|
Saskia Koster Deze pagina bevat de volgende onderwerpen:
In het dagelijkse leven kom je wel eens in aanraking met harde geluiden; je gaat naar de disco of je zet je walkman extra hard. Als je lang naar dit soort harde geluiden luistert, kan je gehoorschade oplopen. Dit kun je voorkomen door je walkman niet te hard te zetten en in de disco niet te dicht bij de boxen te gaan staan. Er zijn ook situaties te bedenken waar je langdurige blootstelling aan harde geluiden niet kunt voorkomen. Denk bijvoorbeeld aan iemand die in de bouw werkt of in een fabriek. In deze situaties is het nodig om gehoorbeschermers te dragen, om gehoorschade te voorkomen. In deze tekst zullen een paar van deze gehoorbeschermers besproken worden.
Zoals je waarschijnlijk al eens gehoord hebt, bestaat geluid uit geluidsgolven. Deze geluidsgolven zijn longitudinaal; de trillingsrichting is gelijk aan de voortplantingsrichting. In de rest van deze tekst zal het geluid in de figuren als een transversale (trillingsrichting loodrecht op voortplantingsrichting) golf worden weergegeven, omdat dit duidelijker is. Verder wordt de hardheid van het geluid uitgedrukt in decibel(dB). De decibel is een relatieve maat; het geeft de hardheid ten opzichte van een ander geluid; Hierbij is I1 de intensiteit van geluid 1 en I2 de intensiteit van geluid 2. Als het verschil tussen I1 en I2 3 dB is, dan is geluid 1 twee keer zo hard als geluid 2.
Opdracht; bereken hoeveel dB verschil er is tussen de twee geluiden als geluid 1 vier keer zo hard is als geluid 2.
De eenvoudigste en goedkoopste manier om gehoorschade door harde geluiden te voorkomen is om passieve gehoorbeschermers te gebruiken. Dit zijn oordopjes of gehoorkappen (komt nog plaatje van). Deze gehoorbeschermers zijn passief, omdat er geen elektronica in gebruikt wordt. De geluiden worden verzwakt door de dempende werking van het materiaal. Deze dempende werking werkt verschillend voor verschillende frequenties. Lage frequenties(< 1 kHz) worden bijna niet verzwakt terwijl hoge frequenties wel met 25 dB verzwakt kunnen worden. Figuur 1 geeft hiervoor een verklaring; hoge frequenties hebben een kortere periode (1 / frequentie) en passen dus meerdere keren binnen de gehoorbeschermer. Bij zeer lage frequenties past er maar een deel van de golf in de gehoorkap of plug. Daardoor worden deze minder beïnvloed. Passieve beschermers werken dus vooral bij hoge frequenties.
Actieve gehoorbeschermers; antigeluid
Actieve gehoorbeschermers maken gebruik van elektronica om de geluiden te verzwakken. Een van de bekendste manieren om dit te doen is het genereren van een antigeluid. Het idee achter deze techniek is dat twee geluiden die met elkaar in tegen-fase zijn, elkaar opheffen (zie figuur 2). In figuur 2 is de doortrokken lijn het geluid, en de gestippelde lijn het antigeluid. Deze twee golven heffen elkaar op.
Een manier om gebruik te maken van antigeluid in gehoorbeschermers wordt in figuur 3 weergegeven. Een microfoon vangt het geluid op, er wordt een faseverschuiving gegeven van een halve periode (antigeluid), en een luidspreker zendt dit antigeluid weer uit.
In het ideale geval heffen het geluid en het antigeluid elkaar op en hoor je niets. Er is alleen een kleine onnauwkeurigheid in dit apparaat; het maken en uitzenden van het geluid kost enige tijd. Dit duurt ongeveer 0.33 ms. Nou lijkt dat niet erg lang, maar als het geluid een frequentie heeft van 1500 Hz, heeft het een periode tijd van 0.66s. Dit heeft tot gevolg dat je antigeluid geen antigeluid meer is, maar dezelfde fase heeft als het oorspronkelijke geluid. Als deze twee geluiden bij elkaar opgeteld worden, wordt dit geluid versterkt. Je gehoorbeschermer is een gehoorvernietiger geworden! Dit kun je zien in figuur 4. In figuur 4 is ook te zien dat dit effect niet geldt voor de lage frequenties. Een gehoorbeschermer die gebruik maakt van antigeluid mag dus alleen gebruikt worden als er geen geluiden zijn met hoge frequenties. De faseverschuiving die veroorzaakt wordt door het systeem zou wel gecompenseerd kunnen worden, maar de extra elektronica die hiervoor nodig zijn, zouden de prijs fors doen stijgen. Bovendien werkt een passieve gehoorbeschermer goed voor de hogere frequenties, dus een actieve gehoorbeschermer is niet nodig.
Practicum: Snelheid van geluid
Plaats twee luidsprekers op een afstand van een meter tegenover elkaar. Laat de twee luidsprekers een toon van 1000 Hz uitzenden. Als je nu de afstand tussen de twee luidsprekers verkleint, hoor je het geluid zachter en harder. Zet de luidsprekers op zo een afstand dat het geluid op zijn zachts is. Meet de afstand waarover je de luidspreker moet verplaatsen tot het geluid weer zo zacht is. Dit is de afstand van een periode van het geluid. Bereken nu de snelheid van het geluid. Gecombineerde gehoorbeschermers
Passieve gehoorbeschermers werken dus het best bij hoge frequenties en actieve bij lage. Als er geluiden zijn die zowel hoge als lage frequenties bevatten, kunnen deze twee gehoorbeschermers gecombineerd worden. Een manier om dit te doen is een antigeluid systeem in een gehoorkap te maken. De gehoorkap verzwakt de hoge frequenties, terwijl het antigeluid systeem de hoge frequenties verzwakt. Er is dus bescherming voor alle geluiden. De belangrijkste reden waarom deze gehoorbescherming niet altijd gebruikt wordt zijn de hoge kosten. Een passieve gehoorkap kost rond de 40 gulden, terwijl een actief systeem gauw 500 gulden kost.
|
