Âm thanh là các dao động cơ học lan truyền dưới dạng sĩng trong mơi trường đàn hồi được thính giác con người cảm nhận.
Tiếng ồn là tập hợp các âm thanh cĩ cường độ và tần số khác nhau, sắp xếp hỗn độn, gây cảm giác khĩ chịu cho người nghe, cản trở con người làm việc và nghỉ ngơi.
Như vậy việc phân biệt âm thanh và tiếng ồn cĩ tính chất tương đối. Một số âm thanh nào đĩ phát ra khơng đúng lúc, gây cảm giác khĩ chịu cho người nghe, cản trở sự làm việc hoặc nghỉ ngơi đều được coi là tiếng ồn.
a- Các đặc tính chủ yếu của âm thanh
+ Tần số của âm thanh : Đơn vị đo là Hz. Mỗi âm thanh được đặc trưng bằng tần số dao động của nĩ. Tai người cảm nhận được âm thanh cĩ tần số khoảng 16-
20.000Hz. Dải âm thanh được chia theo tên gọi như sau : Âm thanh cĩ tần số < 16Hz gọi là hạ âm.
Âm thanh cĩ tần số < 300Hz gọi là âm hạ tần.
Âm thanh cĩ tần số 300 ÷ 1.000Hz gọi là âm trung tần. Âm thanh cĩ tần số > 1.000Hz gọi là âm cao tần. Âm thanh cĩ tần số > 20.000Hz gọi là siêu âm.
Độ cao của âm thanh phụ thuộc tần số âm, âm trầm cĩ tần số thấp, âm bổng cĩ tần số cao.
+ Cường độ hay năng lượng âm thanh: Cường độ âm là năng lượng âm truyền qua một đơn vị diện tích, vuơng gĩc với phương truyền sĩng âm trong một đơn vị thời gian.
Ký hiệu I là cường độ âm, P là áp suất, ρ mật độ khối lượng mơi trường, C là tốc độ âm thanh trong mơi trường. Ta cĩ biểu thức liên hệ :
C
P
I
.
2ρ
=
Trong kỹ thuật, để thu hẹp phạm vi các trị số đo, người ta dùng thang logarit thay cho thang thập phân, gọi là mức cường độ âm (mức áp suất âm) - gọi tắt là mức âm, đơn vị đo là dB.
(dB)
P
P
L
(dB)
I
I
L
0 0lg
.
20
lg
.
10 =
=
I0 là cường độ ở ngưỡng nghe ; P0 là áp suất âm ở ngưỡng nghe I0 = 10-12W/m2 P0=2.10-5N/m2
Với sĩng âm phẳng, trường âm tự do, trong điều kiện khí quyển bình thường, mức cường độ âm và mức áp suất âm cĩ trị số như nhau.
Mức cơng suất của nguồn âm : Xác định tương tự như mức cường độ âm :
(dB)
W
W
L
w 0lg
.
10
=
W : là cơng suất của nguồn âm.
W0 : là cơng suất nguồn âm ở ngưỡng nghe, W0 = 10-12W.
+ Độ vang của âm thanh : Những âm thanh cĩ tần số khác nhau, cĩ mức năng lượng âm bằng nhau, nhưng cảm giác nghe rõ của tai người lại khác nhau, ta nĩi âm cĩ độ vang khác nhau.
Người ta dùng âm thanh ở tần số 1.000Hz làm âm thanh chuẩn về độ vang của âm. Ví dụ : Âm cĩ cường độ 50dB ở tần số 100Hz cĩ độ vang bằng âm cĩ cường độ 30dB ở tần số 1.000Hz.
Đơn vị đo độ vang là phone, mỗi dB ở tần số 1.000Hz tương ứng với 1 phone. Trong ví dụ trên âm cĩ độ vang là 30 phone.
Ngồi ra cịn cĩ đơn vị Sone - nĩ cho biết âm thanh vùng này to gấp bao nhiêu lần âm thanh khác.
Độ vang của âm 40 phone là 1 sone. Độ vang của âm 50 phone là 2 sone. Độ vang của âm 60 phone là 4 sone.
Khi độ vang của âm tăng 10 phone thì trị số độ vang tính theo sone sẽ tăng gấp đơi. Các máy đo độ ồn dùng đo mức vang của âm theo đơn vị dexiben A (ký hiệu là dBA) - là mức cường độ âm chung của tất cả các giải octa tần số đã được quy về tần số 1.000Hz. Như thế âm thanh đo bằng dBA là âm thanh đương lượng. Khi dùng dBA để chỉ âm khơng cần nĩi âm thanh đĩ cĩ tần số bao nhiêu. Trị số dBA giúp cho việc đánh giá sơ bộ về mặt ơ nhiễm xem tiếng ồn cĩ vượt quá mức cho phép hay khơng.
+ Dải tần số âm thanh : Cơ quan thính giác của người khơng phản ứng theo độ tăng tuyệt đối của tần số âm mà phản ứng theo mức tăng tương đối của tần số âm. Khi tần số tăng gấp đơi thì độ cao của âm tăng lên 1 tone, ta gọi là 1 octa tần số. Như vậy trong dải tần số âm thanh mà giới hạn trên cao gấp đơi giới hạn dưới được chia thành 11 octa cĩ trị số trung bình số học như sau : 16 ; 63 ; 125 ; 250 ; 500 ; 1000 ; 2000 ; 4000 ; 8000 ; 16000.
Ví dụ trong octa từ 40 đến 80 Hz trị số trung bình là 60 Hz.
Tiêu chuẩn vệ sinh về mức cho phép của tiếng ồn thường được quy định ở 8 octa : 63 ; 125 ; 250 ; 500 ; 1000 ; 2000 ; 4000 ; 8000 Hz.
+ Theo tính chất vật lý : Chia làm 2 loại tiếng ồn ổn định và tiếng ồn khơng ổn định.
Tiếng ồn ổn định cĩ mức thay đổi cường độ âm khơng quá 5dB trong suốt thời gian cĩ tiếng ồn.
Nếu vượt trị số 5dB thì gọi là tiếng ồn khơng ổn định.
* Tiếng ồn khơng ổn định chia làm 3 dạng :
- Tiếng ồn dao động : mức âm thanh thay đổi liên tục theo thời gian. - Tiếng ồn ngắt quãng : âm thanh ngắt quãng, khơng liên tục.
-Tiếng ồn xung : âm thanh va đập kế tiếp nhau.
+ Theo phân bố năng lượng : ở các dải octa tần số, chia thành tiếng ồn dải rộng và dải hẹp.
- Tiếng ồn dải rộng : năng lượng âm phân bố đồng đều ở các dải tần số.
Tiếng ồn dải hẹp (cịn gọi là tiếng ồn âm sắc) : một tần số âm trong phổ cĩ cường độ âm cao hơn các tần số cịn lại trong octa từ 6dB trở lên.
Tiếng ồn dải hẹp cĩ tác dụng kích thích mạnh hơn tiếng ồn dải rộng. + Theo đặc tính của nguồn ồn chia làm 4 loại :
- Tiếng ồn cơ học ở các máy.
- Tiếng ồn va chạm ở các quá trình sản xuất : Rèn, dập, tán, … - Tiếng ồn khí động ở máy bay, quạt giĩ, …
- Tiếng nổ hoặc sĩng xung kích.
