Εξασθένιση του ήχου

Σε ένα ελεύθερο πεδίο οι ηχητικές πηγές παράγουν ήχου που εξαπλώνεται ομοιόμορφα σα σφαίρα.To ελεύθερο πεδίο υφίσταται όταν δεν υπάρχουν εμπόδια στο δρόμο των ηχητικών κυμάτων.
Η περιοχή ή το πεδίο που βρίσκεται κοντά στην ηχητική πηγή ονομάζεται κοντινό πεδίο. Ένας άνθρωπος βρίσκεται στο κοντινό πεδίο όταν είναι εντός ενός μεγέθους του αντικειμένου που προκαλεί το θόρυβο. Το μέγεθος σε αυτή τη περίπτωση καθορίζεται ως η μεγαλύτερη διάσταση του αντικειμένου. Έτσι αν το αντικείμενο είναι ένα κτίριο και η μεγαλύτερή του διάσταση το ύψος του,τότε κοντινό πεδίο εκτείνεται από την αρχή του έως το σημείο που τελειώνει το ύψος του σε μήκος.

Σύμφωνα με το επεξηγηματικό σχήμα, αν σταθείς σε απόσταση μεγαλύτερη από 15 μέτρα που είναι το ύψος του κτιρίου, τότε θέτεις τον εαυτό σου στο μακρινό πεδίο.
Στο ελεύθερο πεδίο η ένταση της ηχητικής πίεσης αυξάνεται καθώς πλησιάζεις στη πηγή και αντίστοιχα μειώνεται καθώς απομακρύνεσαι.Η μείωση αυτή συμβαίνει βάση του νόμου της μάζας στον ήχο (the mass law). Ο νόμος αυτός λέει ότι η ηχητική πίεση μειώνεται κατά 6 db για κάθε διπλασσιασμό της απόστασης από τη πηγή. Αν στέκεσαι 1 μέτρο από την ηχητική πηγή και μετακινηθείς ακόμη ένα παραπέρα,τότε θα ακούς τον ήχο κατά 6 db πιο χαμηλά.Αν μετακινηθείς κατά 4 μέτρα μακρύτερα τότε η μείωση θα είναι πλέον 12 db και πάει λέγοντας. Η μέθοδος αυτή προέρχεται από το νόμο του αντίστροφου τετραγώνου και σχετίζεται με τη μάζα κάθε αντικειμένου. O νόμος του αντίστροφου τετραγώνου για τον ήχο,ισχύει απόλυτα μόνο για συνθήκες ελεύθερου πεδίου με διακριτά σημεία απόστασης.

Όταν βρισκόμαστε στο κοντινό πεδίο, ο θόρυβος από μια σημειακή πηγή διαφέρει από το νόμο των 6 db.Οι σημειακές πηγές συνήθως είναι κλεισμένες σε κτίρια με αποτέλεσμα να συμπεριφέρονται ως επίπεδες πηγές. Επίπεδες πηγές όπως ένα κτίριο της εικόνας,διαθέτουν μια ελάχιστη ελάττωση του θορύβου μέχρι να καλυφεί η ακτινική απόσταση (r=b/π, b:το πλάτος του κτιρίου).Η ακτινική απόσταση είναι περίπου το ένα τρίτο πλάτους του κτιρίου. Συνεπώς όταν βρισκόμαστε στο κοντινό πεδίο η μείωση της ηχητικής πίεσης είναι 3 db για κάθε διπλασσιασμό της απόστασης από τη πηγή και στη συνέχεια αλλάζει σε μείωση 6 db καθώς γίνεται η είσοδος στο μακρινό πεδίο.



Σημειώνεται ότι ο νόμος των 3 db ισχύει και αυτός σε συνθήκες ελεύθερου πεδίου. Στη πράξη τα ηχητικά κύματα συγκρούονται με εμπόδια.

Ακοόγραμμα (audiogram)

 Το ακοόγραμμα είναι η πιο διαδεδομένη μέθοδος εξέτασης της ακουστικής απώλειας. Η μέτρηση της ακοής γίνεται συνήθως μέσω ειδικών συσκευών,τους ακοόμετρητες. Οι ακοομετρητές παράγουν ήχους συγκεκριμένης εντάσεως (0-110 db περίπου) και συγκεκριμένων συχνοτήτων (100-8000 Hz). Ξεκινώντας από τις χαμηλές συχνότητες ο εξεταζόμενος με τη χρήση βαθμονομημένων ακουστικών, καλείται να απαντήσει σε ποια ένταση ακούει-αντιλαμβάνεται τον ήχο που παράγει ο ακοομετρητής. Έτσι συντάσσεται το διάγραμμα ακοής και για τα δύο αυτιά.

Παρακάτω φαίνεται ένα φυσιολογικό ακοόγραμμα, ένα ακοόγραμμα που ισχύει για νεαρά άτομα. Σε ένα φυσιολογικό διάγραμμα τα σημεία ακοής αποκλίνουν το πολύ 10-15 db από το κατώφλι (0 db).



Στη συνέχεια παρουσιάζεται ένα ακοόγραμμα κατά το οποίο η ακοή είναι προφανώς προβληματική καθώς στις μεσαίες και υψηλές συχνότητες τα σημεία είναι μετατοπισμένα.



Τα αποτελέσματα για το δεξί αυτί παρουσιάζονται με 'x' ενώ τα αποτελέσματα για το αριστερό με 'ο'.
Το ΗL που θα παρατηρήσατε σημαίνει Hearing Level και χρησιμοποιείται για να τονίσει ότι είναι η απόκλιση από το μέσο φυσιολογικό όρο ακοής.
Ο βαθμός της ακουστικής ευαισθησίας μπορεί να χαρακτηριστεί ως : κανονικός (<25 db HL), ήπιος (26-40 db HL), μέτριος (41-55 db HL), μέτριος-σοβαρός (56-70 db HL), σοβαρός (71-90 db HL) και βαρύς (>90 db HL).

Ηχοαπορροφητικά υλικά

Τα ηχοαπορροφητικά υλικά είναι πορώδη υλικά αποτελούμενα συνήθως από πετροβάμβακα,ορυκτοβάμβακα, fiberglass και αφρολέξ. Η ικανότητα του υλικού να απορροφά ηχητική ενέργεια εξαρτάται από το πάχος του, το μέγεθος του εναέριου χώρου και τη πυκνότητα. Για κάθε ίντσα πάχους η απώλεια του ήχου είναι περίπου 1 db στα 100 Hz μέχρι 4 db στα 3000 Hz.




Η ποσότητα του ήχου που απορροφάται σε μια επιφάνεια ενός υλικού περιγράφεται από το συντελεστή απορρόφησης (α) . Ο συντελεστής απορρόφησης σχετίζεται με την ανάκλαση του ήχου. Μεγάλο α σημαίνει μικρή ανακλώμενη ενέργεια ενώ μικρό α σημαίνει μεγάλη ανακλώμενη ενέργεια. To μάρμαρο έχει έναν συντελεστή απορρόφησης περίπου 0.01. Αυτό σημαίνει ότι δεν απορροφάται σχεδόν καθόλου ο ήχος, αλλά τα ανακλώμενα ηχητικά κύματα είναι πολλά. Μερικά ειδικά κατασκευασμένα δωμάτια πετυχαίνουν συντελεστή απορρόφησης 1.0, που σημαίνει ότι ο ήχος απορροφάται ολικώς και δεν υπάρχει ανακλώμενη ενέργεια.

Ο συντελεστής απορρόφησης ενός υλικού αυξάνεται με τη συχνότητα. Στις χαμηλές συχνότητες, τα πορώδη υλικά απορροφούν λιγότερη ενέργεια.Για αυτό το υλικό πρέπει να είναι παχύτερο για να είναι αποτελεσματικό. Η συνολική επίδοση ενός ηχοαπορροφητικού υλικού μετράται συνήθως με το συντελεστή NRC (Noise Reduction Coefficien). Ο NRC είναι ο μέσος όρος του συντελεστή απορρόφησης για τις συχνότητες 250,500,1000 και 2000 Hz.

Η ηχοαπορρόφηση διαφέρει από την ηχομόνωση. Η ηχοαπορρόφηση σχετίζεται με την ηχητική ανάκλαση, ενώ η ηχομόνωση σχετίζεται με τη ποσότητα της ακουστικής ενέργειας που μπορεί να περάσει μέσα από ένα υλικό. Η ηχοαπορρόφηση που προσφέρει ένα fiberglass πάχους 10 εκατοστών είναι υψηλή αλλά η ηχομονωτική του ικανότητα χαμηλή.Ο ήχος μπορεί να ταξιδεύει διαμέσου του υλικού.

Είδη μικροφώνων | Πυκνωτικό μικρόφωνο

To μικρόφωνο είναι η συσκευή που μετατρέπει τα ηχητικά κύματα σε ηλεκτρικά σήματα.Τα μικρόφωνα χρησιμοποιούνται πολλά χρόνια σε ποικίλες εφαρμογές. Η επιλογή μικροφώνου γίνεται συνήθως με κριτήριο το μηχανισμό λειτουργίας, την ευαισθησία,τη φύση της απόκρισης,τη πολική απόκριση και τα χαρακτηριστικά χειρισμού.


Υπάρχουν 5 είδη μικροφώνων ανάλογα με το μηχανισμό μετατροπής:

• Άνθρακα
• Πυκνωτικό
• Κινούμενου πηνίου
• Ταινίας
• Πιεζοηλεκτρικό

Το μικρόφωνο άνθρακα

Τα μικρόφωνα άνθρακα έκαναν την εμφάνιση τους σαν πομποί στα πρώτα τηλέφωνα. Οι μεταβολές της πίεσης σε ένα μεταλλικό διάφραγμα οδηγούν στην ενεργοποίηση του κουμπιού επαφής. Με αυτό το τρόπο αυξάνονται ή μειώνονται τα πυκνώματα των κόκκων άνθρακα με αποτέλεσμα να μεγαλώνει ή να μικραίνει η αντίσταση της διάταξης.Τα μικρόφωνα άνθρακα είναι αρκετά ευαίσθητα και φτηνά στην κατασκευή.Εκτός από το θερμικό θόρυβο,τέτοιου είδους μικρόφωνα επηρεάζονται από τις διακυμάνσεις της αντίστασης επαφής με τoυς κόκκους άνθρακα,ακόμη και εν απουσία της ακουστικής διέγερσης.

Τα πυκνωτικά μικρόφωνα


Τα πυκνωτικά μικρόφωνα χαρακτηρίζονται από υψηλή πιστότητα,μικρό θόρυβο και επίπεδη απόκριση.Χρησιμοποιούνται ευρύτατα σε όλες τις ακουστικές μετρήσεις και αποτελούν κορυφαία επιλογή όσον αφορά την απόδοση.Τα πυκνωτικά μικρόφωνα συναντώνται σε δύο μορφές. Στη μια μορφή ένας πυκνωτής διαθέτει μια μπροστινή πλάκα που σχηματίζεται από ένα εύκαμπτο μεταλλικό διάφραγμα χαμηλής μάζας (ή ταινία).Το διάφραγμα διαχωρίζεται από μια διάτρητη άκαμπτη μεταλλική πίσω πλάκα.Η κίνηση του αέρα μέσα από τις διατρήσεις της πίσω πλάκας χρησιμεύει στην απόσβεση του μηχανικού συντονισμού του διαφράγματος.Αυτός ο συντονισμός γίνεται σε υψηλές συχνότητες εξαιτίας του χαμηλής μάζας διαφράγματος. Στην άλλη μορφή του,ένα μόνιμα πολωμένο διηλεκτρικό τοποθετείται στην επιφάνεια της πίσω πλάκας, με αποτέλεσμα να μην απαιτείται εξωτερική τάση πόλωσης.

Τα μικρόφωνα κινούμενου πηνίου και ταινίας


Τα μικρόφωνα κινούμενου πηνίου καθώς και τα μικρόφωνα ταινίας τοποθετούνται σε μια ξεχωριστή κατηγορία,αυτή των δυναμικών μικροφώνων.Τα δυναμικά μικρόφωνα είναι ο πλέον χρησιμοποιούμενος τύπος μικροφώνου και χαρακτηρίζεται από το χαμηλό κόστος,την αξιοπιστία και το χαμηλό λόγο σήματος προς θόρυβο. Η βασική αρχή λειτουργίας των μικροφώνων αυτών είναι:
-Μια μεταλλική επιφάνεια ή σύρμα βρίσκεται μόνιμα εντός μαγνητικού πεδίου
-Όταν στην επιφάνεια εφαρμοστεί ηχητική πίεση αυτή ταλαντώνεται
-Η κίνηση δημιουργεί ρεύμα ανάλογο του πλάτους ταλάντωσης

Στα μικρόφωνα κινούμενου πηνίου γίνεται αντικατάσταση μεταλλικού διαφράγματος με ένα πηνίο χαλκού με αποτέλεσμα τη μεγαλύτερη παραγωγή ρεύματος.
Σε αντίθεση με τα κινούμενου πηνίου μικρόφωνα,τα μικρόφωνα ταινίας αντί για πηνίο διαθέτουν μια στενή μεταλλική ταινία. Η ταινία αυτή συνιστά και το διάφραγμα. Τα μικρόφωνα ταινίας αποτελούν μια φθηνή και απλή υλοποίηση.

Πιεζοηλεκτρικά μικρόφωνα


Τα πιεζοηλεκτρικά μικρόφωνα βασίζονται στην αρχή λειτουργίας του πιεζοηλεκτρικού φαινομένου,όπου ορισμένα κρυσταλλικά υλικά όταν τους ασκηθεί μηχανική εναλλασσόμενη πίεση.Τα πιεζοηλεκτρικά μικρόφωνα διαθέτουν πολύ υψηλή χωρητική αντίσταση εξόδου.Στο παρελθόν η υψηλή ευαισθησία στη τάση τα έκανε δημοφιλή σε συστήματα εγγραφής και σε δημόσιες εφαρμογές όπου δεν χρησιμοποιούνταν πολλά καλώδια.Η χρήση τους γενικά έχει περιοριστεί.

Η επιστήμη της ακουστικής και οι κλάδοι της

Η ακουστική ασχολείται με την παραγωγή, την εξάπλωση από την πηγή στον δέκτη, και την αναγνώριση και την αίσθηση του ήχου.

Παρακάτω γίνεται μια διάκριση της ακουστικής επιστήμης σε κατηγορίες. Στην χώρα μας μηχανικοί Ακουστικής θεωρούνται συνήθως οι αρχιτέκτονες,οι ηλεκτρολόγοι,οι φυσικοί και οι μουσικοί τεχνολόγοι, ή οποιοσδήποτε άλλος έχει εξειδικευτεί στην επιστήμη του ήχου.

• Φυσική ακουστική, Όπου μελετάται η ακουστική ως τομέας της φυσικής (κυματική φυσική)
• Ατμοσφαιρική ακουστική, Η μελέτη του ήχου που παράγεται από αεροδυναμικά φαινόμενα
• Ηλεκτροακουστική, Ακουστική και Ηλεκτρονική επιστήμη που ασχολείται με τη καταγραφή,επεξεργασία και αναπαραγωγή του ήχου. (ηχεία,μικρόφωνα κτλ)
• Υδροακουστική, Η μελέτη της διάδοσης του ήχου στο υδάτινο περιβάλλον
• Περιβαλλοντική ακουστική, Η μελέτη και αντιμετώπιση του θορύβου στο περιβάλλον
• Δομική ακουστική, Η ηχοπροστασία/ηχομόνωση των αιθουσών από το θόρυβο
• Μουσική ακουστική,Η μελέτη της ακουστικής των μουσικών οργάνων και της φωνής
• Ψυχοακουστική, Η μελέτη του τρόπου που ο άνθρωπος αντιλαμβάνεται τον ήχο
• Βιοακουστική, Ακουστική και Βιολογία που ασχολείται με τη λήψη του ήχου από τα ζώα
• Φυσιολογική ακουστική, Ακουστική και Ιατρική επιστήμη που μελετά τους μηχανισμούς της ανθρώπινης ακοής και ομιλίας.

H επίδραση της γεωμετρίας του χώρου στην ομιλία

Η συντριπτική πλειοψηφία των δωματίων σε σχολεία και αίθουσες διαλέξεων έχει σχεδιαστεί με σκοπό ο ήχος να γίνεται εύκολα αντιληπτός από τους ακροατές. Έχει προϋπάρξει η κατάλληλη ακουστική μελέτη που θα έχει καθορίσει τους επιθυμητούς χρόνους αντήχησης,τα επιθυμητά επίπεδα ηχομόνωσης και τη σωστή ακουστική απορρόφηση κάθε επιφάνειας.

Ο απευθείας ήχος από τον ομιλητή στον ακροατή πρέπει να είναι όσο το δυνατόν ισχυρότερος. Είναι απαραίτητο να μην υπάρχουν εμπόδια που εμποδίζουν την απευθείας διαδρομή του ήχου και η απόσταση μεταξύ ομιλητή-ακροατή να είναι όσο το δυνατό μικρότερη. Η ένταση του ήχου μειώνεται καθώς απομακρυνόμαστε από την ηχητική πηγή σύμφωνα με το νόμο του αντίστροφου τετραγώνου. (η ένταση μειώνεται 6 db όταν η απόσταση μεταξύ ομιλητή-ακροατή διπλασιαστεί).

Ιδανικό καθιστικό πλάνο

Για μεγάλους χώρους όπως μια αίθουσα διδασκαλίας είναι αναγκαίο να έχει οργανωθεί πλάνο σε μια γωνία 140 μοιρών.Ο ήχος εξασθενεί καθώς περνά από καθισμένους ανθρώπους.Επίσης η δύναμη των υψηλών συχνοτήτων που είναι υπεύθυνες για τη κατανόηση του λόγου, πέφτει όταν ξεφεύγει αρκετά έξω από τη γωνία αυτή. Παρακάτω φαίνεται η διαφορετική επίδραση που μπορεί να επιφέρει η γεωμετρία του χώρου στην ομιλία.

Για περισσότερες πληροφορίες: building bulletin 93