Győrfi András demonstrátor

SZE, MTK, BGÉKI,

Környezetmérnöki tanszék

„A hallás egy rendkívül összetett folyamat; az öt érzék közül az első, mely a magzatban kifejlődik és mely képessé teszi a külvilággal való kapcsolatra…”

A hang, mint fizikai jelenség, a fülünkön keresztül válik valósággá.

A fülünk hangnyomást érzékel, ezt átalakítja érzékszervi-agyi- adatokká, így lesz a hangnyomásból hangosság.

Ezek az érzékszervi adatok okoznak bennünk magatartásunkat és állapotunkat meghatározó hatásokat.

Ezek alapján mondunk egy hangot kellemetlennek, ezek a folyamatok hozzák létre a hangosságból a zajosságot.

A fül mechanikai, hidrodinamikai és elektromos jelátalakító, idegvezetési és agyi szerkezet.

Két érzékszerv: hallás szerve egyensúlyozás szerve

Eddigi legtöbb ismeretünket a fülről Békésy Györgynek köszönhetjük, aki kutatásaiért 1961-ben Nobel –díjat kapott.

külső fül (dobhártyáig) részei

fülkagyló külső hallójárat

Összegyűjti a hanghullámokat és a hallójáraton át a dobhártyáig tereli.

A hallójárat bemenetele a porcos fülkagyló

középfül (levegővel teli üreg) dobhártyához kapcsolódik:

kalapács, üllő, kengyel → hallócsontok

a hallócsontok ízületekkel kapcsolódnak egymáshoz

a hangrezgéseket hallócsontok viszik a dobhártyáról a belső fülre

testünk legkisebb csontja, a kengyel

a középfül része a fülkürt, amely a garatba vezet

Belső fül: ebben található a csiga

A hallás érzékszerve a csiga A csiga csontos, spirálisan

feltekeredő szerv, amely folyadékkal töltött.

Belsejében hártyás csiga található, ezen van a Corti-féle szerv, ami a receptor sejteket tartalmazza.

A levegő rezgéseit a külső hallójárat vezeti a dobhártyához, ami a külső- és középfül határán húzódik.

A hártya átveszi a levegő rezgéseit, fel is erősíti azokat, majd a középfülben található hallócsontocskáknak (kalapács, üllő, kengyel), adja át, melyek tovább erősítik a rezgéseket.

A hallócsontocskák a belső fület a középfültől elválasztó ovális ablakhoz viszik a rezgéseket, amelyek a hártyán keresztül átterjednek a csiga folyadékára.

A csigában hártya húzódik végig, ezen található a Corti-féle szerv. A hártya vastagsága a csigában változó. A csiga folyadékán végigterjedő rezgés megrezegteti a hártyát is. A hártya minden pontját más-más frekvenciájú rezgés rezegteti meg maximálisan. Ha a hártya egy helyen rezegni kezd, a rezgés hatására a Corti-féle szervben a receptorsejtek hozzányomódnak a hártya felett elhelyezkedő fedőlemezhez, így azok ingerületi állapotba kerülnek. Az ingerületet a hallóideg az agyba juttatja.

A csiga alapi részén a mély, a csúcsi részén a magas hangokat érzékeljük.

Spektrum (színkép): egy adott időpillanatban ábrázolja az egyes frekvenciákhoz tartozó hangnyomásszintet.

Olyan függvény, amely amely megmutatja, hogy a zajforrás milyen frekvencián milyen erősségű hangot bocsát ki.

vonalas színkép: a sugárzás csak meghatározott frekvencián vagy frekvenciákon történik (sziréna,

zenei hang)

(színes spektrum: x-idő, y-frekvencia, szín-dB rózsaszín-kék-zöld irányban nő a hangnyomás)

folytonos színkép: a hangforrás valamennyi frekvencián sugároz

fehér zaj: olyan zaj, amelynek színképe folytonos, és valamennyi frekvencián ugyanakkora a hangintenzitás, „Fehér zaj” elnevezés: a fehér fény mintájára, amely valamennyi látható fény keveréke

rózsaszín zaj: a természetben nem fordul elő, műszer-beállítási célokra használatos

f [Hz]L [

dB]

f [Hz]

f [Hz]

L [

dB]

L [

dB]

szürke zaj: egy adott frekvencia-tartományban a spektrum folytonos, és intenzitása egyenletes (pl. társalgás)

A dB-ben mért szintek logaritmikus jellemzők közvetlenül nem adhatók össze!

Közvetlenül összeadhatók a teljesítménnyel arányos mennyiségek: hangteljesítmény, hangintenzitás, hangnyomás négyzete.

Az ábráról leolvasható, hogy 0 db eltéréshez 3 dB-es növekedés tartozik.

Ha egy 55dB-es és egy 51 dB -es hang eredőjét akarjuk megkapni, akkor a különbségből kell kiindulni, ami 4dB. Ha ez a két hang egyszerre szól, akkor annak nem 106 dB lesz az eredménye, hanem lényegesen kevesebb! A vízszintes tengelyen megkeressük a 4 dB-es pontot és kivetítjük a függőleges tengelyre, ahol 1,4 dB-t kapunk. Ezt végül a nagyobb hangnyomásszintű hanghoz adjuk hozzá, a végeredmény tehát: 55 dB + 51 dB = 56,4 dB!

DECIBELEK ÖSSZEADÁSÁNAK ÁLTALÁNOS KÉPLETE:

Le = 10 · lg (100,1 L1+ 100,1 L2+ 100,1 L3+ … + 100,1

Ln)

MŰVELETEK SZINTEKKEL

dBLn

i

Lw

Wi

1

1,010lg10

Ha a teljesítményszintek adottak:

Például két forrás esetén:

dBL WW LLw )1010lg(10 21 1,01,0

2,1

A hangtér egy adott pontjában egy időben 3

zajforrás zaja észlelhető. Az egyes forrásoktól

származó hangnyomásszint: Lp1=62 dB, Lp2 =65 dB,

Lp3 =71 dB. Mekkora az eredő hangnyomásszint?

PÉLDA

A fenti értékeket behelyettesítve: Lpe = 72,39 dB 72 dB

A szintértékeket egész dB-re kell kerekíteni!

MEGOLDÁS

Egy műhelyben 90 dB hangnyomásszint mérhető. Ha az egyik gépet leállítják, a hangnyomásszint 85 dB-re csökken. Mekkora hangnyomásszint tartozik ahhoz a géphez, amelyet leállítottak?Megoldás:

Az előbbi általános képlet alapján:

Le = 10 · lg (100,1 L1 + 100,1 L2)

ahol Le = 90 dB és L1 = 85 dB.

a fenti értékeket behelyettesítve:

90 = 10 · lg (100,1·85 + 100,1 L2)

a logaritmus definíciója alapján:

109 = 108,5 + 100,1 L2

(109 – 108,5) = 100,1 L2

vegyük mindkét oldal logaritmusát:

lg (109 – 108,5) = 0,1 L2

ebből: L2 = 88 dB

MEGOLDÁS

Hallószervünk nem egyformán érzékeli a különböző frekvenciájú hang rezgéseket. Adott frekvenciájú hang szubjektív hangosságérzete meghatározott hangnyomáson egészen más, mint egy másik frekvenciájú hang által keltett hangosságérzet ugyanazon a hangnyomáson

H. Fletcher és W. A. Munson végzett kísérletet ahangosság szubjektív érzetének a vizsgálatára 1933-ban.A kísérlet lényege: sokezer egészséges, ép hallású kísérleti alany fülhallgató 103 Hz tiszta hang (nemzetközileg ezt

választották összehasonlítási alapnak) frekvencia- és intenzitásszint változtatása

Méréseik eredményét egy egyesített hangosságérzet-diagramban ábrázolták, amely az azonos hangossághoz tartozó hangintenzitások görbéit tartalmazza

Hangosságszintek Mértékegysége: phon Értelmezése: annak az 1 kH

frekvenciájú, szabad hangtérben szemközt érkező tisztahangnak a hangnyomásszintje, amely azonos hangérzetet kelt a kérdéses hanggal

Az 1 kHz-es hangok annyi phonosak, ahány dB-ek

Menetük hasonló Nem párhuzamosak Azonos vonalon azonos

nagyságúnak érezzük a hang erősségét

Szaggatott vonal – hallásküszöb 103 Herznél 4 dB szintnél

Az eredeti görbéken 1933-ban ez 0 volt!

Azóta az átlagos hallásküszöb 4 dB-t romlott!

A hallható frekvenciákon kísérleti úton megállapították, hogy mekkora az a legkisebb hangintenzitás, amely még hangérzetet kelt a normális hallású emberben, ill. mekkora nagyságú hangintenzitás hatására keletkezik fájdalomérzet

Ez a hallásküszöb ill. fájdalomküszöb A hallásküszöb valamely adott frekvenciájú tiszta

hang az a legkisebb hangnyomásértéke, amely süketszobában egy normális hallású személy hallószervében még hangérzetet kelt

Az emberi hallás jellemzője, hogy két hangforrás hangosságát csak akkor érzékeljük jelentős mértékben különbözőnek, ha a hangszintek közötti különbség eléri a 10 dB értéket.

Szubjektív, hogy ki mit tart zajnak Hogyan lehet ilyen szubjektív dologra

zajvédelmet szervezni? Meg kell keresni azokat az érzékelhető

jellemzőket, szubjektív hatásokat, amelyek mérhető, objektív fizikai adatokkal összekapcsolhatók.

Csak úgy mondhatjuk valamire, hogy hangos, ha tudjuk, mit jelent a hangosság (mivel mérhetjük).

ember (szubjektív) fizikai (objektív)hangosság hangerősséghangmagasság intenzitáshangszín É - B - M frekvenciaidőtartam E - I - A időtartamirány színkép

irányE = érzékelés M = mérésI = idegi továbbítás B = mérési eredmény bemutatása, A = agyfunkció É = eredmény értékelése

Kettő közötti kapcsolatot kell megtalálni, ha a zajvédelmet akarjuk megvalósítani