La pollution sonore, les niveaux sonores indésirables ou excessifs peuvent avoir des effets néfastes sur la santé humaine et la qualité de l'environnement. Il se produit couramment dans de nombreuses installations industrielles et certains autres lieux de travail. Ainsi que les nuisances sonores liées au trafic routier, ferroviaire et aérien et aux activités de plein air.
Mesure et perception de l'intensité sonore
Les ondes sonores sont des vibrations de molécules d'air transportées d'une source de bruit vers l'oreille. Il est généralement décrit en termes d'intensité (amplitude) et de hauteur (fréquence) de l'onde. Le niveau de pression acoustique, ou SPL, est mesuré en unités logarithmiques appelées décibels (dB). L'oreille humaine normale peut détecter une tonalité allant de 0 dB (seuil d'audition) à 140 dB. En même temps, les sons de 120 dB à 140 dB provoquent des douleurs.
Quel est le niveau sonore, par exemple, dans la bibliothèque ? Elle est d'environ 35 dB, alors qu'à l'intérieur d'un bus ou d'une rame de métro en mouvement, elle est d'environ 85. Travaux de constructionles bâtiments peuvent générer jusqu'à 105 dB SPL à la source. Le SPL diminue à mesure que l'on s'éloigne du sujet.
La vitesse à laquelle l'énergie sonore est transmise est appelée intensité, proportionnelle au carré du SPL. En raison de la nature logarithmique de l'échelle des décibels, une augmentation de 10 points représente une augmentation de 10 fois de l'intensité sonore. A 20, il transmet 100 fois plus. Et 30dB représente une augmentation de 1000x de l'intensité.
En revanche, lorsque la tension double, le niveau sonore du son n'augmente que de 3 points. Par exemple, si une perceuse de construction produit 90 dB de bruit, alors deux outils identiques travaillant côte à côte créeront 93 dB. Et lorsque deux sons qui diffèrent de plus de 15 points en SPL sont combinés, les sons faibles sont masqués (ou noyés) par le son fort. Par exemple, si une perceuse fonctionne à 80 dB sur un chantier de construction à côté d'un bulldozer à 95, le niveau de pression combiné de ces deux sources sera mesuré à 95. Une tonalité moins intense du compresseur ne sera pas perceptible.
La fréquence d'une onde sonore est exprimée en cycles par seconde, mais le hertz est plus couramment utilisé (1 cps=1 Hz). La membrane tympanique humaine est un organe très sensible avec une large gamme dynamique, capable de détecter des sons à des fréquences allant de 20 Hz (grave) à environ 20 000 Hz (aigu). La tonalité de la voix humaine dans une conversation normale se produit à des fréquences comprises entre 250 Hz et 2 000 Hz.
La mesure précise du niveau sonore et sa description scientifique sont différentes de la plupart des notions et opinions humaines subjectives à ce sujet. Les réponses humaines individuelles au bruit dépendent à la fois de la hauteur et de l'intensité. Les personnes ayant une ouïe normale perçoivent généralement les sons à haute fréquence plus forts que les sons à basse fréquence de même amplitude. Pour cette raison, les sonomètres électroniques prennent en compte les changements de volume perçu avec la hauteur.
Les filtres de fréquence dans les compteurs servent à faire correspondre les lectures avec la sensibilité de l'oreille humaine et l'intensité relative des différents sons. Le soi-disant filtre pondéré A, par exemple, est couramment utilisé pour diagnostiquer la communauté environnante. Les mesures SPL effectuées avec ce filtre sont exprimées en décibels pondérés A ou dBA.
La plupart des gens perçoivent et décrivent une augmentation de 6 à 10 dBA du SPL comme un doublement du "volume". Un autre système, l'échelle pondérée C (dBS), est parfois utilisé pour les niveaux de bruit d'impact tels que les prises de vue et a tendance à être plus précis que le dBA pour l'intensité sonore perçue des sons avec des composants à basse fréquence.
Les niveaux de bruit ont tendance à changer avec le temps. Les données de mesure sont donc présentées sous forme de moyennes pour exprimer les niveaux sonores globaux. Il y a plusieurs moyens de le faire. Par exemple, une série de mesures répétées du niveau sonore pourrait être rapportée comme L 90=75 dBA, ce qui signifie que les valeurs étaient égales ou supérieures à 75 dBA pendant 90 % du temps.
Une autre unité appelée degrés d'équivalent sonore (L eq) peut être utilisée pour exprimer le SPL moyen sur n'importe quelle période d'intérêt, comme une journée de travail de huit heures.(L eq est une valeur logarithmique, pas une valeur arithmétique, donc les événements forts dominent le résultat total.)
Une unité de niveau sonore appelée valeur de bruit jour-nuit (DNL ou Ldn) tient compte du fait que les gens sont plus sensibles au son la nuit. Ainsi, 10 dBA sont ajoutés aux valeurs SPL mesurées entre 10h et 7h. Par exemple, les mesures DNL sont très utiles pour décrire l'exposition globale au bruit des avions.
Travailler avec des effets
Le bruit est plus qu'une simple nuisance. À certains niveaux et durées d'exposition, il peut causer des dommages physiques au tympan et aux cellules ciliées sensibles de l'oreille interne, entraînant une perte auditive temporaire ou permanente.
Il ne se produit généralement pas à des SPL inférieurs à 80 dBA (les niveaux d'influence sur huit heures sont mieux maintenus en dessous de 85). Mais la plupart des personnes exposées à plusieurs reprises à plus de 105 dBA auront un certain degré de perte auditive permanente. De plus, une exposition excessive au bruit peut également augmenter la tension artérielle et la fréquence cardiaque, provoquer de l'irritabilité, de l'anxiété et de la fatigue mentale, et interférer avec le sommeil, la relaxation et l'intimité.
Contrôle des nuisances sonores
Par conséquent, il est important de maintenir le plus grand silence sur le lieu de travail et dans la société. Les réglementations et les lois sur le bruit adoptées aux niveaux local, régional et national peuvent être efficaces pour atténuer les effets négatifs de la pollution sonore.
Environnement etLe bourdonnement industriel est régi par la loi sur la sécurité et la santé au travail et la loi qui s'y oppose. En vertu de ces réglementations, l'Administration de la sécurité et de la santé au travail a établi des critères pour le bruit industriel afin d'imposer des limites à l'intensité de l'exposition au son et à la durée pendant laquelle cette intensité peut être autorisée.
Si une personne est exposée à différents niveaux de bruit à différents moments de la journée, l'exposition totale ou la dose (D) du bruit est obtenue à partir du rapport,
où C est le temps réel et T est le temps autorisé à n'importe quel niveau. En utilisant cette formule, la dose de bruit quotidienne la plus possible serait de 1, et toute exposition supérieure serait inacceptable.
Niveau sonore max
Les critères de bruit intérieur sont résumés dans trois ensembles de spécifications qui ont été obtenues en recueillant des jugements subjectifs auprès d'un large échantillon de personnes dans diverses situations spécifiques. Celles-ci ont évolué en critères de bruit (NC) et en courbes de tonalité préférées (PNC), qui fixent des limites au niveau introduit dans l'environnement. Les courbes NC, développées en 1957, visent à fournir un environnement de travail ou de vie confortable en spécifiant le niveau sonore maximal autorisé par bandes d'octave sur l'ensemble du spectre audio.
Un ensemble complet de 11 courbes définit les critères de bruit pour un large éventail de situations. Les graphiques PNC, développés en 1971, ajoutent des limites au bourdonnement à basse fréquence et au sifflement à haute fréquence. Ils sont donc privilégiésancienne norme NC. Résumés sur les courbes, ces critères fournissent des objectifs de conception pour les niveaux de bruit pour diverses idées. Une partie de la spécification de l'emploi ou de l'habitat est la courbe PNC correspondante. Dans le cas où le niveau dépasse les limites PNC, des matériaux insonorisants peuvent être introduits dans l'environnement selon les besoins pour se conformer aux normes.
Les faibles niveaux de bruit peuvent être surmontés avec des matériaux absorbants supplémentaires tels que des draperies lourdes ou des carreaux d'intérieur. Lorsque de faibles niveaux de bruit identifiable peuvent être gênants, ou lorsque la confidentialité des conversations dans les bureaux et les zones de réception adjacents peut être importante, les sons indésirables peuvent être masqués. Une petite source de bruit blanc, telle que de l'air statique, placée dans une pièce peut masquer la conversation des bureaux voisins sans constituer un niveau sonore mortel pour les oreilles des personnes travaillant à proximité.
Ce type d'appareil est souvent utilisé dans les cabinets de médecins et autres professionnels. Une autre méthode de réduction du bruit est l'utilisation de protecteurs auditifs, qui sont portés sur les oreilles de la même manière que les cache-oreilles. En utilisant des protecteurs disponibles dans le commerce, une réduction de tonalité peut être obtenue dans la plage généralement comprise entre 10 dB à 100 Hz et plus de 30 dB pour les fréquences supérieures à 1 000 Hz.
Détecter le niveau sonore
Les limites de bruit extérieur sont également importantes pour le confort humain. La construction d'un bâtiment offrira une certaine protection contre les bruits extérieurs si le bâtiment répond aux normes minimales et sile niveau de bruit est dans les limites acceptables.
Ces limites sont généralement spécifiées pour certaines périodes de la journée, comme pendant la journée, le soir et la nuit pendant le sommeil. En raison de la réfraction dans l'atmosphère causée par l'inversion de température la nuit, des sons relativement forts peuvent être émis depuis une autoroute, un aéroport ou une voie ferrée assez éloignés.
L'une des méthodes intéressantes de contrôle du bruit est la construction de barrières antibruit le long de l'autoroute, la séparant des zones résidentielles adjacentes. L'efficacité de telles structures est limitée par la diffraction du son plus aux basses fréquences, qui prévalent sur les routes et sont inhérentes aux gros véhicules. Pour être efficaces, ils doivent être le plus près possible de la source ou de l'observateur du bruit, maximisant ainsi la diffraction nécessaire pour que le son atteigne l'observateur. Une autre exigence pour ce type de barrière est qu'elle doit également limiter le nombre de niveaux sonores afin d'obtenir une réduction significative du bruit.
Définition et exemples
Decibel (dB) est utilisé pour mesurer les niveaux sonores, mais il est également largement utilisé dans l'électronique, les signaux et les communications. DB - manière logarithmique de décrire la tangence. Le rapport peut se manifester par la puissance, la pression acoustique, la tension ou l'intensité, ou plusieurs autres choses. Plus tard, nous associons dB au téléphone et au son (par rapport au volume). Mais d'abord, pour avoir une idée des expressions logarithmiques, regardons quelques nombres.
Par exemple, on peut supposer qu'il y a deux haut-parleurs,dont le premier joue un son avec une puissance de P 1, et l'autre une version plus forte du même ton avec une puissance de P 2, mais tout le reste (jusqu'où, fréquence) reste le même.
La différence de décibels entre eux est définie comme
10 log (P 2 / P 1) dB où log est pour la base 10.
Si le second produit deux fois plus d'énergie que le premier, la différence est en dB
10 log (P 2 / P 1)=10 log 2=3 dB,
comme le montre le graphique qui trace 10 log (P 2 / P 1) vs P 2 / P 1. Pour continuer l'exemple, si la seconde a 10 fois la puissance de la première, la différence en dB serait:
10 log (P 2 / P 1)=10 log 10=10 dB.
Si la seconde avait la même force un million de fois, la différence en dB serait
10 log (P 2 / P 1)=10 log 1 000 000=60 dB.
Cet exemple montre une caractéristique des échelles de décibels qui est utile pour discuter du son. Ils peuvent décrire de très grandes relations en utilisant des nombres de taille modeste. Mais vous devez faire attention que le décibel représente le rapport. Autrement dit, on ne dira pas combien de puissance l'un des haut-parleurs émet, seulement à partir de la différence. Et faites également attention au facteur 10 dans la définition, qui signifie deci en décibels.
Pression acoustique et dB
La fréquence est généralement mesurée avec des microphones et ils répondent (approximativement) proportionnellement à la pression, s. Maintenant, la puissance de l'onde sonore à d'autresdans les mêmes conditions est égal au carré de la tête. De même, la puissance électrique dans une résistance va comme la tension multipliée. Le logarithme du carré n'est que de 2 log x, donc lors de la conversion de la pression en décibels, un facteur de 2 est introduit. Par conséquent, la différence de degré de pression acoustique entre deux niveaux de sons avec p 1 et p 2 est:
20 log (p 2 / p 1) dB=10 log (p 22 / p 1 2) dB=10 log (P 2 / P 1) dB.
Que se passe-t-il lorsque la puissance sonore est réduite de moitié ?
Le logarithme de 2 est 0,3, donc 1/2 est 0,3. Ainsi, si la puissance est réduite de 2 fois, le niveau sonore sera réduit de 3 dB. Et si vous refaites cette opération, l'acoustique diminuera de 3 dB supplémentaires.
Taille en décibels
Vous pouvez voir ci-dessus que réduire de moitié la puissance réduit la pression sur la racine 2 et le niveau sonore de 3 dB.
Le premier échantillon est un bruit blanc (un mélange de toutes les fréquences audibles). Le deuxième échantillon est le même ton avec la tension réduite d'un facteur de la racine carrée de 2. Son inverse est d'environ 0,7, donc 3 dB correspond à une réduction de tension ou de pression pouvant aller jusqu'à 70 %. La ligne verte montre la buse en fonction du temps. Le rouge décrit un déclin exponentiel continu. Notez que la tension chute de 50 % pour chaque deuxième échantillon.
Fichiers audio et animation flash par John Tann et George Hatsidimitris.
Quelle est la taille d'un décibel ?
Bdans la série suivante, les échantillons consécutifs ne diminuent que d'un point.
Et si la différence est inférieure à un décibel ?
Les niveaux sonores sont rarement donnés avec des décimales. La raison en est que ceux qui diffèrent de moins de 1 dB sont difficiles à distinguer.
Et vous pouvez également voir que le dernier exemple est plus silencieux que le premier, mais il est difficile de voir la différence entre les paires consécutives. 10log 10 (1,07)=0,3. Par conséquent, pour augmenter le niveau sonore de 0,3 dB, vous devez augmenter la puissance de 7 % ou la tension de 3,5 %.
