<iframe src="//www.googletagmanager.com/ns.html?id=GTM-5MDD4K" height="0" width="0" style="display:none;visibility:hidden"></iframe>

Allmän information om ljud

Ljud som vågrörelse

Ett luftburet ljud kan beskrivas som en tryckvariation i luften och har våglängd, frekvens och intensitet. Ljudet går från sin källa till punkten för mottagning i ett medium. När energi slår mot molekylerna i materialet börjar dessa röra sig fram och tillbaka och ger upphov till en våg som transporterar ljudenergi. Ljudhastigheten varierar beroende på vilket medium vågorna går igenom och är en grundläggande egenskap för materialet. Fast massa transporterar ljud utmärkt medan vätskor gör det mindre bra och gaser sämst av alla. För att ta ett exempel så färdas ljud i luften med en hastighet av nästan 340 meter per sekund, medan det genom stålmaterial färdas 5 200 meter per sekund.

Eftersom en ljudvåg består av ett upprepat mönster av högt respektive lågt tryck som rör sig genom ett medium används ibland termen tryckvåg. Ljudvågor avbildas ofta i diagram som nedan där x-axeln står för tid och y-axeln trycket eller densiteten hos mediet genom vilket ljudet färdas.

Ljudsvängningar 

Fysiskt värde

symbol

enhet 

formel 

frekvens

 f=1/T

Hz=1/s 

 f=c/λ

våglängd

 λ

λ=c/f

efterklangstid 

T=1/f 

 T=λ/c

ljudhastighet

 c

m/s

 c=λxf


Det mänskliga örat är extremt känsligt och det krävs endast låg ljudintensitet för att örat ska uppfatta ljud. Frekvensomfånget, eller hörbarhetsområdet, för det mänskliga örat ligger mellan 0 dB (hörtröskeln) och 120 dB (smärttröskel) med frekvenser på 20–20000 Hz. Frekvenser som ligger under hörbarhetsområdet kallas infraljud och frekvenser över 20 000 Hz för ultraljud.

Det viktigaste frekvensområdet ur talsynpunkt är 300-3 000 Hz. Buller är som regel inte rena toner utan ett ljudenergiområde som sträcker sig över ett brett frekvensband. Mittfrekvenserna är internationellt standardiserade och tabellen nedan visar några av de vanligaste frekvensbanden.

Oktavband

Sound chart

 

Det mänskliga örat reagerar på ljudtryck vilket mäts i enheten Pa (N/m2). Det lägsta ljudtryck som ett genomsnittligt öra kan uppfatta ligger på omkring 0,00002 Pa och smärtgränsen ligger på omkring 200 Pa. På grund av att tryckområdet är så brett är det opraktiskt att använda en linjär skala. Ljudtrycksnivåer uttrycks därför som regel med hjälp av en logaritmisk skala (i dB). Enheterna dB och bel (= 10 dB) är i praktiken strikt matematiska termer som inte bara används inom akustik.

Bel är logaritmen för förhållandet mellan två storheter.

Ljudupplevelsen varierar från person till person. Ett ljud som knappt uppfattas av en person kan vara väldigt irriterande för en annan. Människor kan också reagera olika på samma ljud beroende på humör. En ökning på 10 dB uppfattas som en fördubbling av ljudnivån och 1-2 dB är den minsta förändring som örat kan uppfatta.

Hur ljud upplevs beror på följande faktorer:

  • Ljudnivån
  • Frekvensen
  • Typen av ljud, om det är konstant eller återkommande
  • Om det är buller eller fin musik 
     
Ljudtrycksnivå 

Beräkning av decibel

Som tidigare nämnts så är decibel ett logaritmiskt värde som inte går att addera eller subtrahera på samma sätt som linjära värden. Därför måste man ta hjälp av linjära enheter, i detta fall Pa, för att göra beräkningen och därefter gå tillbaka till logaritmiska värden.

Exempel på addition av två ljudnivåvärden:

Lp1= 40 dB och Lp2=45 dB

Först ändrar man enheterna till bel genom att dividera med 10 och sedan återgå till linjära värden för att göra själva uträkningen:

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

Därefter återgår man till logaritmiska värden: log (41 622) = 4.62 bel

Resultat:
Lp.tot = 46.2 dB

Figuren ovan kan också användas för att uppnå samma resultat.

Graf 

 

Matematiskt sett ökar ljudnivån med 3 dB när man lägger ihop två identiska källor medan additionen av 10 identiska källor ökar ljudnivån med 10 dB. Detta kan också illustreras med hjälp av följande figur.

 

Beräkning av decibel


Vid mätning av ljudnivån vägs hänsyn till örats känslighet in med hjälp av olika filter. Filtren betecknas som dB(A), dB(B) och dB(C). Det mest använda filtret är det A-viktade filtret som imiterar hur ett öra filtrerar ljud. Se figuren nedan (dämpningskurvan för A-filter).

 

Dämpningskurvan för A-filtret

Bild: Dämpningskurvan för A-filtret


Reflektion, ljudabsorption och ljudisolering

Ljud kan absorberas, transmitteras eller reflekteras. När en rumsavgränsning som t.ex. ett tak, golv eller vägg, träffas av en ljudvåg reflekteras en del av ljudenergin, en del absorberas i materialet och en del går genom materialet såsom illustreras i figuren.

Absorberade ljud


Hur stor andel som reflekteras, absorberas eller transmitteras beror på formen för materialet/konstruktionen som träffas av ljudvågen samt ljudfrekvensen. Med utgångspunkt från detta kan tre akustiska parametrar definieras.

Absorptionskoefficient, α = (absorberat ljud + transmitterat ljud)/(infallande ljud)
Reflektionskoefficient, ζ = (reflekterat ljud)/(infallande ljud)
Transmissionskoefficient, τ = (transmitterat ljud)/(infallande ljud)