Bài giảng Kỹ thuật môi trường đại cương - Chương 5: Ô nhiễm tiếng ồn - Võ Thanh Hằng

Nội dung text: Bài giảng Kỹ thuật môi trường đại cương - Chương 5: Ô nhiễm tiếng ồn - Võ Thanh Hằng

1. Chương 5: Ô nhiễm tiếng ồn 2 ❖Nội dung 5.1. Khái niệm 5.2. Đánh giá ô nhiễm ồn 5.3. Các phương pháp kiểm soát tiếng ồn 5.4. Tính toán
2. 5.1. Khái niệm 4 ❖Tiếng ồn ▪ Định nghĩa ▪ Phân loại
3. 5.1.1. Tiếng ồn 6 ❖Nguồn gốc ▪ Tiếng ồn là một dạng ô nhiễm vật lý rất phổ biến thường gây ra bởi các hoạt động: ▪ Sinh hoạt, vui chơi, giải trí ▪ Giao thông: xe, tàu, máy bay, ▪ Sản xuất công nghiệp
4. Phân loại 8 ❖Theo vị trí: ▪ Tiếng ồn bên ngoài nhà. ▪ Tiếng ồn bên trong nhà. ❖Theo nguồn gây ồn ▪Tiếng ồn giao thông ▪ Tiếng ồn trong quá trình sản xuất ▪ Tiếng ồn ở các cơ sở kinh doanh ▪ Tiếng ồn ở các công trường xây dựng
5. 5.1.2. Âm thanh 10 ❖Nội dung ▪ Sóng âm ▪ Phân loại sóng âm ▪ Các đặc trưng cơ bản của sóng âm ▪ Năng lượng, áp suất và cường độ âm thanh ▪ Mức âm ▪ Cảm thụ âm thanh ▪ Biểu diễn kết quả đo âm thanh
6. 5.1.2. Âm thanh 12 ❖Cơ chế truyền âm ▪ Sự rung động hoặc phân tán làm cho môi trường bị nén ép và giản nở luân phiên → thay đổi áp suất cục bộ → các phần tử dao động → truyền dao động sang phần tử khác → lan truyền dao động đi xa → đến tai người → tạo cảm giác âm thanh.
7. 5.1.2. Âm thanh 14 ❖Phân loại ▪ Theo kích thước nguồn âm: ▪ Sóng cầu: nguồn điểm. ▪ Sóng phẳng: trong thực tế không có sóng phẳng, sóng cầu khi ở xa nguồn coi như sóng phẳng. ▪ Sóng trụ: nguồn đường.
8. Các đặc trưng cơ bản của sóng âm 16 ❖Vận tốc âm thanh ▪ Vận tốc âm thanh trong không khí (c, m/s) 1/2 c = 20,05.(tc + 273) ▪ Ở nhiệt độ thường: ▪ Vận tốc âm trong không khí: 334 m/s ▪ Vận tốc âm trong nước : 1433 m/s ▪ Vận tốc âm trong chất rắn: • Gạch: 3650 m/s • Bê tông cốt thép: 4500 m/s
9. Các đặc trưng cơ bản của sóng âm 18 ❖Tần số dao động của sóng âm (f, Hz) f = c/λ Trong đó: λ là bước sóng, m. Tai người có thể cảm nhận được các tần số trong khoảng 20 – 20.000 Hz.
10. Các đặc trưng cơ bản của sóng âm 20 ❖Nguồn âm chuyển động (tt) Trong đó: ▪ f : tần số quan sát, Hz ▪ fo : tần số âm nguồn, Hz ▪ v : vận tốc tương đối chuyển động lại gần của nguồn âm và người quan sát, m/s. ▪ c : vận tốc sóng âm, m/s ▪ Ứng dụng: ▪ Còi xe cấp cứu, cứu hỏa ▪ Súng bắn tốc độ
11. Năng lượng , cường độ, áp suất âm 22 ❖Áp suất âm (P, N/m2) ▪ Áp suất âm trung bình (áp suất dư) 1 T 2 1 2 1 2 P ( p ) 2 p (t)dt T 0 ▪ p(t): áp suất tại thời gian t.
12. Mức âm 24 ❖Mức âm tổng hợp ▪ Mức âm tổng hợp của nhiều nguồn được tính như sau: I1 I2 In L 10lg I0 Trong đó: ▪ Po, Io là áp suất và cường độ âm nhỏ nhất mà tai người cảm nhận được. -5 2 -12 2 ▪ Po = 2.10 N/m , Io = 10 W/m .
13. Bảng. Mức âm của một số nguồn âm thường gặp (tt) 26 Mức độ ồn Mức Ví dụ âm, dB Nói bình 60 Nhà ăn, khu vực hành chánh thường 50 Khán phòng 40 Vùng nhà yên tĩnh 30 Vùng nông thôn 20 Tiếng lá rơi, tiếng thì thầm 10 Gió rất nhẹ 0 Ngưỡng nghe
14. Cảm thụ âm thanh 28 ❖Phạm vi nghe ▪ Phạm vi nghe: 20 Hz – 20.000 Hz ▪ Thính lực giảm theo tuổi tác ▪ Độ nhạy cao nhất: 1000 – 5000 Hz ▪ Giảm dần ở tần số thấp
15. Cảm thụ âm thanh 30 ❖Cảm giác to nhỏ của âm thanh phụ thuộc vào: ▪ Mức âm ▪ Tần số ▪ Thang đo chủ quan: độ to, đơn vị: phon, thang phon được lập ở tần số chuẩn 1000 Hz. ▪ Robison và Dapson, dựa trên nghiên cứu thực nghiệm với nhiều người trẻ tuổi, đã lập được biểu đồ các đường đồng mức độ to. ▪ Biểu đồ này được ISO công nhận và giới thiệu.
16. Cảm thụ âm thanh 32 ❖Dãy tần số âm (Octave band): ▪ Tiếng ồn gồm âm thanh với nhiều tần số. ▪ Việc đánh giá tiếng ồn tổng là chưa đủ cho bài toán thiết kế. ▪ Phân tích cho mỗi tần số từ 20 – 20.000 kHz là không thể và không cần thiết.
17. Cảm thụ âm thanh 34 ❖ Thang âm Decibel ▪ Tai người cảm nhận âm thanh khác nhau theo tần số. ▪ Microphone có độ nhạy như nhau với mọi tần số.  Cần phải hiệu chỉnh kết quả đo khách quan về cảm giác chủ quan của tai người. ▪ Các vùng hiệu chỉnh: ▪ Vùng A: 0 – 40 dB (1000Hz) ▪ Vùng B: 40 – 70 dB (1000Hz) ▪ Vùng C: trên 70 dB (1000Hz) ▪ Vùng D: đo tiếng ồn nhiều tần số cao. ▪ Hiện nay, vùng A được dùng phổ biến cho việc đo đạc. ▪ Bảng hiệu chỉnh thang âm (xem TL).
18. Biểu diễn kết quả đo ồn 36 ❖Bảng hiệu chỉnh thang âm ▪ Hệ số hiệu chỉnh theo thang A và C
19. Hình. Tai người 38
20. 5.1.4. Các loại tổn thương của tai người 40 ❖Tổn thương tai giữa ▪ Màng nhĩ bị xơ cứng, giảm độ nhạy ▪ Màng nhĩ bị viêm, rách ▪ Liên kết giữa các xương búa, xương đe và xương bàn đạp bị xơ cứng. ❖Tổn thương tai trong ▪ Tổn thương cơ quan coocti (chứa các tế bào cảm thụ âm thanh trong ốc tai), ▪ Lệch lạc về thần kinh ghi tín hiệu.
21. 5.1.5. Ảnh hưởng của tiếng ồn 42 ❖Ảnh hưởng của tiếng ồn phụ thuộc vào: ▪ Mức ồn và phổ tiếng ồn ▪ Thời gian tiếp xúc và quá trình tiếp xúc ▪ Lứa tuổi, giới tính và tình hình sức khỏe.
22. 5.1.5. Ảnh hưởng của tiếng ồn 44 ❖Theo số liệu WHO: ▪ Mức 80 dB: chưa gây bệnh điếc nghề nghiệp cho công nhân làm 8h/ngày. ▪ Mức 85 dB: 10% bị điếc sau 40 năm tiếp xúc. ▪ Mức 90 dB: 10% bị điếc sau 10 năm và 16% sau 20 năm. ▪ Mức 95 dB: 17% bị điếc sau 10 năm và 28% sau 20 năm. ▪ Mức 100 dB: 12% bị điếc sau 5 năm và 29% sau 10 năm và 42% sau 20 năm.
23. 5.1.6. Tác hại của tiếng ồn 46 ❖Quấy rối giấc ngủ ▪ Gây khó ngủ, mất ngủ, ngủ không sâu ▪ Gây khó chịu khi bị đánh thức ▪ Ảnh hưởng tâm lý, dễ cáu gắt, kích động
24. 5.1.6. Tác hại của tiếng ồn 48 ❖Tác động đến cơ quan thính giác ▪ Tăng ngưỡng nghe nhất thời ▪ Tăng ngưỡng nghe vĩnh viễn ▪ Tổn thương tai tức thời
25. 5.1.6. Tác hại của tiếng ồn 50 ❖Gây xung đột ▪ Tiếng ồn ảnh hưởng đến tâm lý ▪ Nếu kéo dài theo thời gian sẽ sinh ra cáu gắt, dễ xung đột với người khác
26. 5.2. Tiêu chuẩn tiếng ồn và đo đạc 52 ❖Nội dung 5.2.1. Mục đích đo tiếng ồn 5.2.2. Các loại máy đo 5.2.3. Đại lượng cần đo 5.2.4. Hệ thống đo âm thanh 5.2.5. Lấy mẫu
27. 5.2.1. Mục đích của đo tiếng ồn 54 ❖Trong công nghiệp: ▪ Xác định tiếng ồn có gây tổn thương đến khả năng nghe của con người hay không. ▪ Xác định mức ồn tổng thể và từng bộ phận của một loại máy móc, thiết bị, ❖Trong dân dụng: ▪ Xác định tiếng ồn có gây khó chịu và che lấp âm thanh, quấy nhiễu cuộc sống hay không. ▪ Xác định mức âm nền.
28. 5.2.2. Các loại máy đo 56 ❖ Tổng quan: ▪ Các máy đo thường có nhiều phép đo và đánh giá âm thanh. ▪ Số liệu từ máy đo là các trị số vật lý khách quan. ❖ Các phương pháp đo: ▪ Đo và phân tích mức âm theo tần số, ▪ Đo mức âm tổng cộng và hiệu chỉnh về các thang âm, ▪ Đo mức âm tương đương theo từng khoảng thời gian, ▪ Ghi lại mức áp suất âm trên giấy hoặc ghi lại âm thanh trên băng, đĩa từ và hiển thị âm thanh,
29. 5.2.4. Hệ thống đo âm thanh 58 ❖Các yếu tố quá trình đo ảnh hưởng đến đại lượng đo ▪ Môi trường đo ▪ Bộ chuyển đổi âm thanh ▪ Dụng cụ đo
30. Môi trường đo 60 ❖Các loại môi trường đo ▪ Phòng không phản xạ ▪ Phòng vang ▪ Phòng bán phản xạ ▪ Ngoài trời ▪ Đo tại hiện trường
31. Dụng cụ đo 62 ▪ Các dụng cụ đo dùng mạch điện giải mã tín hiệu điện, hiệu chỉnh và hiển thị kết quả. ▪ Các dụng cụ đo gồm có: ▪ Các mạch hiệu chỉnh A, B, C; ▪ Mạch phân tích dải tần 1 octa; ▪ Mạch phân tích dải tần 1/3 octa; ▪ Mạch tích phân.
32. 5.2.5. Lấy mẫu 64 ❖Vị trí microphone ▪ Vị trí hình học của microphone trong mối liên hệ với nguồn ồn và hình dáng môi trường bao quanh là yếu tố quan trọng cần cân nhắc. ▪ Khi đặt microphone vào trường âm: 344  ▪ Microphone là thiết bị đo áp suất. f ▪ Tránh đặt microphone vào dòng chảy. ▪ Tránh đặt microphone gần bề mặt rung. ▪ Thông thường, đặt microphone cách nguồn âm ít nhất 1 lần bước sóng của tần số thấp nhất cần đo
33. 5.3.1. Kiểm soát tại nguồn 66 ❖Phương pháp kiểm soát tại nguồn ▪ Giảm mức ồn trong sinh hoạt ▪ Bảo trì xe cộ ▪ Kiểm soát rung động ▪ Nói chuyện nhỏ ▪ Hạn chế sử dụng loa công suất lớn ▪ Chọn thiết bị máy móc ít ồn ▪ Bảo dưỡng máy móc
34. 5.3.1. Kiểm soát tại nguồn 68 ❖Giảm mức ồn trong sinh hoạt ▪ Sử dụng thảm và vật liệu hút âm: giảm âm thanh do va chạm và rơi vỡ
35. 5.3.1. Kiểm soát tại nguồn 70 ❖Kiểm soát rung động ▪ Rung động của vật liệu có thể kiểm soát bằng việc sử dụng nền móng vững chắc, dùng các chân đỡ có lò xo hoặc đệm cao su.
36. 5.3.1. Kiểm soát tại nguồn 72 ❖Hạn chế sử dụng loa công suất lớn ▪ Không cho phép sử dụng loa công suất lớn trong khu dân cư trừ trường hợp hội họp quan trọng và đám tiệc trong giờ quy định. ▪ Hạn chế sử dụng loa công suất lớn ở nơi đong đúc và khu vực công cộng.
37. 5.3.1. Kiểm soát tại nguồn 74 ❖Bảo dưỡng máy móc ▪Bảo trì và tra nhớt, dầu mỡ cho máy móc, xe cộ. ▪Siết chỉnh lại ốc vít cho các xe cộ chạy đường gồ ghề. ▪Nếu bộ phận nào đó lỏng lẻo, nó sẽ gây ồn và gây phiền toái cho cả tài xế và hành khách
38. 5.3.2. Kiểm soát trên đường truyền 76 ❖Lắp đặt tường chắn ▪ Lắp đặt tường chắn ở giữa nguồn ồn và nơi tiếp nhận để giảm mức ồn. ▪ Tăng chiều dài truyền âm ▪ Tường chắn có thể đặt gần nguồn hoặc nơi tiếp nhận.
39. 5.3.2. Kiểm soát trên đường truyền 78 ❖Lắp đặt các tấm chắn hoặc kết cấu cách âm ▪ Có thể lắp đặt các vật liệu hút âm cho tường, cửa sổ hoặc trần ▪ Có thể lắp đặt cửa và cửa sổ cách âm để ngăn chặn âm thanh không mong muốn từ bên ngoài
40. 5.3.2. Kiểm soát trên đường truyền 80 ❖Phát triển vành đai xanh ▪ Một số cây trồng cho dãy cây xanh để giảm ồn
41. 5.3.2. Kiểm soát trên đường truyền 82 ❖Quy hoạch môi trường
42. 5.3.3. Kiểm soát tại nguồn tiếp nhận 84 ❖Xoay vòng công việc ▪Giảm thiểu tác hại bằng cách xoay vòng công việc của người công nhân đối với một nguồn ồn riêng biệt.
43. 5.3.3. Kiểm soát tại nguồn tiếp nhận 86 ❖ Bảo vệ tai ▪ Các dụng cụ như nút tai, bịt tai (earmuffs, ear plugs) cũng được sử dụng để bảo vệ tai. ▪ Hiệu quả của các dụng cụ này thay đổi khá nhiều, phụ thuộc vào kích thước, hình dạng và loại vật liệu.
44. 5.3.4. Thiết bị tiêu âm 88 ❖Hộp cộng hưởng Helmholtz
45. 5.3.4. Thiết bị tiêu âm 90 ❖Buồng mở rộng giảm âm
46. 5.3.4. Thiết bị tiêu âm 92 ❖Thiết bị giảm âm thương mại
47. 5.4. Tính toán 94 ❖Bài tập: 1. So sánh độ to của 2 âm: âm 60 Hz có mức âm 90 dB và âm 1000Hz có mức âm 85dB. 2. Biểu diễn kết quả đo theo dải 1 octa và kết quả tổng hợp theo thang A từ kết quả đo sau Tần số, Hz 100 125 160 200 250 320 400 500 640 Mức âm, dB 64 65 59 62 69 71 73 75 69 Tần số, Hz 800 1000 1250 1600 2000 2500 3200 4000 5000 Mức âm, dB 65 58 59 58 55 51 50 49 48