I Massachusetts er det lovbestemt, at visse lydkilder ikke må forårsage støj. Hvad defineres som støj, spørger du måske? Tja, støj i Commonwealth forekommer under en af to betingelser: lyd fra en kilde, der forårsager en stigning på 10 dB over den omgivende lyd/baggrundslyd, eller hvis lyden producerer det, der kaldes en “ren tone”. Vi vil dykke ned i den anden betingelse i denne blog.
Hvad er en ren tone? BBN’s grundlægger, Leo Beranek, betegner rene toner som “den enkleste periodiske lyd”. Hans definition er: “En ren tonelyd er en trykforstyrrelse, der fluktuerer sinusformet som en fast frekvens”. En anden fremtrædende professor i akustik, Cyrill Harris, går lige til sagen og definerer ren tone som “en lyd, der består af en enkelt frekvens”.
Lad os prøve et par eksempler på lyde, der indeholder en ren tone. Det eksempel, jeg bruger, når jeg taler med klienter, er knirkende bremser eller lyden af fingernegle på en tavle. Mine kolleger fra Noise & Vibration Group gav et par andre eksempler fra den virkelige verden som f.eks. lyden fra en stemmegaffel, en kirkeklokke, en båd- eller togfløjte og lyd fra hydrauliske systemer. Hvis du nogensinde har fået foretaget en høreprøve, får de dig også til at lytte til lyde med en bestemt frekvens og ændrer derefter amplitude og frekvens. Disse lyde er rene toner og er normalt centreret på bestemte frekvenser, kaldet oktavbånd.
Når en person er generet af lyd, er det efter min mening snarere tilstedeværelsen af en ren tone, der generer vedkommende, end blot lydniveauet. Ved de forkerte frekvenser kan en Pure Tone være en meget irriterende lyd. Sirenerne på udrykningskøretøjer bruger en moduleret ren tone, fordi de let kan høres i forhold til baggrundslyde. Du spørger måske dig selv: Hvordan kan jeg vide, om jeg har en ren tone? Hvis den støj, du er generet af, har en summen, skingre eller hvinen, er der sandsynligvis tale om en Pure Tone.
Den akustiske karakter kan let måles, men du skal bruge en lydniveaumåler, der har mulighed for frekvensafhængig måling. Dette omfatter oktavbånd, et tredjedel oktavbånd, FFT (Fast Fourier Transform) eller mulighed for spektrumanalyse. Da målingen af en ren tone er uafhængig af dens amplitudepræcision, kan en smartphone-applikation som Analyzer bruges til at give en præcis analyse af ren tone.
Jeg har været involveret i mange støjundersøgelser i lokalsamfundet fra både lokalsamfundets og industriens side. I 2009 klagede et forstadsfællesskab over generende støj fra en industriel nabo over en periode på et par år. Der blev foretaget støjmålinger af en konsulent for virksomheden, men de blev ikke registreret som en ren tone i henhold til MassDEP’s standarder. Jeg blev efterfølgende hyret af samfundsgruppen til at foretage målinger på deres vegne. Det, jeg fandt, var meget interessant. Mine målinger viste, at der ved anvendelse af Commonwealth-metoden faktisk ikke var tale om en ren tone. Dette indebærer måling af lyden i oktavbånd, hvilket er en grov lydmåling. En ren tone erkendes, når lydtryksniveauet i et oktavbånd er mere end 3 decibel over begge de tilstødende bånd.
Tilbage i 2009 var det tydeligt for mine ører, at det pågældende anlæg producerede en ren tone. Jeg ankom til kunden og steg ud af min bil og hørte straks problemet. Ligesom en sirene fra et udrykningskøretøj er en Pure Tone i den midterste frekvens, f.eks. over 250 hertz, indlysende. På grund af det, som mine ører fortalte mig, indsamlede jeg data med finere opløsning, herunder både en tredjedel oktavbånd og FFT-målinger (smalbånd). Data målt ved hjælp af finere 1/3 oktavbånd viste sandsynlige toner i to bånd; 400 og 800 hertz. Målinger ved hjælp af endnu finere FFT/spektrumanalyse giver de nøjagtige frekvenser, og i dette tilfælde havde vi toner ved 363 og 726 hertz. I dette tilfælde er den rene tone på 726 hertz præcis to gange den rene tone på 363 hertz. Den højere frekvens kaldes en harmonisk tone af den lavere frekvens.
Hvorfor registrerede oktavbåndsstøjmålingerne ikke, at de indeholdt en ren tone, når finere målinger klart viste det modsatte? Dette var det indlysende spørgsmål fra de personer, der var involveret i sagen. Visse lyde, der indeholder Harmonics, en lyd, der er et helt helt tal gange den primære lyd, kan maskere den oktavbånds Pure Tone-metode, som staten har anvendt. Hvis man bruger en medicinsk analogi, svarer det til at bruge et røntgenbillede til at opdage et revet ledbånd, som kun kan ses ved hjælp af en MRT.
For eksempel ville en Pure Tone-lyd i 250 hertz-båndet med en enkelt harmonisk tone give en Pure Tone i 500 hertz-båndet. Hvis begge lyde eksisterede alene, ville de blive defineret af MassDEP-metoden som en ren tone, men når de tages sammen, resulterer det i en situation, hvor ingen ren tone ville blive klassificeret ved hjælp af MassDEP-metoderne. Så længe der findes mere end én tone i et hvilket som helst to oktavbånd, vil MassDEP-metoden ikke kunne identificere en Ren Tone-tilstand.
Hvad skal man gøre? Der findes andre metoder til at bestemme, om der findes en ren tone ved hjælp af finere målemetoder; et tredjedel oktavbånd og smalbånd. Min anbefaling tilbage i 2009 gælder stadig i dag, MassDEP er nødt til at vedtage en bedre metode. Igen, ved at bruge den medicinske analogi, kan lægen i første omgang få dig til at få en røntgenundersøgelse, men hvis den ikke finder noget, vil de ordinere en MRT.
