MCS 1. Akoestische grootheden.pdf

# Inleiding tot akoestische grootheden Dit onderwerp introduceert de fundamentele concepten van akoestische grootheden, waaronder de aard van geluidsgolven, hun voortplanting, de meting van geluidsdrukniveau en de rol van frequentie [12](#page=12) [18](#page=18) [2](#page=2) [30](#page=30) [3](#page=3). ### 1.1 Geluidgolven Geluid wordt gedefinieerd als een mechanische golf. Er zijn twee hoofdtypen mechanische golven: longitudinale en transversale golven [30](#page=30) [4](#page=4). #### 1.1.1 Longitudinale en transversale golven * **Longitudinale golven:** Bij dit type golf bewegen de deeltjes in dezelfde richting als de voortplantingsrichting van de golf. Geluid in lucht is een voorbeeld van een longitudinale golf [4](#page=4). * **Transversale golven:** Hierbij beweegt de materie loodrecht op de richting van golfvoortplanting. Geluid in bouwelementen kan zich als transversale golven gedragen, waarbij deeltjes omhoog en omlaag bewegen terwijl de golf zich horizontaal voortplant [4](#page=4). #### 1.1.2 Geluidvoortplanting Geluid plant zich voort door de opeenvolging van compressies en expansies in het medium. Dit proces kan worden beschouwd als een reeks spiegelingen [5](#page=5). ### 1.2 Geluiddrukniveau en decibel (dB) Geluiddrukniveau is een cruciale akoestische grootheid die wordt uitgedrukt in decibel (dB) [12](#page=12) [18](#page=18) [2](#page=2) [30](#page=30) [3](#page=3). * **0 dB:** Vertegenwoordigt de gehoorgrens, het punt waarop geluid net hoorbaar wordt [30](#page=30). * **140 dB:** Wordt beschouwd als de pijngrens, waarbij geluid fysieke pijn veroorzaakt [30](#page=30). > **Tip:** De decibel is een logaritmische eenheid die gebruikt wordt om grote verschillen in geluidsintensiteit op een hanteerbare schaal weer te geven. Dit is belangrijk omdat ons gehoor zeer gevoelig is voor variaties in geluidsdruk [30](#page=30). ### 1.3 Frequentie en Hertz (Hz) Frequentie is een andere fundamentele akoestische eigenschap, gemeten in Hertz (Hz). Het aantal trillingen per seconde bepaalt de frequentie van een geluid [12](#page=12) [18](#page=18) [2](#page=2) [30](#page=30) [3](#page=3). #### 1.3.1 Frequentiebereik en banden * Het relevante frequentiebereik voor veel akoestische analyses ligt tussen 50 Hz en 5000 Hz [30](#page=30). * Om dit brede bereik te analyseren, worden frequenties vaak gegroepeerd in **octaafbanden** en **tertsbanden (of 1/3-octaafbanden)**. Deze banden maken het mogelijk om de geluidsdruk op specifieke frequentiegebieden te bestuderen [12](#page=12) [18](#page=18) [2](#page=2) [30](#page=30) [3](#page=3). > **Tip:** Het analyseren van akoestische grootheden in octaaf- of tertsbanden is essentieel omdat de perceptie en de impact van geluid sterk frequentieafhankelijk zijn [30](#page=30). ### 1.4 A-weging De A-weging is een correctie die wordt toegepast op de gemeten geluiddrukniveaus om rekening te houden met de frequentiegevoeligheid van het menselijk gehoor. Deze weging dempt lage en zeer hoge frequenties meer dan middentonen, wat beter overeenkomt met hoe mensen geluid waarnemen [12](#page=12) [18](#page=18) [2](#page=2) [3](#page=3). ### 1.5 Bijzondere (storende) fenomenen Naast de basisakoestische grootheden kunnen er ook bijzondere fenomenen optreden die de geluidspropagatie en -perceptie beïnvloeden. Twee van deze fenomenen zijn [12](#page=12) [18](#page=18) [2](#page=2) [3](#page=3): * **Staande golven:** Deze ontstaan door interferentie van golven die in tegengestelde richting reizen, wat leidt tot punten van maximale en minimale amplitude [12](#page=12) [18](#page=18) [2](#page=2) [3](#page=3). * **Flutter echo:** Dit is een specifieke vorm van echo die wordt veroorzaakt door meerdere snelle reflecties tussen twee parallelle, reflecterende oppervlakken [12](#page=12) [18](#page=18) [2](#page=2) [3](#page=3). ### 1.6 Samenvatting van kernconcepten * Geluid is een longitudinale mechanische golf [30](#page=30). * Geluiddrukniveau wordt gemeten in decibel (dB), met 0 dB als gehoorgrens en 140 dB als pijngrens [30](#page=30). * Frequentie wordt gemeten in Hertz (Hz) [30](#page=30). * Analyse van frequenties gebeurt vaak via octaafbanden en tertsbanden [30](#page=30). * Alle akoestische grootheden zijn frequentieafhankelijk [30](#page=30). * * * # Geluiddrukniveau en frequentie Dit deel behandelt de akoestische grootheden geluiddrukniveau, gemeten in decibel (dB), en frequentie, gemeten in Hertz (Hz), inclusief hun relevantie en de indeling in banden. ### 2.1 Geluiddrukniveau Het geluiddrukniveau ($L\_p$) geeft de intensiteit van geluid weer en wordt uitgedrukt in decibel (dB). Het menselijk gehoor kan geluid waarnemen binnen een bepaald bereik van geluidsdruk. De ondergrens, de gehoorgrens, komt overeen met een geluidsdruk van 0,00002 Pascal (Pa) en wordt gedefinieerd als 0 dB. De bovengrens van wat het menselijk gehoor kan verdragen zonder pijn, de pijngrens, ligt rond de 200 Pa, wat overeenkomt met 140 dB. Geluidsdrukniveaus worden gemeten met behulp van een geluidsmeter of sonometer [7](#page=7) [8](#page=8). #### 2.1.1 Combineren van geluidsniveaus Het combineren van geluidsniveaus van meerdere bronnen vereist een specifieke aanpak omdat het om een logaritmische schaal gaat. * **Gelijke bronnen:** Als twee identieke geluidsbronnen met hetzelfde geluiddrukniveau worden samengevoegd, neemt het totale geluiddrukniveau met 3 dB toe. Dit komt omdat een verdubbeling van het aantal bronnen een verdubbeling van de geluidsintensiteit betekent, wat op de dB-schaal een toename van 3 dB is. Bijvoorbeeld, 80 dB + 80 dB = 83 dB. Meer algemeen geldt: een toename van 10 keer het aantal bronnen resulteert in een toename van 10 dB [10](#page=10). * **Verschillende bronnen:** Bij het optellen van geluidsniveaus van bronnen met verschillende dB-waarden, wordt het verschil tussen de twee niveaus gebruikt om de toename bij de hoogste waarde te bepalen. De tabel op pagina 11 geeft een gedetailleerd overzicht van deze optelling. Bijvoorbeeld, het verschil tussen 80 dB en 81 dB is 1 dB, wat resulteert in een optelling van 3 dB bij de hoogste waarde (81 dB), wat een totaal van 84 dB oplevert (80 + 81 = 84 dB) [11](#page=11). * **Meerdere bronnen:** Voor meer dan twee bronnen werkt men in deelstappen. Zo wordt voor het optellen van 64 dB, 68 dB en 62 dB eerst 64 dB en 68 dB opgeteld, wat resulteert in 69 dB. Vervolgens wordt 69 dB opgeteld bij 62 dB, wat een totaal van 70 dB geeft [11](#page=11). > **Tip:** Begrijpen hoe dB-waarden optellen is cruciaal, aangezien geluid vaak afkomstig is van meerdere bronnen tegelijk. De logaritmische aard van de dB-schaal betekent dat eenvoudige optelling niet mogelijk is. ### 2.2 Frequentie Frequentie ($f$) van geluid wordt gemeten in Hertz (Hz) en vertegenwoordigt het aantal trillingen per seconde. Het menselijk gehoor kan frequenties waarnemen tussen ongeveer 20 Hz en 20000 Hz (of 20 kHz). De bovengrens van de hoorfrequentie neemt met de leeftijd af. Voor bouwkundige toepassingen is het bereik van 50 Hz tot 5000 Hz van bijzonder belang, omdat alle akoestische fenomenen frequentieafhankelijk zijn [13](#page=13). De gevoeligheid van het menselijk gehoor voor toonhoogte is niet lineair, wat de keuze voor een logaritmische schaal met basis 2 rechtvaardigt [13](#page=13). #### 2.2.1 Indeling in frequentiebanden Gezien de grote hoeveelheid frequenties die relevant kunnen zijn, worden deze vaak samengevat in "containers" of banden. * **Octaafbanden:** Dit zijn brede frequentiebanden. Een typische indeling omvat 7 octaafbanden: 63 Hz, 125 Hz, 250 Hz, 500 Hz, 1000 Hz, 2000 Hz en 4000 Hz [15](#page=15). * **Tertsbanden (1/3-octaafbanden):** Deze banden bieden een hogere resolutie dan octaafbanden. Elke octaafband wordt opgedeeld in drie tertsbanden. Een veelgebruikte indeling in tertsbanden omvat 21 banden: 50 Hz, 63 Hz, 80 Hz, 100 Hz, 125 Hz, 160 Hz, 200 Hz, 250 Hz, 315 Hz, 400 Hz, 500 Hz, 630 Hz, 800 Hz, 1000 Hz, 1250 Hz, 1600 Hz, 2000 Hz, 2500 Hz, 3150 Hz, 4000 Hz en 5000 Hz [16](#page=16). > **Tip:** Het gebruik van octaaf- en tertsbanden vereenvoudigt de analyse van geluidsspectra, vooral in bouwkundige akoestiek waar frequentieafhankelijkheid een grote rol speelt. De optelling van geluidsniveaus binnen deze banden volgt specifieke regels, vaak weergegeven in tabellen [17](#page=17). ### 2.3 Samenvatting van kernconcepten Geluid is een longitudinale mechanische golf [30](#page=30). Het geluiddrukniveau wordt uitgedrukt in decibel (dB), met de gehoorgrens op 0 dB en de pijngrens op 140 dB [30](#page=30). De frequentie wordt gemeten in Hertz (Hz) en is relevant in het bereik van 50 Hz tot 5000 Hz voor bouwkundige toepassingen [30](#page=30). Frequentiebanden, zoals octaaf- en tertsbanden, worden gebruikt om frequenties te groeperen [30](#page=30). Alle akoestische grootheden zijn frequentieafhankelijk [30](#page=30). * * * # A-weging en bijzondere akoestische fenomenen Dit onderdeel beschrijft de A-weging, die rekening houdt met de frequentieafhankelijkheid van het menselijk gehoor, en bespreekt storende akoestische fenomenen zoals staande golven en flutter echo's, inclusief strategieën om deze te voorkomen. ### 3.1 A-weging De A-weging is een correctiefactor die wordt toegepast op gemeten geluiddrukniveaus om rekening te houden met de subjectieve waarneming van geluid door de mens. Het menselijk gehoor is niet even gevoelig voor alle frequenties; verschillende frequenties bij hetzelfde geluiddrukniveau worden niet even luid ervaren. De A-weging corrigeert het objectieve meetresultaat van een geluidsmeter naar een waarde die beter overeenkomt met de subjectieve geluidservaring van mensen [19](#page=19) [31](#page=31). * **A-wegingscurve:** Deze curve bepaalt de correctie die wordt toegepast op basis van de frequentie van het geluid [20](#page=20). * Voorbeelden van A-weging correcties: * Een geluiddrukniveau van 80 dB bij 100 Hz wordt gecorrigeerd naar 61 dB (80 dB - 19 dB) [20](#page=20). * Een geluiddrukniveau van 80 dB bij 1000 Hz blijft 80 dB, aangezien 1000 Hz als referentie wordt genomen (80 dB + 0 dB) [20](#page=20). * Een geluiddrukniveau van 80 dB bij 4000 Hz wordt verhoogd naar 82 dB (80 dB + 2 dB) [20](#page=20). > **Tip:** Over het algemeen horen we lage tonen minder goed dan hoge tonen. De A-weging corrigeert hiervoor, wat betekent dat geluiden bij hogere frequenties (rond 2000 Hz en 4000 Hz) die we goed horen, relatief hoger uitkomen in dB(A) dan in werkelijkheid bij lagere frequenties [20](#page=20) [31](#page=31). ### 3.2 Bijzondere akoestische fenomenen Naast de A-weging zijn er bijzondere akoestische fenomenen die de geluidservaring kunnen beïnvloeden en die als storend worden beschouwd. Deze fenomenen treden met name op in ruimtes met parallelle weerkaatsende oppervlakken en weinig absorptie [28](#page=28). #### 3.2.1 Staande golven Staande golven ontstaan wanneer geluidsgolven tussen twee parallelle begrenzingen weerkaatsen en interfereren, wat resulteert in gebieden met verhoogde en verlaagde geluidsdruk. Dit fenomeen wordt ook wel een resonantiefenomeen genoemd [23](#page=23) [26](#page=26). * **Kenmerken van staande golven:** * Een grote geluidsoutput bij een specifieke inputfrequentie, wat leidt tot een sterke nagalm bij die bepaalde frequentie [26](#page=26). * Natrillen van de ruimte bij impulsieve excitatie, wat resulteert in nagalm na bijvoorbeeld een klap met de handen [26](#page=26). * **Formules voor staande golven:** De frequenties van staande golven zijn afhankelijk van de afstand tussen de begrenzingen ($d$) en de geluidssnelheid ($c$). De algemene formule is $f = \\frac{i \\cdot c}{2d}$ voor twee gesloten of twee open uiteinden. Voor één open en één gesloten uiteinde geldt $f = \\frac{i \\cdot c}{4d}$ [23](#page=23). * $i$ is een natuurlijk getal (1, 2, 3,...), waarbij $i=1$ de grondtoon aangeeft en hogere waarden de boventonen [23](#page=23). * **Wanneer aanwezig en op te merken:** * Staande golven zijn vrijwel altijd aanwezig tussen twee parallelle begrenzingen, in drie dimensies [28](#page=28). * Ze worden het meest opgemerkt na impulsieve geluiden zoals een nies, handklap, vingerknip of vallend object [28](#page=28). * Ze zijn vooral merkbaar wanneer het fenomeen zich voornamelijk in één dimensie voordoet, zonder significante interferentie van andere richtingen. Dit kan gebeuren bij een absorberend plafond en akoestisch harde wanden [28](#page=28). #### 3.2.2 Flutter echo Een flutter echo is een type echo dat ontstaat door snelle, opeenvolgende weerkaatsingen van geluidsgolven tussen twee parallelle oppervlakken. Dit resulteert in een reeks snelle echo's die de oorspronkelijke geluidsbron kunnen vervormen of hinderlijk kunnen zijn [27](#page=27) [32](#page=32). * **Oplossingen voor flutter echo:** * Iets in het midden van de ruimte plaatsen [27](#page=27). * Eén wand bedekken met geluidsabsorberend materiaal [27](#page=27). #### 3.2.3 Vermijden van staande golven en flutter echo Om staande golven en flutter echo's te vermijden, kunnen verschillende maatregelen worden genomen. Het is vaak voldoende om minimaal één van de volgende maatregelen toe te passen [29](#page=29) [32](#page=32). * **Maatregel 1: Geen parallelle wanden:** Het ontwerpen van ruimtes zonder perfect parallelle wanden kan de reflecties die leiden tot deze fenomenen verminderen [29](#page=29). * **Maatregel 2: Absorptie aanbrengen:** Het aanbrengen van geluidsabsorberend materiaal op oppervlakken voorkomt dat geluid rechtstreeks terugkaatst tussen parallelle vlakken. Dit is cruciaal in bijvoorbeeld een turnzaal of polyvalente ruimte, waar wandabsorptie essentieel is, hoewel een absorberend plafond ook belangrijk is [29](#page=29) [32](#page=32). * **Maatregel 3: Objecten plaatsen:** Het plaatsen van objecten of voorwerpen in de ruimte kan de directe weg van geluidsgolven onderbreken en de reflecties verstoren [29](#page=29) [32](#page=32). * **Maatregel 4: Diffusie aanbrengen:** Het aanbrengen van diffuus reflecterende oppervlakken zorgt ervoor dat geluid niet rechtstreeks wordt weerkaatst, maar in alle richtingen verspreid wordt [29](#page=29). > **Tip:** De aanwezigheid van voorwerpen en de absorptie aan de begrenzingen verminderen de uitgesprokenheid van staande golven en flutter echo's, tot het punt dat ze zelfs niet meer op te merken zijn. Het is met name storend wanneer slechts in één dimensie reflecties optreden zonder verstoring door andere dimensies [28](#page=28). * * * ## Veelgemaakte fouten om te vermijden * Bestudeer alle onderwerpen grondig voor examens * Let op formules en belangrijke definities * Oefen met de voorbeelden in elke sectie * Memoriseer niet zonder de onderliggende concepten te begrijpen

| Term | Definition | |------|------------| | Geluidgolf | Een mechanische golf die zich voortplant door een medium, veroorzaakt door trillingen, en die door het menselijk oor waargenomen kan worden. | | Frequentie | Het aantal trillingen van een geluidsbron of golf per seconde, uitgedrukt in Hertz (Hz). Het bepaalt de toonhoogte van het geluid. | | Geluiddrukniveau | Een maat voor de intensiteit van geluid, uitgedrukt in decibel (dB). Het is een logaritmische schaal die de druk van de geluidsgolf relateert aan een referentiewaarde. | | dB | Decibel, de eenheid voor het geluiddrukniveau. Een logaritmische maat die de verhouding tussen twee geluidsdrukwaarden weergeeft. | | Hz | Hertz, de eenheid van frequentie, gelijk aan één trilling per seconde. | | Octaafband | Een frequentieband waarbij de bovengrens tweemaal zo hoog is als de ondergrens. Deze banden worden gebruikt om geluidsspectra te analyseren. | | Tertsband | Een frequentieband die een derde van een octaaf beslaat. Twee opeenvolgende tertsbanden vormen een octaafband en bieden meer gedetailleerde frequentieanalyse. | | A-weging | Een standaard filter ingesteld op geluidsmeters dat de gemeten geluiddrukniveau aanpast om de gevoeligheid van het menselijk gehoor voor verschillende frequenties te benaderen, wat resulteert in dB(A). | | dB(A) | Decibel A-gewogen, het geluiddrukniveau na toepassing van de A-wegingscurve, wat een betere indicatie geeft van de waargenomen luidheid door mensen. | | Longitudinale golf | Een geluidsgolf waarbij de deeltjes van het medium oscilleren in dezelfde richting als de voortplantingsrichting van de golf, zoals geluid in lucht. | | Transversale golf | Een golf waarbij de deeltjes van het medium oscilleren loodrecht op de voortplantingsrichting van de golf, zoals trillingen in bouwelementen. | | Staande golven | Een golfpatroon dat ontstaat door interferentie van twee golven die in tegengestelde richting reizen met dezelfde frequentie, wat resulteert in punten van minimale en maximale amplitude die stil lijken te staan. | | Flutter echo | Een snelle, herhaaldelijke echo die ontstaat door reflecties tussen twee parallelle, harde oppervlakken, wat kan leiden tot een vervorming van het geluid. | | Geluidvoortplantingssnelheid | De snelheid waarmee een geluidsgolf zich door een medium beweegt, afhankelijk van de eigenschappen van het medium zoals temperatuur en dichtheid. De formule is $v = f \cdot \lambda$. | | Golflengte ($\lambda$) | De afstand tussen twee opeenvolgende overeenkomstige punten van een golf, zoals tussen twee pieken of dalen. De relatie is $\lambda = v / f$. | | Gehoorgrens | Het minimale geluiddrukniveau dat het menselijk oor kan waarnemen, ongeveer 0 dB. | | Pijngrens | Het geluiddrukniveau waarbij geluid als pijnlijk wordt ervaren, ongeveer 140 dB. |