Hałas zwalczany hałasem
W walce z hałasem może pomóc odpowiednie dodanie drugiego hałasu. Na świecie ta metoda jest już stosowana m.in. w ochronnikach słuchu i słuchawkach. Badacze z Centralnego Instytutu Ochrony Pracy – Państwowego Instytutu Badawczego (CIOP-PIB) badają użycie tego systemu do wyciszania układów wentylacji, a także syren karetek i policji wewnątrz tych pojazdów.
Jak tłumaczy dr Leszek Morzyński, kierownik Pracowni Aktywnych Metod Redukcji Hałasu CIOP-PIB, załoga karetki czy radiowozu wyposażona w specjalne słuchawki mogłaby słyszeć wszystkie odgłosy poza sygnałem ostrzegawczym.
Opracowany przez polskich naukowców system redukcji hałasu układów wentylacji, może zaś spowodować, że odgłos pracy tych urządzeń nie będzie tak uciążliwy. Naukowcy poszukują instytucji, które byłyby zainteresowane dalszym rozwojem i wdrażaniem tych technologii.
Metody aktywnej redukcji hałasu stosowane są już na świecie w samochodach, gdzie redukują dźwięk rury wydechowej czy pracy silnika, w ochronnikach słuchu, gdzie zapewniają pracownikom bezpieczny poziom hałasu czy w słuchawkach, gdzie np. wyciszają odgłosy samolotu czy pociągu.
Aktywna redukcja dźwięku polega na nałożeniu na hałas dodatkowego dźwięku o takiej samej częstotliwości oraz amplitudzie drgań, jak oryginalny dźwięk, ale o przeciwnej fazie. Zmiana fazy powoduje, że tam, gdzie fala oryginalna ma swoje maksima, druga ma minima, jest więc „odwrócona”. Dodanie tych fal powoduje, że wzajemnie się wyciszają.
Jak brzmi dźwięk w przeciwfazie emitowany przez głośnik? „Tak samo jak dźwięk oryginalny. Człowiek nie zauważa różnicy” – twierdzi dr Leszek Morzyński. Tak więc, mimo że każdy z tych dwóch dźwięków wydaje się identyczny, to ich wzajemne oddziaływanie sprawia, że stają się znacznie cichsze.
Na przykład w ochronnikach słuchu mikrofony zbierają z otoczenia dźwięki, a układy sterowania odpowiednio je przekształcają i emitują poprzez głośniki w czaszach nauszników przeciwhałasowych. W pobliżu ucha fale nakładają się i dzięki temu użytkownik słyszy dźwięk już wyciszony.
Oprócz redukowania odgłosów tuż przy uchu odbiorcy, hałas można zmniejszać także u jego źródła. Morzyński wyjaśnia, że w ten sposób można wyciszyć zwłaszcza obudowy maszyn, które emitują nadmierny hałas. Na głośną obudowę nakleja się materiał inteligentny, zmniejszający drgania powierzchni. Pod wpływem napięcia materiał ten zmienia swoje właściwości i zaczyna drgać w przeciwnej fazie zmniejszając emisję hałasu z maszyny.
Jak zaznacza Morzyński, urządzenia tego typu nie pozwalają na całkowite wyciszenie wszystkich hałasów z zewnątrz, ale jedynie na ich redukcję w pewnym zakresie częstotliwości. W ochronnikach słuchu przeważnie redukowane są dźwięki o niskich częstotliwościach, do 500 Hz. Jednak poprzez stosowanie innych metod, np. poprzez redukcję drgań powierzchni, można wyciszać dźwięki wyższe, np. do 1 kHz (dla porównania – najniższy dźwięk fortepianu ma częstotliwość 27,7 Hz, a najwyższy – 4 186 Hz).
Morzyński uważa, że na razie nie ma mowy o tym, żeby za pomocą takich metod zmniejszać hałas w pubach, kawiarniach czy na ulicy. „Wytworzenie strefy ciszy jest na razie możliwe tylko w określonych warunkach akustycznych i na niewielkiej przestrzeni, odpowiadającej na przykład połowie długości danej fali dźwiękowej. Dla dźwięku o częstotliwości 100 Hz jest to więc ok. 1,7 metra, a dla 1 kHz to zaledwie 17 cm – tłumaczy badacz. – Poza tym w miejscach takich jak ulice czy puby mamy do czynienia z dużymi obszarami, w których występują zmienne w czasie dźwięki o szerokim widmie częstotliwości, daleko wykraczającym poza obszar stosowania metod aktywnych”.
Ponadto – zauważa naukowiec – w pubach występują liczne odbicia fal dźwiękowych. Uzyskanie wymiernego efektu w takich warunkach wymagało by zastosowania bardzo złożonych układów wielokanałowych, czyli układów z dużą liczbą mikrofonów pomiarowych i głośników oraz wysokowydajnym systemem sterowania.
Zaloguj się Logowanie