Impulsstøj
6. Fysiske målinger
6.1 Mulige objektive mål
Der er i Afsnit 2 nævnt forskellige mulige objektive mål og kriterier for impulslyd. De mest lovende af disse har været udgangspunkt for nogle af de objektive mål, der her er efterprøvet. En del af litteraturens definitioner taler om korte lyde (nogle få sekunder), enkelte om pludselige niveauændringer. Nogle af de lovende objektive mål giver høje værdier på den positive flanke uanset pulsens længde. Disse mål tager udgangspunkt i 10 ms Leqværdier, uden at denne størrelse er relateret til hørelsens egenskaber i øvrigt.
I nærværende projekt er det besluttet at koncentrere undersøgelsen om målinger med tidsvægtning F. Tidsvægtningen F (Fast) er den standardiserede tidsvægtning, der stemmer bedst overens med ørets tidskonstanter, jf. Afsnit 2.1.1.
Generelt er der i første omgang søgt efter metoder, der kan give overensstemmelse med lyttetestens resultater. Dernæst er der lagt vægt på, at metoden bliver enkel og operationel at benytte for de godkendte laboratorier med almindeligt tilgængeligt måleudstyr.
6.2 Generelt om målingerne på lydeksemplerne
Alle de nævnte målinger i dette afsnit er udført på de lydeksempler, der blev benyttet ved lyttetesten. Rent praktisk er lydeksemplerne fra lyttetesten overført til et "måle"-DAT-bånd ved kopiering gennem et diffust feltfilter i forforstærkeren Brüel & Kjær type 2672. Herved korrigeres for den hævning på 3-9 dB i frekvensområdet 2-7 kHz, som kunsthovedet giver anledning til. Efter korrektionen svarer den lyd, der måles på, tilnærmelsesvis til lyden optaget gennem en målemikrofon.
Der forekommer mindre niveauforskelle mellem højre og venstre kanal af optagelserne. Dette er i første omgang vurderet som værende af mindre betydning. Alle psykoakustiske parametre er målt i begge kanaler, men de A-vægtede målinger er kun udført i venstre kanal. Analyseresultaterne er alle angivet for venstre kanal.
6.3 Måling af LAF - LAS
LAF - LAS angives i dB og er den øjeblikkelige forskel mellem de A-vægtede lydtrykniveauer med tidsvægtninger F og S.
Baggrunden for, at det er valgt at undersøge denne størrelse, er, at LAF ændrer sig nogenlunde i takt med hørestyrken, og at LAS kan tages som udtryk for en løbende gennemsnitsværdi. LAF - LAS kunne således tænkes at være et tilnærmet mål for, hvor meget hørestyrken stiger op over det gennemsnit, som lige har været.
Figur 6.1
Lydtrykniveauets opvoksen for tidsvægtningerne I, F og S i afhængighed af
længden af en toneimpuls.
Figur 6.1 viser, hvorledes lydtrykniveauet vokser op for forskellige længder af tonepulser. Hvis man for de samme pulser danner forskellene mellem tidsvægtningerne, fås resultaterne, som er vist på Figur 6.2.
Figur 6.2
Forskel mellem S- og henholdsvis F- og I-tidsvægtning som funktion af tiden efter et
brat opadgående niveauspring. Kurverne kan også tolkes som forskellen i maksimalværdier
i afhængighed af pulsens længde.
Det fremgår af figuren, at det teoretiske maksimum for LAF - LAS er 9 dB. I praksis udføres målingen som vist på Figur 6.3.
Figur 6.3
Måleopstilling til måling af LAF - LAS. Det er vigtigt, at
niveauskriverens stel er "flydende", da det forbindes til den positive udgang af
den nederste måleforstærker.
Når lydtrykniveauet stiger, vokser LAF hurtigere end LAS, og værdien bliver positiv. Når lydtrykniveauet aftager, falder LAF hurtigere end LAS, og værdien bliver negativ. Der går ca.10 sekunder, efter at et signal er påført, før værdien er uden synlig indflydelse fra starttransienten. I en serie af flere ens impulser vil den første få en højere værdi end de efterfølgende, hvis de efterfølgende kommer inden for 10 sekunder fra den første.
Hvis impulserne kommer tættere end 1 pr. ca. 10 sekunder, mindskes værdien af LAF - LAS, og kommer hyppigheden over 4 pr. sekund, er værdien nær 0 dB.
6.4 Måling af LAmaxF - LAeq,1sek
Målingen af LAmaxF - LAeq kan foretages med forskellige integrationstider af LAeq-værdien. I dette afsnit beskrives målinger med en integrationstid på 1 sekund.
Målingen udføres simpelt med en lydtrykmåler, der samtidigt logger LAmaxF og LAeq,1sek, hvert sekund. I dette projekt er benyttet en lydtrykmåler Brüel & Kjær type 2236, hvorfra de loggede data er overført til et regneark til videre behandling. Her blev LAmaxF - LAeq plottet som en kurve, og maksimalværdien blev aflæst for hvert lydeksempel.
LAmaxF - LAeq, lider teoretisk af den "fejl", at hvis der er tale om en impuls, der er længere end integrationstiden for LAeq, eller et niveauspring, afhænger LAeq-værdien af, hvornår i integrationsperioden, den forekommer. Hvis det forekommer sidst i perioden, bliver LAmaxF - LAeq større, end hvis det forekommer først i perioden. Med de konkrete lydeksempler har dette vist sig, ved at der for de samme hammerslag i eksempel 2H Hammer1 blev målt op til 18,9 dB, selv om langt de fleste målinger lå på 9,1 dB. Tilsvarende blev der for eksempel 14H målt 6,4 dB, hvor de fleste værdier lå omkring 2,5 dB.
I modsætning til LAF - LAS kan LAmaxF - LAeq også antage store værdier, hvis et niveau eller en impuls ophører brat i starten af en integrationsperiode for LAeq.
6.5 Måling af LAmaxF, LAeq,30sek og LA95
Størrelserne LAmaxF, LAeq,30sek og LA95 blev for hele varigheden af hvert lydeksempel målt med støjanalyseprogrammet NOISELAB.
6.6 Måling af niveaudifferens på basis af LAF
Niveaudifferensen er stigningen af lydtrykniveauet målt i dB fra baggrundsstøjen og op til impulsens maksimum. Da baggrundsniveauet, som i denne sammenhæng er den kontinuerte del af støjen incl. baggrundsstøj, ikke nødvendigvis er konstant, er baggrundsniveauet aflæst på LAF-registreringen i sekundet umiddelbart før impulsernes forflanke.
Der forekommer i flere af eksemplerne mange forskellige impulser i løbet af de ca. 30 sekunder. Målingen baserer sig på den impuls, der visuelt var den tydeligste på en A-vægtet registrering.
I Afsnit 11.2 er der givet en mere præcis definition af begrebet. Da de i nærværende afsnit omtalte målinger blev udført i en afsøgende fase er de ikke nødvendigvis udført strengt efter denne definition. Mindre afvigelser, som skønnes uvæsentlige for projektets konklusioner, kan derfor forekomme, hvis målingerne gentages strengt efter definitionen.
6.7 Måling af onset rate på basis af LAF
Onset rate er stigningen af lydtrykniveauet målt i dB/s. Hvilken del af impulsernes forflanke der måles, har ofte indflydelse på resultatet, da hældningen af forflanken sjældent er konstant hele vejen op.
Der er generelt benyttet følgende strategi: Onset rate måles mellem det tidspunkt, hvor signalet første gang overskrider baggrundsniveauet med mere end 10% af niveaudifferensen, og til det tidspunkt, hvor signalet først overskrider 90% af niveaudifferensen (dvs. 10% under maksimum).
For forbipasserende køretøjer, fly m.m. ændrer forflanken sig meget, alt efter hvor på flanken man måler. Det er her fundet mere hensigtsmæssigt og i bedre overensstemmelse med [3] at måle onset rate mellem det tidspunkt, hvor signalet første gang overskrider baggrundsniveauet med mere end 50% af niveaudifferensen, og til det tidspunkt, hvor signalet først overskrider 95% af niveaudifferensen (dvs. 5% under maksimum).
Målingerne er gennemført ved at måle "efterklangstiden" af impulsernes forflanke imellem de ovenfor angivne punkter med støjanalyseprogrammet NOISELAB. Onset rate bliver da -60/T, hvor T er efterklangstiden. Det A-vægtede lydtrykniveau med tidsvægtning F samples 40 gange pr. sekund (dvs. hvert 25. ms), og T bestemmes i programmet ved hjælp af lineær regression af de punkter, der udgør den markerede flanke. Målingen baserer sig på den impuls, der visuelt var den tydeligste på en A-vægtet registrering.
I Afsnit 11.2 er der givet en mere præcis definition af begrebet. Da de i nærværende afsnit omtalte målinger blev udført i en afsøgende fase er de ikke nødvendigvis udført strengt efter denne definition. Mindre afvigelser, som skønnes uvæsentlige for projektets konklusioner, kan defor forekomme hvis målingerne gentages strengt efter definitionen.
6.8 Måling af psykoakustiske parametre
De psykoakustiske parametre "loudness", "sharpness", "modulation strength" og "roughness" er interessante, fordi de i højere grad end de A-vægtede mål svarer til hørelsens opfattelse jf. Afsnit 2.1.2. Et konkret eksempel på dette illustreres i Figur 6.4 ved at sammenligne en A-vægtet registrering med en registrering af "loudness".
Figur 6.4 Se her!
A-vægtet niveauregistrering (øverst) og loudnessregistrering (nederst) af eksempel
9P fra 7. sammenlignende støjmåling. Eksemplet er nærmere beskrevet i Bilag 15.
Lydeksemplet er simulerede trykluftafblæsninger bestående af tre hændelser à 0,5 sekunder med bredbåndet lyserød støj. Disse hændelser havde et niveau på ca. 12 dB under den stationære støj, som bestod af lyserød støj filtreret gennem et 500 Hz 1/1-oktav filter. På trods af det lave niveau kan impulserne høres (parameteren "tydelig" er i gennemsnit vurderet til 2,7 cm).
Impulserne kan ikke ses som stigning i det A-vægtede lydtrykniveau, men ses tydeligt på loudnessregistreringen.
Selv om laboratorierne i almindelighed ikke råder over udstyr til loudnessmålinger, viser ovenstående eksempel, at det kan være en særdeles relevant måde at udføre målingerne på. Derfor blev sådanne målinger udført på lydeksemplerne.
Målingerne af de psykoakustiske parametre blev foretaget med en PC og Brüel & Kjær Sound Quality program type 7698 version 3.1. Dette program gør det muligt at foretage bestemmelser af onset rate og niveaudifferens udtrykt i loudnesstermer ved hjælp af markøraflæsninger af relevante punkter på loudnessregistreringerne. Markøraflæsningerne blev overført til regneark for videre bearbejdning. Målingen af nævnte størrelser er foretaget på den impuls, der visuelt var den tydeligste på loudnessregistreringen.