صوت سنج یا آنالایزر صوت چیست؟
سر و صدا غالباً چنین تعریف مىشود: صداهاى ناخواسته. ولی این تعریف ذهنى است زیرا آنچه براى یک نفر آوازِ خوش است ممکن است براى دیگرى سر و صداى مزاحم باشد، و شاید بهتر آن باشد که سر و صدا چنین تعریف شود: صدایی نامناسب در محلى نابجا و در وقتى بی موقع انسان در محیطى زندگى مىکند که روزبهروز سر و صداهاى مزاحم در آن بیشتر می شود، قرن بیستم را از این نظر قرن سر و صدا نام نهادهاند. سر و صدا در محیط زیست انسان به یک عامل تنش بسیار مهم تبدیل شده است. اخیرا اصطلاح آلودگى سر و صدا به منظور نشان دادن اهمیت ناهنجار بودن بسیار صداهایی که در عصر زندگى نوین ایجاد و موجب خطرات بهداشتی می شود، وضع شده است.
منابع سر و صدا
منابع تولید سر و صدا بسیار متنوع و عبارتند از:
خودروها، کارخانهها، صنایع، هواپیماها و سر و صداهاى خانگى مانند رادیو، تلویزیون و وسایل ترانزیستوری که همگى به سر و صداى زندگى روزانه مىافزایند.
ویژگىهاى سر و صدا
سرو صدایی که باعث سردرد یا عدم تمرکز شود با ویژگی هایی که در ادامه بررسی می کنیم شناخته می شود.
شدت صدا
شدت یا بلند بودن صدا به ارتفاع ارتعاشات تولید شده به وسیلهٔ صدا بستگی دارد. شدت صدا بهوسیله دسی بل (dB) اندازهگیری می شود. وقتی می گوئیم صدای ۶۰ دسی بل است یعنی آن صدا ۶۰ دسی بل از ضعیفترین صدای قابل شنیدن یا فشار صدای مرجع بیشتر است. فشار صدای مرجع ۰۰۰۲/۰ میکروبار یا dyne بر سانتی متر مربع است. یک دین برابر است با یک میلیونیم فشار اتمسفر (جو). مکالمهٔ روزمره صدائی برابر ۶۰ تا ۶۵ دسی بل ایجاد می کند. صدای نجوا ۲۰ تا ۳۰ دسی بل، رفت و آمد سنگین در خیابان ۸۰ - ۶۰ دسی بل و دیگ بخار کارخانهها در حدود ۱۲۰ دسی بل صدا ایجاد می کنند. مواجهه با ۸۵ دسی بل صدا توسط اشخاص بدون آنکه ضایعهٔ قابل توجه در گوش ایجاد کند قابل تحمل است.
معلوم شده است که گوش انسان در برابر صداهای با فشار متفاوت یکسان واکنش نشان نمی دهند. یعنی نسبت به شدت واقعی صدا واکنش نمی کند بلکه به شدت دریافت شدهٔ آن واکنش نشان می دهد. یک منحنی وزنی به نام منحنی A تهیه شده است که اثرات ذهنی صدا را در نظر می گیرد و در آن منحنی سطح فشار صوت بر حسب دسی بل A) dB) نمایش داده می شود که مطابق با مقدار دسی بل وزنی منحنی A است زیرا این مقدار بازتاب درک صدای نشر یافته در گوش طبیعی تر و انسان است.
تواتر صدا
تواتر صدا برحسب هرتز (Hz) نمایش داده می شود. یک هرتز برابر با یک موج در ثانیه است. گوش انسان تواترهای بین ۲۰ تا ۲۰۰۰ هرتز را می تواند بشنود ولی این دامنه با افزایش سن و عوامل ذهنی دیگر کاهش می یابد. ارتعاشهای کمتر از ۲۰ نوسان در ثانیه در حد زیر شنوایی (infra-audible) و ارتعاشهای بیش از ۲۰،۰۰۰ نوسان بالاتر از حد شنوایی (فرا آوا + اولتراسونیک) هستند. بسیاری از جانوران (مانند سگها) می توانند صداهایی را که گوش انسان نمی شنود، بشنوند. گاهی اوقات سر و صدا با اصطلاحهای روانی شنوائی بیان می شود؛ یعنی فون Phon. فون یک شاخص روانی شنوایی است که در آن شدت و تواتر صدا با هم در نظر گرفته می شود.
لوازم اصلى مورد استفاده در مطالعهٔ سر و صدا
وسیلهٔ سنجش سطح صوت که شدت صدا را برحسب دسی بل یا دسی بل (A) اندازه می گیرد.
- Octave Band Frequency Analyser که سر و صدا را با باندهای اکتاو اندازه می گیرد و نقاط حاصله نشاندهندهٔ طیف صوت است و ویژگی های سر و صدا از نظر بالا بودن اوج صدا (High Piched) یا پائین بودن (Low Pitched) و یا متغیر بودن آن را نشان می دهد.
- شنوایی سنجی (Audiometer) که توانائی شنیدن را اندازه می گیرد. خط صفر بالای اودیوگرام نشاندهندهٔ شنوایی عادی است. صداهایی که کاهش شنوائی ایجاد کنند در منحنی تواتر ۴۰۰۰ هرتز یک فرورفتگی یا شیب مشخص نشان می دهند.
اثرهاى مواجهه با سر و صدا
صدای زیاد تاثیرات منفی روی انسان بگذارد که در ادامه به آن می پردازیم
اثرهاى مربوط به شنوائی
مهمترین و وخیمترین اثر بیماری زایی سر و صدا ایجاد کاهش شنوایی یا کری است که مبتلایان به آن به طور معمول در مراحل اولیه متوجه آن نمی شوند. کاهش شنوایی می تواند موقتی یا دائمی باشد. کاهش موقت در شنوایی بهعلت مواجهه با سر و صداهای خاصی به وجود می آید و ناتوانی در شنیدن ۲۴ ساعت پس از مواجهه با سر و صدا از بین می رود. بیشتر کمشنوایی های موقتی در تواتر بین ۴۰۰۰ تا ۶۰۰۰ هرتز روی می دهد. مواجههٔ پیوسته یا مکرر با سر و صدای در حدود ۱۰۰ دسی بل می تواند منجر به کمشنوایی دائمی شود، و در این حالت ضایعهٔ گوش داخلی از تغییرات خفیف در انتهای ( Hair cell - واحد پایهٔ حسن شنوایی در گوش داخلی مهرهداران است که دارای ساختمان ستونی و پولاریزه همراه با مژههای ویژه در سطح آزاد خود هستند. (م) Hair cell تا نابودی کامل عضو کورتی (Corti-عضو کورتی -ساختمان ویژهٔ تشکیل شده از Hair cell و میلههای کورتی . م) می تواند باشد اگر این حالت در نتیجهٔ کار در صنایع پیش آید به نام کری شغلی نامیده می شود. مواجهه با سر و صدای بیش از ۱۶۰ دسی بل می تواند منجر به پارگی پردهٔ صماخ و موجب کری دائمی شود.
- ضعف شنوایی که در منطقهٔ ۹۰ دسی بل پدیدار شده و در ۴۰۰۰ مگاهرتز بیشتر است و می تواند همراه با عوارض جانبی مانند صدای نجوا یا وزوز گوش باشد.
- کری
- کاهش شنوایی
اثرهاى غیرمربوط به شنوائی
- تداخل با سخن گفتن: سر و صدا با ارتباط کلامى انسان تداخل می کند. تواترهائى که بیش از همه در زندگى روزانه ایجاد تداخل کلامى می کنند در دامنهٔ ۳۰۰ تا ۶۰۰ هرتز قرار دارند. این تواترها بهطور معمول در سر و صداى حاصله بهوسیلهٔ ترابرى جادهاى یا هوائى وجود دارد. براى آنکه سخن گفتن خوب قابل درک باشد باید سطح صوت کلام از SIL (سطح تداخل با کلام Speech Inter-ference Level) در حدود ۱۲ دسی بل بیشتر باشد.
- ناراحتی: این حالت در درجهٔ اول یک واکنش روانى است. اشخاص نوروتیک بیشتر از افراد متعادل در برابر سر و صدا حساسیت دارند.
- کارسازى: در جاهائى که باید تمرکز فکرى بهکار گرفته شود مختصر بودن سر و صدا همواره مطلوب است و معلوم شده است که کاهش سر و صدا بازده کار را افزایش می دهد.
- تغییرات فیزیولوژیک: تعدادى از دگرگونی هاى دورهاى فیزیولوژیک در نتیجهٔ مستقیم مواجهه با سر و صدا در بدن روى می دهد، که عبارتند از: افزایش فشار خون، افزایش فشار داخل جمجمه، افزایش ضربان قلب و تعداد تنفس و افزایش میزان تعریق، نشانههاى عمومى مانند سرگیجه، تهوع و ضعف هم ممکن است بروز کنند. سر و صدا در کار خوابیدن اختلال ایجاد می کند و گفته شده است که اختلال بینائى هم ایجاد می کند. می گویند سر و صدا سبب تنگ شدن مردمک می شود، بر درک نور آسیب می رساند و دید در شب را کم می کند.
مبارزه با سر و صدا
اگر چه نمى توان سر و صدا را از بین برد، ولى مى توان آن را کم کرد. اصول اساسى مبارزه با سر و صدا عبارتند از:
مبارزه با سر و صدا در منبع صوت: براى رسیدن به این مقصود مى توان ماشینهاى مولد سر و صدا را با استفاده از کرکنندهها یا دیگر وسایل کاستن از سر و صدا، از بقیهٔ قسمتها جدا کرد.
مبارزه با انتقال صدا: براى این مقصود از ساختن درب و دیوار اطاق محل استقرار ماشین با مواد جذب کنندهٔ صوت استفاده مى شود.
حفاظت افراد در معرض سر و صدا: توصیه شده همهٔ کارگرانى که به طور مداوم در معرض صداهاى بلندتر از ۸۵ دسى بل و با تواتر بیش از ۱۵۰ هرتز هستند، در برابر صدا محافظت شوند. باید کارگران بهطور منظم از جاهاى پر سر و صدا به کارهاى نسبتاً کم سر و صداتر در کارخانه منتقل شوند و کنترلهاى شنوائى به صورت دورهاى انجام شود و محافظ گوش و کرکننده هم برحسب موقعیت ضرورى است.
کنترل صدا در صنعت
کنترل صدا بمنظور کنترل اثرات زیانبار آن و آسایش کارگر بوده و شامل روش های کنترل فنی، کنترل مدیریتی ( کنترل زمان مواجهه)، آموزش و اطلاع رسانی است.
کنترل فنی این روش ها شامل مراحل زیر است:
کنترل در منبع صوتی
انتخاب صحیح دستگاه متناسب با فرآیند تولید
برای انجام هر عملیات صنعتی دستگاه های مختلفی وجود دارد در هنگام طراحی پروسه تولید و انتخاب نوع دستگاه از عواملی که باید مد نظر قرار گیرد مشخصات صوتی آن یا به عبارت دیگر تراز فشار صوت هر دستگاه و تراز فشار صوت مجموع دستگاه ها در یک کارگاه است. بنابراین اصول ذکر شده در جمع ترازهای صوتی هر چه تراز فشار صوت دستگاه ها کمتر و تعداد آنها نیز محدود باشد مطلوبتر است.
نگهداری صحیح دستگاه ها
تولید صدا یکی از راه های اتلاف انرژی در دستگاه ها است. اصولاً با طول عمر دستگاه تراز فشار صوت آن نیز افزایش می یابد. نگهداری دستگاه و سرویسکاری بموقع در پیشگیری از فرسودگی و نیز کاهش صدا موثر است. همچنین گریسکاری و تنظیم قطعات متحرک در دستگاه ها حائز اهمیت است. برای هر دستگاه لازم است شناسنامه و دستور العمل نگهداری دقیقی وجود داشته باشد و کارگر متصدی آن را روزانه به اجرا در آورد. البته فرسو دگی قطعات در افزایش صدای دستگاه موثر می باشد در این صورت بهتر است قطعات متحرک فرسوده تعویض گردد.
محل ونحوه استقرار دستگاه
در این روش کنترل کلیه عوامل مکانیکی که می تواند باعث تولید صدا شود بایستی مد نظر قرار گیرد عمل نصب دستگاه موقعیت قرار گیری آن نسبت به دیوارهای بالایی برخوردار است.
تغییر در اجزاء و کار دستگاه ها
تکنیک های کار دستگاه ها روز به روز در حال تغییر است از طرف دیگر جایگزین نمودن دستگاه های پر سرو صدا همیشه مقدور نیست ولی می توان با مطالعه دقیق و فنی برروی اجزاء و کار دستگاه ها برخی از فرآیندهای آن را با تغییر در اجرا اصلاح نمود.
کنترل در مسیر انتشار
در صورتی که کنترل صدا در منبع میسر یا مؤثر نباشد جلوگیری از انتقال یا انتشار صدا یا بعبارت دیگر کنترل آن در مسیر انتشار است که خود شامل چند شیوه است، مدنظر قرار می گیرد. اصولاً این روش مبتنی بر دو خاصیت جذب صوت (Sound Absorption) و ایزولاسیون صوت (Sound insulation) درمصالح می باشد.
کنترل صدا مبتنی برجذب صدا
وجود سطوح انعکاسی در کارگاه و اطراف منبع صوتی باعث می شود که تراز
فشار صوت بعلت انعکاس مکرر افزایش پیدا کند این میزان افزایش به تعداد ومشخصات سطوح باز تابشی بستگی دارد وجود جاذب صوت مناسب می تواند تا حدود زیادی این پدیده را کنترل نماید.
انواع جاذب های صوتی در سه گروه طبقه بندی می شوند
- جاذب صفحه ای ساده (Membran Alsorber)
- جاذب صفحه ای سورا خدار (Dissipative Absorber)
- جاذب محفظه ای (حفره ای) (Cavity Absorber)
جاذب های صفحه ای یا لایه ای ساده بیشترین کار برد را در جذب صدا در فرکانس های پایین دارند. بر عکس جاذب های سوارخدار برای جذب فرکانس های بالا مناسب هستند جاذب های محفظه ای نیز برای جذب صدا در یک محدوده باریک از باند فرکانسی مناسب هستند.
جاذب های صفحه ای
جاذب های صفحه ای شامل یک لایه از ماده ای سبک با چگالی کم وحتی الا مکان متخلخل است. از این گروه می توان تخته های چوبی چند لا،نئوپان،پلی اورتان (یونولیت) و صفحات جاذب متخلخل را نام برد. امروزه مواد مرکب هم که دارای جذب خوب بوده و از ترکیبی از الیاف معدنی و آلی می باشند بطور وسیع مورد استفاده قرار می گیرند.
هر ماده ای از نظر درصد جذب انرژی صوت در کل باند فرکانسی و نیز در هر فرکانس ضریب جذب مخصوص به خود دارد.
ضریب جذب صوت در هر ماده از نسبت انرژی صوتی جذب شده به انرژی صوتی اولیه بدست می آید.
ضریب جذب صفر به معنی انعکاس تمام صوت و ضریب جذب ۵/۰ معادل جذب ۵۰% انرژی و ضریب ۱ جذب کل انرژی صوتی است. البته در عمل جذب کامل و یا انعکاس کامل در مصالح وجود ندارد.
از دیوارهای جاذب بصورت های مختلفی می توان استفاده نمود مثلاً روکش نمودن سازه اصلی بنا از داخل بالایه ای از مواد جاذب که در جلوگیری از انعکاس صوت مؤثر بوده وانتشار صوت را به میدان آزاد نزدیک می کند.
جاذب های سوراخدار (مشبک)
امروزه شرکت های مختلفی صفحات جاذب سورا خدار و مشبک را در انواع و ابعاد مختلف به بازار عرضه نموده اند که با نام عمومی آکوستیک تایل (Acoustictile) به فروش می رسند برای انتخاب مناسب آنها بایستی مشخصات فنی جذب آن ها معلوم باشد این صفحات بصورت مخلوطی از الیاف مختلف و برخی مواد جاذب سبک بصورت متخلخل و با روکش نرم یا سخت سوراخدار در ابعاد متنوع تهیه شده اند.
جاذب های محفظه ای (هلم هولتز)
برای جذب صوتی در فرکانس های پایین و باند باریک همچنین در مکان های عمومی و پر جمعیت ونیز تا لارها از رزو ناتورهای محفظه ای یا رزوناتورهای هلم هولتز استفاده می شود.
برای دسترسی به جذب صوتی بهتر علاوه براستفاده ازتایلهای اکوستیکی از آویزهای جذبی به شکل مکعب به فواصل مناسب نیز می توان استفاده نمود.
کنترل صدا مبتنی بر ایزو لاسیون
ایزولاسیون در مقابل عبور صوت از یک مکان به مکان دیگر با استفاده از دیواره ایزولان مطرح می گردد. اصولاً تمام مواد کم و بیش دارای مقاومت در برابر عبور صوت هستند. این خصیصه تحت عنوان امپدانس اکوستیکی نیز ذکر می شود. ایزولاسیون صوتی هر دیواره تابعی از ضریب عبور یا ضریب انتقال صوت است. ضریب انتقال صوت نسبت انرژی عبوری به انرژی برخوردی به هر دیواره است.
دیواره های ایزولان برای جلوگیری از انتقال
صدا از یک محیط به محیط دیگر بکارمی رود. به این نوع دیواره ها اصطلاحاً مانع های صوتی (Barrier material) نیز می گویند.
رابطه بین جذب صدا و افت انتقال صدا در مصالح
هر چه ضریب جذب مصالح بیشتر با شد افت انتقال صوت در آن ها کمتر است.
عوامل موثر بر افت انتقال دیواره ها
جرم یا چگالی مخصوصاً چگالی سطحی (کیلوگرم در متر مربع)
هر چه دانسیته سطحی مواد بیشتر باشد براساس قانون جرم افت انتقال در آنها بیشتر است.
براساس قانون جرم هر ماده که چگال تر باشد نسبت به صدا نفوذ پذیری کمتر دارد. بنابراین افت انتقال در آن ماده، بالا خواهد بود.
افت انتقال با افزایش ضخامت دیواره بصورت لگاریتمی افزایش پیدا می کند.
یکدستی مصالح دیواره (Hemogenity or uniformity)
یکی از عوامل مؤثر بر میزان افت انتقال دیواره، یکدستی و نفوذ ناپذیری ماده تشکیل دهنده آن است. این عامل علاوه بر شرط چگال بودن ماده مورد نظر می باشد هر چه یکدستی ماده بیشتر باشد، میزان انرژی عبوری از دیوار، کمتر و افت انتقال بیشتر خواهد بود.
فنریت (Stiffness)
ارتباط بین چگونگی افت انتقال در یک دیوار با فرکانس از نوع ارتباط یا همبستگی خطی و حتی لگارتیمی نیست بلکه از الگوی سه ناحیه ای پیروی می کند این سه ناحیه عبارتند از:
-
ناحیه اول: ناحیه تشدید یا ناحیه اثر فنریت: فرکانس صوت وفرکانس دیوار نزدیک بوده و افت انتقال محدود و در نوسان است.
-
ناحیه دوم: ناحیه چگالی که مربوط به اثر جرم بوده و افت انتقال با یک شیب ملایم معادل ۶ دسی بل افزایش در افت انتقال به ازای افزایش فرکانس به میزان یک اکتاو باند.
-
ناحیه سوم: ناحیه همزمانی فرکانس یا ناحیه اثر انطباق فرکانس: طول موج صوت برخوردی به دیوار با طول موج ارتعاش دیوار برابر بوده و در یک افت نسبی بوجود می آید که در یک نقطه به حداقل ممکن می رسد.
میرایی (Discontinuity) (Damping) یا ایزولاسیون (Insulation)
برای کاستن از اثر فنریت و همزمانی
فرکانس بهتر است که از میرا کننده مناسب استفاده شود. برای ناحیه اول از یک لایه کمکی کم وزن و نرم مانند فوم و برای کاهش اثر همزمانی از یک لایه میرا کننده داخلی خوب مانند سرب استفاده می شود زیرا براساس مشخصاتی که سرب دارد می تواند موج وارده شده را به راحتی میرا کند.