz-ig terjed. A 20 Hz alatti frekvenciájú hangokat infrahangnak, a 20 000 Hz fölöttieket ultrahangnak ne-vezzük.
A zajforrások állandó vagy változó erősségű zajt bocsátanak ki. A zajvédelemben, az időben változó zaj jellemzésére az egyenértékű zajszintet használják, amely megközelíti az ember szubjektív zajmegítélését. Az ún. egyenértékű zajszint a zaj erősségének egy megha-tározott időre vonatkoztatott átlagértéke (7.3.2. ábra), melynek jele Leq (dB), és amelyet a következő kifejezéssel kapunk meg:
7.5.2. ábra: Egyenértékű zajszint
Az emberi fül nem minden frekvencián érzékeny egyformán. Éppen ezért az emberi hallás frekvenciafüggésének modellezésére az „A” súlyozó szűrőt használják. Az „A” súlyozó szűrővel mért zajszintet A-hangnyomásszintnek vagy röviden A-szintnek nevezzük, és dBA-val jelöljük
7.5.3. Vizsgálati módszerek
A vizsgálandó zaj erősségének mérését vagy értékének megítélését nagymértékben befo-lyásolja a mérőberendezés beállítása, a mérés helyének megválasztása, a mérési idő és a környezet akusztikai körülményei. Azt, hogy mit, hol, mikor, mennyi ideig és mivel mé-rünk, a vizsgálat céljának megfelelően kell megválasztani, ez azonban nem önkényes vá-lasztás tárgya.
A nemzetközi és a hazai zajmérési előírások (szabványok) pontosan rögzítik azokat a szabályokat, amelyek alapján a zajterhelés mértéke egyértelműen meghatározható, és ame-lyek alapján a zaj értékelhető. Természetesen más szabályok vonatkoznak a zajkibocsátás (emisszió) vizsgálatára, a zajterhelés (imisszió) mérésére, és ismét más eljárásokkal kell a zajcsökkentési eszközök hatékonyságát vizsgálni.
A mérés időpontját (mikor mérünk) szintén a vizsgálat célja szerint kell megválasztani.
Legfontosabb szabály, hogy akkor végezzük a mérést, amikor a zajforrás a megszokott körülmények között működik, hiába állítjuk például, hogy „éjszaka ennél sokkal nagyobb a zaj”, tudjuk jól, hogy a gépek ugyanolyan hangosan működnek éjszaka is, mint nappal, csak a háttérzaj kisebb, és ezért tűnik a hangjuk erősebbnek.
Az A–2239 típusú zajmérő eszköz
A mérőeszköz, mellyel a különféle zajszinteket mérjük, egy Brüel & Kjær gyártmányú A–
2239 típusú kézi zajszintmérő berendezés. Ennek lényeges része egy mikrofon, amely ér-zékeli a hangnyomás változását, egy előerősítő, különféle frekvenciaszűrők és egy kijelző, amely megjeleníti az átlagos zajszintet, ennek maximális és minimális értékét, illetve a készülék aktuális beállításait. A berendezéssel 30 és 140 dB közötti hangok erősségét
tud-www.tankonyvtar.hu © Papp Botond, BBTE
– Frekvencia szerinti súlyozás, ami a zajmérő érzékenységének szabályozását jelenti kü-lönböző hangfrekvenciákon. A zajmérővel „A” vagy „C” frekvenciasúlyozás végezhető, alapértelmezettként az A súlyozást választhatjuk.
– Idő szerinti súlyozás, amely szabályozza a zajmérő reakciójának sebességét a hangnyo-másszint hirtelen változásaira. Három idősúlyozás érhető el: az „F” (gyors), amely 125 msec-os időállandót alkalmaz; az „S” (slow) 1 sec-os idősúlyozást alkalmaz, amely kisi-mítja a lüktető jeleket; az „I” (impulzus) 35 msec-os időállandót alkalmaz lassú lecsengés-sel, ami lehetővé teszi rövid idejű zajok mérését. A legtöbb esetben az F (gyors) beállítást alkalmazzuk.
– A hangerőség mérésének határai, azaz, hogy milyen minimális, illetve maximális intenzitás-szintek között mérjen a készülék. Három tartományban állítható: 30–100 dB, 50–120 dB illet-ve 70–140 dB. A határokon kívüli tartományban a készülék ekkor nem jelez semmit, valamint a hangosabb hangoknál „túlcsordul”, a halkabb hangoknál pedig nem érzékel semmit.
A készülék kezelőfelületén található nyomógombok használatát a 7.4. táblázat írja le, melyben az egyes gombok jelölését tüntetjük fel:
KIKAPCSOLÁS, BEKAPCSOLÁS
Mérés-indítás és -leállítás, beállítás kiválasztása („YES” gomb)
Kijelzővilágítás ki- és bekapcsolása (automatikus kikapcsolás 30 mp után) A kijelzett mérési eredmények közötti váltás (átlagos, maximális zajszint stb.)
A mérés eredményeinek tárolása, régebbi mérések előhívása és törlése
„Fel-le” mozgás a kijelzett opciók között Méréshatár beállítása
7.4. táblázat: A zajszintmérő műszer használata 7.5.4. A mérési feladat
1. Szélcsendben, erdő mellett mérjük ki a zajmérő berendezéssel a környezeti háttérzaj értékét! Ezt úgy tehetjük meg, hogy a mérőműszert 1 perces mérési időre állítjuk, majd megmérjük a korábban már említett egyenértékű zajszintet, melyet mérőműszerünk Leq-val jelöl. Jegyezzük le ezt a zajszintet! Hasonlítsuk össze a fenti ábrán jelölt különféle emberi tevékenységeknek megfelelő zajszintekkel, és adjuk meg, hogy melyikkel egyenértékű az általunk mért háttérzaj erőssége!
2. Végezzük el ugyanezt a feladatot két vagy három zajforrás esetében is! Becsüljük meg, hányszor nagyobbak az egyes zajforrások zajszintjei a háttérzajhoz viszonyítva!
3. Számoljuk át a mért zajszinteket () hangintenzitásokká (I), a (7.3)-as képletből
4. Értékeljük az egyes zajszint értékek közötti különbségeket, valamint az egyes hangin-tenzitások közötti különbségeket!