Generel information om lyd

Lyd som bølgebevægelse

En luftbåren lyd kan beskrives som en trykvariation i luften og har bølgelængde, frekvens og intensitet. Lyden går fra dens udspring til modtagelsesstedet i et medium. Når energi slår imod molekylerne i materialet begynder de at bevæge sig frem og tilbage og danner en bølge, som transporterer lydenergi. Lydens hastighed varierer afhængigt af, hvilket medium bølgerne går igennem, og er en grundlæggende egenskab for materialet. Faste masser er gode til at transportere lyd, mens væsker er mindre gode og gasser er værst. For at tage et eksempel bevæger en lyd sig gennem luften med en hastighed på næsten 340 meter pr. sekund, mens den gennem stålmaterialer bevæger sig med 5.200 meter pr. sekund.

Idet en lydbølge består af et gentaget mønster af høje og lave tryk, som bevæger sig gennem et medium, bruges udtrykket trykbølge. Lydbølger vises ofte i diagrammer, som nedenfor, hvor x-aksen repræsenterer tiden og y-aksen trykket eller densiteten af det medium lyden bevæger sig igennem.

Lyd 

Fysisk enhed

symbol

enhed 

formel 

frekvens

 f=1/T

Hz=1/s 

 f=c/λ

bølgelængde

 λ

λ=c/f

tidsperiode

T=1/f 

 T=λ/c

bølgens hastighed   

 c

m/s

 c=λxf


Menneskets øre er utroligt følsomt, og det er kun nødvendigt med en lav lydintensitet for at øret opfatter lyden. Frekvensområdet eller hørbarhedsområdet, for det menneskelige øre ligger mellem 0 dB (høretærsklen) og 120 dB (smertetærsklen) med frekvenser på 20–20.000 Hz. Frekvenser, som ligger under hørbarhedsområdet kaldes infralyd, og frekvenser over 20.000 Hz for ultralyd.

Det vigtigste frekvensområde fra et talsynspunkt er 300-3.000 Hz. Støj er som regel ikke rene toner, men et lydenergiområde, som strækker sig over et bredt frekvensbånd. Midterfrekvenserne er internationalt standardiserede og den nedenstående tabel viser nogle af de mest almindelige frekvensbånd.

Oktavbånd

Sound chart

 

Menneskets øre reagerer på lydtryk, som måles i enheden Pa (N/m2). Det laveste lydtryk, som et gennemsnitligt øre kan opfatte ligger på omkring 0,00002 Pa og smertegrænsen ligger på omkring 200 Pa. På grund af, at trykområdet er så bredt er det ikke praktiskt at anvende en lineær skala. Lydtryksniveauer udtrykkes som regel ved hjælp af en logaritmisk skala (i dB). Enhederne dB og bel (= 10 dB) er i virkeligheden strengt matematiske udtryk som ikke kun anvendes i akustik.

Bel er logaritmen for forholdet mellem to mængder. 

Lydoplevelsen varierer fra person til person. En lyd som næsten ikke bemærkes af en person kan være utroligt irriterende for en anden. Mennesker kan også reagere forskelligt på den samme lyd afhængigt af humøret. En stigning på 10 dB opfattes som en fordobling af lydniveauet og 1-2 dB er den mindste forandring, som øret kan opfatte.

Hvordan lyd opfattes afhænger af følgende faktorer:
  • Lydniveauet 
  • Frekvensen
  • Typen af lyd, om den er konstant eller tilbagevendende
  • Om det er støj eller god musik  
     
Lydtryk 

Beregning af decibel

Som tidligere nævnt, er decibel en logaritmisk værdi, som ikke du kan lægge til eller trække fra på samme måde som lineære værdier. Derfor må man hente hjælp fra lineære enheder, i dette tilfælde Pa, for at udføre beregningen og derefter gå tilbage til logaritmiske værdier.

Eksempel på tilføjelse af to lydniveauværdier:

Lp1= 40 dB och Lp2=45 dB

Først ændrer man enhederne til Bel ved at dividere med 10, og overgår derefter til lineære værdier for at udføre beregningen:

104.0 + 104.5 =10 000 + 31 622 = 41 622

Derefter går man tilbage til logaritmiske værdier: log (41.622) = 4,62 bel

Resultat:
Lp.tot = 46.2 dB

Den ovenstående figur kan også anvendes til at opnå det samme resultat.

Decibel difference 

 

Matematisk set øges lydniveauet med 3 dB, når man lægger to identiske kilder sammen, mens sammenlægningen af 10 identiske kilder øger lydniveauet med 10 dB. Dette kan også illustreres ved hjælp af følgende figur.

 

Beregning af decibel


Ved måling af lydniveauet vejes hensyn til ørets følsomhed ved hjælp af forskellige filtre. Filtrene betegnes som dB(A), dB(B) og dB(C). Det mest anvendte filter er det A-vægtede filter, som imiterer hvordan et øre filtrerer lyd. Se nedenstående figur (dæmpningskurven for A-filter).

 

A-filter kurve

Dæmpningskurven for A-filteret


Reflektion, lydabsorption og lydisolering

Lyd kan absorberes, transmitteres eller reflekteres. Når en rumafgrænsning, såsom et tag, gulv eller væg rammes af en lydbølge reflekteres en del af lydenergien, en del absorberes af materialet og en del går igennem materialet som illustreret i figuren.

Lyd


Andelen, der reflekteres, absorberes eller transmitteres afhænger af formen på materialet/konstruktionen, som rammes af lydbølgen samt lydfrekvensen. Med udgangspunkt i dette kan tre akustiske parametre defineres.

Absorptionskoefficient, α = (absorberet lyd + transmitteret lyd)/(indfaldende lyd)
Reflektionskoefficient, ζ = (reflekteret lyd)/(indfaldende lyd)
Transmissionskoefficient, τ = (transmitteret lyd)/(indfaldende lyd)