Низкочастотный шум
Низкочастотный шум обладает существенной акустической энергией в частотном диапазоне от 8 до 100 Гц. Шум такого типа характерен для больших дизельных двигателей в поездах, судах и электростанциях, а по причине того, что этот шум трудно заглушаем и легко распространяется во всех направлениях, его можно слышать на многие мили вокруг. Низкочастотный шум раздражает гораздо больше, чем можно было ожидать по уровню звукового давления, измеренного при помощи весовой функции типа А. Различие между уровнями, измеренными с использованием весовых функций типа А и типа С, указывает на существование проблемы, связанной с низкими частотами. Для расчета слышимости низкочастотных компонентов шума проводится измерение спектра и его сравнение со слуховым порогом. Инфразвук имеет спектр с доминированием частотных компонентов ниже 20 Гц. Мы воспринимаем их не как звук, а скорее как давление. Оценка инфразвука до сих пор осуществляется экспериментальным путем и не отражена в международных стандартах.
Распространение шума в окружающей среде
Сколько шума производит 10-тонный грузовик? В основном это зависит от того, насколько далеко вы от него находитесь и где стоите: перед преградой или за ней. Существует множество других факторов, влияющих на уровень шума и на результаты измерений, которые могут различаться на десятки децибелов для одного и того же источника шума. Для того, чтобы выяснить причину подобных различий, необходимо рассмотреть процессы возникновения шума на уровне источника, распространения в воздухе и поступления в приемное устройство.
Наиболее важные факторы, влияющие на распространение шума:
• Тип источника (точечный или линейный)
• Расстояние от источника
• Атмосферное поглощение
• Ветер
• Температура и температурные отклонения
• Препятствия в виде барьеров и зданий
• Поглощение почвой
• Отражение
• Влажность
• Атмосферные осадки
Для получения репрезентативного результата процедуры измерений или расчетов следует принимать во внимание эти факторы. В инструкциях часто специфицированы состояния для каждого фактора.
Типы источников
Точечный источник
Если размеры источника шума малы по сравнению с расстоянием до слушателя, то источник называется точечным. Такими источниками можно считать вентиляторы и дымовые трубы. Звуковая энергия распространяется сферически, таким образом, уровень звукового давления остается одинаковым во всех точках, находящихся на равном удалении от источника, и уменьшается на 6 дБ с увеличением расстояния вдвое. Это правило сохраняется до тех пор, пока поверхностное и воздушное ослабление не приведет к значительному изменению уровня.
Для находящегося у поверхности Земли точечного источника с уровнем звуковой мощности Lw (см. раздел “Шумовые параметры окружающей среды и терминология”) уровень звукового давления Lp на любом расстоянии (r, выраженное в м) от этого источника можно рассчитать, используя уравнение:
Lp = Lw — 20∙log10(r) — 8 дБ
Линейный источник
Если источник шума узкий в одном направлении, а в другом его длина соизмерима с расстоянием до слушателя, то он называется линейным. Это может быть отдельный источник, например длинная труба, по которой течет бурлящая жидкость, либо источник, состоящий из множества точечных источников, производящих шум одновременно, например, поток транспортных средств на загруженной дороге.
Уровень звука распространяется цилиндрически, так что уровень звукового давления остается одинаковым во всех точках, находящихся на равном удалении от линии источника, и уменьшается на 3 дБ с увеличением расстояния вдвое. Это утверждение остается верным до тех пор, пока поверхностное и воздушное ослабление не приведет к значительному изменению уровня. Для зафиксированного около земной поверхности линейного источника шума с отношением уровня звуковой мощности на метр Lw/m уровень звукового давления Lp на любом расстоянии (r, выраженное в м) от этого источника рассчитывается по уравнению:
Lp = Lw — 10∙log10(r) — 5 дБ
Барьеры
Снижение уровня шума, связанное с преодолением барьера, зависит от двух факторов:
1. Разности путей при прохождении звуковой волны над барьером и при прямой передаче на приемник (а + b — с, на диаграмме).
2. Частотных составляющих шума.
Результирующее воздействие этих двух факторов показано на диаграмме. По диаграмме видно, что низкие частоты труднее заглушаются с помощью барьера.
а. снижение уровня шума, связанное с преодолением барьера (дБ); б. разность пути при прохождении звуковой волны (м); в. длина волны.
Снижение уровня шума с помощью обычного экрана представлено на следующей диаграмме как функция высоты потенциального барьера. Барьер наиболее эффективен при наиболее близком размещении к источнику шума
а. снижение уровня шума, связанное с преодолением барьера (дБ); б. частота (Гц).
Атмосферное поглощение
Этот предмет является комплексным и может быть представлен здесь лишь в общих чертах. Снижение уровня шума при распространении в воздушной среде зависит от многих факторов, включая:
• Расстояние от источника
• Частотные составляющие шума
• Окружающую температуру
• Относительную влажность
• Давление окружающей среды
Первые два фактора, упомянутые выше, оказывают наибольшее влияние на снижение уровня шума и представлены на диаграмме ниже. Подводя итог, можно сказать, что атмосферное поглощение не вызывает сильного затухания низких частот.
а. снижение уровня шума, связанное с преодолением барьера (дБ); б. расстояние от источника шума (м).
Ветер и температура
Если структура ветра такова, что его скорость возрастает с высотой, то траектория распространения звука будет загибаться и таким образом "фокусироваться" в направлении движения воздушного потока и создаст звуковую "тень" с наветренной стороны источника.
Почему измерения проводятся с подветренной стороны?
Для проведения измерений на незначительных расстояниях от источника (не более 50 м) влияние ветра на уровень звука не является значительным. При проведении измерений на больших расстояниях влияние ветра становится ощутимо больше.
С подветренной стороны уровень может увеличиваться на несколько дБ, в зависимости от скорости ветра. Но при измерениях с наветренной или боковой стороны уровень может понижаться более, чем на 20 дБ, в зависимости от скорости ветра и расстояния до источника. Поэтому, для того, чтобы получить надежный результат с минимальными отклонениями, измерения проводятся с подветренной стороны от источника.