In Massachusetts bepaalt de wet dat bepaalde geluidsbronnen geen lawaai mogen veroorzaken. Wat wordt verstaan onder lawaai, zult u zich afvragen? Lawaai in de Commonwealth komt voor bij een van de volgende twee voorwaarden: geluid van een bron dat een toename van 10 dB boven het omgevingsgeluid veroorzaakt, of als het geluid een zogenaamde “zuivere toon” voortbrengt. In deze blog gaan we in op de tweede voorwaarde.
Wat is een Zuivere Toon? BBN oprichter, Leo Beranek verwijst naar zuivere tonen als “de eenvoudigste periodieke klank”. Zijn definitie is “een Zuiver Toon geluid is een drukstoring die sinusoïdaal fluctueert als een vaste frequentie”. Een andere vooraanstaande professor in de akoestiek, Cyrill Harris, komt meteen ter zake en definieert Zuivere Toon als “een geluid dat bestaat uit één enkele frequentie”.
Laten we een paar voorbeelden proberen van geluiden die een Zuivere Toon bevatten. Het voorbeeld dat ik gebruik wanneer ik met cliënten spreek is piepende remmen of het geluid van nagels op een krijtbord. Mijn collega’s van de Noise & Vibration Group hebben nog een paar andere voorbeelden uit de praktijk gegeven, zoals het geluid van een stemvork, een kerkklok, een fluitje van een boot of trein en het geluid van hydraulische systemen. Als u ooit een gehoortest hebt ondergaan, laat men u luisteren naar geluiden met een bepaalde frequentie en verandert men de amplitude en frequentie. Die geluiden zijn zuivere tonen en zijn gewoonlijk gecentreerd op bepaalde frequenties, octaafbanden genoemd.
Wanneer iemand last heeft van geluid, is het volgens mij eerder de aanwezigheid van een zuivere toon die hem hindert, dan alleen het geluidsniveau. Op de verkeerde frequenties kan een zuivere toon een zeer hinderlijk geluid zijn. De sirenes van hulpvoertuigen gebruiken een gemoduleerde zuivere toon omdat ze gemakkelijk te horen zijn boven achtergrondgeluid. Misschien vraagt u zich af: hoe weet ik of ik een zuivere toon heb? Als het geluid waar u last van heeft een zoem, schel of zeur heeft, dan heeft het waarschijnlijk een zuivere toon.
Het akoestische karakter kan gemakkelijk worden gemeten, maar u heeft een geluidsniveaumeter nodig die frequentie-afhankelijk kan meten. Dit omvat octaafband, eenderde octaafband, FFT (Fast Fourier Transform) of spectrumanalyse-mogelijkheid. Aangezien de meting van een zuivere toon onafhankelijk is van de nauwkeurigheid van de amplitude, kan een smartphone-toepassing zoals Analyzer worden gebruikt om een nauwkeurige zuivere-toonanalyse uit te voeren.
Ik ben betrokken geweest bij veel geluidsonderzoeken, zowel van de kant van de gemeenschap als van de kant van de industrie. In 2009 klaagde een voorstedelijke gemeenschap over hinderlijk lawaai van een industriële abutter over een periode van een paar jaar. Er werden geluidsmetingen verricht door een consultant van het bedrijf, maar deze werden niet geregistreerd als een zuivere toon volgens de MassDEP-normen. Ik werd vervolgens door de groep ingehuurd om namens hen metingen te verrichten. Wat ik vond was zeer interessant. Uit mijn metingen bleek dat volgens de Commonwealth-methode er in feite geen zuivere toon was. Hierbij wordt het geluid gemeten in octaafbanden, wat een grove geluidsmeting is. Een zuivere toon wordt herkend wanneer het geluidsdrukniveau in een octaafband meer dan 3 decibel boven beide aangrenzende banden ligt.
Terug in 2009 was het voor mijn oren duidelijk dat de faciliteit in kwestie een zuivere toon produceerde. Ik kwam aan bij de klant en stapte uit mijn auto en hoorde onmiddellijk het probleem. Net als een sirene van een hulpverleningsvoertuig is een zuivere toon in de middenfrequentie, zeg boven 250 hertz, duidelijk. Op grond van wat mijn oren mij vertelden, verzamelde ik gegevens met een fijnere resolutie, waaronder zowel 1/3 octaafband- als FFT-metingen (smalbandig). Gegevens die werden gemeten met fijnere 1/3 octaafbanden toonden waarschijnlijke tonen in twee banden; 400 en 800 hertz. Metingen met nog fijnere FFT/spectrumanalyse leveren de exacte frequenties op en in dit geval hadden we tonen bij 363 en 726 hertz. In dit geval is de zuivere toon van 726 hertz precies twee keer de zuivere toon van 363 hertz. De toon met de hogere frequentie wordt een Harmonische van de toon met de lagere frequentie genoemd.
Waarom registreerden de metingen van de octaafbandruis niet dat zij een Zuivere Toon bevatten, terwijl fijnere metingen duidelijk het tegendeel aantoonden? Dit was de voor de hand liggende vraag van de mensen die bij de zaak betrokken waren. Bepaalde geluiden die Harmonischen bevatten, een geluid dat een geheel geheel getal maal het primaire geluid is, kunnen de door de Staat gebruikte octaafband Zuivere Toon methode maskeren. Om een medische analogie te gebruiken, is het alsof je een röntgenfoto gebruikt om een gescheurde gewrichtsband op te sporen die alleen door een MRI kan worden gezien.
Bij voorbeeld, een Zuiver Toon geluid in de 250 hertz band met een enkele harmonische zou een Zuivere Toon produceren in de 500 hertz band. Indien één van beide geluiden alleen zou bestaan, zou het door de MassDEP-methode als zuivere toon worden gedefinieerd, maar wanneer zij samen worden gebruikt, resulteert dit in een situatie waarin geen zuivere toon zou worden geclassificeerd volgens de MassDEP-methoden. Zolang er meer dan één toon bestaat in een band van twee octaven, zou de MassDEP-methode er niet in slagen een zuivere toonconditie vast te stellen.
Wat te doen? Er zijn andere methoden om te bepalen of er sprake is van een zuivere toon met behulp van fijnere meetmethoden; eenderde octaafbanden en smalband. Mijn aanbeveling uit 2009 is nog steeds geldig, de MassDEP moet een betere methode aannemen. Nogmaals, om de medische analogie te gebruiken: de dokter kan je eerst een röntgenfoto laten maken, maar als die niets oplevert, zal hij je een MRI voorschrijven.
