Opiskelijatyö biologian ympäristöekologian kurssilta, tekijä Joonas Mäkinen:



Melutasomittauksia


1. Meluinen tietokoneeni


Päivittäin käyttämämme tietokoneet harvoin häiritsevät arkitoimimiamme muulla kuin silkalla toimimattomuudellaan, mutta joskus yliaktiivisuudestakin voi olla haittaa – joskus se vie jopa yöunet. Eräs tietokoneiden ominaisuus, johon harvoin kiinnitetään ostaessa huomiota, on niiden äänekkyys. Toiset kokoonpanot ovat hiljaisia eikä niiden äänentuottoon kiinnitä mitään huomiota, toiset laitteistot tai laitteet käyvät niin korkeilla kierroksilla, että nukkuminen koneen kanssa samassa huoneessa on mahdotonta. Laitoinpa siis oman tietokoneeni melutestiin.

Tietokonetta on käytännön melutason kannalta ajateltavana kokonaisuutena, mutta myös yksittäisiä laitteiston osia voidaan syyttää ”meluisuudesta”. Esimerkiksi viiden vuoden takainen huippunäytönohjain GeForce FX 5800 sai nopeasti julkaisunsa jälkeen lisänimen ”Pölynimuri”, sillä sen äänenvoimakkuus todellakin vastasi tavallista pientä joka kodin pölynimuria (70 dB). Kaikki tämä meluntuotto perustuu jäähdytykseen. Tavallisessa ilmajäähdytetyssä tietokoneessa ilmankierrosta vastaavat tuulettimet ovat pääsyy kotelosta tuleviin ääniin, ja peruskoneessakin pyörii yleensä kolme tai useampi tuuletinta. Tuulettimet huolehtivat suurimpien komponenttien toimivuudesta, vähäpätöisemmät osat voidaan hoitaa passiivijäähdytyksellä, jossa lämpö vain kanavoidaan ja ohjataan pois ilman liikkuvia osia. Mitä kuumempana piirit käyvät, sitä nopeammin roottorit pyörivät, ja sitä suuremman melun tietokone tuottaa. Omassa koneessani suurin äänilähde (kaiuttimia tietenkään lukuun ottamatta) on näytönohjaimen jäähdytin.

Koska tietokone tuottaa pääasiassa erittäin tasaisen ambienssihälyn, ei ole kovinkaan hyödyllistä mitata äänenpainetta (desibeleissä) ajan funktiona. Ja koska melutaso on suoraan verrannollinen tuulettimien pyörimisnopeuteen, ja nykyisillä jäähdytysjärjestelmillä on kyky säädellä itseään hetkellisen tarpeen mukaan, täytyy mittaukset tehdä tietyn hetken tietokoneen käyttötarkoitus silmällä pitäen. Passiivinen työpöydän ikkunoiden siirtely kuumentaa piirejä huomattavasti vähemmän kuin jonkin raskaan ja graafisesti loisteliaan pelin pelaaminen. Koska desibeliasteikko ei ota huomioon mitattavan äänilähteen etäisyyttä, tein omat mittaukseni parhaalta luonnolliselta vertailuetäisyydeltä: pelaajan paikalta, näytön ja tuolin välistä.

Seuraava kuvaaja esittää tietokoneen synnyttämää melua (desibeleinä) tuulettimien nopeuden funktiona, tarkemmin sanottuna näytönohjaimen tuulettimen nopeuden funktiona. Sataprosenttisella pyörimisnopeudella äänenvoimakkuus on suurin, ja laskin kierrosnopeutta mittauksia varten pykälittäin alaspäin aina 25 %:iin asti. Käytännössä 25 %:n jäähdytys on todellä epäsoveliasta, jopa Windows XP:n työpöydällä tapahtuvalle tekstinkäsittelylle. Työpöytätyöskentelyn jäähdytysprofiili on verrattavissa noin 25–50 %:n jäähdytykseen. Siitä ylöspäin tietokone työstää 3d-grafiikkaa, ja täydellä jäähdytyksellä tietokone on varsinaisessa tehokäytössä.

tuuletus.JPG

Näytönohjaimen tuulettimet yksin pystyvät siis jo aikamoiseen meluun. Hiljaisinkin tila vastaa voimakkuudeltaan yleistä hälinää koulun käytävällä. (Koneeni ei suinkaan kilpaile suorituskyvyssä tai jäähdytyksessä uudempien kokoonpanojen kanssa – tämä on vielä pientä ja hiljaista...) Koska en tavallisesti profiloi jäähdytystä realististen tarpeideni mukaan, tietokoneeni luo huoneeseeni pysyvän, lähes pesukoneen hurinaa muistuttavan melun. Onneksi se ei ole kuitenkaan koskaan häirinnyt yöuniani.

2. Peugeotin kyydissä


Otin tehtäväkseni tutkia, millaisen äänivyöryn tavallinen autonkuljettaja saa korviinsa istuessaan tyhjäkäynnillä olevassa autossa, kuinka hyvin auton sisätilat on eristetty moottorin melulta ja kuinka hetkellinen ajotilanne vaikuttaa melutasoon. Tietokonemittauksen tavoin ei ajomeluakaan oikein voi mitata kellon kanssa, joten jokainen mittaustulos on liitetty tiettyyn ajotapahtumaan. Testasin myös sisäilmastoinnin eri tuuletusvoimakkuuksien vaikutuksen taustahälyyn. Tämän testin jälkeen loput mittaukset on tehty ilmastoinnin surratessa puolillaan.

Toisin kuin tietokoneen jäähdytys, auton moottorin ja ilmastoinnin aiheuttama häly ei ollut tasaista, joten esitän tilannekohtaisesti keskiarvoisen äänenpaineen.
peugeot.JPG


Auton kori eristää siis moottorin aiheuttaman melun erittäin hyvin - jopa niin hyvin, että tuuletus on tyhjäkäynnillä olevan auton sisällä kaikkein suurin melun aiheuttaja. Melu vastaa voimakkuudeltaan lähellä pauhaavan pölynimurin jylinää, ja kun tuuletus toimii täydellä teholla, on erittäin vaikeaa keskittyä kuulemaan jotakin muuta, kuten esimerkiksi takapenkillä puhuvaa kaveria. Ulkomittauksista käy ilmi lähinnä moottorin ja sen sijainnin merkitys melunlähteenä.

Taajama-ajossa kierroluvuilla oli suuri merkitys kuskin yleensä kuulemaan meluun (3000 rpm – 70 dB!), mutta yllättävästi suuremman vaihteen päälle vaihtaminen ei vaikuttanutkaan yksiselkeisen hiljentävästi. Kakkosvaihteella ajettaessa moottori hurisi noin 60 dB:llä, mutta vaihteen vaihto kolmannelle yllättäen kasvatti moottorin melutasoa kuudella desibelillä välittömästi.

On siis tärkeää huomata, että kun jätetään rauhallinen taajama-ajo, ja ajonopeus nostetaan yli viiteenkymmeneen kilometriin tunnissa, niin uudeksi suureksi äänilähteeksi kohoaa renkaiden ja ajoradan välinen vuorovaikutus, eikä moottorin kierrosnopeuksilla ole enää niin suurta merkitystä kokonaismelussa. Suurilla nopeuksilla myös ilmanvastus luo huminaa, mutta mikään äänilähde ei lopulta voittanut Peugeotin omaa ilmastointia, ainakaan meluntuotossa. Toistan: 70 dB:n jatkuva hurina häiritsee kuin pölynimuri. Millään sallituilla maantienopeuksilla ei ollut mahdollista saada auton moottoria tuottamaan ilmastointia voimakkaampaa ääntä.

3. Uuden vuoden ilotulitukset Kööpenhaminassa


Olin viettämässä uutta vuotta Kööpenhaminassa, ja tämä antoi minulle oivallisen tilaisuuden mitata paikallisia ”äänipäästöjä”. Vaikka en aivan keskustassa yöllä liikkunutkaan, ammuskeltavaa paikallisilla riitti ainakin tunniksi keskiyön jälkeen. Paikalliset tosiaankin aloittavat rakettijuhlansa vasta viidestä kymmeneen minuuttia yli keskiyön, ja juuri tällöin ilotulitteista syntyvä melu oli ulkona suurimmillaan. Jatkuvasta ammuskelusta riitti voimakasta taustahälyä pitkäksi aikaa, mutta itse seurasin räjähtelyä ympärillä noin tunnin ajan, yhteen asti yöllä. Mittauspaikkanani oli Greve-lähiö, noin 15 km Kööpenhaminan keskustasta.

Pamahtelun keskimääräinen intensiteetti laski tasaisen jatkuvasti yön jatkuessa pidemmälle aamuun, ja tämä olikin ainut mittaussarja, jonka tulokset pystyin selvästi liittämään kellonaikaan. Hetkelliset meluennätykset tulivat naapurin poikien aivan vieressä räjäyttämistä ammuksista (jopa 103 dB!) sekä silloin tällöin kuultavista, ilmeisen laittomista erittäin matalan ja voimakkaan pamauksen synnyttävistä räjähteistä.

Seurasin mittauslaitteistolla jatkuvasti äänimaailman tapahtumia, mutta pääasiallista ajan suhteen muuttuvan intensiteetin mittausta varten tein noin vartin välein lyhyen mittaussarjan. Sarjan perusteella voin esittää keskiarvona yleisen melutason mittauspaikan ympäristössä sekä myös osoittaa, miten ilotulitteiden paukkeen keskimääräinen (& minimi- ja maksimi-) äänenvoimakkuus laskee ajan myötä (kuvaajissa mukana myös lineaarinen approksimaatio). Kuvaajista on myös helposti nähtävissä, miten ilotulitus paikalliseen tapaan alkaa vasta noin kymmenen minuuttia keskiyön jälkeen.

ilotulitus.JPG


Vaikka varsinaista kipukynnystä perusilotulituksella ei tunnin jatkuvassa tulituksessa ylitettykään, paukkeella on useita haittoja. Erityisesti kotieläimet joutuvat melusta helposti paniikkiin, ja yöllinen valoshow häiritsee myös ulkona elävien lintujen elämää. Tunnin havainnointiaikana ohitseni lensi ainakin viisi panikoivaa, täysin pimeässä lentävää lintua.

Kylläpä Kouvolassa on rauhallista.