I Massachusetts föreskriver lagen att vissa ljudkällor inte får orsaka buller. Vad definieras som buller kan man fråga sig? Tja, buller i Commonwealth uppstår vid något av två villkor: ljud från en källa som orsakar en ökning på 10 dB över omgivande/bakgrundsljudet, eller om ljudet ger upphov till vad som kallas en ”ren ton”. Vi kommer att dyka ner i det andra villkoret i den här bloggen.
Vad är en ren ton? BBN:s grundare Leo Beranek hänvisar till rena toner som ”det enklaste periodiska ljudet”. Hans definition är ”ett rent tonljud är en tryckstörning som fluktuerar sinusformigt som en fast frekvens”. En annan framstående akustikprofessor, Cyrill Harris, går rakt på sak och definierar ren ton som ”ett ljud som består av en enda frekvens”.
Låt oss prova ett par exempel på ljud som innehåller en ren ton. Det exempel jag använder när jag talar med kunder är gnisslande bromsar eller ljudet av naglar på en tavla. Mina kollegor i Noise & Vibration Group erbjöd några andra verkliga exempel, t.ex. ljudet från en stämgaffel, en kyrkklocka, en båt- eller tågvisselpipa och ljudet från hydraulsystem. Om du någonsin har genomgått ett hörseltest får du lyssna på ljud med en viss frekvens och ändrar sedan amplitud och frekvens. Dessa ljud är rena toner och är vanligtvis centrerade vid vissa frekvenser, som kallas oktavband.
Enligt min åsikt är det troligare att när en person störs av ljud är det närvaron av en ren ton som stör snarare än bara ljudnivån. Vid fel frekvenser kan en Pure Tone vara ett mycket irriterande ljud. Sirenerna på utryckningsfordon använder en modulerad Pure Tone eftersom de är lätta att höra över bakgrundsljudet. Du kanske frågar dig själv: Hur vet jag om jag har en Pure Tone? Om ljudet du störs av har ett surrande, skrikande eller gnisslande så har det sannolikt en Pure Tone.
Den akustiska karaktären kan enkelt mätas, men du behöver en ljudnivåmätare som har frekvensberoende mätförmåga. Detta inkluderar oktavband, ett tredjedels oktavband, FFT (Fast Fourier Transform) eller spektrumanalyskapacitet. Eftersom mätningen av en ren ton är oberoende av dess amplitudnoggrannhet kan en applikation för smarta telefoner, till exempel Analyzer, användas för att ge noggrann analys av ren ton.
Jag har deltagit i många bullerutredningar i samhället, både från samhällets sida och från industrins sida. År 2009 klagade ett förortssamhälle över besvärande buller från en industriell abutter under några års tid. Bullermätningar gjordes av en konsult till företaget, men de registrerades inte som Pure Tone enligt MassDEP:s normer. Jag anlitades därefter av samhällsgruppen för att utföra mätningar för deras räkning. Det jag fann var mycket intressant. Mina mätningar visade att det enligt Commonwealths metodik faktiskt inte fanns någon ren ton. Detta innebär att man mäter ljudet i oktavband, vilket är en grov ljudmätning. En Pure Tone erkänns när ljudtrycksnivån i ett oktavband ligger mer än 3 decibel över de båda intilliggande banden.
År 2009 var det uppenbart för mina öron att anläggningen i fråga producerade en Pure Tone. Jag anlände till kunden och steg ut ur min bil och hörde genast problemet. Liksom en siren från ett utryckningsfordon är en Pure Tone i mellanfrekvensen, säg över 250 hertz, uppenbar. På grund av vad mina öron berättade för mig, skaffade jag data med finare upplösning, inklusive både ett tredjedels oktavband och FFT-mätningar (smalband). Data som mättes med finare 1/3 oktavband visade troliga toner i två band; 400 och 800 hertz. Mätningar med ännu finare FFT/spektrumanalys ger de exakta frekvenserna och i det här fallet hade vi toner vid 363 och 726 hertz. I detta fall är den rena tonen på 726 hertz exakt två gånger den rena tonen på 363 hertz. Den högre frekvensen kallas en harmonisk ton till den lägre frekvensen.
Varför registrerades inte oktavbandsbrusmätningarna som innehållande en ren ton, när finare mätningar tydligt visade på motsatsen? Detta var den självklara frågan från de personer som var inblandade i fallet. Vissa ljud som innehåller övertoner, ett ljud som är ett helt heltal gånger det primära ljudet, kan maskera den oktavbandsmetod för ren ton som staten använde. Med en medicinsk analogi är det som att använda en röntgenbild för att upptäcka ett rivet ligament som bara kan ses med en MRT.
Till exempel skulle ett Pure Tone-ljud i 250 hertz-bandet med en enda harmonisk ge en Pure Tone i 500 hertz-bandet. Om ettdera ljudet existerade ensamt skulle det definieras av MassDEP-metoden som en ren ton, men när det tas tillsammans resulterar det i en situation där ingen ren ton skulle klassificeras med hjälp av MassDEP-metoderna. Så länge mer än en ton existerar i något av de två oktavbanden skulle MassDEP-metoden misslyckas med att identifiera ett tillstånd med ren ton.
Vad ska man göra? Det finns andra metoder för att avgöra om det finns en ren ton med hjälp av finare mätmetoder; ett tredjedels oktavband och smalband. Min rekommendation från 2009 gäller fortfarande idag, MassDEP måste anta en bättre metod. Återigen, med hjälp av en medicinsk analogi, kan det hända att läkaren först låter dig göra en röntgenundersökning, men om den inte hittar något kommer de att ordinera en magnetröntgenundersökning.
