Geluiddruk, geluidsvermogen en geluidmeting.

Geluidsdrukniveau: 20 maal de logaritme van de actuele geluiddruk p (N/m2) gedeeld door de referentiedruk van 20 micro Pascal ( = 2.10-5 N/m2):

Lp = 20 x log (p/2.10-5)

Een geluidniveaumeter registreert geluidsdrukniveau.

Geluidvermogenniveau: 10 maal de logaritme van het geluidsvermogen W (Watt) gedeeld door het referentievermogen van 10-12 (Watt)

Lw = 10 x log (W/10-12).

Geluidsvermogenniveau kan niet direct worden gemeten, maar kan worden berekend uit metingen van geluiddrukniveau- of intensiteitsniveau, of worden bepaald door een vergelijkingsmeting.
Geluidsdrukniveau en geluidvermogenniveau worden beiden uitgedrukt in decibel (dB), het verschil zit hem in de bovengenoemde referentiewaarden.

Druk en vermogen worden uitgedrukt in respectivelijk Pascal ( = N/m2) en Watt. Als de term niveau wordt gebruikt doelt men op de bovenstaande logaritmische afleidingen hiervan, uitgedrukt in decibel.
Decibel is geen grootheid, noch eenheid, maar slechts een verhoudingsgetal. Het is zonder omschrijving of context zonder enige betekenis.

Geluidsvermogenniveau is een eigenschap van een geluidbron en is onafhankelijk van afstand of akoestische omgeving.
Geluiddrukniveau is het resultaat van een zeker geluidsvermogen, en is wél afhankelijk van afstand en omgevingsfactoren.
Het kan vergeleken worden aan de hand van een straalkachel:
In een kamer heerst een zekere temperatuur in graden Celcius (resultaat) ten gevolge van een straalkachel met een zeker vermogen (eigenschap) in Watt. Naast het vermogen van de kachel hebben ook de afmetingen van de kamer, de aanwezigheid van andere bronnen en de kwalitiet van de isolatie invloed op de temperatuur in de kamer.
Op vergelijkbare wijze heeft de afmeting van en hoeveelheid absorptie in een ruimte invloed op de geluiddruk ten gevolge van een geluidbron met een bepaald geluidvermogen. De onderstaande schets illustreert deze analogie.

geluidsdruk en geluidsvermogen

   bron: Noise Control in Building Services - Alan Frey

Als dezelfde straalkachel met het zelfde vermogen een veel kleinere of zeer goed geïsoleerde ruimte moet verwarmen zal dat in een hogere temperatuur resulteren. Met geluid werkt het net zo: neem maar eens een electrische tandenborstel, zet deze aan en houdt die op armlengte afstand. Loop het toilet in sluit de deur en let de verandering van het geluid. Je bent met een bron met constant geluidvermogen(-niveau) in een kleinere ruimte gaan staan. Het geluidsdrukniveau is toegenomen. Voorwaarde voor de proef: weinig achtergrond geluid gedurende de hele proef!
De bron moet enige afstand worden gehouden omdat dichterbij de invloed van de ruimte afneemt.

In de open ruimte met een harde ondergrond geldt op afstand d (m) een verband tussen geluiddruk Lp en geluidvermogen Lw als volgt:

Lp = Lw - 8 - 20 x log d

Deze formule gaat alleen op voor bronnen die klein zijn in verhouding tot de afstand tussen bron en ontvanger én het geluid in alle richtingen gelijk afstraald.
Zij geldt bijvoorbeeld zeker niet voor (spoor-) wegen en zeer grote industriecomplexen.
Andersom geldt de formule ook, voor de hierboven vermelde condities:

Lw = Lp + 8 + 20 x log d

Geluidvermogen kan worden bepaald door de geluiddruk of de geluidintensiteit te meten op een duidelijk gedefinieerd meetoppervlak dat het object omhult. Uit gemiddelde waarde van de meetwaarden en de grootte van met meetoppervlak kan het geluidvermogen worden berekend. Zie ook normen.

Intensiteitmeting biedt de mogelijkheid de geluidbron te analyseren, deelbronnen op te sporen en hun bijdrage aan het totale niveau te beoordelen. Geluidintensiteit kent behalve grootte ook richting, geluiddruk niet. Bovendien kan, onder bepaalde condities, met de intensiteitsmeting ook worden gewerkt in ruimten met veel achtergrondlawaai. Geluidsdrukmeting biedt beide voordelen niet.

Geluidvermogen kan tenslotte ook worden bepaald met een geluidsbron waarvan het geluidsvermogen eerst in laboratorium condities is bepaald: een referentiebron.
Het geluidsdrukniveau van de referentiebron en het te onderzoeken object worden beide gemeten. Uit het verschil in deze geluiddrukken kan het geluidvermogen van het object worden berekend. Deze methode, die alleen binnen kan plaats vinden in een voldoende diffuse* ruimte, is veel sneller en dus goedkoper dan bovenstaande maar biedt weinig mogelijkheden voor analyse. Deze methode wordt omschreven in EN-ISO-3747

Technisch bureau van Eeden heeft alle kennis en apparatuur in huis om metingen volgens bovengenoemde methoden uit te voeren.

* noot: In een diffuse ruimte is het geluid goed verdeeld. Dat is het geval indien lengte, breedte en hoogte van de ruimte niet meer dan een factor 5 van elkaar verschillen en er weinig absoptie aanwezig is.

Ervaring van geluid in dB(A)


Onderstaand een tabel met enkele voorbeelden ter illustratie van geluidniveaus. Dit zijn uiteraard zeer ruwe benaderingen.

dB(A)

  Geluidbron

140

  Straalvliegtuig op 50 meter

130

  Pijngrens

120

  Zware slijptol

110

  Boorhamer

100

  Discotheek

90

  Symfonie orkest

85

  Maximum arbeidsplaats

80

  Rustige werkplaats

70

  Stofzuiger

60

  Supermarkt - kantoor

50

  Rustige conversatie

40

  Stille woonwijk

30

  Stille slaapkamer in de stad

20

  Studio - concertzaal


MP3 demo

Druk op de knop links voor het afspelen of downloaden van een geluiddemonstratie (mp3 file). Het laat horen hoe wij verschillen in geluidsterkte uitgedrukt in decibel ervaren.
Het is een fragment uit het werk "Automatismes concrets" van de Franse geluidkunstenaar Vivenza. Het fragment dat ruim 5 seconde duurt wordt zeven maal afgespeeld en telkens in stappen van 3 decibel verzwakt. Het niveau van de fragmenten is dus respectivelijk 0, -3, -6, -9, -12, -15 en tenslotte -18 dB.
Voor een correcte weergave moet het laagste niveau, dus het laatste fragment, ruim boven het achtergrond geluid uitkomen.

dB(A)
Onze oren zijn niet voor alle frequenties even gevoelig. Bij geluidsmetingen, of het nu gaat om geluidsdruk of geluidsvermogen, wordt gebruik gemaakt van een filter dat de frequentiegevoeligheid van het menselijk oor benaderd.
Een hele ruwe benadering, want zij is vastgesteld in een tijd dat electronica geheel met losse (analoge) componenten werd opgebouwd en de zaak moest wel betaalbaar blijven.
In het verleden zijn er een aantal filterkrommen bedacht en de eerste - meest gebruikte - kreeg de naam A, vandaar.
Bij vrijwel alle metingen, beoordelingen en wettelijke grenswaarden wordt uitsluitend gebruik gemaakt deze zogenaamde A-gewogen waarde van het geluidniveau, de dB(A). Regels vragen immers om eenvoudige grootheden. Hier onder staat een grafische weergave van de A en C curves:
dBA B en C curven


Voor analyse doeleinden en bijvoorbeeld voor vaststelling van de juiste gehoorbescherming is het zinvol verschillende frequenties apart te meten. Dit kan geschieden in oktaaf- of tertsbanden. Eén oktaafband omvat precies drie tertsbanden. Het hoorbare gebied is ruwweg ingedeeld in 10 oktaafbanden ofwel 30 tertbanden.
De dB(A) waarde onderschat de invloed van laagfrequent geluid sterk. Geluid van circa 30 Herz wordt door het A filter 40 dB gedempt. Laagfrequent geluid veroorzaakt vaak hinder terwijl de meetresultaten van het A-gewogen niveau daar niet op wijzen. Daarom is hiervoor een apart meetprotocol opgesteld. De overheid heeft sinds kort meer aandacht voor het probleem.
De werking van gehoorbeschermingsmiddelen kan ook op een eenvoudigere manier worden getoetst waarbij toch enigszins rekening wordt gehouden met het spectrum. Daarvoor gebruitk men het verschil tussen het C- en het A-gewogen geluidsniveau. Zie: H M L for dummies