2011-01-24 Psykoakustik • Örats uppbyggnad och hörseln • Skador • Maskering F2 – Psykoakustik + SDOF • Subjektiva mått • Binaural effekt Kristian Stålne / Ljud i byggnad och samhälle / VTAF01 Psykoakustik Örat • Söker samband mellan ett ljuds fysikaliska parametrar och hur ljudet uppfattas av hörsystemet. • Psykoakustiska mått har som mål att beskriva hur ljudet uppfattas. Kristian Stålne / Ljud i byggnad och samhälle / VTAF01 Kristian Stålne / Ljud i byggnad och samhälle / VTAF01 A – ytterörat B – mellanörat Kristian Stålne / Ljud i byggnad och samhälle / VTAF01 Kristian Stålne / Ljud i byggnad och samhälle / VTAF01 1 2011-01-24 C – innerörat, cochlea Basilarmembranet Kristian Stålne / Ljud i byggnad och samhälle / VTAF01 Kristian Stålne / Ljud i byggnad och samhälle / VTAF01 Hörområde Lika hörnivå-kurvor Kristian Stålne / Ljud i byggnad och samhälle / VTAF01 Kristian Stålne / Ljud i byggnad och samhälle / VTAF01 A–D-filter Effekter vid exponering Kristian Stålne / Ljud i byggnad och samhälle / VTAF01 30 dB God sömn 35 dB Tal 100% förståeligt (1m avstånd) 45 dB Tal ganska förståeligt 50 dB 10-25% ganska & mycket störda 55 dB 10-25% mycket störda 65 dB Ohälsosam röstansträngning vid tal 65 dB Barns inlärning försämrad 65 dB Risk för bullerorsakat högt blodtryck/hjärt-kärlsjukdom Kristian Stålne / Ljud i byggnad och samhälle / VTAF01 2 2011-01-24 Buller inomhus – allmäna råd Objektiva konsekvenser av buller • Maximalt ljud: LAmax = 45 dB • Hörselnedsättning • Ekvivalent ljud: LAeq = 30 dB • Tinnitus • Ljud med hörbara tonkomponenter: L Aeq = 25 dB • Ljud från musikanläggningar: • Värden för låga tersband (32-200 Hz) • Försvårad kommunikation LAeq = 25 dB Kristian Stålne / Ljud i byggnad och samhälle / VTAF01 Kristian Stålne / Ljud i byggnad och samhälle / VTAF01 Hörselnedsättning Konsekvens av hörselnedsättning • Temporär eller permanent • Svaga ljud ohörbara • Diskantljud drabbas mest • Hårcellerna skadas och kan ej läkas eller lagas • Förvrängning av ljud (disharmoni mellan öronen) Friska hårceller • Svårt att uppfatta tal • Sociala konsekvenser • Hårcellerna försvinner med åldern Skadade hårceller Kristian Stålne / Ljud i byggnad och samhälle / VTAF01 Kristian Stålne / Ljud i byggnad och samhälle / VTAF01 Tinnitus – tre grader Skadliga miljöer • Svaga sus • Ringningar som påverkar det dagliga livet • Starka ljud som påverkar allmäntillståndet, t ex med koncentrations- och sömnstörningar • Arbetsplatser – Tung industri – Skolor och daghem – Dansrestauranger • Musikklubbar och -konserter • Mp3-spelare (lätt att skapa höga ljud i små volymer) Ca 1,5 miljoner har tinnitus i Sverige, 100 000 så allvarligt att det påverkar livet avsevärt 3 av 4 rock- och jazzmusiker • Tonårsrum osv (källa: www.ammot.se) Kristian Stålne / Ljud i byggnad och samhälle / VTAF01 Kristian Stålne / Ljud i byggnad och samhälle / VTAF01 3 2011-01-24 Subjektiva konsekvenser av buller Utvecklingspsykologiska effekter • Prestationsfömåga • Barn i Storbritannien som var utsatta för flygplansbuller lärde sig läsa i genomsnitt två månader senare än andra barn per fem decibel som ljudnivån ökade. – Koncentrationsstörningar – Försämrad inlärning – Stress • Livskvalitet – Nedstämdhet • I Nederländerna var motsvarande skillnad närmare en månad. • I Tyskland (München) jämfördes två förskolor som låg nära en flygplats före resp. efter att flygplatsen flyttades. Bullret gav en försening i 'milstolpar' på ca 2 mån. – Förhöjt blodtryck – Sömnsvårigheter – Trötthet Kristian Stålne / Ljud i byggnad och samhälle / VTAF01 Kristian Stålne / Ljud i byggnad och samhälle / VTAF01 Maskering med brus Binaural effekt • Duplexteorin(Rayleigh’s) – Fasskillnad och nivåskillnad – Huvudets överföringsfunktion • f < 1.5 kHz: Fasskillnad (interferens) • f > 1.5 kHz: Nivåskillnad (diffraktion) Kristian Stålne / Ljud i byggnad och samhälle / VTAF01 Kristian Stålne / Ljud i byggnad och samhälle / VTAF01 Precedenseffekt (Haaseffekt) SDOF – Enfrihetsgradssystem • Första vågfronten avgör riktningsbestämningen trots • Massa, M följande ekon • Δt = tr – t1 < 0.25 ms • Fjäder, K F(t) = Fdrivcos(t) • Dämpare, R u(t) Kristian Stålne / Ljud i byggnad och samhälle / VTAF01 Kristian Stålne / Ljud i byggnad och samhälle / VTAF01 4 2011-01-24 Egenfrekvens Homogen lösning • Den frekvens vid vilken systemet svänger när den lämnas att • Lösningen som erhålls när man sätter F(t) = 0 svänga fritt (efter att ha fått starthjälp). • Uttryckt i vinkelfrekvens (rad/s) resp. frekvens (1/s = Hz) • Bestäms m h a begynnelsevillkor • Består av en exponentiellt avklingnande del... • och en harmoniskt oscillerande del K 0 M 1 K f0 2 M uh (t ) e 0 t 2 A e 1 id t A2e id t e 0 t 2 B1 sin(d t ) B2 cos(d t ) d 0 1 R 2 MK 2 Kristian Stålne / Ljud i byggnad och samhälle / VTAF01 Kristian Stålne / Ljud i byggnad och samhälle / VTAF01 Dämparens funktion Partikulärlösning • Är den komponent som står för • Lösningen som visar förskjutningen från drivande kraft. systemets energiförlust • Ex: F(t) = Fdrivcos(t) • Ansätt u p (t ) D1 sin(t ) D2 cos(t ) • Ex: • Vilket ger lösningen – Utan dämpning – Med dämpning R D1 K M R D2 K M R 2 2 2 K M 2 2 2 Fdriv Fdriv u p (t ) D1 sin(t ) D2 cos(t ) Kristian Stålne / Ljud i byggnad och samhälle / VTAF01 Kristian Stålne / Ljud i byggnad och samhälle / VTAF01 Total lösning = homogen + partikulär Olika drivfrekvenser uh up u = uh + u p Kristian Stålne / Ljud i byggnad och samhälle / VTAF01 0 0 0 Kristian Stålne / Ljud i byggnad och samhälle / VTAF01 5 2011-01-24 Drivning vid låg frekvens ( < 0) Drivning vid resonansfrekvens ( = 0) • Fjädern dominerar • Dämparen dominerar • Kraft och förskjutning i fas • Fasskillnad = 90 eller • Liten eller ingen dämpning: systemet kollapsar Kristian Stålne / Ljud i byggnad och samhälle / VTAF01 Kristian Stålne / Ljud i byggnad och samhälle / VTAF01 Tacoma narrows Drivning vid hög frekvens: ( > 0) • 1600 m lång • Massan dominerar • Kollapsade 1940 pga cykliska • Kraft och förskjutning i motfas vindstötar vid egenfrekvensen Kristian Stålne / Ljud i byggnad och samhälle / VTAF01 (fasskillnad = 180 eller ) Kristian Stålne / Ljud i byggnad och samhälle / VTAF01 6