Uitleg over decibels, een wijdverbreide maateenheid in bouwakoestiek

Als het gaat om bouwakoestiek, wordt decibel vaak gebruikt in plaats van geluidsdruk in Pascal. Decibels zijn veelvoorkomend en lijken soms wat mysterieus.

Maar wat is een dB eigenlijk?

Een decibel is een logaritmische maateenheid, 10 keer het logaritme van een verhouding.

Binnen de bouwakoestiek maken we gebruik van decibels vanwege de handige schaal, die loopt van 0 dB (gehoordrempel) tot 120 dB (pijndrempel).

Decibel biedt een logaritmische manier om verhoudingen weer te geven, of het nu geluidsvermogen, geluidsdruk of geluidsintensiteit betreft.

Ongecorrigeerde decibels zijn pure fysische getallen, terwijl A-gewogen decibels rekening houden met de reactie van het menselijk oor op geluid.

Deze pagina bevat uitgebreide informatie over decibels voor bezoekers die meer willen weten over geluidsisolatie.

Inhoud van deze pagina

1. Wat is geluid?
2. Logaritme
3. Geluidsdrukniveau in decibel
4. Decibelschaal
5. Geluidsvermogen in dB
6. Geluidsintensiteit in decibel
7. Rekenen met decibels
8. A-gewogen decibel
9. Gewogen geluidsverzwakkingsindex in dB

10. Gewogen gestandardiseerd geluidsdrukniveauverschil D_nT,w in decibel

Wat is geluid?

Een geluid is het gevolg van trillingen veroorzaakt door een geluidsbron, waardoor de omliggende luchtmoleculen verstoord raken.

Hierdoor bewegen de luchtmoleculen rond hun evenwichtspositie, wat leidt tot onderdrukken en overdrukken in vergelijking met de atmosferische luchtdruk (+/- 101300 Pascal).

Deze drukvariaties bereiken onze trommelvliezen en worden waargenomen als geluid. Geluid is hoorbaar als de frequentie tussen 20 en 20000 Hz ligt. Geluid onder 20 Hz wordt infrasoon genoemd, terwijl geluid boven 20000 Hz ultrasoon geluid is, hoorbaar voor dieren zoals honden en vleermuizen.

Gezonde oren kunnen drukvariaties van 0.00002 Pascal (gehoordrempel bij 1000 Hz) detecteren, terwijl 20 Pascal al pijnlijk kan zijn voor de meeste mensen. De pijndrempel ligt meestal op 20 Pascal. Geluidsdruk, oftewel de drukvariaties, bepaalt hoe luid geluid door onze oren wordt ervaren.

Geluid wordt gedefinieerd als l

uchtdrukvariaties ten opzichte van de atmosferische druk die waarneembaar zijn voor ons gehoor.

Logaritme

Het logaritme van een getal is de exponent of macht waartoe een basis moet worden verheven om een bepaald getal te krijgen. Wiskundig uitgedrukt is x het logaritme van n tot de basis  10 b als  10^x = n, in welk geval we x = log₁₀ n noteren.

• Beide vermogens zijn gelijk

• • verhouding 1 is logaritmisch uitgedrukt = 0
    • log₁₀ 1 = 0      want 10⁰ = 1 

• Vermogen A is 2 keer hoger dan vermogen B

• • verhouding 2 is logaritmisch uitgedrukt = 0.3
    • log₁₀  2 = 0.3    want 10^0.3 = 2

• Vermogen A is 10 keer hoger dan vermogen B
  • verhouding 10 is logaritmisch uitgedrukt = 1
    • log₁₀ 10 = 1     want 10¹ = 10

• Vermogen A is 100 keer hoger dan vermogen B

• • verhouding 100 is logaritmisch uitgedrukt 2
  • log₁₀ 100 = 2      want 10² = 100

Geluidsdrukniveau in dB

Met een factor 1000.000 tussen gehoordrempel ( 0.0002 Pa) en pijndrempel (20 Pa) is dit een moeilijke schaal om te hanteren.

Daarom werken we niet met geluidsdruk in Pascal maar met een geluiddrukniveau uitgedrukt in decibel (10 Bel)

dB_SPL

SPL staat voor sound pressure level of geluidsdruknuveau

   L_p = 10 x log (p²/p_ref²) = 20 x log (p/p_ref)

• p = gemeten luchtdrukvariatie

• p_ref  = de gehoordrempel 0.00002 Pascal

Gemeten geluidsdruk = 10 Pascal geeft als dB_SPL  114 dB.

• L_p = 10 x log (10²/0.00002²) = 20 x log (500.000) = 114 dB

dB-schaal

De decibelschaal is veel gemakkelijker hanteerbaar en loopt van 0 tot 140 dB dB

• 0 dB = de gehoordrempel of 0.00002 Pascal
  • 10 x log(0.00002²/0.0002²) = 0 dB

• 120 = de pijndrempel of 20 Pa
  • 10 x log(20²/0.00002²) = 120 dB

Om een idee geven van hoeveel geluidsdruk bekende geluiden vertegenwoordigen:

Bij een zuivere toon van 1000 Hz is een verschil tussen 2 geluidsdrukniveaus van:

• 1 dB voor de meeste mensen niet waarneembaar, zelfs niet in ideale luisteromstandigheden
• 3 dB net merkbaar
• 5 dB duidelijk merkbaar
• 10 dB overeenstemmend met een verdubbeling of halvering

Luidheid = hoe wij mensen geluidssterkte ervaren.

Geluidsvermogenniveau L_W van een bron

• Geluidsvermogen = de geluidsenergie die de bron uitzendt wordt uitgedrukt in Watt (Joule/seconde).
• Geluidsvermogenniveau wordt uitgedrukt in dB

L_w = 10 x log (W/W_ref)

• W = geluidsvermogen van de bron in Watt
• W_ref = referentie geluidsvermogen 0,0000000000012 Watt  (10^(-12) Watt)

Stel een bron heeft een geluidsvermogen van 0.01 Watt. Het geluidsvermogenniveau Lw van deze bron is dan = 10 x log (0.01/ 10^(-12)) = 100 dB.

Om een geluidsvermogenniveau van 100 dB te verkrijgen zijn er 10 mensen nodig die zo hard schreeuwen als ze kunnen of  10.000 mensen die normaal praten.

Geluidsintensiteitsniveau in dB

Wat wij mensen horen is eigenlijk niet de geluidsdruk maar de geluidsintensiteit.

Geluidsintensiteit is de hoeveel geluidenergie die loodrecht op een oppervlakte invalt en wordt uitgedrukt in W/m².

Geluidintensiteit is een vectoriële grootheid (met een richting) terwijl geluidsdruk een scalaire grootheid is.

Geluidsintensiteit is niet gemakkelijk te meten, geluidsdruk daarentegen wel. Dat is de reden waarom we het meestal over geluidsdruk hebben en niet over geluidsintensiteit.

Vrije veld

Geluidsintentsiteit en geluidsdruk zijn in het vrije veld (buiten, waar er geen reflecties zijn) eenvoudig in elkaar om te rekenen.

     geluidsintensiteit = geluidsdruk²/ akoestische impedantie van lucht

• akoestische impedantie = densiteit x geluidsnelheid in het medium
• akoestische impedantie van lucht = 1.22 kg/m³ x 340 m/sec = +/- 415 rayls

Diffuse veld

In het diffuse veld (binnen, met reflecties) wordt dit:

     geluidsintensiteit = geluidsdruk²/ 4 x akoestische impedantie van lucht

Geluidsintensiteitsniveau L_I in dB

    L_I = 10 x log (I/Iref)

• • I_ref =  0,0000000000012 Watt/m²  (10^(-12) Watt/m²)

• In het vrije veld is  L_I = L_p

• In het diffuse is  L_I =  L_p - 6 dB

Rekenen met de decibels

Logaritmisch rekenen is net dat tikkeltje ander dan we we gewoon zijn.

• 60 dB + 60 dB = 63 dB
  • verdubbeling = + 3 dB
    • voor onze oren is dit net op te merken

• 63 dB - 60 dB = 60 dB
  • 2 bronnen produceren samen 63 dB en we schakelen 1 bron uit
    • voor onze oren is dit net op te merken

• 60 dB + 60 dB + 60 dB = 65 dB
  • verdrievoudiging = + 5 dB
    • we gaan dit duidelijk merken

• 60 dB + 60 dB + 60 dB + 60 dB + 60 dB + 60 dB + 60 dB + 60 dB + 60 dB + 60 dB = 70 dB
  • vertienvoudiging = +10 dB
    • voor onze oren stemt dit overeen met een verdubbeling van het geluidsdrukniveau

• 60 dB + 70 dB = 70 dB
  • Wanneer er 10 dB verschil zit tussen 2 geluiden dan horen we enkel het luidste geluid

A-gewogen decibel

De gevoeligheid van het menselijk oor is niet voor alle frequenties hetzelfde.

Geluidsdrukniveau is objectief - luidheid is subjectief 

Met de A-weging proberen we het objectieve geluidsdrukniveau aan te passen aan de subjectieve luidheid.

De luidheid zoals mensen ze ervaren hangt uiteraard af van het geluiddrukniveau maar ook van de frequentie van het geluid.

Mensen horen het best middenfrequent geluid. Lagere en hogere frequenties horen we minder goed.

Wanneer de sonometer een ongewogen geluidsdrukniveau van 30 dB meet in de tertsband met middenfrequentie 25 Hz dan is dat voor de mens onhoorbaar.

Gewogen geluidsverzwakkingsindex R_w in decibel 

Dit is een labogroothieid = enkel directe geluidstransmissie via het testelement is mogelijk.

Hierbij staat de w voor weighted.

• ééngetalsaanduiding die je op technische fiches terugvindt
• wordt berekend volgens EN IS0 171-1 uit de terstbanden met middenfrequentie 100 tot 3150 Hz
• hoe hoger hoe beter
• fysisch getal dat geen rekening houdt met de oorgevoeligheid van de mens
  • we horen laagfrequent en hoogfrequent geluid minder goed dan middenfrequent geluid

Door de R-waarde van 16 tertsbanden te wegen gaat de spectrale informatie verloren. En we willen nu net het liefst weten hoe het bouwelement het stoorgeluid met haar specifieke spectrale kenmerken tegenhoudt.

Door het gebruik van de spectrale aanpassingtermen C en C_tr krijgen we toch enige info omtrent hoe goed het bouwelement normaal geluid en geluid met een belangrijke laagfrequente component tegenhoudt.

• R_w 10 dB = 1/10 van het geluid dat invalt op het testelement wordt doorgelaten

• R_w 20 dB = 1/100 wordt doorgelaten

• R_w 30 dB = 1/1000 wordt doorgelaten

• R_w 40 dB = 1/10.000 wordt doorgelaten

• R_w 50 dB = 1/100.000 wordt doorgelaten

• R_w 60 dB = 1/1000.000 wordt doorgelaten

Gewogen gestandardiseerd geluidsdrukniveauverschil D_nT,w in decibel 

De geluidsisolatie tussen 2 ruimtes in een echt gebouw. Niet alleen de directe geluidstransmissie, maar ook de flankerende transmissie en omloopgeluid speelt een rol

Hierbij staat de w voor weighted.

• ééngetalsaanduiding die je vaak in akoestische eisen voor afgewerkte gebouwen terugvindt
• wordt berekend volgens EN IS0 171-1 uit de terstbanden met middenfrequentie 100 tot 3150 Hz
• hoe hoger hoe beter
• fysisch getal dat geen rekening houdt met de oorgevoeligheid van de mens
  • we horen laagfrequent en hoogfrequent geluid minder goed dan middenfrequent geluid

D_nT,w ≥ 58 dB

• 90% van de bewoners van een nieuwbouw appartement zijn tevreden met het akoestisch comfort
• 70% van de bewoners van een nieuwbouw rijwoning zijn tevreden met het akoestisch comfort

D_nT,w ≥ 54 dB

• 70% van de bewoners van een nieuwbouw appartement zijn tevreden met het akoestisch comfort

D_nT,w ≥ 62 dB

• 90% van de bewoners van een nieuwbouw rijwoning zijn tevreden met het comfortniveau

Vragen?

Contacteer me op 0470/44 22 19 of info@geluidsisolatiedokter.be