การตรวจวัดระดับเสียงในส่ิงแวดลอม

นิยาม

เดซิเบล (Decibel, dB)

คือ หนวยวัดในสเกลของลอการิทึม ของระดับความเขมของเสียงใดๆ (sound intensity) ตอระดับความเขมของเสียงมาตรฐานหรือระดับขีดเริ่มการไดยิน (the threshold of hearing)

)(log20)(log10 102

10refref PP

PPL == dB

โดยที่ Pref = 20 µPa

ระดับเสียง (Sound Level or Noise Level in dB)

คือ ระดับเสียงซึ่งมักใชแทนคําวา ระดับความดันเสียง (Sound Pressure Level, SPL in dB)

ระดับความดันเสียงแบบถวงน้ําหนัก (Weighted sound pressure level)

คือ ระดับความดันเสียงที่ไดจากการวัดที่มีการถวงน้ําหนักความถี่ดวยวัตถุประสงคตางๆ กันในแตละชวงความถี่ เชน การถวงน้ําหนักแบบ A จะใหผลคลายกับการไดยินของเซลขนในหูของมนุษยมากที่สุด แบบ C จะเหมาะสมกับการศึกษาเสียงความถี่ต่ํา เปนตน

ระดับความดันเสียงสูงสุด(Maximum Sound Pressure Level, Lmax in dB)

www.aqnis.pcd.go.th

การตรวจวัดระดับเสียงในส่ิงแวดลอม

คือ คาสูงสุดของระดับความดันเสียงที่ซึ่งปรากฏในชวงเวลาที่กําหนด คานี้จะขึ้นอยูกับ frequency weighting และ time weighting เชน คาสูงสุดของ slow A-weighted sound pressure level ขณะที่เครื่องบินบินผานไปซึ่งใชในการประเมินเสียงจากเครื่องบิน (ดู perceived noise level, PNL)

ระดับความดันเสียงต่ําสุด(Minimum sound pressure level, Lmin in dB)

คือ คาต่ําสุดของระดับความดันเสียงที่ปรากฏในชวงเวลาที่กําหนด เปนคาที่ใชในขั้นตอนการประเมินผล

ระดับเสียงเฉล่ีย 24 ช่ัวโมง (Equivalent Sound Pressure Level, Leq, 24 hr in dB)

คือ คาระดับเสียงในอุดมคติที่บอกการเปลี่ยนแปลงของระดับพลังงานเสียงที่เกิดขึ้นในชวงเวลาซึ่งเรามักเรียกกันวา คาระดับเสียงเฉลี่ย 24 ชั่วโมง โดยมีการคํานวณไดดังสมการ และ รูปนี้

−

= ∫2

1

2

02110, )(1log10

t

t

tTAeq dt

pp

ttL dB(A)

หรือ

= ∑

=

n

i

LTAeq

i

nL

1

1010, 101log10 dB(A)

โดยที่ pt คือ Effective Pressure [Pa] p0 คือ Reference Pressure, 20 µPa N คือ จํานวนครั้งของการวัด Liคือ ระดับเสียงที่ I หมายเหตุ 1. การวัด LAeq,T นั้น ถาใช frequency weighting แบบใดหนวยที่ใชจะเปลี่ยนเปนแบบนั้น เชน LAeq,T หนวยเปน

dB(A) LBeq,T หนวยเปน dB(B) และ LCeq,T หนวยเปน dB(C) 2. ในกรณีที่ทราบระดับเสียงเปนชวงเวลาหนึ่งๆ (t) แลว ตองการหาคาระดับเสียงนั้นในอีกชวงเวลาหนึ่งๆ (T) โดยที่

T ≥ t ใหใชสมการดังนี้ในการคํานวณได

TtlogLL pT,eq 10+=

ตัวอยาง ถามีระดับเสียงเฉลี่ยจากแหลงกําเนิดหนึ่งในชวงเวลา 0.5 ชั่วโมงมีคา 100 dB ตองการหาคาระดับเสียงเฉลี่ยในชวงเวลา 8 ชั่วโมง ทําไดดังนี้

85.0log101008, +=hreqL =88 dB

www.aqnis.pcd.go.th

การตรวจวัดระดับเสียงในส่ิงแวดลอม

รูป ระดับเสียงเฉลี่ยในชวงเวลา

มีตัวอยางการคํานวณ LAeq,T Source Leq,T in dB(A) T-time Correction in dB(A) Corrected Level in dB(A) 1 80 4 -10log(4/8) = -3 77 2 85 5 -6 79 3 77 8 0 77

Leq,8hr = 10 log(107.7+107.9+107.7) = 82.5 dB(A)

หรือ ใชสมการที่ 2.5

)Tlog()t...ttlog(L n/L/L/L

Thr,eqpnpp 1010101010 10

210

110 21 −×++×+×=

เทากับ Leq,8hr = 10 log(108.0x4 + 108.5x2+107.7x8)-10log(8) = 82.5 dB(A)

ระดับเสียงเฉล่ียกลางวันกลางคืน (Day-Night Sound Pressure Level, Ldn in dB)

คือ คา Leq, 24hr ที่ใชการประเมิน ดวยการบวก 10 dB เพิ่มเขาไปกับคา Leq, 1hr ในชั่วโมงของชวงเวลากลางคืน (22:00-07:00 น.) ปจจุบันประเทศสหรัฐอเมริกาประกาศใชเปนกฎหมาย

ระดับเสียงที่ไดรับ(Sound Exposure Level, SEL in dB) หรือ Single Event Noise Exposure Level, LAX

คือ คาระดับเสียงทางทฤษฎีที่ใชในการอธิบายระดับเสียงคงที่ในระยะเวลา 1 วินาทีโดยรวมพลังงานเสียงทั้งหมดในชวงเวลาที่ตรวจวัดชวงสั้นๆ ของเหตุการณใดเหตุการณหนึ่ง ดังสมการตอไปนี้

dtptpSEL

T

∫=0 2

0

2 )(log10 dB

โดย p(t) คือ ความดันเสียงที่เปล่ียนไปในชวงเวลา T นิยมใชถวงน้ําหนักแบบ A สามารถหาความสัมพันธระหวางคา SEL กับ Leq ได

TSELL Teq log10, −= dB

www.aqnis.pcd.go.th

การตรวจวัดระดับเสียงในส่ิงแวดลอม

โดยที่ T คือเวลาในหนวยวินาทีในชวงที่ตรวจวัด Leq

ถาเกิดเหตุการณที่ตรวจวัด SEL หลายครั้งซ้ําๆ กัน จะมีวิธีการหาความสัมพันธระหวาง SEL กับ Leq

NTSELL Teq log10log10, +−= dB

โดยที่ N คือ จํานวนครั้งที่มีเหตุการณซ้ํากัน

รูป Sound Exposure Level, SEL in dB

Single Event Noise Exposure Level, LAX คือ คา SEL ถวงน้ําหนักแบบ A มีการรวมกันของระดับเสียงในชวงเวลาของเหตุการณใดๆ ที่มีคาต่ํากวาคาสูงสุดในชวง 10 dB

Statistical Level, LN in dB คือ คาระดับความดันเสียงที่ใน N% ของระยะเวลาการตรวจวัด จะมีคาระดับเสียงสูงกวาคานี้ L90 คือ คาระดับเสียงของบริเวณนั้นที่รอยละ 90 ของเวลาที่ทําการตรวจวัดทั้งหมดมีคาเกินกวาคา L90 หรือเรียกวา “เสียงพื้นฐาน” ในมาตรฐานเสียงรบกวนของไทย L5 คือ คาระดับเสียงของบริเวณนั้นที่รอยละ 5 ของเวลาที่ทําการตรวจวัดทั้งหมดมีคาเกินกวาคา L5 หรือคาระดับเสียงที่สูงมากในบริเวณนี้ มีการประมาณคา Leq จาก คา L5 ได คือ Leqมีคาประมาณ L5 – 5 dB

ในประเทศอังกฤษ L10 ถวงน้ําหนักแบบ A เคยใชในการตรวจวัดและประเมินระดับเสียงจากการจราจรกรณีที่มีปริมาณการจราจรหนาแนน โดยใชคาประมาณดังสมการ

L10 ~ Leq + 3 dB

ตัวอยางวิธีการคํานวณ LN (รูป) 1. ตรวจวัดระดับเสียงแบบฟงกชันของเวลา เปนระยะเวลาหนึ่งใดๆ ระยะเวลาหนึ่ง 2. อานคาระดับเสียงจากการแบงกราฟเปนชวงเวลาสั้น 3. นําคาที่ไดไปสรางกราฟความถี่สะสมเพื่อดูการกระจายของขอมูลทั้งหมดในชวงเวลาที่ตรวจวัดซึ่งสมมติใหเทา

กับ 100 %

www.aqnis.pcd.go.th

การตรวจวัดระดับเสียงในส่ิงแวดลอม

4. สรางกราฟการกระจายตัวแบบปกติของขอมูลความถี่สะสม อานคาระดับเสียงเชิงสถิติไดจากกราฟ หรือถาพิจารณาในกราฟฟงกชันของเวลา ก็จะเปนอยางในรูปสุดทายของวิธีการคํานวณ

ปจจุบันมาตรระดับเสียงสวนใหญที่ขายในทองตลาดที่เปนไปตามมาตรฐาน IEC 60804 จะสามารถอานคานี้ไดจากเครื่องมือเลย

รูป ตัวอยางการเขียนกราฟความถี่สะสม และการอานคา LN

Rating Noise Level, Lr in dB

เปนคาที่มาจากการคํานวณโดยคํานึงถึงปจจัยตางๆ ที่มีผลตอการรบกวนของเสียงที่มีตอมนุษย การประเมินคานี้ใหเปนตัวแทนที่ดีที่สุดของคาระดับเสียงรบกวนตอชุมชน (Community Noise Annoyance) ตามปกติจะมีความแตกตางในการประมาณคานี้ของแตละประเทศ ขึ้นกับปจจัยสภาพแวดลอมที่มีผลตอการรบกวนของเสียงในชุมชน รวมทั้งขึ้นอยูกับลักษณะกิจกรรม วัฒนธรรมและประเพณีของคนในแตละทองที่ดวย นักวิจัยดานเสียงชุมชนทั่วโลกมีการศึกษาไว ที่ยกมาเปนตัวอยางในที่นี้เคยใชอยูในมาตรฐานนานาชาติประเมินเสียงรบกวนจากชุมชน มุงพิทักษประโยชนในการรักษาระดับเสียงพื้นฐานในขุมชนใหอยูในระดับที่ไมเปนอันตรายตอสุขภาพ และไมกอความเดือดรอนรําคาญใหแกคนในชุมชน คา Lr สามารถคํานวณไดตามสมการ 2.10 โดยตองคํานึงถึงปจจัยเหลานี้

www.aqnis.pcd.go.th

การตรวจวัดระดับเสียงในส่ิงแวดลอม

a :Peak factor or Impulsive sound, Pure tone sound และ ระยะเวลาในการเกิดเสียง (duration of noise) ดูตารางที่ 2-1

b : ชวงเวลาของวัน (time of day) ดูตารางที่ 2-2 c : ชนิดการใขประโยชนของพื้นที่ (type of district) ดูตารางที่ 2-3 d : สภาวะของหนาตาง ของอาคารหรือหอง (Window condition) ตารางที่ 2-4 ตารางที่ 2-1 Peak factor, Pure tone, ระยะเวลาในการเกิดเสียง

Characteristic feature of the noise Correction dB(A) Peak factor Impulsive noise (e.g. noise from hammering) +5 Spectrum character Audible tone components (e.g. whine) present +5 Duration of the noise with sound level LA in percent of the relevant time period

Between: 100 and 56% 56 and 18% 18 and 6% 6 and 1.8%

1.8 and 0.6% 0.6 and 0.2%

less than 0.2%

0 -5

-10 -15 -20 -25 -30

ตารางที่ 2-2 ชวงเวลาของวัน (Time of day)

Time of day Correction to basic criterion, dB(A) Day time 0 Evening -5

Night time -10 to –15

ตารางที่ 2-3 ชนิดการใชประโยชนของพื้นที่ (Type of district)

Type of district Correction to basic criterion dB(A) Rural residential, zones of hospitals, recreation 0 Suburban residential, little road traffic +5 Urban residential +10 Residential urban with some workshops or with Business or with main roads

+15

City (business, trade, administration) +20 Predominantly industrial area(heavy industry) +25

ตารางที่ 2-4 สภาวะของหนาตาง ของอาคารหรือหอง (Window condition)

www.aqnis.pcd.go.th

การตรวจวัดระดับเสียงในส่ิงแวดลอม

Window conditions Correction, dB(A) Window open -10 Single window shut -15 Double windows shut or non-opendable -20

dcbaLL Ar ++++= ………(2.10)

CriterionNoiseLL r −=∆ ………(2.11)

∆L คือคาที่ Lr เกินกวาเกณฑแนะนําของระดับเสียงที่ควรจะเปนในสภาพหองในอาคารชนิดตางๆ หรือ Noise Criterion (ตารางที่ 2-5) ซึ่ง ∆L นี้จะอธิบายธรรมชาติการตอบสนองของชุมชนตอสภาพแวดลอมทางเสียงโดยเฉพาะอยางยิ่งในเรื่องการรบกวนที่ประเมินเปนตัวเลขไดยาก (subjective aspect) โดยใหรายละเอียดผลการตอบสนองของชุมชนที่มีตอระดับเสียงที่เกิดขึ้นตามสมมติฐานของการประเมินสถานการณเสียงในขณะนั้นโดยใช Lr การประเมินในลักษณะแบบนี้เปนตนแบบใหกับการศึกษาดานผลกระทบของเสียงชุมชนในแตละทองถิ่น วิธีการศึกษามีโครงสรางหลักที่คลายคลึงกัน แตเกณฑที่กําหนดเปนคาตัวเลขจะมีความแตกตางกันขึ้นอยูกับปจจัยหลายอยางที่ตองถูกกําหนดขึ้นเปนการเฉพาะในแตละทองถิ่น เชน ลักษณะธรรมชาติของแหลงกําเนิดเสียง ลักษณะวิถีชีวิตของคน อุปนิสัย วัฒนธรรม การสรางบานเรือนหรืออาคาร การใชประโยชนที่ดิน เปนตน

เมื่อทราบคา ∆L แลว สามารถอานสถานการณที่ชุมชนจะตอบสนองตอระดับเสียงทีเกิดขึ้น (ตารางที่ 2-6) ดังนั้นผูเขียนมีคําแนะนําใหมีการศึกษาวิจัยเชนเดียวกันนี้เพื่อกําหนดเกณฑการประเมินผลกระทบของระดับเสียงตอชุมชนในลักษณะเชนนี้เฉพาะของประเทศไทยขึ้นใชในการแกไขปญหาเสียงในชุมชน

ตารางที่ 2-5 เกณฑระดับเสียงแบงตามชนิดของหอง ชนิดของหอง

(Type of room) Noise Criterion

In dB(A) Larger office, business store, department store, meeting room, quiet restaurant

35

Larger restaurant, secretarial office (with type writer) 45 Larger typing hall 55 Workshops (according to intended use) 45-75

ตารางที่ 2-6 เกณฑแนะนําธรรมชาติของการตอบสนองของชุมชน

Amount in dB(A) by which the rating sound level exceeds the

Estimated community response

Noise criterion Category Description 0 None No observed reaction

www.aqnis.pcd.go.th

การตรวจวัดระดับเสียงในส่ิงแวดลอม

5 Little Sporadic complaints 10 Medium Widespread complaints 15 Strong Threats of community action 20 Very strong Vigorous community action

ความดัง (Loudness in Sone) คือ คาที่ระบุถึงความดังของเสียง ที่คํานวณจากความถี่แบบ 1/1 ออกเทฟ หรือ 1/3 ออกเทฟ โดยวาดระดับความดันเสียงที่ความถี่กลางของแตละแถบความถี่ที่ตรวจวัดไดลงบนกราฟความดัง (ISO 532-1975, Mark VI by Stevens) รูปที่ 2-8 และดัชนีความดัง (Loudness index, Si ) ดังสมการที่ 2.12

St = Sm + F(ΣSI – Sm) ……..(2.12) โดยที่ Sm : คาสูงสุดของ Loudness Index SI : คาดัชนีความดังที่อานคาไดจากกราฟ (รูปที่ 2-8) St : คาที่คํานวณได

F : 0.15 สําหรับ 1/3 Octave band และ 0.3 สําหรับ 1/1 Octave band หาคาระดับความดัง, L ดังสมการที่ 2.13

)(log1040 2 tSL += ………(2.13)

www.aqnis.pcd.go.th

การตรวจวัดระดับเสียงในส่ิงแวดลอม

รูปที่ 2-8 Loudness contour

Noisiness, Ni in noy) คือ คาที่อธิบายถึงความรําคาญของเสียงที่มนุษยรูสึกเมื่อไดยินเสียงตางๆ สามารถใชเพื่อประเมินคาความรําคาญ โดยคํานวณจากระดับความดันเสียงที่ความถี่กลางและแตละแถบความถี่ที่ตรวจวัดไดลงในกราฟ Equal Noisiness Contours ของ Kryter-Pearsons (รูปที่ 2-9) แลวแทนคาในสมการที่ 2.14

)NN(FNNn

imimt ∑

=

−+=1

………(2.14)

โดยที่ NI : Noisiness in noys Nt : Noisiness of whole frequency Nm : Maximum value of Noisiness

F : 0.3 สําหรับ 1/1 Octave band และ 0.15 สําหรับ1/3 Octave band

www.aqnis.pcd.go.th

การตรวจวัดระดับเสียงในส่ิงแวดลอม

รูปที่ 2-9 Noisiness contour

Perceived Noise Level, PNL or LPN (in units of PNdB) คือ คาระดับความดันเสียงที่แสดงถึงความรูสึกรําคาญของมนุษยเมื่อไดยินเสียงที่ความถี่และระดับตางๆ กัน มีพื้นฐานจาก Noisiness ใชเปนคาพื้นฐานในการประเมินเสียงจากเครื่องบิน ที่สงผลกระทบตอมนุษยที่ความถี่ตางๆ (สมการที่ 2.15)

)N(log.PNL t1033340 += ……..(2.15)

Effective Perceived Noise Level, EPNL in dB

คือ คาที่ใชอธิบายเสียงจากเครื่องบิน ซึ่งพัฒนามาจาก PNL ที่คํานึงถึง ระยะเวลาที่ไดรับเสียง และลักษณะเสียงที่เปน Pure tone คา EPNL นี้มีการคํานวณที่ซับซอนยุงยาก (รูปที่ 2-10) โดยมีลําดับดังนี้

www.aqnis.pcd.go.th

การตรวจวัดระดับเสียงในส่ิงแวดลอม

1. ตรวจวัดและบันทึกเสียงบันทึกสัญญาณเสียงของเสียงเครื่องบิน ขณะที่วิ่งขึ้นและลงที่ทางวิ่ง และนําสัญญาณเสียงที่บันทึกไวขณะเครื่องบินบินขึ้น-ลง แตละลํา มาเขียนกราฟฟงกชันของเวลาโดยเก็บตัวอยางทุก 5 วินาที หรือบันทึก ขอมูลขณะที่ทําการตรวจวัดเลยไปพรอมกันก็ได

2. นําขอมูลสัญญาณเสียงที่บันทึกไวนั้นมาวิเคราะหความถี่แบบ 1/3 ออกเทฟ และเขียนกราฟในฟงกชันของความถี่ จะไดสเปกตรัมของเสียงเครื่องบิน

3. หาคา PNL จากกราฟสเปกตรัมของการวิเคราะหความถี่แบบ 1/3 ออกเทฟ ตามวิธีการขางตน 4. หาคา PNLT โดยการการบวกเพิ่มคาแกสําหรับ Turbo fan engine 2 เดซิเบลเขากับ PNL แตถาสเปกตรัมไม

เรียบ ใหทําใหเรียบ (smooth spectrum) โดยวิธีที่เรียกวา two pass averaging technique เพื่อหาคา Tone correction factor(C) คือ หาคาความแตกตางระหวางสเปคตรัมดั้งเดิมกับสเปคตรัมที่ทําใหเรียบแลว แลวนําคาความแตกตางนี้มาอานคาจากกราฟแลวนําไปรวมกับคา PNL ตามสมการที่ 2.16 และหาคา D-correction factor, D ไดจากสมการที่ 2.17

PNLT = PNL + C-correction …….(2.16)

1310

)(loglog102

0

−−

= ∑

=

PNLTMkPNLTantiDd

k

…(2.17)

5. สามารถหาไดจาก EPNL ดังสมการที่ 2.18 และ 2.19 ]

1010

1[log102

1

10/10

∫= t

t

PNLT dtEPNL …….(2.18)

EPNL = PNLTM + D …..(2.19)

www.aqnis.pcd.go.th

การตรวจวัดระดับเสียงในส่ิงแวดลอม

รูปที่ 2-10 ขั้นตอนการคํานวณ EPNL

Noise Exposure Forecast, NEF คือ คาพารามิเตอรพัฒนาโดยสหรัฐอเมริกาและใชโดยหนวยงานของรัฐบาลกลางอยูหลายปในการจัดทํานโยบายเรื่องเสียงจากเครื่องบิน ซึ่งมีพื้นฐานในการคํานวณมาจาก EPNL และมีขอกําหนดในการบินชวงกลางวันและกลางคืน (สมการที่ 2.20 ถึง 2.22)

CKn

Kn

logLNEFN

Nij

D

Dijij,EPNij −

++= 1010 ………(2.20)

= ∑ 1010 10

ij

ij

NEFlogantilogNEF ………(2.21)

TDLL PNEPN ++= ………(2.22) LEPN,ij :effective perceived noise level in PNdB i : ชนิดของเครื่องบิน j : ทางวิ่งและเสนทางการบินที่ใช

www.aqnis.pcd.go.th

การตรวจวัดระดับเสียงในส่ิงแวดลอม

nD : จํานวนเที่ยวบินในชวงเวลากลางวัน (07:00-22:00 น.) nN : จํานวนเที่ยวบินในชวงเวลากลางคืน (22:00-07:00 น.) KD : 20 KN : 1.2 C : 75 NEFij : NEF of each aircraft in their route NEF : Noise Exposure forecast LEPN : NEF of each aircraft in their route LPN : Noisiness in Noys D :

1510 10

DtlogD =

T : 2.5 dB

www.aqnis.pcd.go.th