平成 4 年度公害防止管理者等国家試験受験講習会 基礎講座 ( 騒音 振動 ) 0 年 6 月 3 日 ( 水 ) 3:00~7:00 講師 : 藤井圭次 ( 藤井環境コンサルタント )
. 音とは 騒音とは 音波空気中を伝搬する弾性波 ( 空気の振動 ) 圧縮された密の部分と膨張した疎の部分が次々と伝わっていく縦波 粗密波 圧力の変化 空気の振動 とも呼ばれる 音音波によって引き起こされる聴感覚 騒音望ましくない音と定義され 音を聞いて望ましくないと思う ということ 3. 音とは 騒音とは 新 公害防止の技術と法規 0 騒音 振動編 P40 図 Ⅱ.6.- 正弦音波 4
. 音の性質 () 音速音速は空気中の音の伝搬速度で温度の影響を受ける T c 33.5 ( m / s) T 73 ( ) 73 計算例 5 ( 常温 ) 735 c 33.5 340.5m/s 73 5. 音の性質 () 周波数 周波数は振動数ともいわれ 秒間における空気の圧力の変化の回数 記号 : f 単位 :Hz 騒音の問題では 通常 周波数バンド を使用 オクターブバンド /3オクターブバンドが用いられる 騒音 ( 可聴音 ) 0Hz~0000Hz 音圧レベル0~0dB 超音波 0000Hz 以上 超低周波音 0Hz 以下 低周波音 00Hz 以下 6 3
. 音の性質 3 (3) 波長音の場合 圧力変化の大きいところと その次の大きいところとの長さ λ c f f c c f 音速 : c (m/s) 周波数 : f (Hz) 波長 : λ (m) 7. 音の性質 4 実効値一般に大きさの変化する量を これと等しいエネルギーをもつ一定の大きさの量で表す 変動値のエネルギー等価値 正弦波の場合の実効値 最大振幅の デシベル表示実効値から求めたレベル = 最大振幅から求めたレベル 3dB 8 4
. 音の性質 5 新 公害防止の技術と法規 0 騒音 振動編 P 図 Ⅱ.4.5- 変動騒音レベルと等価騒音レベルの概念図 9 3. 音圧レベル 騒音レベル 音圧レベル 物理量 騒音レベル 物理量に人間の感覚補正したもの () 音圧レベル (db) 音の圧力 実効値の 乗と基準音圧の 乗との比の常用対数の 0 倍 ( 実効値と基準音圧との比の常用対数の 0 倍 ) L 0log p p 0 p 5 L 0log ( db) p0 0 Pa p 0 通常こちらを使う p 0 p : 基準値 : 実効値 0 5
3. 音圧レベル 騒音レベル 5 5 計算例 p 40 Pa : 実効値 p0 0 Pa 5 40 0log 0log() 00.3 6dB 5 0 log 0.3 3. 音圧レベル 騒音レベル 3 計算例 p Pa : 実効値 5 0log 0log 0log0 00dB 5 5 0 0 log0 5 5 指数の計算 0 5 0 5 0 5 最大値が Pa の場合 00 3 97dB 6
3. 音圧レベル 騒音レベル 4 計算例 p Pa 0log 0 0log 0 5 : 実効値 06 05 94dB 0log (0log 0log0 0log 0 5 5 5 4 0log(0.5 0 ) 0log(5 0 ) 4 0log(5) 0log(0 ) 4 80 94dB log 5 0.7 log0 4 4 5 ) 3 3. 音圧レベル 騒音レベル 5 音圧レベルを求める式 新 公害防止の技術と法規 0 騒音 振動編 P43 4 7
3. 音圧レベル 騒音レベル 6 () 音圧レベル (db) 音の強さ 音の強さから音圧レベルを求める ( 音の強さは音圧の 乗に比例する ) I L 0log (db) I0 0 W/m I 0 : 基準値 計算例 I 0 6 W/m 0 L 0log 0 6 0log 0 6 0log0 6 60dB 5 3. 音圧レベル 騒音レベル 7 (3) 音の強さと音圧の関係 音の強さ I P P (W/m ) c 400 I (W/m ) c 400 P(Pa): 音圧 音圧の実効値 P 400I (Pa) P cv(pa) I pv(w/m ) 6 8
3. 音圧レベル 騒音レベル 8 (4) 騒音レベル 人の聴感覚は周波数によって感じ方が変わるため 耳で聞く音の大きさに補正したものが 騒音レベルである 騒音レベルは A 特性補正音圧レベルのことで A 特性補正は周波数補正 聴感補正とも呼ばれる 環境基準 騒音規制法等は騒音レベルで定められている 7 3. 音圧レベル 騒音レベル 9 音圧レベル音圧スペクトルレベル ( 周波数分析 ) の合成 ( デシベルの和 ) 騒音レベル音圧スペクトルレベル -A 特性補正値 = 騒音スペクトルレベル騒音スペクトルレベルの合成 ( デシベルの和 ) 8 9
3. 音圧レベル 騒音レベル 0 音圧レベル騒音レベル音圧スペクトルレベル騒音スペクトルレベル 周波数 50Hz 70dB 周波数 50Hz 6dB 周波数 50Hz 70dB 周波数 500Hz 70dB 音圧レベル 73dB 周波数 50Hz 70dB-9dB=6dB 周波数 500Hz 70dB-3dB=67dB 騒音レベル 6dB と 67dB の和 68dB A 特性補正概略値 (Hz/dB) 周波数 63 5 50 500 k k 4k 補正値 -6-6 -9-3 0 + + 9 3. 音圧レベル 騒音レベル 対数表の見方 log.=0.3 log.=0.34 0 0
3. 音圧レベル 騒音レベル 新 公害防止の技術と法規 0 騒音 振動編 P4 3. 音圧レベル 騒音レベル 3 (6) 正弦波最大値と実効値の関係 実効値 = 正弦波最大値 実効値 = 正弦波最大値 -3dB 0log(/ ) 0log 0log.4 0 3 3 log.4=0.5 基本式 0 x 0 x log( x y) log x log y log( x / y) log x log y log x n nlog x
4. 等価騒音レベル 時間率騒音レベル 時間率騒音レベル騒音規制法の変動騒音規制基準に用いられる パーセントレベルとも呼ばれる統計量である L A5 90 パーセントレンジの上端値 ( 評価値 ) L A50 L A95 90 パーセントレンジの中央値 90 パーセントレンジの下端値 3 4. 等価騒音レベル 時間率騒音レベル 等価騒音レベル環境基準の変動騒音の評価値に用いられる エネルギーの平均値である 計算はデシベルの和からサンプル数の対数の 0 倍 0log(n) を差し引く L L Aeq Li 0log n L 0log n / 0 Aeq 0 L Aeq 等価騒音レベル L n個のデシベルの和 4
4. 等価騒音レベル 時間率騒音レベル 3 新 公害防止の技術と法規 0 騒音 振動編 P98 5 5. デシベルの計算の基礎 () デシベルとは 騒音では音圧 単位は Pa( パスカル ) 公害振動では加速度 単位は m/s である 人の感覚 ( 心理量 ) は物理量 ( 刺激 ) の対数に比例するため 環境問題では人の感覚を加味した値 デシベルを使用している デシベル 二つのパワーの比の常用対数の 0 倍 と定義されている 6 3
5. デシベルの計算の基礎 () 指数 a b ( ab) 3 (3) 0 0 0 :0 0 0 0 a b ( ab) 5 (5-) 0 0 0 :0 0 0 0 x y ( xy) 3 3 ( 0 ) 0 : (0 ) 0 0 6 5 3 0 0 x 3 0 0 x 3 000 0.00 7 5. デシベルの計算の基礎 3 (3) 対数 log( x y) log x log y log( 00) log( 00) log log0 log( x y) log x - log y log( 0.0) log log x n nlog x log0 00 log0 log 0 log0 log log0 0.3 0.3 8 4
5. デシベルの計算の基礎 4 (4) 常用対数表 ( 試験問題に添付される ) 対数の計算問題は試験問題に添付されている常用対数表を用いて計算する ( 常用対数表の表中の値は少数を示す ) 例題 log.55 0.407 少数 位までの数値は常用対数表の左の値.5 少数 位の数値は常用対数表上の値 5.5 と 5 の交点の値 407 が計算結果 0.407 となる log000 log0 log x n nlog x 3 3 log0 3 3log0 3 対数表中 703の小数 位までは左の5.0 小数 位は上の5 計算結果は5.05 0 0. 703 5.05 9 7. 計算問題の基礎数学等 ( 公式 ) 斜辺の長さ ( 直角三角形 ) 障壁の減音計算辺の長さ :L 底辺の長さ :A 高さ :H L A H 底辺の長さ :7m 高さ :3m 斜辺の長さ :7.6m L 7 3 A B d f N 70 R 0 log N 3 49 9 フレネル数 (db) 58 7.6 減音量 30 5
7. 計算問題の基礎数学等 ( 公式 ) 新 公害防止の技術と法規 0 騒音 振動編 P5 R 0log N 3 3 7. 計算問題の基礎数学等 ( 公式 )3 球の表面積 体積 消音器の伝達損失等 4 4r r 3 円の面積 円周 r 3 膨張型消音器 ( サイレンサー )( 周波数と消音器の長さ ) f c 4l r 実効値正弦振動 ( 騒音 振動 ) ピーク値の / : 0log(/ ) : 3dB 3 6
7. 計算問題の基礎数学等 ( 公式 )4 パワーの合成騒音レベル 振動加速度レベルパワー : 音圧 加速度の 乗に比例 P P P P n P P P P n P P Pn P 透過損失 TL 透過率 τ 0log 総合透過損失 TL TL 0 0 TL 0 0 33 7. 計算問題の基礎数学等 ( 公式 )5 音圧レベル 音圧パワーレベル ( 騒音レベル 騒音パワーレベルも同じ ) L W L P 0log( S) S: 放射表面積 (m ) Q L p L W 0log r Q L p L W 0log r 8 34 7
8. 屋外の騒音伝搬 () 騒音の距離減衰 点音源 倍距離 6dBの減衰 r 50.0m 6dB/DD L L 0log( r / r ) 0log( 50 /) 0log(5 0) 0log 5 0log0 0 0.7 0log0 log5 0.7 4 0 34 線音源 倍距離 3dBの減衰 3dB/DD r.0m r 8.0m L L 0log( r / r) 0log(8/ ) 0log 4 6 log4 0.6 35 9. 屋内の騒音伝搬 屋内の平均音圧レベル L P L W 4 0log A A S : A: 吸音力 (m ) S: 室内全表面積 (m ) 平均吸音率 吸音処理による対策効果 L A L 0log 0log A 36 8
9. 屋内の騒音伝搬 音響透過損失 TL 8log( mf ) 44 TL: 音響透過損失 (db) m: 遮音材の面密度 (kg/m ) f : 周波数 (Hz) 質量 ( 板厚 ) を 倍にすると音響透過損失は 倍でなく 5dB 増加 8log()=5.4dB log=0.3 TL 8log( mf ) 44 音 TL0 0log( mf ) 4.5 音 板厚 30mm 音響透過損失 5dB の板二重にしたときの透過損失は 0dB となる 37 0. 騒音測定の基礎 () 音圧レベルと騒音レベル 音圧レベルの測定 騒音計周波数補正回路 F( 平坦 ) にセット 騒音レベルの測定 騒音計周波数補正回路 A 特性にセット 環境基準 騒音規制法 測定結果 騒音計周波数補正回路 A 動特性 S( スロー ) 変動騒音の評価値等価騒音レベル L Aeq 騒音計周波数補正回路 A 動特性 F( ファースト ) 変動騒音の評価値時間率騒音レベル 90% レンジ上端値 L A5 音圧レベル 73dB 騒音レベル 73dB 差 0 db 周波数主成分 khz 音圧レベル 70dB 騒音レベル 54dB 差 6dB 周波数主成分 5Hz 38 9
0. 騒音測定の基礎 新 公害防止の技術と法規 0 騒音 振動編 P9 39 0. 騒音測定の基礎 3 () 周波数分析オクターブバンド /3オクターブバンド FFT(Hz 毎 ) 定比帯域幅定帯域幅 f m f f f f f m f 0. 7 f m f f m. 4 f m f m f f オクターブバンド中心周波数 (Hz) 下限帯域端周波数 (Hz) 上限帯域端周波数 (Hz) 40 0
0. 騒音測定の基礎 4 新 公害防止の技術と法規 0 騒音 振動編 P9 4 6. デシベルの計算 デシベルの和 差 平均は常用対数を使用して求められるが 試験時間を考えると 概略計算表を使用して求める方法が適切 () db の和 騒音レベル 振動レベルの合成等 概略計算用 レベル差 0, ~4 5~9 0~ 補正値 3 0 新 公害防止の技術と法規 0 騒音 振動編 P6 の表 Ⅱ.8.3- db 値の和の概算 を簡略化 4
6. デシベルの計算 計算例 65dB 70dB 73dB 和 ( 概略計算 ) 73 70 の差 3 補正値 73+=75 0 db 以上の差は計算不要 (65dB 75dB) 65 70 の差 5 補正値 70+=7 7 73 の差 補正値 73+=75 レベル差 0, ~4 5~9 0~ 補正値 3 0 計算例 ( 同じレベル )n 個の和 60dB 5 個の和 ( 概略計算 ) 60 60 の差 0 補正値 3 60+3=63 63 63 の差 0 補正値 3 63+3=66 66 60 の差 6 補正値 66+=67 個の和 3 個の和 4 個の和 5 個の和 L 3dB L 5dB L 6dB L 7dB 43 6. デシベルの計算 3 () db の差 暗騒音 暗振動の補正 概略計算用 レベル差 3 * 4,5 6~9 0~ 補正値 -3 - - 0 * 暗騒音補正には使用できない ( 再測定等 ) 新 公害防止の技術と法規 0 騒音 振動編 P433 44
6. デシベルの計算 4 計算例 65dB 60dB 差 ( 概略計算 ) 60 65 の差 5 補正値 - 65-=63 レベル差 3 * 4,5 6~9 0~ 補正値 -3 - - 0 65dB 55dB 差 ( 概略計算 ) 65 55 の差 0 補正値 0 65-0=65 0dB 以上の差は計算不要 45 6. デシベルの計算 5 (3) db の平均 等価騒音レベル 振動レベルのエネルギー平均 L L 0log( n) 750log(3) 755 70 log 3 0.477 0 0.47 4. 77 L dbの和 65dB 70dB 73dB 平均 db の和 =75 算術平均すると ( 65 70 73) /3 69 差が小さい場合は db 平均に近い値となる db 平均は算術平均より同じか大きくなる n 個数 46 3
. 公害振動とは 振動とは 固体や流体 ( 気体 液体 ) が揺れ動くという物理現象である 公害振動となる地表面の振動は 地盤を伝わる振動波 ( 縦波 横波 表面波 ) によって生じるものである 縦波 P 波圧縮波粗密波体積変化 エネルギー 7% 横波 S 波せん断波形の変形 エネルギー 6% 表面波 R 波縦波 + 横波 エネルギー 67% 公害振動は 好ましくない振動と定義されている 振動は物理現象であるが 公害振動は人が振動を感じて好ましくないという感覚であり その結果を判断するのは 生理的 心理的要素が大きく影響する 振動は 物理 公害振動は 物理 感覚 心理 の 3 つが含まれる 48 4
. 振動の性質 () 周波数 周波数は振動数ともいわれ 秒間における変化の回数 記号 : f 単位 :Hz 振動問題では通常 周波数 /3 オクターブバンドを使用する 公害振動の周波数範囲 Hz~80Hz () 波長 振動の場合 振幅変化の大きいところと その次の大きいところとの長さ v f 伝搬速度 v (m/s) f v 周波数 f (Hz) v f 波長 λ (m) 49. 振動の性質 (3) 伝搬速度 地盤振動の伝搬速度は振動波の種類 ( 縦波 横波 表面波 ) 地盤の種類によって異なる (4) 実効値 実効値は一般に 大きさの変化する量を これと等しいエネルギーをもつ一定の大きさの量で表す ( 変動値のエネルギー等価値 ) 正弦波の場合の実効値は 最大振幅の / デシベル表示実効値から求めたレベル = 最大振幅から求めたレベル -3dB 50 5
. 振動の性質 3 (5) 変位 速度 加速度 振動変位 振幅の大 ( 高い ) 小 ( 低い ) 振動速度 変位の変化する速さ 振動加速度 振動速度の変化する速さ 変位 速度 加速度関係式 a 0 v0 y0 a0 ( f ) v0 (f ) y0 f 新 公害防止の技術と法規 0 騒音 振動編 P0 式 Ⅲ.6.-4 5 3. 振動加速度レベル 振動レベル () 振動加速度レベル (db) L a 5 0log a 0 0 m/s a 0 計算例 a 50 5 m/s ( 実効値 ) 0log(5 0 log5 = 7 5 /0 5 ) 0log 5 0 0.7 4 5 6
3. 振動加速度レベル 振動レベル 計算例 a m/s ( 実効値 ) 5 0log 0log 0log0 00.3 05 06 5 0 5 0log 0log 0log( ) 0log(0 ) 6 00 06 5 5 0 0 log = 0.3 基本式 x 0 log x n 0 x nlog x 0 x 0 x 53 3. 振動加速度レベル 振動レベル 3 () 振動レベル (db) 振動加速度レベルは振動の物理的な大きさを表すものであるのに対して 人が体で感じる振動の大きさは通常 振動レベルで表される 人の振動感覚は周波数 振動の方向によって感じ方が変わるため 人の振動感覚で補正したものが 振動レベルである 音と比較すると 音圧レベル 振動加速度レベル ( 物理量 ) 騒音レベル 振動レベル ( 評価値 ) 振動レベルは振動感覚補正振動加速度レベルのことで 周波数補正とも呼ばれる 振動規正法等は振動レベルで定められている 54 7
3. 振動加速度レベル 振動レベル 4 振動感覚補正値 中心周波数 (Hz) 4 8 6 3.5 63 補正値 ( 鉛直 ) -6-3 0-0.9-6 - -8 補正値 ( 水平 ) 3 3-3 -9-5 - -7 補正値 ( 鉛直 ) -6dB/oct 振動規制法 -db//3oct 55 3. 振動加速度レベル 振動レベル 5 計算例 振動加速度レベル 振動レベル 振動加速度レベル 振動レベル 振動加速度スペクトルレベル ( 周波数分析 ) の合成 ( デシベルの和 ) 振動加速度スペクトルレベル - 振動感覚補正値 = 振動スペクトルレベル振動スペクトルレベルの合成 ( デシベルの和 ) 周波数 6Hz 70dB 周波数 6Hz 64dB(-6dB) 振動加速度スペクトルレベル 振動スペクトルレベル 周波数 6Hz 70dB 周波数 63Hz 70dB 振動加速度レベル 73dB 周波数 6Hz 70dB-6dB=64dB 周波数 63Hz 70dB-6dB=54dB 振動レベル 64dB と 54dB の和 64dB 56 8
3. 振動加速度レベル 振動レベル 6 新 公害防止の技術と法規 0 騒音 振動編 P 57 4. 等価振動レベル ( 振動のエネルギー平均 ) 時間率振動レベル L L veq 0 時間率振動レベルは 振動規制法の変動振動規制基準に用いられる パーセントレベルとも呼ばれる統計量である L veq L 0 80 パーセントレンジ上端値 ( 評価値 ) L 50 L 90 80 パーセントレンジ中央値 80 パーセントレンジ下端値 ( 注 ) 騒音は 90 パーセントレンジ 等価振動レベル ( 振動エネルギーの平均値 ) Li/0 L veq 0log 0 L n veq L 0log( n) 等価振動レベルはエネルギーの平均値である L= n 個のデシベルの和 計算はデシベルの和からサンプル数の対数の 0 倍 0log(n) を差し引く 58 9
5. 計算問題の基礎数学等 ( 公式 ) 三角関数 回転体のバランス sin 60 cos30 / 0.5 sin 45 cos 45 sin 30 cos60 / 3 / 0.7 0.87 速度 周波数 波長 v v f f 振動レベルの計算 v f 実効値 騒音レベル 振動レベルの計算 実効値正弦振動 ( 騒音 振動 ) ピーク値の / : 0log(/ ) : 3dB 59 5. 計算問題の基礎数学等 ( 公式 ) パワーの合成騒音レベル 振動加速度レベルパワー : 音圧 加速度の 乗に比例 P P P P n P P P P n P P Pn P 変位 速度 加速度 振動加速度レベル 計器校正 y0 v0 a0 ( f ) y0 (f ) v0 a0 f 60 30
5. 計算問題の基礎数学等 ( 公式 )3 新 公害防止の技術と法規 0 騒音 振動編 P373 6 5. 計算問題の基礎数学等 ( 公式 )4 弾性支持 振動伝達力の低減計算 固有振動数 0 f f 0 f 0 f f ばね定数 k f 0 k ( f ) m m 回転機器の周波数 f rpm/ 60 分間の回転数 rpm 6 3
5. 計算問題の基礎数学等 ( 公式 )5 動吸振器 k m K M 質量による対策 m ( ) m ( ) 63 6. 振動の伝搬 () 振動の距離減衰 表面波 n 0.5 0.0 r 3.0 m r 90.0m L L 0nlog( r / r ) 8.7( r 0 log(3 0) 5 0log 3 0 log0 5 00.5 0 log0 5 5 0 5 30 log 3 0.48 r ) 0log(90 / 3) 8.70.0(90 3) L L 0nlog( r / r ) 8.7( r r ) 0log(9 / 3) 8.70.0(9 3) 0log(3) 9.5 0.5 log 3 実体波 0.477 n.0 0. 0 r 3.0 m r 9.0m 64 3
7. 振動測定の基礎 周波数分析オクターブバンド /3オクターブバンド FFT(Hz 毎 ) 3 f m f f f f f 6 f m 定比帯域幅定帯域幅 f 6 fm f m f f /3 オクターブバンド中心周波数 (Hz) 下限帯域端周波数 (Hz) 上限帯域端周波数 (Hz) 65 < 参考 > 振動公害の現状 振動の閾値 50dB 騒音の閾値は0dB < 振動の例震度と振動レベル> 震度 名称 振動レベル (db) 0 無感 55 以下 Ⅰ 微震 55~65 Ⅱ 軽震 65~75 Ⅲ 弱震 75~85 Ⅳ 中震 85~95 Ⅴ 強震 95~05 Ⅵ 烈震 05~0 Ⅶ 激震 0 以下 66 33
弾性支持の計算 新 公害防止の技術と法規 0 騒音 振動編 P36 67 弾性支持の計算 新 公害防止の技術と法規 0 騒音 振動編 P38-9 68 34
弾性支持の計算 3 ばね定数 k ( f ) m 69 弾性支持の計算 動吸振器の計算例 k m K M 上記の式より 質量 (m) を求める場合 70 35