Domanda:
Perché indossare contemporaneamente le cuffie (passive o attive) e gli inserti auricolari non può produrre un rapporto di riduzione del rumore (NRR) superiore a 36 dB?
Franck Dernoncourt
2020-07-06 03:27:01 UTC
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Ho letto su Wikipedia:

L'uso simultaneo di cuffie antirumore (passive o attive) e tappi per le orecchie offre la massima protezione, ma l'efficacia di tale protezione combinata relativo alla prevenzione di danni permanenti all'orecchio è inconcludente, con prove che indicano che un rapporto di riduzione del rumore combinato (NRR) di soli 36 dB (ponderato C) è il massimo possibile utilizzando cuffie e tappi per le orecchie contemporaneamente, pari a solo 36-7 = 29 Protezione dB (A). [23]

Il riferimento [23] ( mirror) dice:

Per tiri frequenti o anche occasionali lavori con il fucile ad alta velocità, consigliamo una maggiore protezione. La tua scelta più sicura è una combinazione di spine più un manicotto indossato sopra di esse. In combinazione, una buona stima della protezione massima fornita può essere calcolata aggiungendo 6 al valore del tappo: ad esempio, un manicotto Ultimate 10 a 30 NRR, più un tappo in schiuma MAX, ti darà almeno 36 NRR. Inoltre, utilizzando questo sistema di cuffie e tappi, avrai a disposizione la massima protezione possibile in un dispositivo di protezione dell'udito portatile, a qualsiasi prezzo.

Perché posso " t indossare contemporaneamente le cuffie (passive o attive) e i tappi per le orecchie nel migliore dei casi si ottiene un rapporto di riduzione del rumore (NRR) superiore a 36?

Avrei pensato che indossare tappi per le orecchie personalizzati con 30 dB NRR in aggiunta a una cuffia con 33 dB NRR porterebbe a una protezione superiore a 36 dB NRR.

Tre risposte:
#1
+11
Tom
2020-07-06 13:15:21 UTC
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Piccolo disclaimer sui decibel

Per le pressioni sonore, i decibel sono definiti come segue:

XdB = 20 log (p1 / p0)

dove p1 è l'ampiezza del campo di pressione del suono e p0 un riferimento (20microPascal di pressione).

Questo si traduce in termini di potenza / volume come:

Pow_dB = 10 log (P1 / P0)

A causa di questa definizione, non puoi semplicemente aggiungere poteri sonori:

  10 log (( P1 + P2) / P0) diverso da 10 log (P1 / P0) + 10 log (P2 / P0) 

Tuttavia grazie alla prima formula qui si sommano quando si usano i decibel per guadagno o attenuazione : iniziamo con una pressione sonora P1 e applichiamo un guadagno doppio. La pressione risultante è 2 * P1. In dB:

  X = 10 log (2 * P1 / P0) = 10 log (2) + 10 log (P1 / P0) circa 10 log (P1 / P0) + 3dB  

Se moltiplichiamo questo ultimo livello sonoro per 2 un'altra volta, finirà per finire che abbiamo aggiunto di nuovo 3dB, ottenendo un valore finale di

  X = 10 log (4 * P1 / P0) = 10 log (4) + 10 log (P1 / P0) circa 10 log (P1 / P0) + 3dB + 3dB = 10 log (P1 / P0) + 6dB 

Ovviamente funziona al contrario. Dividiamo il nostro suono per due:

  X = 10 log (P1 / (2 * P0) = 10 log (1/2) + 10 log (P1 / P0) circa 10 log (P1 / P0) - 3dB  

Dividere la potenza equivale a sottrarre dB.

È chiaro, perché, per noi umani dietro un mixer, è molto più semplice pensa in termini di addizione o sottrazione quando sei dietro una console.

Informazioni sul tuo problema

Secondo quanto ho detto, in realtà dovresti essere in grado di sommare la riduzione in dB della protezione ...

Ma: queste protezioni proteggono le tue orecchie e, sfortunatamente, anche il suono viaggia nella carne . Diamo un'occhiata alla trasmissione coefficiente del suono:

  T = 2 Z2 / (Z1 + Z2)  

Dove Z sono l ' impedenza acustica dei nostri due mezzi (diciamo, aria e acqua, principalmente come la carne).

Si può calcolare queste due impedenze:

  Zwater = 1.5 10 ^ 6 Pa s / mZair = 408 Pa s / m  

Risultato:

  T = 2Zair / (Zair + Zwater) = 0.000544  

Trasformiamolo in termini di attenuazione in dB:

10 log (2 * Z1 / (Z1 + Z2)) = -32.64 dB

Noterai che questo non è lontano per -36dB, soprattutto considerando che la propria testa è composta solo da acqua! Le cose saranno leggermente diverse se si considera il cranio e così via, ma il quadro generale è qui.

Questo è il motivo per cui una protezione per le orecchie non può ridurre di quello: non impedisce al suono di raggiungere il tuo orecchio interno dalla carne, o il tuo cranio ...

QED

Ciò significherebbe che saresti in grado di ottenere più di 36 dB di protezione dell'udito indossando una tuta antirumore per tutto il corpo?
@nick012000 Molto probabile. Non sono sicuro di quanto sarebbe pratico ...
Penso che tu abbia un errore nella tua formula per i decibel. Dovrebbe essere 20 volte il log10 del rapporto di pressione o 10 volte il log10 del rapporto di potenza.
@TannerSwett Dipende se parli in termini di ampiezza (campi di pressione o velocità) (10 log_10) o in termini di energia / potenza che, appoggiandosi al quadrato dell'ampiezza, si trasforma in 20 log_10. Nell'audio solitamente si occupa della pressione (livello sonoro ** pressione ** o SPL).
@nick012000 Presumibilmente le camere anecoiche bloccano il suono di oltre 36 dB e sono tute anti-suono per tutto il corpo, a forma di cubo con molto spazio extra.
[Wikipedia dice] (https://en.wikipedia.org/wiki/Decibel#Definition) (citando uno standard ISO) che il livello di pressione sonora è definito come 20 volte il logaritmo di un rapporto di pressione e il livello di potenza sonora è definito come 10 volte il logaritmo di un rapporto di potenza. Prendere il logaritmo di un rapporto di pressione e poi moltiplicarlo per 10 non è corretto; non ti darà il livello di pressione sonora.
@TannerSwett Hai ragione qui tutto è fatto in termini di potenza, lo modifico.
Puoi aggiungere guadagni e attenuazioni perché quelli sono in realtà moltiplicatori e quando moltiplichi come basi, gli esponenti si sommano. Mettere le cuffie sui tappi per le orecchie non è un'azione moltiplicativa, è additiva.
@ToddWilcox Sì, è moltiplicativo, come qualsiasi effetto di trasmissione in Fisica, non dipende dalla potenza dell'onda in arrivo: Transmission = incoming * Transmission_coef. Dai un'occhiata a: https://en.wikipedia.org/wiki/Transmission_coefficient
Cuffie e tappi per le orecchie attenuano il suono, uno dopo l'altro ...
L'ultima riga è l'unica cosa necessaria in questa risposta. La domanda non mostra alcuna confusione sulla combinazione dell'attenuazione in dB. +1 a prescindere
Questo non spiega perché l'OSHA afferma che quando si combinano due diversi dispositivi di protezione dell'udito, non si possono semplicemente aggiungere gli NRR. Invece, si prende il NRR più alto e si aggiunge 5 ad esso. Ciò si applica agli NRR di, diciamo, 12. Se hai ragione, allora NRR 12 + NRR 12 dovrebbe dare come risultato un NRR di 24 (perché non è neanche lontanamente vicino alla massima attenuazione teorica che hai postulato qui), ma OSHA dice che il il risultato corretto è NRR 17, che è più in linea con la fisica della situazione come ho affermato che siano. Vedi: https://www.osha.gov/SLTC/noisehearingconservation/attenuation.html
@ToddWilcox Tutte queste sono ricette salutari. Il mio punto è dal punto di vista della fisica. Se il suono viaggia attraverso un materiale assorbente dopo l'altro, l'assorbimento agirà su ciò che è uscito dal secondo materiale, e questo è moltiplicativo in quanto si tratta di un'attenuazione. Questo come niente a che fare che il caso con due altoparlanti uno accanto all'altro.
Da segnalare che nel caso particolare di carabine e fucili a pompa, la tecnica consiste letteralmente nel schiacciare le ossa del viso contro il calcio, fornendo un ottimo canale per le vibrazioni.
@ToddWilcox La differenza potrebbe derivare dal fatto che l'aria racchiusa tra le due protezioni non sarà "esattamente" come spazio libero. Ciò potrebbe anche tener conto del fatto che gli operatori non sempre mettono le protezioni correttamente. Il fattore umano è preso in considerazione in questi coeff.
@nick012000: per alcuni valori di "tuta anti-suono per tutto il corpo". Andrai meglio di -36dB se puoi circondarti di uno strato di vuoto abbastanza duro, magari con sospensioni a levitazione magnetica o suole in gomma morbida! Più realisticamente, un qualche tipo di casco potrebbe forse fare meglio di cuffie e tappi.
#2
+2
BlueRaja - Danny Pflughoeft
2020-07-06 22:52:57 UTC
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Oltre a ciò che ha detto @Tom_C, un altro motivo è che sia i tappi per le orecchie che le cuffie sono molto bravi a bloccare i suoni ad alta frequenza, ma molto scarsi a bloccare quelli a bassa frequenza.

Presumibilmente la riduzione di "30dB "presume che il suono sia ugualmente forte su alcune gamme di frequenze standard, ma mentre si indossano entrambi i componenti, l '" ingresso "per i tappi per le orecchie sarà costituito in gran parte dalle basse frequenze che le cuffie non sono state in grado di bloccare.

Giusto punto, ma attenuano abbastanza bene le basse frequenze secondo [questi grafici] (https://music.stackexchange.com/a/22370/2589).
@FranckDernoncourt: Hmm, quel grafico termina un ordine di grandezza sopra la frequenza udibile più bassa. Secondo [questo rapporto (pag.14)] (https://www.hearingprotech.com/pdf/en/Pub_Select-a-hearing-protector-with-uniform-response.pdf), varia notevolmente in base al marchio, con alcuni marchi abbastanza costosi che si mantengono stabili in tutto lo spettro, mentre altri si comportano come ho descritto.
Grazie, questo è un documento molto interessante (mirror: https://archive.org/details/2012-select-a-earing-protector-with-uniform-response-hearingprotech-gwenole-nexer)! Tuttavia, la differenza di attenuazione tra 63 dB e 250 dB non è così grande nelle pagine 14 e 15, ma è decisamente bene essere consapevoli. Vorrei che più tappi per le orecchie avessero misurazioni per 63 dB (e inferiori). Ho un ER25 personalizzato (errore di battitura nel prezzo nella loro tabella, dovrebbe essere ~ 150 EUR). Sarei curioso di vedere una tabella simile per protezioni personalizzate per il sonno o gli ambienti di costruzione.
@frankdernoncourt Penso che tu intendessi Hz e non dB;)
#3
-2
Todd Wilcox
2020-07-06 10:06:33 UTC
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Sembra che un punto di confusione su questa domanda sia in realtà la fisica, non la matematica.

Un semplice esperimento che puoi provare a casa che spiega perché i tappi per le orecchie + le cuffie non raddoppiano i dB di attenuazione :

Sono necessari due altoparlanti amplificati e un misuratore di dB. Crea una traccia mono nella tua DAW preferita di qualche sorgente sonora, il rumore rosa sarebbe perfetto. O se hai un generatore di rumore, usalo. Riproduci il rumore miscelato equamente attraverso entrambi gli altoparlanti alimentati. Spegni un altoparlante e regola l'altro in modo da avere una lettura chiara nel misuratore dB - qualcosa come 70 dB sarebbe buono. Quindi spegni l'altoparlante che hai appena regolato, accendi l'altro e regolalo in modo che corrisponda al primo (aiuta avere un treppiede per montare il misuratore dB in modo che non si muova tra le letture).

Ora dovresti avere due altoparlanti ciascuno calibrato per riprodurre il rumore bianco correlato a 70 dB. Quando accendi entrambi gli altoparlanti, l'SPL risultante è non di 140 dB, il che è dannatamente positivo perché danneggerebbe l'udito. Il misuratore SPL dovrebbe mostrare qualcosa di vicino a 76 dB. In pratica, sarà probabilmente inferiore a 76 dB perché anche se il segnale inviato a entrambi gli altoparlanti è correlato, il suono risultante che arriva al misuratore dB da ciascun altoparlante non è più correlato a causa delle diverse lunghezze del percorso e dei riflessi dalle superfici della stanza.

Se vuoi esplorare ulteriormente, calibra entrambi gli altoparlanti per riprodurre il rumore a 60 dB (invece di 70). Ora, quando sono entrambi accesi, dovresti ottenere un livello di circa 66 dB. Raddoppiando la quantità di suono si ottiene un aumento di 6 dB. Quando si spegne uno degli altoparlanti, il livello scende di 6 dB. Dimezzando la quantità di suono si ottiene un calo di 6 dB.

Non è un'analogia perfetta, ma la fisica e la matematica corrispondono agli NRR. Se hai 30 inserti NRR e aggiungi 30 cuffie NRR, ottieni 6 dB extra di riduzione per un totale di 36. Se invece avessi 20 inserti NRR e aggiunto 20 cuffie NRR, ti ritroveresti con un NRR di 26. Se i due numeri non corrispondono, la matematica diventa un po 'più complicata. Il punto è che non è possibile aggiungere NRR, perché non è acusticamente analogo a una riduzione di 30 dB seguita da un'altra riduzione di 30 dB. Allo stesso modo l'aggiunta di un secondo altoparlante che riproduce lo stesso suono non significa aggiungere acusticamente 70 dB di guadagno a altri 70 dB di guadagno.


Una spiegazione più semplice:

La tua intuizione che partire con 30 dB di riduzione e fornire ulteriori 30 dB di riduzione raddoppia la riduzione. È corretto. Ciò che è fonte di confusione è che quando raddoppi la riduzione, aumenti quella riduzione di 6 dB. Il motivo per cui 2x = 6 dB è quello che ho scritto di seguito:


Questo taglia dritto al cuore di ciò che sono effettivamente i decibel. Un modo per pensarci è come rapporti. Un altro modo, che ci aiuta a capire perché non aggiungono o sottraggono linearmente, è pensare a loro come esponenti.

Ad esempio, 2 2 + 2 2 non è uguale a 2 4 , è uguale a 2 3 . Quindi, se ignoriamo la base comune di tutti quegli esponenti, risulta che 2 + 2 = 3! Tieni inoltre presente che:

  • 2 3 + 2 3 = 2 4
  • 2 4 + 2 4 = 2 5
  • 2 5 + 2 5 = 2 6
  • ecc.

Un decibel è un esponente con la base rimossa, quindi combinando due diversi decibel valori non restituisce un nuovo valore che è la somma dei due valori. Quando aggiungiamo un esponente di 2 a se stesso, il valore che otteniamo è l'esponente più 1 di 2. Quindi in matematica "esponente di 2":

x (+) x: = x + 1

Dove (+) è la speciale operazione di "aggiunta di esponenti di 2" e: = è un tipo speciale di "uguale" per l'operazione.

Proprio come possiamo creare quegli speciali "esponenti di 2 "matematica, c'è una matematica speciale per" aggiungere "valori in decibel. In matematica decibel:

x (+) x: = x + 6

(Gli esperti in decibel vorranno far notare che questo non è sempre vero - in realtà ci sono due diversi tipi di decibel che hanno una matematica leggermente diversa per ciascuno di essi. Per questa risposta, concentriamoci solo sul tipo di decibel che obbedisce alla "formula" sopra.)

In altre parole, se abbiamo un suono di 30 dB e aggiungiamo altri 30 dB di suono, il livello sonoro risultante sarà di 36 dB, non 60 dB.

La stessa relazione vale inverso per decibel negativi. Se abbiamo 30 dB di riduzione del suono e aggiungiamo altri 30 dB di riduzione del suono, la riduzione totale è di 36 dB.

Il motivo per cui 36 dB è un limite morbido per la riduzione del suono portatile è perché puoi non continuare ad aggiungere cuffie sempre più grandi.

Potresti pensare: "Ehi Todd, hai detto che 30 dB più 30 dB equivalgono a 36 dB, ma che dire di 30 dB più 33 db? " La risposta è che quei 3 dB extra non sono così tanti se combinati con gli altri 30 dB e possiamo facilmente arrotondare il totale per difetto a 36 dB.

Grazie per l'ottima spiegazione, ha senso! (Mi chiedo se sarebbe preferibile sostituire "2 + 2 = 3!" Con "2 + 2 = 3." in modo che le persone non leggano il punto esclamativo come fattoriale.)
"Un altro modo, che ci aiuta a capire perché non aggiungono o sottraggono linearmente": lo fanno quando parli in termini di guadagno o attenuazione.
"Se abbiamo 30 dB di riduzione del suono e aggiungiamo altri 30 dB di riduzione del suono, la riduzione totale è di 36 dB." : Non è possibile aggiungere livello sonoro, ma è corretto aggiungere attenuazione o guadagno, in quanto sono prodotti del livello sonoro che si trasformano in somma grazie al logaritmo di dB. Direi che questo non è l'argomento giusto.
Questa è la spiegazione non corretta. L'aggiunta di un'onda sonora di 30 dB a un'altra di un'onda sonora di 30 dB della stessa frequenza può effettivamente produrre un'onda sonora di 36 dB (o qualsiasi cosa tra 0 e 36, a seconda della fase relativa delle onde). Quando si parla di pressione sonora, x dB significa "10 ^ x più alto del volume di riferimento". Viene sommata la pressione sonora, che non è facilmente rappresentabile con gli esponenti.
Tuttavia, l'utilizzo di tappi per le orecchie con attenuazione di 20 dB e cuffie auricolari da 10 dB produce un'attenuazione teorica di 30 dB. Qui x db di attenuazione significa "il suono che esce sarà 10 ^ x volte meno forte di quelli che entrano". Quando si concatenano gli attenuatori, è necessario moltiplicare i rapporti di attenuazione per ottenere il totale. 10 ^ x * 10 ^ y = 10 ^ (x + y). Man mano che i rapporti vengono moltiplicati, vengono aggiunti gli esponenti. Controlla la risposta di @Tom_C: probabilmente è una spiegazione corretta.
"Se abbiamo 30 dB di riduzione del suono e aggiungiamo altri 30 dB di riduzione del suono, la riduzione totale è di 36 dB." - Non ha senso per me. Stai effettivamente dicendo che i tappi per le orecchie riducono la pressione sonora (o forse la potenza sonora) di una quantità costante. Ma non lo fanno, vero?
Perché 6? Non dovrebbe essere 3? (Perché 10 ^ 0,3 è circa 2, come 10 ^ 3 è circa 2 ^ 10.) (Aggiunto: Oh, ricordo che qualcuno una volta mi ha spiegato che a volte c'è un quadrato coinvolto da qualche parte.)
Questa risposta è sbagliata. Una riduzione di 30dB rappresenta una riduzione moltiplicativa della potenza acustica di 1/1000. Il concatenamento di due di questi ridurrebbe, in teoria, la potenza acustica di 1/1000 * 1/1000 o 60 dB. Il motivo per cui ciò non accade è una questione di pragmatica.
@BlueRaja-DannyPflughoeft Dove ti sei confuso è che le riduzioni non sono "concatenate". Non si moltiplicano insieme, si sommano. Quando metti le cuffie sugli auricolari, non è 1/1000 * 1/1000, è una formula diversa che si traduce in un guadagno risultante di 1/2000, non 1 / 1.000.000.
@ja2142 Sono ** non ** moltiplicati in questo caso, vengono aggiunti.
@Tom_C Sembra che l'incomprensione di questo argomento non sia la matematica, è la fisica. Mettere le cuffie sui tappi per le orecchie ** NON ** concatena gli stadi di attenuazione !! È analogo ad avere due altoparlanti che riproducono entrambi musica a 80 dB SPL (ciascuno). Quando entrambi suonano insieme e si esegue una lettura, la lettura è di 86 dB SPL (circa). Se si spegne un altoparlante, il livello scende a 80 dB SPL. Questo perché i livelli dei due altoparlanti vengono ** aggiunti **, non moltiplicati insieme.
@toddwilcox Sono d'accordo per gli altoparlanti, ma la situazione non è la stessa qui. Prendete due muri uno dopo l'altro e non uno accanto all'altro, ciascuno attenuando 3bB, l'attenuazione totale dopo i due muri sarà 6bB.
@Tom_C Ora stai dicendo che STC e NRR sono matematicamente / acusticamente analoghi, cosa su cui non sono d'accordo.
@ToddWilcox Ma le cuffie e i tappi sono attenuatori a catena. Il suono tra le cuffie e i tappi per le orecchie è attenuato solo dalle cuffie. Quindi, come "input" per i tappi per le orecchie, prendi "output" delle cuffie. È molto simile al caso di due muri in successione: l'attenuazione si moltiplica (quindi si aggiunge in dB). Come ho detto, sono d'accordo sul fatto che due altoparlanti non funzionino in questo modo, ma qui entrambi i dispositivi di protezione dell'udito attenuano il suono, non lo producono.


Questa domanda e risposta è stata tradotta automaticamente dalla lingua inglese. Il contenuto originale è disponibile su stackexchange, che ringraziamo per la licenza cc by-sa 4.0 con cui è distribuito.
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