Generell informasjon om lyd

Lyd som bølgebevegelse

En luftbåren lyd kan beskrives som en trykkvariasjon i luften og har bølgelengde, frekvens og styrke. Lyden går fra sin kilde til punktet for mottak i et medium. Når energi slår mot molekylene i materialet, begynner disse å bevege seg frem og tilbake og gir opphav til en bølge som transporterer lydenergi. Lydhastigheten varierer avhengig av hvilket medium bølgene går gjennom, og er en grunnleggende egenskap for materialet. Fast masse transporterer lyd utmerket, væsker mindre bra og gasser dårligst av alt. Som et eksempel beveger lyd i luften seg med nesten 340 meter per sekund, mens den bruker 5200 meter per sekund gjennom stålmateriale.

Ettersom en lydbølge består av et gjentatt mønster av vekselvis høyt og lavt trykk som beveger seg gjennom et medium, brukes også termen trykkbølge. Lydbølger avbildes ofte som i diagrammet nedenfor, der x-aksen står for tiden, og y-aksen for trykket eller densiteten i mediet som lyden beveger seg gjennom.

Lyd 

Fysisk verdi

symbol

enhet 

formula 

frekvens

 f=1/T

Hz=1/s 

 f=c/λ

bølgelengde

 λ

λ=c/f

tidsperiode eller syklusvarighet  

T=1/f 

 T=λ/c

bølgehastighet

 c

m/s

 c=λxf


Det menneskelige øret er ekstremt følsomt, og det trengs bare en lav lydstyrke for at øret skal oppfatte lyd. Frekvensomfanget, eller hørbarhetsområdet, for det menneskelige øret ligger mellom 0 dB (hørselsterskelen) og 120 dB (smerteterskelen) med frekvenser på 20–20000 Hz. Frekvenser som ligger under hørselsområdet kallas infralyd, og frekvenser over 20 000 Hz kalles ultralyd.

Det viktigste frekvensområdet for tale er 300–3000 Hz. Støy er som regel ikke rene toner, men et lydenergiområde som strekker seg over et bredt frekvensbånd. Midtfrekvensene er internasjonalt standardisert, og tabellen nedenfor viser noen av de vanligste frekvensbåndene.

Lyd

Lyd

 

Det menneskelige øret reagerer på lydtrykk, som måles i enheten Pa (N/m2). Det laveste lydtrykket som et gjennomsnittlig øre kan oppfatte, ligger på omkring 0,00002 Pa, og smertegrensen ligger på rundt 200 Pa. Fordi trykkområdet er så bredt, er det upraktisk å bruke en lineær skala. Lydtrykknivået uttrykkes derfor som regel ved hjelp av en logaritmisk skala (i dB). Enhetene dB og bel (= 10 dB) er egentlig strengt matematiske termer som ikke bare benyttes innen akustikk.

Bel er logaritmen for forholdet mellom to størrelser.

Lydopplevelsen varierer fra person til person. En lyd som knapt oppfattes av én person, kan være veldig irriterende for en annen. Mennesker kan også reagere ulikt på samme lyd, avhengig av sinnsstemning. En økning på 10 dB oppfattes som en fordobling av lydnivået, og 1–2 dB er den minste forandringen øret kan oppfatte.

Hvordan lyd oppleves, avhenger av følgende faktorer:

  • Lydnivået
  • Frekvensen
  • Typen lyd, om den er konstant eller repeterende
  • Om det er støy eller vakker musikk 
     
Lyd 

Beregning av desibel

Som tidligere nevnt er desibel en logaritmisk verdi som ikke kan adderes eller subtraheres på samme måte som lineære verdier. Derfor må man ha hjelp av lineære enheter, i dette tilfellet Pa, for å gjøre beregningen og deretter gå tilbake til logaritmiske verdier.

Eksempel på addisjon av to lydnivåverdier:

Lp1= 40 dB og Lp2 =45 dB

Først endrer man enhetene til bel ved å dividere med 10 og deretter gå tilbake til lineære verdier for å gjøre selve utregningen:

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

Deretter går man tilbake til logaritmiske verdier: log (41 622) = 4.62 bel

Resultat:
Lp.tot = 46.2 dB

Figuren ovenfor kan også benyttes for å oppnå samme resultat.

Lyd 

 

Matematisk sett øker lydnivået med 3 dB når man legger sammen to identiske kilder, mens addisjonen av 10 identiske kilder øker lydnivået med 10 dB. Dette kan også illustreres ved hjelp av følgende figur.

 

Beräkning av decibel


Ved måling av lydnivået tas det hensyn til ørets følsomhet ved hjelp av ulike filtre. Filtrene betegnes som dB(A), dB(B) og dB(C). Det mest brukte filteret er det A-veide filteret, som imiterer hvordan et øre filtrerer lyd. Se figuren nedenfor (dempingskurven for A-filter).

 

dempingskurven for A-filter

Bilde: Dempingskurven for A-filtret


Refleksjon, lydabsorpsjon og lydisolering

Lyd kan absorberes, overføres eller reflekteres. Når en romavgrensning, for eksempel et tak, et gulv eller en vegg, treffes av en lydbølge, reflekteres en del av lydenergien, en del absorberes i materialet, og en del går gjennom materialet, som illustrert på figuren.

Lydabsorbsjon


Hvor stor andel som reflekteres, absorberes eller overføres, avhenger av formen på materialet/konstruksjonen som treffes av lydbølgen, samt lydfrekvensen. Med utgangspunkt i dette kan tre akustiske parametre defineres.

Absorpsjonskoeffisient, α = (absorbert lyd + overført lyd)/(innfallende lyd)
Refleksjonskoeffisient, ζ = (reflektert lyd)/(innfallende lyd)
Transmisjonskoeffisient, τ = (overført lyd)/(innfallende lyd)