Z palmy na ziemię...
i z powrotem na palmę.

Za przełomowy należy uznać moment, w którym człowiek zorientował się, że związane z rewolucją przemysłową i urbanizacją dźwięki wywołują powszechnie niekorzystny wpływ na jego zdrowie. Musiało jednak upłynąć jeszcze wiele lat zanim nauczył się walczyć z hałasem.

WALCZ Z HAŁASEM.

W procesie ewolucji człowiek uodpornił na wpływ tych hałasów, z którymi miał do czynienie od zawsze. Były to dźwięki o niskich częstotliwościach występujące w przyrodzie, na przykład towarzysząc lawinom, burzom, uderzeniom fal morskich o brzeg. Te hałasy, które pojawiły się wraz z epoką pary i elektryczności pochodzą ze źródeł o znacznie szerszym widmie: z przewagą średnich i wysokich częstotliwości. Ich obecność w środowisku człowieka stanowi zagrożenie dla jego zdrowia, na równi z zapyleniem lub zanieczyszczeniem substancjami toksycznymi.

Hałas z jakim spotyka się współczesny człowiek jest o tyle gorszy, że jest powszechny. Jego głównymi źródłami są przemysł i komunikacja. Doszło do tego, że ludzie powoli zapominają, co to jest cisza. Nawet jadąc tam, gdzie teoretycznie mają szansę spotkać ciszę, zabierają ze sobą radioodbiorniki tak, jakby się tej ciszy bali. Zdarza się, że zatrzymujemy się nagle w środku lasu z okrzykiem Jak tu cicho. Nieprawda. Nie jest cicho, nie ma jedynie źródeł dźwięków o wysokiej częstotliwościach.

Dlaczego tak jest? Ano dlatego, że hałasem jest nie tylko bardzo głośny dźwięk, odbierany tak ze względu na jego wysokie ciśnienie akustyczne. Hałasem jest każdy dźwięk nieakceptowany przez człowieka. Muzyka może być dźwiękiem kojącym (muzykoterapia), może być też irytującym. Oddziaływanie hałasu nie zależy od jego poziomu, nawet nieznaczne poziomy hałasu w określonych okolicznościach wpływają na organizm człowieka np, kapanie kropli do zlewu może śpiącego człowieka doprowadzić do pasji. Jest szczęściem (choć czasem wręcz przeciwnie) dla człowieka, że nie słyszy wszystkich dźwięków, "zaledwie" te w przedziale od 20 Hz do 20 kHz. Jest to najwęższy zakres częstotliwości wśród wszystkich ssaków!

Skutki oddziaływania hałasu na człowieka znane są medycynie od lat. Oddziaływanie to jest bardzo złożone. Pierwszym, dość oczywistym jest osłabienie słuchu - hałas powoduje nieodwracalne zmiany w obrębie ucha środkowego i wewnętrznego. Nie jest jednak już tak oczywistym jego wpływ na wegetatywny układ nerwowy. Przyspieszone tętno, podwyższone ciśnienie krwi, zwiększone napięcie mięśni szkieletowych, zwolniona perystaltyka jelit to tylko niektóre efekty działania hałasu. Wiele chorób jest pośrednio wynikiem nadmiernej ekspozycji na hałas w dłuższym przebiegu czasu. Chroniąc swe zdrowie należy pamiętać, że przyzwyczajenie do hałasu, nie jest jednoznaczne z adaptacją do hałasu. Wróg ten działa podstępnie i permanentnie.

Na szczęście przed hałasem można się bronić. Pracując nawet ze zwykłą ręczną wiertarką udarową należy używać wkładek (tzw. stoperów lub lepiej wkładek z tworzywa przypominającego gąbkę) lub ochraniaczy, podobnych trochę do słuchawek. W zakładach przemysłowych stosuje się dozymetry hałasu, urządzenia wielkości pudełka papierosów, które pozwalają na 8 godzinne monitorowanie hałasu, na którego oddziaływanie narażony jest pracownik.

Zamiast dalej straszyć zgubnymi skutkami wpływu hałasu na człowieka spuentuję: należy myśleć jak ograniczyć hałas w każdym miejscu i wszelkimi sposobami. Podstawowym i pierwszym elementem związanym z walką z hałasem jest jego pomiar.

Dzisiaj wiedząc już wystarczająco dużo o istocie hałasu wydajemy się być dobrze wyposażeni do jego zwalczania, jednak nadal obowiązuje nas kardynalna zasada mówiąca, że walka z hałasem powinna się rozpoczynać jeszcze na etapie projektowania. Wszelkie późniejsze próby ograniczenia emisji hałasu są nad wyraz kosztowne, a skuteczność różnych środków zaradczych bywa bardzo ograniczona. Zwykle pierwszym krokiem do pokonania przeciwnika jest jego rozpoznanie, a w akustyce rozpoznanie oznacza pomiar.

Mapa hałasu

DAWNIEJ I DZIŚ

Mająca długą tradycję firma Brüel&Kjaer (założona w 1942 r.) jest światowym liderem w produkcji urządzeń do pomiaru i analizy hałasu oraz drgań. Historyczna rola firmy założonej przez dwóch duńskich inżynierów polega m.in. na jej wyjątkowym wkładzie w promocję wiedzy akustycznej na całym świecie. Na wydawanych przez B&K publikacjach i książkach z dziedziny akustyki, które były w milionach egzemplarzy bezpłatnie rozprowadzane na całym świecie, wychowały się całe pokolenia inżynierów, także w Polsce. Podstawowym jednak zadaniem firmy B&K było konstruowanie i produkcja urządzeń do pomiaru i analizy dźwięków.

Z myślą o różnych zastosowaniach firma B&K produkuje całą gamę urządzeń umożliwiających dokonywanie pomiarów zgodnie z państwowymi przepisami standaryzacyjnymi. Pozwalają one przeprowadzać analizę dźwięków zarówno poprzez określenie poziomu ciśnienia akustycznego, jak również jego przebiegów w funkcji czasu i częstotliwości. Analiza częstotliwościowa bywa szczególnie przydatna w ocenie zagrożenia środowiska człowieka hałasem.

Gwałtowny rozwój elektroniki w ostatnich latach spowodował gruntowne zmiany w podejściu do tego tematu. Dotychczasowe metody pomiaru i analizy dźwięku były ograniczone ze względu na duże gabaryty sprzętu pomiarowego. Z konieczności więc w terenie odbywała się tylko rejestracja hałasu za pomocą magnetofonów pomiarowych, natomiast analiza dokonywała się w laboratoriach, gdzie znajdowały się duże urządzenia przetwarzające i analizujące. Zastosowanie technik cyfrowych na szeroką skalę spowodowało, że obecnie standardem stały się przenośne urządzenia pozwalające na rejestrację i pełną analizę parametrów hałasu od razu w miejscu jego pomiaru.

Przykładem takiego urządzenia jest przenośny, zasilany bateryjnie analizator 2260 Investigator®, który współpracując z odpowiednim oprogramowaniem, stworzonym także przez firmę B&K, zapewnia pomyślne rozwiązywanie wielu problemów pomiarowych. Wewnętrzny dysk pozwala na zainstalowanie kilku programów aplikacyjnych zgodnych ze standardem PC oraz zapamiętywanie uzyskiwanych wyników pomiarowych. Przyrząd jest w pełni programowalny za pomocą kart PCMCIA, a także umożliwia eksport danych do specjalnych programów pracujących w środowisku Windows przeznaczonych do przetwarzania wyników pomiarów i tworzenia raportów lub do arkusza kalkulacyjnego.

Investigator® ma masę poniżej 2kg i obywa się bez sprawiającej zawsze kłopoty plątaniny kabli. Posiadając modem, specjalny program i przyrząd pomiarowy podłączony do linii telefonicznej, możemy łatwo w sposób ciągły lub okazjonalny monitorować hałas bez wychodzenia z laboratorium. Także pomiar mocy akustycznej techniką natężeniową w przypadku dużych urządzeń przemysłowych nie stanowi problemu dzięki teleskopowej (dł. 4,2 m) sondzie.

AKUSTYKA ŚRODOWISKOWA

Pojawiające się coraz powszechniej na naszych osiedlach, wzdłuż tras komunikacyjnych, osłony akustyczne nasuwają nam szereg uzasadnionych pytań. Jaka jest skuteczność takich przegród; w jakim stopniu ich kształt, materiał i rozmiary jest wynikiem fachowych obliczeń; czy optymalny jest stosunek nakładów finansowych związanych z ich budową do uzyskanych efektów? Na żadne z tych pytań nie można dać odpowiedzi bez gruntownej oceny hałasu środowiskowego. Coraz częściej ocena taka polega w większym stopniu na obliczeniach niż pomiarach terenowych.

Nowe możliwości pomiaru hałasu komunikacyjnego pojawiły się wraz z nowoczesnym oprogramowaniem do oceny hałasu w środowisku. Program Predicator® firmy B&K może być użyty zarówno do rozłożonego w czasie planowania architektonicznego na dużą skalę, jak również do doraźnej walki z hałasem w wybranych miejscach. Podstawą pracy programu jest szkic terenu z uwzględnieniem przebiegu badanych dróg i informacji o ich nawierzchni, terenie, budynkach itd. Model może być tworzony na podstawie szkicu, zeskanowanego zdjęcia lotniczego lub pliku zaimportowanego wprost ze środowiska AutoCAD. Do stworzenia trójwymiarowych(!) map akustycznych terenu wymagane jest równoczesne wprowadzenie danych z pomiarów hałasu w terenie wraz z danymi o pozycji (namiary satelitarne w systemie GPS) wprost z analizatora Investigator®. Program dysponuje bazą danych typowych źródeł dźwięków i oblicza widma w pasmach oktawowych na podstawie danych w pasmach 1/3 oktawy, co pozwala na wykorzystywanie widm o dużej rozdzielczości w dalszej pracy.

AKUSTYKA BUDOWLANA

W akustyce budowlanej istotną rolę odgrywają dwa zagadnienia:
• ocena izolacyjności akustycznej przegród budowlanych, okien i stropów;
• uzyskanie informacji na temat wpływu różnych zjawisk odbicia i przenikania na ogólny współczynnik tłumienia w polu akustycznym.

Wykorzystywane w współcześnie w budownictwie analizatory hałasu spełniają doskonale swe zadania dzięki opisanemu powyżej oprogramowaniu. Pozwala ono nie tylko na określenie struktury widmowej hałasu z jednoczesnym określeniem kierunków przechodzenia energii, ale także na tworzenie liczbowych map hałasu danego źródła, co w efekcie ułatwia poszukiwania ukrytych punktów przenikania dźwięków.

Pomiar czasu pogłosu, tak niezbędny przy projektowaniu adaptacji akustycznych wnętrz, polega na synchronicznej współpracy analizatora i wbudowanego weń źródła dźwięków.

Dzięki stałemu rozwojowi sprzętu pomiarowego analiza hałasu stała się prostsza i tańsza niż kiedykolwiek dotąd. Trzeba jedynie by współczesny architekt był nie tylko przeświadczony o szkodliwości i powszechności hałasu, ale by był równocześnie przekonany o tym, iż w walce z hałasem nie jest bezbronny, że może korzystać z wyrafinowanych metod jego analizy.

Suplement do artykułu.

Dlaczego cyklop Polifem, kiedy wrócił do jaskini nie zauważył od razu w niej Odysa i jego dwunastu towarzyszy? Najpierw zamknął wejście do jaskini głazem, potem wydoił owce i kozy, rozpalił ogień i dopiero wtedy zobaczył przybyłych. Oczywiście widział kiepsko i do tego w jaskini do momentu rozpalenia ognia było ciemno. Czy miał jednak szansę ich usłyszeć?

Ogólną regułą panującą w świecie zwierząt jest to, że im mniejsza głowa, tym wyższe częstotliwości są przez nią odbierane. Obdarzone małą głową nietoperze potrafią słyszeć aż do 115 kHz, szczury do 72 kHz, psy do 44 kHz, człowiek do 19 kHz, a słoń tylko do 10,5 kHz. Dawniej sądzono, że o różnicach w słyszalności wysokich tonów decyduje masa ciała. Obecnie przekonano się, że ważniejsza jest odległość międzu obydwojgiem uszu.

Im bliżej siebie umieszczone są uszy, tym krótsza jest długość (i częstotliwość) fali możliwa do rozróżnienia. Rzecz da się wyjaśnić różnicowaniem kierunku oraz zdolniością mózgu do uchwycenia różnicy między dźwiękami docierającymi do obydwu uszu. Pamiętając o falowej naturze dźwięku załóżmy, że żródło dźwięku leży w tej samej linii co oboje uszu.

             /|                 _  \|/  _
            / |
     ---- ±(  | ->--->--->---> (.'-O-O-'.) ---->
            \ |                  \  A  /
             \|                    \_/

      źródło dźwięku             zwierzę

Dźwięk biegnąc z szybkością 340 m/s dotrze do drugiego ucha z pewnym opóźnieniem równym ok. 6/10 000 sekundy. Jeśli żródło dźwieku umieści się pod pewnym kątem do tej linii, to zmniejszy się różnica czasowa między uderzeniami fali w każde z uszu. Mówiąc dźwięk mamy na myśli określoną fazę fali - dla uproszczenia rozumowania jej szczyt. Tak więc układ składający się z błony bębenkowej - nerwu słuchowego - mózgu odbiera impuls wywołany szczytem fali dźwiękowej z jednego ucha i "czeka" na odpowiedni impuls z drugiego ucha. Analiza różnicy czasowej dokonująca się w móżgu pozwala na określenie częstotliwości i kierunku nadajnika.

Wysokich częstotliwości nie można zlokalizować wtedy, gdy przekroczą one 1200 cykli na sekundę, gdyż długość fali takich dżwięków jest mniejsza niż odległość między uszami. Gdy do jednego ucha trafi szczyt fali w czasie, gdy do drugiego dociera już szczyt następnej fali, mózg nie ma możliwości zinterpretowania takich danych.

Każdy z pewnością zaobserwował, że człowiek, tak jak zwierzęta, aby lepiej lokalizować dźwieki kręci głową lub przechyla ją na bok. Jest to podświadome wykorzystanie zjawiska wyżej opisanego. Co więcej, można zaobserwować u każdego zwierzęcia, także człowieka, niesymetryczne rozmieszczenie uszu na głowie. Sowa płomykówka jest podręcznikowym wręcz tego przykładem - jedno jej ucho jest umieszczone wyżej i jest wyraźnie większe niż drugie - w ciemnościach lasu żaden gryzon jej nie umknie.

Zdolność mózgu do analizy różnic czasowych w docieraniu dźwięków do każdego z uszu jest wykorzystywana w sposób jeszcze bardziej wyrafinowany. Małżowina uszna jaka jest, każdy widzi. Jej pofałdowana struktura nie jest wcale dziełem przypadku, owszem jest dziełem ewolucji. Fałdy małżowiny odbijając część dźwięków opóźniają ich docieranie do błony bębenkowej. Wykorzystuje to mózg, który na podstawie drobnych różnic pomiędzy dźwiękiem bezpośrednim a odbitym łatwiej ustala miejsce powstawania dźwięku.


Wracając do cyklopów, to tak jak dinozaury, byli skazani na wymarcie. Już Polifem, którego oślepił Odys, nie miał wiele wspólnego z pierwszymi boskimi cyklopami-kowalami, tymi których zabił swego czasu Apollo, a z których się kanibal Polifem wywodził. Wielkie łby ograniczały im zdolność słyszenia wysokich dźwięków. Ale ostrożnie z wnioskami. Wraz z wiekiem słuch ulega pogorszeniu; w pierwszym rzędzie następuje głuchota na tony wysokie. Nie znaczy to jednak, że przyczyną osłabienia słuchu w podeszłym wieku jest powiększenie się wymiarów głowy :-)

PS. Dziewczynki i kobiety słyszą lepiej niż mężczyźni.

Artykuł ukazał się w 1999 r. równocześnie w
Budowlanym Informatorze Technicznym "bit"
oraz w Tygodniku Internetowym KURSOR

Miejsce na korespondencję, czyli co o tym sądzisz: Imię, Nazwisko, Login   wymagane E-Mail   wymagane WWW Wiadomość: Dostępne usmieszki: :-)   :-(   :-o   :-P   ;-)   :-x ... June 15, 2004 Imię: Marek E-Mail: marek@w.pl Homepage: http:// Message: Witam! Jak zwykle sam muszę wypróbować formularz Easyguestbook 1.3 *smiled*, Copyright by NemeziZ ©