Glosariusz pomiarów dźwięku: terminy z akustyki i słuchu
Niniejszy glosariusz zbiera najczęstsze terminy z pomiarów dźwięku, ochrony słuchu i hałasu w pracy, zdefiniowane prostym językiem i z odsyłaczami do głębszych treści w witrynie. Przyda się jako szybkie odniesienie przy lekturze strony naukowej, strony o pracy lub każdego tekstu technicznego, który zakłada znajomość słownictwa.
Posortowane alfabetycznie według skrótu albo terminu angielskiego, z polskim tłumaczeniem w nawiasie.
A
A‑weighting / dBA (ważenie A)
Filtr ważący częstotliwościowo nakładany na pomiary SPL, przybliżający odpowiedź ucha ludzkiego przy średnich poziomach. Mocno tłumi bas (ok. −30 dB przy 50 Hz) i lekko powyżej 6 kHz, z niemal płaskim zakresem 1 – 5 kHz, w którym ucho jest najbardziej czułe. Niemal wszystkie współczesne normy — NIOSH REL, OSHA PEL, wytyczne WHO, ISO 1996, dyrektywa UE 2003/10/WE, polskie rozporządzenie MRPiPS o NDN — przewidują ważenie A. Patrz ważenia częstotliwościowe.
Acoustic trauma (uraz akustyczny)
Nagła, ciężka utrata słuchu wskutek pojedynczego, bardzo intensywnego narażenia — zwykle wybuchu, strzału z bliska lub wypadku przemysłowego. Różni się od stopniowego NIHL: mechanizmem jest mechaniczne uszkodzenie, nie metaboliczne wyczerpanie komórek włosowych. Uszkodzenie może obejmować pęknięcie błony bębenkowej i przerwanie łańcucha kosteczek słuchowych obok zmian ślimakowych.
Action level (próg działania)
Poziom narażenia, powyżej którego przepisy BHP wymagają programu ochrony słuchu. W OSHA 29 CFR 1910.95 to 85 dBA / 8 h TWA (PEL wynosi 90 dBA, ale obowiązkowa audiometria i szkolenie zaczynają się od 85). Dyrektywa 2003/10/WE zna dwa progi: dolny 80 dBA, górny 85 dBA. Patrz strona o pracy.
AGC (automatyczna regulacja wzmocnienia)
Funkcja przetwarzania sygnału w większości mikrofonów konsumenckich i torów nagraniowych, automatycznie dostosowująca wzmocnienie wejścia, by utrzymać poziom nagrania w pobliżu celu. Użyteczna w telefonii i nagraniach nieformalnych, lecz aktywnie szkodliwa przy pomiarze poziomu, ponieważ czyni związek rzeczywistego SPL i cyfrowej wartości próbki nieliniowym i zmiennym. Nasz miernik prosi system o autoGainControl: false; urządzenia konsumenckie respektują tę flagę w różnym stopniu — jeden z powodów, dla których kalibrację wykonuje się osobno na każdym urządzeniu.
ANSI S1.4
Norma amerykańska określająca wymagania dotyczące właściwości i kalibracji mierników. Międzynarodowy odpowiednik to IEC 61672‑1. Obie definiują klasę 1 (precyzyjna, ±1 dB) i klasę 2 (ogólnego użytku, ±2 dB). Większość przyrządów do celów dowodowych jest klasy 2.
Audiogram
Wykres progów słyszalności dla poszczególnych częstotliwości, charakteryzujący słuch danej osoby. Tworzy go audiometr w kabinie ciszy. OSHA 29 CFR 1910.95 wymaga audiogramu bazowego przed narażeniem zawodowym i corocznego audiogramu kontrolnego dla pracowników powyżej progu 85 dBA. W Polsce nadzór ten realizuje lekarz medycyny pracy. Klasycznym sygnaturą NIHL jest „wcięcie” — głębsze obniżenie przy 4 kHz niż przy częstotliwościach sąsiednich — widoczne, gdy reszta audiogramu jest jeszcze prawidłowa.
B
Background noise (szum tła)
Poziom otoczenia w danym miejscu, gdy źródło docelowe jest nieobecne. Aby pomiar był ważny, tło musi leżeć co najmniej 10 dB poniżej celu. Między 10 a 6 dB poniżej wymaga korekty; różnica mniejsza niż 6 dB czyni pomiar niewiarygodnym.
Basilar membrane (błona podstawna)
Błona w ślimaku, na której spoczywają zmysłowe komórki włosowe. Z racji mechanicznego dostrojenia częstotliwość wiąże się z położeniem: wysokie częstotliwości drgają u podstawy (przy oknie owalnym), niskie u wierzchołka. Uszkodzenie u podstawy to wczesny ślad NIHL, bo to tam pada największe obciążenie akustyczne.
C
C‑weighting / dBC (ważenie C)
Względnie płaskie ważenie częstotliwościowe, używane do pomiarów szczytowych i do źródeł o dużej zawartości niskoczęstotliwościowej (koncerty, subwoofery, grzmoty, fajerwerki). Niemal płaskie od 31,5 Hz do 8 kHz, z kilku decybelowym tłumieniem tylko na końcach. Należy je zawsze podawać razem z poziomem: „100 dBC”, a nie tylko „100 dB”.
Cochlea (ślimak)
Wypełniony płynem, spiralny narząd ucha wewnętrznego, przetwarzający ciśnienie akustyczne na sygnały nerwowe. Zawiera około 15 000 zmysłowych komórek włosowych na błonie podstawnej. Komórki włosowe ślimaka u ssaków nie regenerują się — dlatego uszkodzenie z powodu hałasu jest trwałe. Patrz strona o zdrowiu słuchu.
D
Decibel (dB)
Logarytmiczna jednostka stosunku dwóch wielkości; w akustyce — dla SPL, natężenia i mocy akustycznej. Decybel nie jest jednostką SI w ścisłym sensie; potrzebuje odniesienia, by zyskać sens. Dla ciśnienia akustycznego odniesieniem jest 20 µPa (próg słyszalności przy 1 kHz), wzór: L = 20 × log10(p / 20 µPa). Patrz skala decybelowa.
dBA, dBC, dBZ
SPL w decybelach z zastosowaniem ważenia A, C lub Z (zerowe, płaskie). Każde ważenie daje inną liczbę dla tego samego dźwięku fizycznego. Należy zawsze podać, którego użyto.
dB FS (full scale)
Cyfrowa skala audio, w której 0 dB FS jest maksymalną możliwą wartością próbki. Używana w DAW i produkcji audio. Nie da się wprost porównać z dB SPL bez kalibracji wiążącej znane SPL ze znaną wartością próbki.
dB SPL (poziom ciśnienia akustycznego)
Wartość decybelowa odniesiona do 20 mikropaskali (20 µPa) zmiany ciśnienia. Standardowa skala w akustyce zawodowej i środowiskowej. Liczba na mierniku jest dB SPL, chyba że wyraźnie zaznaczono inaczej.
Dynamic range (zakres dynamiki)
Stosunek między najsilniejszym a najsłabszym sygnałem, jaki system potrafi obsłużyć. Zdrowe ucho ludzkie ma zakres około 120 dB (od progu słyszalności 0 dB SPL do progu bólu w okolicy 120 dB SPL). Mierniki obejmują zwykle 25 – 130 dB SPL.
E
Equal‑loudness contour (krzywa izofoniczna)
Krzywa na wykresie częstotliwość–SPL, pokazująca kombinacje częstotliwości i SPL, które są odbierane jako jednakowo głośne. Znormalizowana w ISO 226:2003, pierwotnie zmierzona przez Fletchera i Munsona w 1933 r. Krzywe te wyjaśniają kształt ważenia A i powód, dla którego najlepiej działa ono przy poziomach średnich.
Exchange rate (współczynnik wymiany)
Liczba decybeli, o jaką halowanie czasu narażenia zmniejsza się dwukrotnie. NIOSH i większość norm międzynarodowych używają 3 dB (równoważność energetyczna: każde 3 dB podwajają energię akustyczną). OSHA stosuje 5 dB ze względów historycznych. Współczynnik ten jest jedną z największych praktycznych różnic między OSHA-PEL a NIOSH-REL.
F
FFT (szybka transformata Fouriera)
Wydajny algorytm przekształcający sygnał z dziedziny czasu w dziedzinę częstotliwości. Wizualizer miernika wykonuje FFT na każdym oknie próbek i pokazuje moduł na każdym pasemku częstotliwości. Rozdzielczość pasemka = częstotliwość próbkowania / rozmiar FFT — dla 48 kHz i 2048 próbek na okno każde pasemko wynosi 23,4 Hz.
Free field (pole swobodne)
Wyidealizowane środowisko akustyczne bez powierzchni odbijających — dźwięk rozchodzi się od źródła nieprzeszkadzany. Przybliżają je komory bezechowe i, mniej idealnie, otwarte przestrzenie zewnętrzne. W polu swobodnym obowiązuje prawo odwrotnych kwadratów: podwojenie odległości od źródła punktowego daje spadek SPL o 6 dB.
Frequency (częstotliwość)
Liczba pełnych oscylacji na sekundę w sygnale okresowym, w hercach (Hz). Pasmo słyszalne u młodych zdrowych osób to 20 Hz – 20 kHz. Poniżej 20 Hz: infradźwięki; powyżej 20 kHz: ultradźwięki.
H
Hair cell (komórka włosowa)
Komórka zmysłowa w ślimaku przetwarzająca ruch mechaniczny błony podstawnej na sygnały nerwowe. Ssaki mają ich około 15 000 na ucho: 3500 wewnętrznych (właściwych przetworników) i 12 000 zewnętrznych (wzmacniaczy mechanicznych). Komórki uszkodzone hałasem nie regenerują się.
Hearing Conservation Program (HCP, program ochrony słuchu)
Zestaw obowiązkowych działań podejmowanych, gdy narażenie przekracza próg działania. Obejmuje monitoring, audiometrię, ochronniki słuchu, szkolenie i dokumentację. Pełny rozkład — na stronie o pracy.
Hertz (Hz)
Jednostka SI częstotliwości: cykle na sekundę. 1 Hz = jeden cykl na sekundę; 1 kHz = 1000; 20 kHz = 20 000.
Hyperacusis (hiperakuzja)
Obniżona tolerancja na zwykłe poziomy dźwięku — to, co inni odbierają jako komfortowe, dla danej osoby brzmi nieprzyjemnie głośno. Często towarzyszy szumom usznym i uszkodzeniom słuchu z powodu hałasu; bywa także objawem schorzeń neurologicznych.
I
IEC 61672‑1
Międzynarodowa norma określająca właściwości i kalibrację mierników. Definiuje klasę 1 (precyzyjną, ±1 dB) i klasę 2 (ogólnego użytku, ±2 dB). Mierniki do celów dowodowych w BHP i hałasie środowiskowym muszą mieć certyfikat IEC 61672‑1.
Impulse weighting (ważenie Impulse, I)
Ważenie czasowe z szybkim atakiem (35 ms) i wolnym opadaniem (1,5 s), zaprojektowane do wychwytywania krótkich, głośnych zdarzeń. Stosowane przy źródłach impulsowych — strzałach, uderzeniach młotka, balonikach — i w niektórych normach (PN-EN ISO 9612 dla pomiarów BHP z istotnymi impulsami) wymagane.
ISO 1996
Międzynarodowa norma pomiarów hałasu środowiskowego. Dwie części: 1996‑1 — terminologia i wielkości; 1996‑2 — procedury pomiarów polowych. Punkt odniesienia dla map hałasu, badań ruchu i większości ocen oddziaływania na środowisko.
L
LAeq
A-ważony równoważny poziom dźwięku — stałe SPL, które w czasie pomiaru dostarczyłoby tej samej całkowitej energii akustycznej co rzeczywiście zmienny sygnał. Formalnie: LAeq,T = 10 × log10((1/T) × integral(10^(LA(t)/10) dt)). Wielkość energetycznie równoważna stosowana niemal we wszystkich współczesnych normach BHP i środowiskowych.
Lden
Ważona 24-godzinna średnia używana w europejskich mapach hałasu. Wieczór +5 dB, noc +10 dB. Wytyczna WHO 2018 dla ruchu drogowego: 53 dB Lden na zewnątrz. W Polsce wykorzystywany m.in. w mapach akustycznych aglomeracji wymaganych przez Prawo ochrony środowiska.
Leq
Równoważny poziom dźwięku — definicja jak LAeq, ale bez określonego ważenia częstotliwościowego. W praktyce zwykle LAeq (ważenie A) lub LCeq (C).
L10, L50, L90
Statystyczne deskryptory hałasu zmiennego. L10 to poziom przekroczony przez 10 % czasu pomiaru („typowy szczyt”); L50 — mediana; L90 — poziom przekroczony przez 90 % czasu („tło”). Przydatne w hałasie sąsiedzkim, gdzie samo Leq ukrywa rozkład.
Lmax, Lpeak
Maksima w obrębie pojedynczego zdarzenia. Lmax — najwyższy poziom ważony czasowo w pomiarze (Fast, Slow lub Impulse). Lpeak — najwyższa chwilowa nieważona wartość próbki, wychwytująca bardzo krótkie szczyty, które ważenie czasowe by uśredniło.
Logarithmic scale (skala logarytmiczna)
Skala, w której równe przyrosty odpowiadają równym stosunkom, a nie równym różnicom. Skala decybelowa jest logarytmiczna; +10 dB w każdym punkcie to stosunek 10× w natężeniu. Skale logarytmiczne sprężają szerokie zakresy do liczb użytecznych i zgadzają się z tym, jak człowiek odbiera wiele wielkości zmysłowych (głośność, jasność, wysokość tonu).
M
Microphone (mikrofon dookólny vs kierunkowy)
Przetwornik zamieniający ciśnienie powietrza na sygnał elektryczny. Mikrofon dookólny ma jednakową czułość we wszystkich kierunkach; mikrofon kierunkowy (cardioidalny, hiperkardioidalny, shotgun) ma niższą czułość poza osią. Mierniki używają zwykle mikrofonów dookólnych, by odczyt zależał od rzeczywistego SPL w danym miejscu, a nie od kierunku. Mikrofony smartfonów bywają kierunkowe lub kierunkowane programowo (beam-forming) — to jeden z powodów kalibracji osobno dla każdego urządzenia.
N
NIHL (zawodowy ubytek słuchu)
Trwały, czuciowo-nerwowy ubytek słuchu wywołany narażeniem na hałas, czy to stopniowo w ciągu lat (przewlekły NIHL), czy przez pojedyncze, bardzo intensywne zdarzenie (uraz akustyczny). Druga po starzeniu się przyczyna czuciowo-nerwowego ubytku słuchu. W zasadzie w pełni możliwy do uniknięcia i, dziś, nieodwracalny. Kontekst — na stronie o zdrowiu słuchu.
NIOSH REL (zalecany limit narażenia)
Zalecany przez NIOSH zawodowy limit hałasu: 85 dBA w 8 h TWA, ze współczynnikiem wymiany 3 dB. Bardziej ochronny niż OSHA-PEL. De facto międzynarodowy standard dla pracodawców spoza USA i dla pracodawców amerykańskich z zaawansowaną polityką ochrony słuchu.
NRR (Noise Reduction Rating)
Etykietowe tłumienie ochronnika słuchu w dB, wyznaczane z pomiarów laboratoryjnych zgodnie z ANSI S3.19. Rzeczywiste tłumienie zwykle niższe; OSHA zaleca obniżenie NRR o 50 % dla zatyczek piankowych i o 25 % dla nauszników na potrzeby obliczeń. Współczesne ilościowe systemy fit-test mierzą tłumienie w prawdziwym uchu. W Europie do doboru ochronników stosuje się metody SNR/HML zgodnie z PN-EN 458.
O
OSHA PEL (dopuszczalna granica narażenia)
Ustawowa granica zawodowego hałasu w USA: 90 dBA w 8 h TWA, ze współczynnikiem wymiany 5 dB. Skodyfikowana w 29 CFR 1910.95; bez zmian od 1983 r. Programy ochrony słuchu obowiązkowe od progu 85 dBA. Patrz strona o pracy.
P
Pascal (Pa)
Jednostka SI ciśnienia: niuton na metr kwadratowy. Ciśnienie atmosferyczne wynosi około 101 325 Pa. Próg słyszalności — około 20 µPa (0,00002 Pa). Próg bólu — około 20 Pa.
Phon (fon)
Jednostka poziomu głośności, zdefiniowana jako SPL tonu 1 kHz odbieranego jako równie głośny co ton testowy. Ton 60 fonów na każdej częstotliwości brzmi równie głośno jak ton 60 dB SPL przy 1 kHz. Nie mylić z sonem, który mierzy postrzeganą głośność na skali liniowej.
R
Reverberation time (czas pogłosu, RT60)
Czas, w którym dźwięk w pomieszczeniu opada o 60 dB po wyłączeniu źródła. Standaryzowany jako RT60. Im krótszy, tym lepsza zrozumiałość mowy; ANSI S12.60 zaleca 0,6 s w salach lekcyjnych (PN-B-02151-3 podobnie). Salony mieszkalne mają zwykle 0,3 – 0,6 s; katedry potrafią przekraczać 5 s.
S
Sone (son)
Liniowa jednostka postrzeganej głośności. 1 son = 40 fonów (ton 40 dB SPL przy 1 kHz); 2 sony = 50 fonów (dwa razy głośniej); 4 sony = 60 fonów. Używana w specyfikacjach urządzeń (HVAC, sprzęt kuchenny), gdzie wielkość liniowa percepcyjnie jest wygodniejsza niż logarytmiczne dB.
Sound Pressure Level (SPL, poziom ciśnienia akustycznego)
Wartość decybelowa pomiaru ciśnienia akustycznego, odniesiona do 20 µPa. Raportowana zawsze w dB; zwykle uzupełniana o ważenie częstotliwościowe (dBA / dBC / dBZ) i czasowe (Fast / Slow / Impulse).
STS (Standard Threshold Shift)
Zmiana progów audiometrycznych o średnio 10 dB lub więcej przy 2, 3 i 4 kHz, wobec audiogramu bazowego. Wyzwalacz dalszego postępowania w HCP wg OSHA: korekta ochronników, ponowne badanie, ocena wyłączenia ze strefy hałaśliwej.
T
Threshold of hearing (próg słyszalności)
Najniższe SPL, jakie odbiera młode, zdrowe ucho ludzkie przy danej częstotliwości. Z konwencji 0 dB SPL przy 1 kHz (odpowiadające ciśnieniu 20 µPa). Wyższe (mniej czułe) przy bardzo niskich i bardzo wysokich częstotliwościach — patrz krzywa izofoniczna.
Time weighting (ważenie czasowe — Fast / Slow / Impulse)
Wykładnicze uśrednianie stosowane do podniesionego do kwadratu sygnału ciśnienia przed wyświetleniem SPL. Fast — stała 125 ms — domyślne dla większości pomiarów. Slow — 1 s — dla stabilnego otoczenia. Impulse — atak 35 ms i opadanie 1500 ms — dla zdarzeń przejściowych.
Tinnitus (szumy uszne)
Postrzeganie dźwięku (gwizdu, brzęczenia, szumu) bez źródła zewnętrznego. Często pojawia się po narażeniu akustycznym; przewlekły tinnitus zwykle współwystępuje z mierzalnym ubytkiem słuchu. CDC szacuje, że żyje z tinnitusem 50 milionów Amerykanów.
TWA (średnia ważona w czasie)
8-godzinny ekwiwalent energetyczny zmiennego narażenia pracownika w trakcie zmiany. Wyliczany z dawki: TWA = 16,61 × log10(D/100) + 90 przy współczynniku 5 dB OSHA, lub TWA = 10 × log10(D/100) + 85 przy współczynniku 3 dB NIOSH. Wielkość, na której opiera się ocena zgodności w każdej normie BHP dla hałasu.
Z
Z‑weighting (ważenie Z / zerowe)
Płaska charakterystyka częstotliwościowa od 10 Hz do 20 kHz. Zastępuje starsze „liniowe” lub „nieważone”, które nie było spójne między producentami. Stosowane w badaniach, weryfikacji przyrządów i wszędzie tam, gdzie ważenie wprowadziłoby niepożądany błąd. Zdefiniowane w IEC 61672‑1.
Jeśli nie znajdą Państwo terminu tutaj, najprawdopodobniej znajduje się on na stronie naukowej (pojęcia techniczne) lub na stronie o zdrowiu słuchu (pojęcia medyczne i fizjologiczne). Tabela porównawcza wiąże wiele z tych terminów z poziomami dźwięku z realnego świata.