Шум и его основные параметры
Звук – это колебательное движение в материальной среде, обладающей упругостью и инерционностью, вызванное каким-либо источником.
Распространение колебательного движения в среде называется звуковой волной.
Область среды, в которой распространяются звуковые волны, называется звуковым полем. В каждой точке звукового поля при распространении звуковой волны будет наблюдаться деформация среды, т.е. зона сжатия и разряжения.
Такая деформация приведет к изменению давления в среде. Разность между атмосферным давлением и давлением в данной точке звукового поля называется звуковым давлением (Р). Звуковое давление выражается в паскалях (Па). Сила звука может характеризоваться и количеством звуковой энергии. Средний поток звуковой энергии, проходящей в единицу времени через единицу поверхности, перпендикулярной к направлению распространения звуковой волны, называется интенсивностью звука (I). За единицу измерения интенсивности принят Вт / м2.
За единицу частоты колебаний принят герц (Гц), равный 1 колебанию в секунду.
Интенсивность звука I в свободном поле связана с звуковым давлением, Вт / м2
где Р - среднеквадратичное значение давления (Па),
рс – удельное аккустическое сопротивление среды (для воздуха - 4,44 Нс / м3, для воды – 1,4 х 106 Нс / м3).
Скорость звука в газовой среде определяется по следующей зависимости:
(2.5.2)
где К – показатель адиобата (К= 1,44)
Р – давление воздуха (Па)
р – плотность воздуха (кг/м3)
Скорость звука зависит от свойств среды. Звуки в изотропной среде могут распространяться в виде сферических, плоских и цилиндрических волн. Когда размеры источника звука малы по сравнению с длиной волны, звук распространяется по всем направлениям в виде сферических волн. Если размеры источника больше чем длина излучаемой звуковой волны, то звук распространяется в виде плоской волны.
Плоская волна образуется на значительных расстояниях от источника любых размеров. Скорость звука в воздухе при t= 200 С и давлении 760 мм рт. ст, V= 344 м/с; в воде – 433м/с; в стали - 5000 м/с, в бетоне - 4000 м/с.
Если на пути распространения звуковой волны встречается препятствие, то в силу явления дифракции происходит огибание волнами препятствий. Величина огибания тем больше, чем больше длина волны по сравнению с размерами препятствия.
При длине волны меньшей размера препятствия, наблюдается отражение звуковых волн и образование за препятствием «звуковой тени» (шумозащитные экраны).
Графическое изображение частотного состава шума называется спектром.
Шум представляет собой хаотическое сочетание множества различных по частоте и силе звуков. В ГОСТ 12.1.003-76 (ССБТ) дана классификация шумов. По характеру спектра шумы делятся на широкополосные (с непрерывным спектром шириной более 1-ой октавы) и тональные (в спектре которых имеются слышимые дискретные тона) с превышением уровня в одном полюсе над соседними не менее чем на 10 дБ.
По времени действия шумы подразделяются на постоянные (уровень звука которых за 8-часовой рабочий день изменяются по времени не более чем на 5 дБ при измерениях на временной характеристике «медленно» шумомера по ГОСТ 17187-71) и непостоянные, при изменении уровня звука более 5 дБ. Непостоянные шумы, в свою очередь, делятся на колеблющиеся по времени (уровень звука которых непрерывно изменяется во времени), прерывистые (уровень звука которых резко падает до уровня фонового шума, с интервалом в 1 с и более), импульсные (состоящие из 1-го или нескольких звуковых сигналов с длительностью более 1 с и уровнем звука более 10 дБ). Вибрация является одним из источников шума.
Влияние шума на организм человека
Человек способен воспринимать звуки частотой от 16 до 20000 Гц различной силы и интенсивности от еле слышимых до болевых. В ухе человека находится около 25000 клеток, которые реагируют на звук. Всего человек различает 34 тысячи звуков различной частоты. Звуки частотой меньше 16-20 Гц называют инфразвуковыми, а частотой более 20000 Гц – ультразвуковыми.
Звук, а следовательно и шум имеет 2 характеристики:
1 – физическая (объективная)
2 – физиологическая (субъективная)
Физическая – колебательное движение среды характеризуется звуковым давлением. Наименьшая сила звука, которая воспринимается слуховым аппаратом человека, называется порогом слышимости данного звука (Ро) при частоте колебаний 1000 Гц Па или I= 10-12 Вт / м.2. Порогом слышимости называется минимальный уровень звукового давления на данной частоте, вызывающий слуховое ощущение (ГОСТ 12.4.062-78).
Человеческое ухо реагирует не на абсолютный прирост силы звука, а на относительное изменение силы звука. Изменение интенсивности и звукового давления воспринимаемого звука огромно и составляет соответственно 1014 и 107 раз.
Практическое использование абсолютных значений аккустических величин, например, для графического представления распределения звукового давления и интенсивности звука по частотному спектру невозможно из-за громоздкости графиков. При этом важно реагирование органов слуха на относительное изменение Р и I по отношению к пороговым величинам.
Так как между слуховым восприятием и раздражением существует почти логарифмическая зависимость, то для измерения звукового давления, интенсивности (сила звука) и звуковой мощности принята логарифмическая шкала. Это дало возможность значительный диапазон фактических значений (по звуковому давлению –106 и по интенсивности - 1012) разместить в небольшом интервале логарифмических единиц.
Поэтому введены логарифмические величины при определении уровня интенсивности звука (дБ):
(2.5.3)
и уровня звукового давления (дБ):
(2.5.4)
где Iо и Ро - соответствующие значения порога слышимости;
I и Р - замеренные величины уровней интенсивности звука и звукового давления.
Значение Ро выбрано таким образом, чтобы при нормальных атмосферных условиях Li = Lp.
За единицу измерений уровней I и P принят 1 Бел (Б).
Бел – это десятичный логарифм отношения фактических значений I и Р к пороговым значениям Io и Ро: I / Io = 10 - Ly = 1 Б или I / Io = 100 - Ly = 2 Б.
Учитывая, что наши органы слуха воспринимают различия в десятичную долю уровня интенсивности звукового давления, за единицу измерения принята более мелкая единица децибел (дБ), равная 0,1 Б.
Обычно параметры шума и вибрации оцениваются в октавных или третьоктавных диапазонах, где октава – это полоса частот с отношением верхней f2 и нижней f1 граничных частот равным 2 (f1 / f2 = 2). Для третьоктавной полосы f2 / f1 = 1,26. Для характеристики полосы в целом принята среднегеометрическая частота, которая равна:
(2.5.5)
Среднегеометрические частоты октавных полос стандартизованы.
Для звука (ГОСТ 12.1.001-89) с частотами более 11,2 кГц (ультразвук) среднегеометрические частоты третьоктавных полос равны 12500, 16000, 20000 Гц и более. Поэтому по ГОСТ 12.1.003-76 (ССБТ) характеристикой постоянного шума на рабочих местах являются уровни звуковых давлений в октавных полосах (дБ) со среднегеометрическими частотами 63, 125, 250, 500, 1000, 2000, 4000, 8000 Гц, определяемые по формуле (4.3. и 4.4).
Болевой порог восприятия звука соответствует и величинам I = 102 Вт/м2, Па.
Если подставить соответственно их в формулы 3.3. и 3.4., то получим 
дБ или 
дБ.
Разница уровней в 1 дБ соответствует минимальной величине различимой слухом, при этом интенсивность звука изменяется в 1,26 раза или на 26%. С учетом данного явления разработана шкала громкостей, воспринимаемых человеческим ухом, которая разделяется на 140 единиц. За нуль принята сила звука на пороге слышимости. Увеличение силы звука в 1,26 раза создает следующую ступень громкости. Уровень интенсивности различных звуков на расстоянии 1 м составляет: шепот 10-20 дБ, громкая речь 60-70 дБ, шум на улице 70-80 дБ, шум электропоезда 110дБ, шум реактивного двигателя 130-140дБ. Шум в 150 дБ непереносим для человека, в 180 дБ вызывает усталость металла, в 190 дБ вырывает заклепки из конструкций. Применение шкалы позволяет весь огромный диапазон интенсивности звука измерять в пределах от 0 до 140 дБ. При проверке уровня шума органами надзора или при разработке мер профилактики оценку постоянного шума на рабочем месте (LA) рассчитывают по формуле:
(2.5.6)
где РА= замеренная по шкале А шумомера по ГОСТ 17187-71, среднеквадратичная величина звукового давления (Па).
Однако уровень силы звука в дБ еще не позволяет судить о физиологическом ощущении громкости. Восприятие громкости звука зависит не только от уровня силы звука, но и от его частот (рис.2.5.1)
Рис. 2.5.1. Изолинии равной громкости.
Чувствительность слухового анализатора не одинакова к звукам различных частот и поэтому звуки, одинаковые по своей силе, но разные по частоте, могут оказаться на слух не одинаково громкими. Второй физиологической характеристикой звука является ощущение, воспринимаемое органами слуха, характеризующиеся громкостью. Ухо человека воспринимает звуки с частотой колебаний от 16 до 20000 Гц. Области звуковых колебаний с частотой до 16 Гц (инфразвуки) и более 20000 Гц (ультразвуки) ухом не улавливаются. Поэтому для оценки уровня интенсивности используется сравнение измеряемого звука с эталонным звуком частотой в 1000 Гц. Единицей измерения громкости является фон. Если какой-либо звук окажется на слух таким же громким, как звук частотой 1000 Гц и с уровнем силы 1 дБ, то уровень громкости данного звука принимается равным 1 фону. Различие между уровнем силы звука и уровнем громкости заключается в том, что первый определяет только чистую физическую величину уровня силы звука независимо от частоты, а второй учитывает также и физиологическое, субъективное ощущение звука. Для звуковой частоты 1000 Гц децибелы и фоны численно равны. По мере увеличения интенсивности звука и при уровне более 80 фон громкость звука определяется фактически его силой независимо от частоты. Шкала уровней громкости не является натуральной шкалой, т.е., например, изменение уровня громкости в 2 раза не означает, что субъективное ощущение громкости звука изменяется во столько же раз. Для оценки субъективного восприятия громкости шума или звука введена шкала фонов. Громкость (в фонах) определяется по формуле:
(2.5.7)
где L1 – уровень громкости (фон).
Например, требуется сравнить по громкости 2 звука с уровнем громкости 60 и 80 фон. По формуле 2.5.7. находим:
и 
Таким образом, второй звук воспринимается слуховым аппаратом человека как звук в 2 раза более громкий, чем первый(8: 4).
Шум в производстве и в быту отрицательно влияет на организм человека, приводит к снижению производительности труда.
Устойчивый постоянный шум оказывает меньшее влияние на организм человека, чем нерегулярно возникающий высокочастотный. Шум способствует быстрому наступлению у человека чувства усталости. Шум с уровнем интенсивности более 60 дБ тормозит нормальную пищеварительную деятельность желудка. При шуме 80-90 дБ число сокращений желудка в минуту уменьшается на 37%. Установлено, что при интенсивности шума более 60 дБ выделение слюны и отделение желудочного сока понижается на 44%. Временное, а иногда и постоянное повышение кровяного давления, повышенная раздражительность, понижение работоспособности, душевная депрессия и т.п. являются следствием действия шума. Неопределенные шумы, не доходящие до сознания, также вызывают истощение центральной нервной системы, в результате чего они могут служить причиной незаметных до поры нарушений в организме.
У человека, находящегося в течение 6-8 часов под воздействием шума интенсивностью 90 дБ, наступает умеренное понижение слуха, исчезающее примерно через 1 ч после его прекращения. Шум, превышающий 120 дБ, очень быстро вызывает у человека усталость и заметное понижение слуха. В каждом отдельном случае степень потери слуха и длительность периода восстановления пропорциональны уровню интенсивности и длительности воздействия.
При большой интенсивности шум не только влияет на слух, но и оказывает другое воздействие (головная боль, плохая восприимчивость речи), порой чисто психологическое воздействие на человека. Все части тела испытывают при этом постоянное давление или ощущение порыва ветра; в костях черепа и зубах точно так же, как и в мягких тканях носа и горла, возникают вибрации. При уровне шума 140 дБ (порог болевого ощущения) и выше ощущение давления усиливается и распространяется по всему телу, а грудная клетка, мышцы ног и рук начинают вибрировать. Когда уровень интенсивности шума достигнет 160 дБ, может произойти разрыв барабанной перепонки.
Продолжительный и сильный шум вредно отражается на здоровье и работоспособности человека. Продолжительное действие шума вызывает общее утомление, может постепенно привести к потере слуха и к глухоте. Под потерей слуха (ССБТ, ГОСТ 12.4.062-78) понимают постоянное смещение порога слышимости на данной частоте, т.е. необратимое (стойкое) нижение остроты слуха от воздействия шума. ГОСТ 12.4.062-78 для определения потерь слуха устанавливает 3 метода: на 8-ми частотах; на 4-х частотах; на 2-х частотах.
Оценка результатов производится по среднему арифметическому значению величин потерь слуха отдельно для правого (0) и левого (Х) уха на речевых частотах 500, 1000, 2000 Гц:
дБ 
дБ
Если потери слуха на речевых частотах равны 10-20 дБ, то это легкое снижение слуха (1 степень); при потере слуха – 21-30 дБ наблюдается умеренное снижение слуха (2 степень); если снижение слуха – 31 дБ и более, то наблюдается значительное снижение слуха (3 степень). Действуя на центральную нервную систему, шум оказывает влияние на деятельность всего организма человека: ухудшается зрение, деятельность органов дыхания и кровообращения, повышается кровяное давление. Шум ослабляет внимание и затормаживает психологические реакции. По этим причинам шум способствует возникновению несчастных случаев и ведет к снижению производительности труда.
Шум усиливает действие профессиональных вредностей: на 10-15% повышает общую заболеваемость работающих, снижает производительность труда, особенно сложного (умственного). Для сохранения производительности при повышении шума с 70 до 90 дБ рабочий должен затратить на 10-20% больше физических и нервных усилий. Действие шума на организм возрастает при повышении напряженности и тяжести труда.
При систематическом воздействии сильного шума и при недостаточном времени отдыха, когда за время отдыха слух не успевает полностью восстановиться, наступает стойкое ослабление слуха. Шумы со сплошными спектрами являются менее раздражающими, чем шумы, содержащие тональные составляющие. Если источники шума одинаковые по интенсивности (когда L1 = L2 = Ln), то:
(2.5.8)
где Lm – уровень интенсивности шума 1-го источника, дБ;
N – количество одинаковых источников шума.
Если они разные, то:
где L1, L2, Ln – уровни звукового давления, создаваемые в расчетной точке, а 1, 2 … n – источники шума.
Следует учитывать:
Если один источник шума создает уровень звукового давления 90 дБ, а другой – 84 дБ, то их суммарный уровень не равен 174 дБ, а всего примерно 91 дБ (добавим к уровню 90 дБ – 1 дБ). Из этого следует, что для успешного снижения шума необходимо, в первую очередь, выявить и заглушить наиболее интенсивный источник шума, так как добавка шумов меньшей интенсивности незначительны.
При наличии множества примерно одинаковых источников шума устранение одного или двух из них, практически не снижает общего шума.
Так, например, если вместо 10 одинаковых источников оставить 6, то уровень шума снизится всего на 2 дБ.
Снижение уровня звукового давления на каждые 10 дБ соответствует уменьшению физиологически воспринимаемой человеком громкости звука в 2 раза: например, шум в 60 дБ вдвое тише, чем шум в 70 дБ.
Звуковые волны в помещении, многократно отражаясь от стен, потолка, производственного оборудования, увеличивают общий шум на 5-15 дБ.
Адаптации (табл. 2.1.2.). При этом не возникает нарушений или ухудшения состояния здоровья, но наблюдается дискомфортное тепловосприятие, ухудшение самочувствия и снижение работоспособности. Условия микроклимата, выходящие за допустимые границы называются критическими и ведут, как правило, к серьезным нарушениям в состоянии организма человека. Оптимальные условия микроклимата создаются для...
Декодирования состоит в получении k - элементной комбинации из принятого n - разрядного кодового слова при одновременном обнаружении или исправлении ошибок. Основные параметры помехоустойчивых кодов: Длина кода - n; Длина информационной последовательности - k; Длина проверочной последовательности - r=n-k; Кодовое расстояние кода - d0; Скорость кода - R=k/n; Избыточность кода - R ...
Персонала и населения в чрезвычайных ситуациях и при необходимости принимать участие в проведении спасательных и других неотложных работ при ликвидации последствий чрезвычайных ситуаций. В курсе «Безопасность жизнедеятельности» в равных пропорциях изучаются общие вопросы охраны окружающей среды, чрезвычайных ситуаций, гражданской защиты и охраны труда. 2. Обеспечение комфортных условий...
Параметров модели транзистора, зависимости этих параметров от температуры и конструкции, рассмотрены методы экстракции параметров модели из экспериментальных характеристик. Анализ PSpice модели БТ показал, что наряду с достоинствами этой модели есть и существенные недостатки. В целом модель биполярного транзистора в PSpice может с высокой точностью и в широком диапазоне напряжений, токов и...
Шум - это совокупность звуков различной интенсивности и частоты, возникающих в результате колебательного движения частиц в упругой среде.
В результате длительного воздействия шума нарушается нормальная деятельность сердечно-сосудистой и нервной систем (особенно), пищеварительных органов; развивается профессиональная тугоухость, прогрессирование которой ведёт к полной потере слуха. Вибрация воздействует на центральную нервную систему, желудочно-кишечный тракт, органы равновесия. Вызывает головокружение, онемение конечностей, заболевание суставов. Кроме того, вибрация отрицательно воздействует на машины и механизмы.
Виды шумов:
1. ударный шум - возникает при ковке, клёпке, штамповке;
2. механический шум - возникает при трении и биении узлов и деталей машин и механизмов;
3. аэродинамический шум - возникает при больших скоростях движения воздуха и резких изменениях направлений его движения;
4. магнитный шум - возникает в двигателях, трансформаторах.
5. гидравлический
6. статический?
Характеристики шума (звука):
1. частота, Гц;
2. звуковое давление, Па;
3. интенсивность звука, Вт/м2.
Минимальная интенсивность звука, которая воспринимается ухом, называется порогом слышимости. на разных частотах пороги разные: на частоте 1000Гц: I 0 =10 -12 Вт/м 2 , p0=2*10 -5 Па. Максимальная интенсивность звука, при которой орган слуха начинает испытывать болевые ощущения, называется порогом болевого ощущения. Для 1000Гц: I 0 =10 2 Вт/м 2 , p0=2*10 2 Па.
· Уровень интенсивности:
Уровень звукового давления L p в дБ является характеристикой постоянного шума на рабочих местах в октавных полосах со среднегеометрическими частотами 31,5; 63, 125, 250, 500, 1000, 2000, 4000 и 8000 Гц и определяется по формуле
Где - среднее квадратичное значение звукового давления, Па; - стандартное (пороговое) значение звукового давления в воздухе P 0 = 0,00002 Па.
Эквивалентный уровень звука в дБА является интегральной характеристикой непостоянного шума на рабочих местах и определяется по формуле 
Где P a (t) - текущее значение среднего квадратичного звукового давления, Па (с учетом коррекции "А" шумомера);
Т - время действия шума, ч.
Использование логарифмической шкалы позволяет укладывать большой диапазон интенсивности и звукового давления в сравнительно небольшом интервале логарифмических величин от 0 до 140 дБ.
Небольшой шум 50-60дБ вызывает нагрузку на нервную систему; 140 дБ - приводит к разрыву барабанной перепонки.
· Суммарный уровень звукового давления от нескольких источников звука:
Где n - число источников шума с одинаковым уровнем звукового давления Li
· Суммарный уровень шума нескольких различных источников шума (в равноудал. точке):
Где Li - уровни звукового давления, создаваемого каждым источником звука в исследуемой точке пространства.
По уровню интенсивности звука ещё нельзя судить о физиологическом ощущении громкости этого звука, т.к. наш орган слуха не одинаково чувствителен к звукам различных частот. Например, звук, частотой 100Гц и интенсивностью 50 дБ возникает как равногромкий звуку частотой 1000Гц и интенсивностью 20дБ.
Кривые равной громкости звуков.
Нормирования шума. ГОСТ 12.11036-81- Допустимые уровни шума производственных помещениях. 2 вида нормирования шума
1) Гигиеническое 2) Техническое.
Под 1. понимается ограничение уровня шума воздействующего на человека находящегося в зоне действия источника шума. Цель- обеспечить допустимого комплекса гигиенических требований предупреждающие заболевание человека.
2. Ограничение интенсивности шума из условий доп. уровня на раб. месте.
Приборы для измерения: шумомеры, частотомеры, анализаторы, осциллографы. принцип действия преобразование звуковых колебаний в приблизительное U пропорционального уровню звукового давления.
Звук - акустические колебания упругой среды, распространяющиеся волнообразно с частотой от 20Гц до 20кГц.
Шум - совокупность апериодических звуков различной интенсивности и частоты (физическое понятие).
Шум - всякий нежелательный для человека звук, оказывающий на него неблагоприятное раздражающее действие (физиологическое понятие).
Основные параметры звука (шума)
Частицы упругой среды, колеблясь относительно положения равновесия, создают в каждой точке звукового пространства переменное по времени давление. Разность между мгновенным значением этого давления и первоначальным значением в невозмущенной среде называется звуковым давлением Р (Па).
Интенсивность звука - поток энергии, переносимый звуковой волной в единицу времени, отнесенной к единице поверхности, перпендикулярной направлению распространения волны.
I=Р 2 /ρ∙c
W-энергия, Вт
Р – звуковое давление, Па
Ρ - плотность среды, кг/м 3
с – скорость распространения звука в среде, м/с
Величина звука также зависит от его частоты.
Поскольку звуковой диапазон частот слишком велик, для удобства расчетов используются следующие приемы:
1. весь звуковой диапазон разбивается на октавные полосы;
2. в качестве опорной точки в каждой октаве принимается средняя геометрическая частота;
3. принимается, что нижняя граница первой октавы = 45 Гц.
Октавная полоса - это полоса частот в которой верхняя граничная частота в 2 раза больше нижней, т.е. fв= 2∙fн
Для каждой октавной полосы определяется своя средняя геометрическая частота.
fср = fн∙fв.
Среднегеометрическими частотами являются 63, 125, 250, 500, 1000, 2000, 4000, 8000 Гц.
Источник звука(шума) характеризуется звуковой мощностью
W=I∙4π∙r 2 ,
I - интенсивность звука, Вт/м 2
r - расстояние до «микрофона», м.
Звуковое давление, интенсивность звука и звуковая мощность являются физическими величинами, диапазон их изменения довольно широкий и поэтому в практических расчетах и при нормировании они почти не используются. Поэтому были введены специальные относительные логарифмические величины – уровни.
Уровень звукового давления :
L р = 20 ∙ lg (P/P 0),
P 0 = 2*10 -5 Па.
Уровень интенсивности звука:
L I = 10 ∙ lg (I/I 0),
I 0 = 10 -12 Вт/м 2
Уровень звуковой мощности:
L w = 10 ∙ lg (W/W 0),
W 0 = 10 -12 Вт.
P 0 , I 0 , W 0 – это звуковое давление, интенсивность звука и звуковая мощность на пороге слышимости на частоте 1000 Гц.
Если в расчетную точку попадает шум от нескольких источников, складываются их интенсивности, а не уровни. Суммарный уровень интенсивности при этом составит
L I сумм = 10 ∙ lg
где L i – уровень шума i – го источника.
Если источники имеют одинаковый уровень
L Iсумм = 10 ∙ lg N + Li ,
где N- число источников
Классификация шумов
Согласно ГОСТ 12.1.003-83 и СН 2.2.4/2.1.8.562-96 шумы делятся по спектральным, временным характеристикам.
По характеру спектра шума выделяют:
· тональный шум, в спектре которого имеются выраженные тоны. Тональный характер шума для практических целей устанавливается измерением в 1/3 октавных полосах частот по превышению уровня в одной полосе над соседними не менее чем на 10 дБ.
По временным характеристикам шума выделяют:
· постоянный шум, уровень звука которого за 8-часовой рабочий день или за время измерения в помещениях жилых и общественных зданий, на территории жилой застройки изменяется во времени не более чем на 5 дБА;
· непостоянный шум, уровень которого за 8-часовой рабочий день, рабочую смену или во время измерения в помещениях жилых и общественных зданий, на территории жилой застройки изменяется во времени более чем на 5 дБА.
Непостоянные шумы подразделяют на:
· колеблющийся во времени шум, уровень звука которого непрерывно изменяется во времени;
· прерывистый шум, уровень звука которого ступенчато изменяется (на 5дБА и более), причем длительность интервалов, в течение которых уровень остается постоянным, составляет 1 с и более;
· импульсный шум, состоящий из одного или нескольких звуковых сигналов, каждый длительностью менее 1 с, при этом уровни звука отличаются не менее чем на 7 дБА.
Также шумы классифицируются по источнику:
· механический;
· аэродинамический;
· гидродинамический;
· электромагнитный.
Шумом является всякий нежелательный для человека звук . С физической точки зрения шум (звук) – это упругие колебания, которые распространяются волнообразно в твердой, жидкой или газообразной среде. Звуковые волны возникают при нарушении стационарного состояния среды вследствие воздействия на неё какой-либо возмущающей силы.
Беспорядочное сочетание звуков различной частоты и интенсивности (силы) – шум .
Шум отрицательно влияет на организм человека. Источниками производственного шума являются машины, оборудование и инструмент.
Шум характеризуется физическими характеристиками и физиологическими характеристиками .
Рассмотрим физические характеристики шума .
Основными (физическими) параметрами шума являются:
1) звуковое давление "р", единицей измерения является – Па (Паскаль) – сила в 1 ньютон/м 2 ;
2) интенсивность звука "I", Вт/м 2 (сила звука);
3) частота "f", Гц .
При распространении звуковых колебаний в воздухе периодически появляются области разряжения и повышенного давления. Разность давлений в возмущенной и невозмущенной среде называется звуковым давлением (р).
Интенсивность звука "I", Вт/м 2 – это средний поток энергии в единицу времени и к единице поверхности:
где означает осреднение по времени в органе слуха человека;
р – давление, Па;
ρ - плотность среды, кг/м 3 (для воздуха 1,29 кг/м 3);
с – скорость звука, м/с.
На слух человека действует , осреднение происходит за время 30÷100 мс (миллисекунд, 1 мс=10 -3 с).
При нормальных атмосферных условиях (Т=293 К=20 0 С и при Р ст =1034 ГПа) скорость звука c в воздухе равна 344 м/с .
Период колебаний Т и частота f связаны соотношением:
(сек) или (Гц)
Органы слуха человека воспринимают звуковые волны с частотой от 16 Гц до 20000 Гц. Колебания с частотой ниже 20 Гц (инфразвук) и выше 20000 Гц (ультразвук) не вызывают слуховых ощущений, не оказывают биологического воздействия на организм.
Восприятие звука зависит не только от частоты , но и от интенсивности звука и звукового давления .
Минимальное звуковое давление Р 0 и минимальная интенсивность звука I 0 , различимые ухом человека, называются пороговым .
Учитывая свойство слуха человека реагировать на относительные изменения силы звука и большой диапазон частот слышимых звуков, были приняты относительные (по отношению к пороговым значениям ) уровни шума (уровни интенсивности и звукового давления ). Относительные значения выражают в логарифмической форме, в единицах белах (Б) или децибелах (дБ): 10 дБ=1Б.
За единицу измерения уровня звукового давления и уровня интенсивности звука принят децибел.
1) Уровень интенсивности звука
,
где - интенсивность звука в данной точке, Вт/м 2 ;
Интенсивность звука. Вт/м 2 ; Гц.
2) Уровень звукового давления ( , дБ) определяется по формуле:
,
где - звуковое давление в данной точке, Па;
Пороговое звуковое давление. Па; Гц. Оно выбрано таким образом, чтобы при нормальных атмосферных условиях уровни были равны .
При нормальных атмосферных условиях = . Диапазон звуков, воспринимаемых человеком, в дБ: 0÷140 дБ.
Рассмотрим уровни звукового давления различных источников
Область звуков с уровнем звукового давления L=120÷130 дБ соответствует порогу болевого ощущения. Пороговое значение звукового давления соответствует порогу слышимости (L=0 дБ) только на частоте 1000 Гц.
Порог слышимости различен для звуков разной частоты .
3) Уменьшение шума определяют в децибелах:
где и - уровень до и после мероприятий.
2.5 Шум и вибрации. Защита от шумов и вибраций
Шумы и вибрации, также как электромагнитные поля и излучения, ионизирующие излучения и воздействия радионуклидов относятся к энергетическим загрязнениям техносферы. И шумы, и вибрации оказывают неблагоприятное воздействие на организм человека и общее самочувствие, но проявляется по- разному. Шумы , в основном, воздействуют на органы слуха , вызывая тугоухость, а также могут вызвать паталогичекие изменения сердечно сосудистой системы при длительном воздействии, ослабляют реакцию и внимание человека.
Шум – это неблагоприятно воздействующие на человека сочетание звуков различной частоты и интенсивности, беспорядочно изменяющиеся во времени.
Вибрации – это механические колебания упругих тел или колебательные движения механических систем, передаваемые телу человека или отдельным его участкам.
Вибрация в основном, воздействует на внутренние органы человека, вызывая вибрационную болезнь. Основными параметрами звуковых колебаний является звуковое давление, интенсивность звука, частота, форма звуковой волны. Наименьшее значение звукового давления, воспринимаемое человеком на частоте 1 кГц равно Па, называется пороговым значением. Наименьшее значение, при котором возникают болевые ощущения, равно 20 Па (120 дБ по уровню). Для большинства людей болевой порог составляет 140 дБ. Наиболее неблагоприятным для человека является шум, лежащий в области средних слышимых частот в диапазоне 1000 – 4000 Гц. Неблагоприятное воздействие шума зависит от акустического уровня (уровня звукового давления или интенсивности звука), частотного диапазона и равномерности воздействия в течение рабочего времени.
Звуковое давление – это разность между мгновенным значением давления в данной точке среды при прохождении через нее звуковых волн и атмосферным давлением в отсутствии звуковых волн.
Уровень звукового давления можно определить по формуле:
, дБ,
где – среднеквадратичное значение звукового давления в точке измерения, Па;
– нулевое (пороговое) значение, Па.
Шумовые колебания обладают свойством накопления в организме (кумулятивности). Вредность шума как фактора производственной среды приводит к необходимости ограничивать его уровень. Для профилактики и уменьшения вредного воздействия шума необходимо соблюдать гигиенические нормативы. В основу этих норм положены ограничения уровня звукового давления в пределах октавных полос всего спектра шума с учетом характера шума и особенностей трудовой деятельности. Совокупность октавных полос называется предельным спектром (ПС;рисунок 2.2), который показан для радиовещательной студии (б) и конструкторского бюро (а).
Рисунок 2.2
Например, «ПС-45» означает, что допустимый уровень звукового давления для помещения конструкторского бюро на частоте 1000 Гц не должен превышать с определенной точностью 45 дБ.
Диапазон частот от 16 Гц до 20 кГц называется слышимым. Диапазон частот ниже 16 Гц – инфразвуковым, выше 20 кГц – ультразвуковым. И несмотря на то, что и инфразвуки, и ультразвуки не слышимы, их уровни тоже нормируют, т.к. оказывают неблагоприятное влияние на человека. Источниками шумов в городской среде является транспортные средства и промышленное оборудование, инфразвука – технологическое оборудование ударного действия, рельсовый транспорт и пневмоинструмент, ультразвука – ракетные двигатели и обдуваемые ветром водные поверхности и строительные площадки.
Основными параметрами вибрации являются: частота и амплитуда колебания, вызывающие колебания тела человека при распространении вибрации по тканям организма, виброскорость и виброускорение. Бывает общая и местная. Общая подразделяется на транспортную, технологическую, транспортно-технологическую. Санитарные нормы устанавливают предельно допустимые величины вибрации.
Для защиты от шума и вибраций применяются различные средства и методы личной и коллективной защиты. Классификация методов и средств коллективной защиты показаны на рисунке 2.3.
Средствами индивидуальной защиты являются наушники, беруши и др. Наиболее эффективными являются средства, снижающие уровни шумов и вибраций в самом источнике, это не всегда достижимо. Но уж ни в коем случае нельзя отказываться от использования других средств защиты!
