V Massachusetts zákon stanoví, že některé zdroje zvuku nesmí způsobovat hluk. Možná se ptáte, co je definováno jako hluk? No, hluk ve státě Commonwealth vzniká za jedné ze dvou podmínek: zvuk ze zdroje, který způsobuje zvýšení o 10 dB nad úroveň okolního zvuku/pozadí, nebo pokud zvuk vytváří takzvaný „čistý tón“. V tomto blogu se budeme věnovat druhé podmínce.
Co je to čistý tón? Zakladatel BBN Leo Beranek označuje čisté tóny jako „nejjednodušší periodický zvuk“. Jeho definice zní: „Zvuk čistého tónu je tlaková porucha, která kolísá sinusově jako pevná frekvence“. Další významný profesor akustiky Cyrill Harris jde přímo k věci a definuje Čistý tón jako „zvuk složený z jediné frekvence“.
Zkusme si uvést několik příkladů zvuků, které obsahují Čistý tón. Příkladem, který používám při rozhovorech s klienty, je skřípění brzd nebo zvuk nehtů na tabuli. Moji kolegové z Noise & Vibration Group nabídli několik dalších reálných příkladů, například zvuk z ladičky, kostelního zvonu, lodní nebo vlakové píšťaly a zvuk z hydraulických systémů. Stejně tak, pokud jste někdy byli na vyšetření sluchu, nechají vás poslouchat zvuky o určité frekvenci a pak mění amplitudu a frekvenci. Tyto zvuky jsou čisté tóny a obvykle jsou soustředěny na určitých frekvencích, kterým se říká oktávová pásma.
Podle mého názoru, když člověku vadí zvuk, je to spíše přítomnost čistého tónu, který mu vadí, než jen úroveň zvuku. Při nesprávných frekvencích může být Čistý tón velmi obtěžujícím zvukem. Sirény záchranných vozidel používají modulovaný čistý tón, protože jsou snadno slyšet přes zvuk v pozadí. Možná se ptáte: Jak poznám, že mám čistý tón? Pokud hluk, který vás obtěžuje, má bzučivý, pronikavý nebo kvílivý charakter, pak se pravděpodobně jedná o Čistý tón.
Akustický charakter lze snadno změřit, ale potřebujete měřič hladiny zvuku, který má možnost měření v závislosti na frekvenci. To zahrnuje oktávové pásmo, třetinooktávové pásmo, FFT (rychlou Fourierovu transformaci) nebo schopnost spektrální analýzy. Protože měření čistého tónu je nezávislé na přesnosti jeho amplitudy, lze k přesné analýze čistého tónu použít aplikaci pro chytré telefony, například Analyzer.
Podílel jsem se na mnoha šetřeních hluku v obci, a to jak ze strany obce, tak ze strany průmyslu. V roce 2009 si předměstská komunita stěžovala na obtěžující hluk od průmyslového odběratele po dobu několika let. Měření hluku provedl konzultant společnosti, ale nezaregistroval je jako čistý tón podle norem MassDEP. Následně jsem byl skupinou obyvatel najat, abych provedl měření jejich jménem. To, co jsem zjistil, bylo velmi zajímavé. Moje měření ukázala, že při použití metodiky Commonwealthu ve skutečnosti žádný čistý tón neexistuje. Ta zahrnuje měření zvuku v oktávových pásmech, což je hrubé měření zvuku. Čistý tón je rozpoznán, když je hladina akustického tlaku v jakémkoli oktávovém pásmu o více než 3 decibely vyšší než v obou sousedních pásmech.
V roce 2009 bylo mým uším zřejmé, že dotyčné zařízení produkuje čistý tón. Přijel jsem ke klientovi, vystoupil z auta a okamžitě jsem slyšel problém. Stejně jako siréna nouzového vozidla je zřejmý Čistý tón na střední frekvenci, řekněme nad 250 hertzů. Vzhledem k tomu, co mi říkaly uši, jsem pořídil data s jemnějším rozlišením, včetně měření v třetinooktávovém pásmu i FFT (úzké pásmo). Data naměřená pomocí jemnějších třetinooktávových pásem ukázala pravděpodobné tóny ve dvou pásmech: 400 a 800 hertzů. Měření pomocí ještě jemnější analýzy FFT/spektra poskytla přesné frekvence a v tomto případě jsme měli tóny na frekvencích 363 a 726 hertzů. V tomto případě je čistý tón o frekvenci 726 hertzů přesně dvakrát vyšší než čistý tón o frekvenci 363 hertzů. Tón s vyšší frekvencí se označuje jako harmonický tón s nižší frekvencí.
Proč měření šumu v oktávovém pásmu nezaznamenalo, že by obsahoval Čistý tón, když jemnější měření jasně zjistila opak? To byla zřejmá otázka lidí, kteří se na případu podíleli. Určité zvuky, které obsahují Harmonické, tedy zvuk, který je celočíselným násobkem primárního zvuku, mohou maskovat metodu oktávového pásma Čistý tón, kterou použil stát. Použijeme-li lékařskou analogii, je to jako použít rentgen k odhalení přetrženého vazu, který lze vidět pouze pomocí magnetické rezonance.
Například zvuk Pure Tone v pásmu 250 hertzů s jednou harmonickou by vytvořil Pure Tone v pásmu 500 hertzů. Pokud by některý z těchto zvuků existoval samostatně, byl by definován metodou MassDEP jako Čistý tón, ale pokud by se vzaly dohromady, vedlo by to k situaci, kdy by žádný Čistý tón nebyl klasifikován pomocí metod MassDEP. Dokud by v jakémkoli dvouoktávovém pásmu existoval více než jeden tón, metoda MassDEP by stav Čistého tónu neidentifikovala.
Co dělat? Existují další metody pro určení existence čistého tónu pomocí jemnějších metod měření; třetinooktávová pásma a úzké pásmo. Moje doporučení z roku 2009 platí i dnes, MassDEP musí přijmout lepší metodu. Opět použiji lékařskou analogii: lékař vás možná nejprve nechá udělat rentgen, ale pokud ani ten nic nezjistí, předepíše vám magnetickou rezonanci.
.
