Насколько громко 120 дБ?

Как звучат 120 дБ в повседневной жизни?

Уровень 120 дБ представляет собой огромную акустическую мощность. В обычной обстановке люди редко сталкиваются с таким сильным звуком, если только они не стоят рядом с машиной экстренных служб или не попадают в экстремальные погодные условия. Когда скорая помощь проносится по открытой улице с включенной сиреной, звуковое давление, воздействующее на пешехода на тротуаре, может достигать 120 дБ. Раскат грома от близкого удара молнии также создает пики около 120 дБ. В отличие от раскатистого гула далекого грома, близкий удар обрушивается с внезапной, сокрушительной силой.

Уровень звукового давления измеряется по логарифмической шкале децибел. Поскольку шкала логарифмическая, а не линейная, акустическая энергия быстро умножается по мере роста чисел. Увеличение на 10 дБ означает примерно десятикратное увеличение звуковой энергии и воспринимается человеческим ухом примерно в два раза громче. Звук в 120 дБ примерно в два раза громче звука в 110 дБ и несет в десять раз больше энергии. По сравнению с обычной разговорной речью на уровне 60 дБ, сирена в 120 дБ несет в миллион раз больше акустической энергии. Вы можете посмотреть, как это соотношение выглядит во всем диапазоне человеческого слуха, в нашей таблице децибел.

Физический порог боли и акустическая травма

Чувствительность человеческого слуха имеет биологические пределы. Медицинские и акустические стандарты определяют порог боли человека в диапазоне от 120 дБ до 130 дБ. Большинство повседневных звуков вызывают дискомфорт из-за раздражения или громкости, но звуковые волны на уровне 120 дБ вызывают физическую боль внутри слухового прохода. Звуковое давление физически нагружает барабанную перепонку и крошечные волосковые клетки внутри улитки.

Измерители уровня звука используют сети частотного взвешивания, чтобы учитывать восприятие человеком разных частот. Измерение в dBA учитывает частоты в соответствии с чувствительностью человеческого слуха, в то время как dBC имеет почти плоскую характеристику и учитывает низкие частоты. При 120 dBA механическое воздействие на внутреннее ухо крайне велико. Сенсорные волосковые клетки преобразуют физические звуковые колебания в электрические нервные сигналы. Звуковые волны на уровне 120 дБ могут чрезмерно растянуть, согнуть или разорвать эти клетки. Поврежденные волосковые клетки не восстанавливаются. Центры по контролю и профилактике заболеваний (CDC) отмечают, что потеря слуха маловероятна при звуках на уровне 70 dBA или ниже даже в течение длительного времени, но длительное или повторное воздействие на уровне 85 dBA и выше может вызвать постоянную потерю слуха. При 120 дБ для повреждения не нужны месяцы повторного воздействия. Акустическая травма может начаться за считанные секунды.

К немедленным предупреждающим признакам чрезмерного акустического воздействия относятся физическая боль, сильное ощущение заложенности в ушах и звон, известный как тиннитус. Еще один распространенный признак — временное смещение порога слышимости: после прекращения шума слух кажется приглушенным, словно уши заложены ватой. Если вам приходится кричать, чтобы вас услышал человек, стоящий на расстоянии вытянутой руки, уровень окружающего шума опасно высок.

Безопасные пределы воздействия: почему NIOSH разрешает только 9 секунд

Органы здравоохранения рассчитывают безопасное время воздействия на основе общей звуковой энергии, попадающей в ухо. Национальный институт охраны труда (NIOSH) рекомендует предел профессионального воздействия 85 dBA для восьмичасовой смены. NIOSH использует шаг обмена в 3 дБ. Это означает, что каждое увеличение на 3 дБ удваивает звуковую энергию и сокращает допустимое время безопасного воздействия вдвое.

В соответствии со стандартом NIOSH, безопасная продолжительность воздействия неуклонно снижается по мере роста уровня в децибелах:

• 85 dBA: 8 часов
• 88 dBA: 4 часа
• 91 dBA: 2 часа
• 94 dBA: 1 час
• 97 dBA: 30 минут
• 100 dBA: 15 минут
• 103 dBA: около 7.5 минут
• 106 dBA: около 4 минут
• 109 dBA: около 2 минут
• 112 dBA: около 1 минуты

Продолжая этот расчет выше 112 dBA, получаем, что безопасное время сокращается примерно до 30 секунд при 115 dBA, примерно до 15 секунд при 118 dBA и примерно до 9 секунд при 120 dBA. За девять секунд уши поглощают всю рекомендованную суточную норму акустической энергии. Для сравнения, правила охраны труда, установленные Управлением по охране труда (OSHA), устанавливают юридически допустимый предел в 90 dBA на 8 часов с порогом действия 85 dBA при шаге обмена 5 дБ. Даже в рамках нормативных требований с более высокими допустимыми уровнями 120 дБ считается экстремальной опасностью. Для внезапного импульсного шума короткой продолжительности NIOSH и OSHA указывают, что пиковый уровень звука никогда не должен превышать 140 дБ.

Работники экстренных служб и воздействие сирен на работе

Работники экстренных служб постоянно подвергаются риску воздействия звуков уровня 120 дБ. Парамедики, пожарные и полицейские вынуждены работать рядом с автомобильными сиренами, которые должны пробиваться сквозь плотный транспортный поток, хорошую звукоизоляцию автомобилей и городской фоновый шум. Электронная сирена или механический воздушный сигнал, установленный на решетке радиатора или крыше машины экстренных служб, легко создает уровень 120 дБ на близком расстоянии.

Когда сотрудники экстренных служб выходят из машин на дорогу, пока сирены продолжают работать, они оказываются прямо в зоне мощного звукового поля. Городские каньоны, образованные высокими бетонными и стеклянными зданиями, мешают звуку свободно рассеиваться. Звуковые волны отражаются от фасадов зданий, поддерживая высокий уровень звукового давления на уровне земли. Один выезд с несколькими включениями сирен может превысить 9-секундный суточный лимит NIOSH еще до того, как пройдет половина смены. За годы службы повторные кратковременные воздействия приводят к кумулятивной профессиональной потере слуха и хроническому тиннитусу. Вы можете отслеживать изменения шумовой обстановки во время повседневных дел с помощью нашего онлайн-шумомера или следить за тенденциями непрерывного воздействия в Шумомере.

Расстояние и акустическая физика при 120 децибелах

Звуковые волны теряют интенсивность по мере распространения по воздуху. На открытом воздухе звук подчиняется закону обратных квадратов: удвоение расстояния от небольшого источника звука снижает уровень примерно на 6 дБ. Если сирена создает уровень 120 дБ на расстоянии нескольких футов, увеличение расстояния вдвое снижает уровень звука до 114 дБ. Удвоение расстояния еще раз снижает его до 108 дБ, а еще одно удвоение уменьшает уровень до 102 дБ. Вы можете прочитать о том, как ведут себя менее высокие опасные уровни, в нашем руководстве о том, насколько громко 115 дБ.

В помещении правило снижения на 6 дБ работает не так хорошо. Твердые поверхности, такие как стены, плиточные полы и потолки, отражают звуковую энергию обратно в комнату, а не дают ей рассеяться. Это создает реверберационное звуковое поле, в котором уровень шума с расстоянием снижается гораздо медленнее, чем на улице. В парковочном гараже или бетонном туннеле сирена в 120 дБ сохраняет опасный уровень на гораздо большей площади.

Другое фундаментальное правило децибел относится к нескольким источникам звука. Поскольку децибелы логарифмичны, два уровня звука нельзя складывать обычным сложением. Когда два одинаковых источника звука работают одновременно, общий уровень шума увеличивается примерно на 3 дБ. Если две машины экстренных служб одновременно подают сирены уровнем 120 дБ в непосредственной близости друг от друга, общий уровень звука не достигает 240 дБ. Вместо этого он составляет 123 дБ. Этот прирост на 3 дБ означает удвоение акустической энергии, что сокращает безопасное время воздействия по рекомендациям NIOSH примерно с 9 секунд до менее чем 5 секунд. Чтобы изучить более высокие уровни, ознакомьтесь с нашим разбором того, насколько громко 125 дБ.

Ограничения измерений смартфоном по сравнению с откалиброванными шумомерами

Многие люди пытаются измерять громкие звуки с помощью приложений для смартфонов, но потребительские телефоны сталкиваются с серьезными аппаратными ограничениями при приближении к 120 дБ. Встроенные микрофоны смартфонов предназначены в первую очередь для записи человеческой речи и тихих звуков окружающей среды. Типичный микрофон смартфона имеет собственный уровень шума от 25 дБ до 35 дБ. На верхнем пределе микрофон и аналого-цифровой преобразователь упираются в электронный предел между 95 дБ и 110 дБ.

Когда звук достигает 120 дБ, акустическое давление перегружает мембрану микрофона смартфона. Это вызывает цифровое клиппирование, при котором пики звуковой волны срезаются. Приложение может зависнуть, выдать ошибку или продолжать показывать неизменное значение между 95 дБ и 110 дБ, даже если реальный уровень шума растет. Тестирование NIOSH показало, что лучшие приложения для смартфонов Apple iPhone могут измерять уровень с погрешностью около 2 dBA по сравнению с откалиброванным эталонным прибором в умеренном диапазоне от 65 dBA до 95 dBA. Однако многие устройства Android показывают значительно заниженные результаты выше 90 дБ из-за различий в аппаратном обеспечении и автоматической регулировки усиления.

Для точного измерения 120 дБ специалисты по безопасности полагаются на откалиброванные шумомеры класса 1 или класса 2, оснащенные специальными микрофонными капсюлями для высокого звукового давления. При измерении колеблющегося или внезапного шума расчет эквивалентного непрерывного уровня звука (Leq) за 30–60 секунд дает гораздо более точную оценку шумового воздействия, чем наблюдение за скачками одного пикового значения на экране.

Средства защиты слуха и защитные меры при уровне 120 дБ

При воздействии звука уровня 120 дБ необходимо немедленно принять защитные меры, чтобы предотвратить акустическую травму. Самая быстрая защита — увеличить расстояние. Если отвернуться и отойти от источника шума, уровень будет падать на 6 дБ при каждом удвоении расстояния, быстро выводя вас из зоны болевого порога.

Если избежать воздействия сильного шума невозможно, необходимо использовать средства защиты слуха. Хорошо подобранные беруши часто снижают уровень звука на 15–30 дБ в диапазоне речевых и высоких частот. Если правильно вставленные беруши обеспечивают снижение шума на 25 дБ, уровень сирены в 120 дБ у барабанной перепонки снизится до 95 дБ. Хотя 95 дБ — это все еще громко, безопасное время воздействия по рекомендациям NIOSH увеличивается примерно с 9 секунд до часа. На практике реальная защита обычно ниже заявленной производителем, поскольку беруши могут быть неправильно вставлены, не подходить по размеру или неплотно прилегать.

Для работников, находящихся в зонах экстремального шума, двойная защита обеспечивает наибольший запас безопасности. Наушники противошумного типа поверх хорошо подобранных берушей обеспечивают дополнительное ослабление звука, помогая снизить интенсивный низкочастотный шум и сильные пики звукового давления. В любой обстановке, где возникает боль в ушах, появляется постоянный звон или слух остается приглушенным, необходимо немедленно снизить уровень шума, чтобы защитить слух в долгосрочной перспективе.