Шумовые характеристики и методика измерения уровня шума

Его Величество Шумомер

Международные стандарты, определяющие средства и методы измерения шума, появились относительно недавно – в конце 60-х. Но они стали результатом кропотливого долголетнего труда многих и многих исследователей, сложивших свои головы (в переносном смысле, конечно) во славу торжества науки. А ведь потрудиться было над чем!

Главной проблемой на пути получения корректных количественных оценок стал, так сказать, человеческий фактор, ведь шум (да и звук вообще) – явление скорее психофизиологическое, чем чисто физическое. Поэтому для количественной оценки шума нужно было принять во внимание не только физические свойства самого явления, но и его восприятие человеком и влияние на организм. Действительно, человеческое ухо, в терминах электроники, является нелинейным преобразователем звуковых колебаний и играет роль сложного полосового фильтра (даже целого комплекса фильтров): громкость низкочастотных, среднечастотных и высокочастотных тональных звуков с одинаковым уровнем звукового давления в субъективном восприятии будет различна (тон средней частоты кажется громче тонов низкой и высокой частот). Совершенно естественно, что ответ на вопрос, как учесть психофизику шума в его количественных оценках, можно было получить только опытным путем.

В начале 30-х годов группой американских ученых были проведены важнейшие практические исследования зависимости субъективной громкости звука от его частоты. Результатом этих исследований стало семейство кривых, показывающих различие уровней интенсивности звука для чистых тонов, кажущихся одинаково громкими. В дальнейшем эти кривые получили название контуров громкости (второе название – кривые Флетчера-Мэнсона).

Контуры одинаковой громкости

Рис.1. Контуры одинаковой громкости

На основе контуров одинаковой громкости (точнее, контуров, отвечающих уровням 40, 70 и 100 дБ) было предложено ввести в исследовательскую практику три методики частотной корректировки уровней звукового давления для учета особенностей восприятия звука человеком и получения простой одно-числовой характеристики вместо полного частотного анализа шума (в октавных или третьоктавных полосах частот) или же дополнительно к нему. Сейчас эти три методики именуются частотными характеристиками коррекции(взвешивания) A, B и C.

Частотные характеристики корректирующих схем A, B и C

Рис.2. Частотные характеристики корректирующих схем A, B и C

Надо заметить, что стандартом де-факто стала характеристика А, и результаты измерений уровней звука, скорректированных именно по этой характеристике, фигурируют в подавляющем большинстве нормативных и технических документов. Что касается характеристик B и С, то первая канула в лету, вторая же все еще находит применение в некоторых отраслях (в частности, при исследовании шума реактивных двигателей и военной техники).