Московский государственный университет печати. Основные характеристики шума Уровень звуковой мощности

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...

Защита от шума

(ауд. 401 а, кафедра БЖД)

Методические указания

к выполнению лабораторной работы

по дисциплине «безопасность жизнедеятельности»

для студентов всех форм обучения

Барнаул 2003

УДК 628.517.2 (075.5)

Гергерт В.Р., Стуров Д.С. Защита от шума: Методические указания к выполнению лабораторной работы по дисциплине «Безопасность жизнедеятельности» для студентов всех форм обучения / Алт. гос. техн. ун-т им. И.И. Ползунова. - Барнаул: Изд-во АлтГТУ, 2003.

В работе приведены основные понятия, характеристики и определения по шуму. Даны сведения о нормировании и методах защиты от шума. Описан стенд оригинальной конструкции, выполненный по проекту В.Р. Гергерта и порядок выполнения задания по выбранному варианту. Приведены контрольные вопросы и литература для самоподготовки

Методические указания рассмотрены и одобрены на заседании кафедры «Безопасность жизнедеятельности»

Цель работы

Освоить: Основы защиты от производственного шума, методы измерения шума современными техническими средствами; оценивать результаты в сравнении с санитарными нормами.

Последовательность выполнения работы

1. Ознакомиться с методическими указаниями и уяснить их содержание.

2. Выбрать самостоятельно или с помощью преподавателя вариант задания (таблица 2) и выполнить его в полном объеме.

3. Ответить на контрольные вопросы (пункт 4.7)

4. Оформить отчет в объеме пункта 4.6 и защитить его у преподавателя.

Основные понятия и определения

Звук и шум

Современного человека шум преследует всюду: на производстве, в быту, на транспорте и т.д.

Шум на производстве наносит большой ущерб, вредно действуя на организм человека, снижает производительность труда, приводит к утомлению, увеличению ошибок в работе, к травматизму и заболеваниям.

С физиологической точки зрения, шумом называется всякого рода нежелательные для человека звуки, которые мешают восприятию полезных звуков, нарушают тишину и покой людей, оказывают вредное или разрушающее действие на организм человека.

С физической точки зрения, шум это, как правило, беспорядочное сочетание (нагромождение) множества разнообразных единичных звуков, отличающихся своей интенсивностью и частотой, например, шум в механическом цехе от разнообразных станков, шум в торговом зале магазина, в студенческой аудитории и т. п.

Как физическое явление шум – это волновое колебание упругой среды. Отсюда выходит, что звуки могут распространяться не только в упругой воздушной среде, но и в жидкостях, металлах, земной коре и т.п.

Физические характеристики шума

Звуковыми волнами называются колебательные возмущения, распространяющиеся от источника звука в окружающей среде, а пространство, в котором они наблюдаются, называется звуковым полем .

В каждой точке звукового поля давление и скорость движения частиц воздуха изменяются во времени.

Разность между мгновенным значением полного давления и средним давлением, которое наблюдается в невозмущенной среде, называется звуковым давлением , Па . На человеческий слух действует средний квадрат звукового давления.

Длиной звуковой волны называется расстояние, измеренное вдоль направления распространения звуковой волны между двумя точками звукового поля, в которых фазы колебаний одинаковые.

где - скорость звука, м/с

Частота колебаний, Гц.

При распространении звуковой волны происходит перенос энергии.

Средний поток энергии в какой-либо точке среды в единицу времени, отнесенный к единице поверхности, нормальной к направлению распространения волны, называется интенсивностью звука в данной точке Ј, Вт/м 2 .

Величины звукового давления и интенсивность звука, с которыми приходится иметь дело в практике борьбы с шумом, могут изменяться в очень широких пределах. Так человек способен воспринимать звуковые давления в диапазоне величин от P max (болевой порог слышимости) до P 0 (минимально ощутимый звук) отличающихся друг от друга в 10 8 раз, а по интенсивности этот диапазон Ј max /Ј 0 отличается еще больше – в 10 16 раз.

Естественно, оперировать такими шкалами величин неудобно, к тому же ощущения человека при воздействии шума пропорциональны логарифму количества энергии раздражителя. Поэтому были введены логарифмические величины – уровни звукового давления L p и уровни интенсивности L I , которые позволили сократить шкалу измеряемых величин от 0 да 140 децибел. 2

Уровень интенсивности звука определяют по формуле:

Уровень звукового давления определяется по формуле

, дБ (2)

При пороговых значениях Ј 0 =10 -12 Вт/м 2 и P 0 =2∙10 -5 становятся равными уровни L I =L P =L – уровень звукового давления.

Эта характеристика широко применяется в практике измерений и при нормировании шума. Звуковое давление и интенсивность звука являются характеристиками звукового поля в определенной точке пространства.

Характеристикой непосредственно источника шума является его звуковая мощность N (Вт) – это общее количество звуковой энергии, излучаемое источником шума в окружающее пространство за единицу времени.

Уровень звуковой мощности L N определяется по формуле

где N звуковая мощность источника, Вт;

N o – пороговая (минимально ощутимая) величина звуковой мощности, равная 10 -12 Вт.

Частотный спектр шумов – это зависимость среднеквадратичных значений амплитуд параметров (P,Ј ,L) синусоидальных составляющих единичных звуков от частоты колебаний (рисунок 1).

Рисунок 1- Частотный спектр шумов:

а,б,в – единичные синусоидальные звуки;

г – частотный спектр шумов а,б,в … п, т.е. суммарная графическая зависимость P, Ј , L всех единичных звуков от частоты f, Гц;

Если частотный спектр разделить на участки (полосы частот) таким образом, чтобы верхняя граница полосы по частоте была в 2 раза больше нижней границы, то такое давление спектра называется октавным делением , а сама полоса считается октавной полосой, т.е. если

f 2 = 2f 1 ; f 3 = 2f 2 и т.д.

При нормировании шума, исследованиях производственных шумов октавные полосы частот представляют не двумя граничными частотами, а одной среднегеометрической частотой f сг (рисунок 1), которая определяется соотношением:

где f 1 и f 2 нижняя и верхняя граничные частоты.

По воздействию на человека шумы подразделяют на низкочастотные (f < 400Гц ), малораздражительные для организма человека; среднечастотные (f = 400 – 1000 Гц ), и высокочастотные шумы (f >1000Гц ) – это очень раздражительные шумы.

Шум частотой f = 0 – 20 Гц не слышимый для человека называется инфразвук.

Шум частотой f = 20 – 20000 Гц это слышимые шумы. Шум f >20 кГц называется ультразвук - не слышимый для человека.

Защита от шума, вибрации, ультра- и инфразвуков.

Воздействие на человека.

Вибрация – это механическое сотрясение тела с частотой 1-100Гц. Она отрицательно влияет на нервную систему, опорно-двигательный аппарат, желудок, зрение, слух. Стойкие нарушения вызывают виброболезнь.

Тело человека поглощает энергию колебаний пропорционально квадрату виброскорости . Поэтому в качестве параметра воздействия приняты среднеквадратичные (усредненные по времени) значения виброскорости V в абсолютных (м/с, мм/с) или относительных единицах (по отношению к пороговому минимальному значению V 0 = 5*10 -5 мм/c)

Шум, инфра- и ультразвуки – это звуковые волны в воздухе. Инфразвуки не слышны, имеют частоту до 20Гц ; вызывают усталость, головную боль, недомогание. Они особенно опасны в резонансе с частотой биотоков мозга (7Гц).

Шум – это слышимые звуки с частотой 20-20000Гц. Их воздействие на человека неодинаково. Природные звуки полезны и необходимы. Полное отсутствие звуков – непереносимо. Шум слабой интенсивности может вызвать душевное расстройство, невроз. Шум интенсивностью 90-110дБ вызывает гипертонию, язвенную болезнь, тугоухость; 130-150дБ – травму органов слуха.

Ультразвук человек не слышит. При частоте 20-30КГц ультразвук распространяется в воздухе, а при 30КГц и выше – в колеблющейся среде. Ультразвук интенсивностью 120-130дБ вызывает ультразвуковую патологию: головную боль, чрезмерную утомляемость, сонливость, понижение артериального давления, нарушение вестибулярной функции.

Параметр воздействия шума, инфра- и ультразвука на человека – среднеквадратичные значения звукового давления в абсолютных (Па) или относительных единицах

, дБ,

где Р 0 = 2*10 -5 – пороговое значение звукового давления на частоте 1000Гц.

Звуковое давление – это дополнительное к атмосферному переменное давление звуковых волн (положительное в фазе сжатия и отрицательное в фазе разряжения).

Частотная область вибрации и шума условно разделена на октавные полосы, в которых f в /f н = 2, где

f в – частота верхней границы полосы,

f н - частота нижней границы полосы.

Полоса характеризуется среднегеометрической частотой
.

Предельно допустимые уровни (ПДУ).

ГОСТом 12.1.012-90 установлены ПДУ вибрации: общей – передающейся через опорные поверхности на тело стоящего или сидящего человека; локальной – передающейся через руки. ПДУ установлены в зависимости от частоты вибрации и характера работ (мм/с, дБ).

ГОСТом 12.1.003-83 установлены ПДУ шума в зависимости от частоты, характера работы и характера шума. Шумы подразделяются на:

Широкополосные с непрерывным сплошным спектром;

Тональные – в спектре имеются дискретные тона с превышением уровня на 10дБ.

Постоянный шум – уровень его меняется <5дБ в течение 8-часового рабочего дня.

Непостоянный шум – уровень его меняется >5дБ.

ГОСТом установлены предельные спектры (ПС) широкополосного постоянного шума. Для тональных шумов ПДУ на 5дБ менее ПС.

Непостоянный шум оценивают эквивалентным по энергии уровнем звука в дБА. «А» - характеризует шумомер для учета воздействия на человека шумов разной частоты.

Ультразвук – ПДУ ≤75-110дБ при f = 11-20КГц.

Интенсивность звука - I (Вт/кв.м) – поток энергии через единицу площади в единицу времени. I можно выразить через звуковое давление

ρ – плотность среды, кГ/м 3 , ρ С – удельное акустическое сопротивление среды(для воздуха 410)

С – скорость звука, м/с, L P = L I , I 0 = 10 -12 Вт/м 2 (для 1000 Гц)

Контроль и измерение.

Уровни шума и общей вибрации измеряются на рабочих местах не реже 1 раз в год, локальные вибрации – не реже 2х раз в год.

Защита от вибрации.

На рисунке показаны: 1 – вибрирующая опора; 2 – жесткость системы;

3 – оператор; 4 – трение в системе; F – возбуждающая сила (Н)

Сила F – встречает сопротивление двух сил: 1) восстанавливающей F в = CX, C - коэффициент жесткости виброизоляции, Н/м; X – перемещение, м;

2) силы трения F с = μV, μ – коэффициент сопротивления трения Н*с/м, V - скорость перемещения, м/с (F с вызывает рассеяние механической энергии).

Колеблющаяся система оказывает также инерционное сопротивление.

F a = ma; где m – масса (кг), a – виброускорение (м/с 2)

Амплитуда виброскорости:
, где

ω = 2πf – угловая частота возбуждающей силы в случае гармонических колебаний.

Способы защиты от вибрации

Защита от шума.

Интенсивность звуковой энергии на р.м. определяется

, Вт/м 2

где 1- ый член выражает прямую энергию звуковых волн, а 2-ой – отраженную от стен, потолка, оборудования и т.п.

Меры защиты (следуют из формулы):

уменьшение звуковой мощности P (Вт);

уменьшение фактора направленности излучения шума Ф = Р 2 /Р 2 ср;

увеличение площади S, на которую распространяется звуковая энергия. В свободном пространстве уровень шума в расчетной точке уменьшается пропорционально квадрату расстояния

L x = L ист -20lg(x), дБ;

повышение коэффициента звукопоглощения (α). Помещения покрывают пористыми материалами, в порах звуковая энергия переходит в тепловую и рассеивается за счет трения воздуха.

увеличение коэффициента ослабления К осл звуковой энергии с помощью звукоизолирующих преград из твердых тяжелых материалов. Звуковая энергия отражается от них в сторону источника.

Звукоизоляция ослабляет шум на 30-40дБ, звукопоглощение на 6-12дБ.

Расчет защиты от шума.

Ослабление шума на р.м. должно быть не менее

∆L расч ≥ (L Σист - L доп) + (3÷5), дБ

L доп – допустимый уровень шума, (3-5)дБ – запас;

L Σист – суммарный уровень шума на р.м от неск. источников.

Его измеряют или рассчитывают.

I Σ = I 1 +I 2 +I 3 +...+I n ,

L Σист = 10*lg(10 0,1L1 +10 0,1 L2+10 0,1 L3+...+10 0,1Ln),

для однотипных источников (n) - L Σист = L 1 +10*lg(n),

Ослабление шума средствами шумозащиты:

ослабление звукоизоляционной преградой

∆L = 20*lg(mf)-60

m – масса 1м 2 преграды, кг; f - звуковая частота, Гц.

2. ослабление звукоизоляционным кожухом с поглощающим материалом

∆L = 20*lg(mf)-60+10*lg(α), где α – коэффициент звукопоглощения ЗПМ.

3. звукопоглощающие облицовки

,

A = Σα i *S i – эквив. площадь поглощения,

,

В случае только отраженного звука

или
.

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!

Шумом называют всякий нежелательный звук. Шум как акустический процесс характеризуется с физической и физиологических сторон. С физической стороны он представляет собой явление, связанное с волнообразным распространением колебаний частиц упругой среды. с физиологической стороны он характеризуется ощущением, вызванным воздействием звуковых волн на органы слуха. Шум частотой в 1000 Гц принят за эталонный при оценке громкости. Наименьшее звуковое давление, вызывающее ощущение звука на частоте 1000 Гц называется порогом слышимости. Звуковое давление 200 Па вызывает ощущение боли в органах слуха и называется болевым порогом .

Параметры:

Скорость колебания частиц в воздухе окло полодения равновесия (скорость,м в сек)

Звуковое давление (в паскалях)

Интоенсивность (ватт на метр в квадрате)

1. Классификация шума по источникам возникновения 1.1 Механический шум , обусловленный колебаниями деталей машин и их взаимным перемещением. спектр механического шума занимает широкую область частот. Наличие высоких частот делают шум особо неприятным. 1.2. Аэрогидродинамические шумы возникают при движении газов и жидкостей, их взаимодействия с твердыми телами (шумы из-за периодического выпуска газа в атмосферу, например, сирена, шумы из-за образования вихрей, отрывных течений, турбулентные шумы из-за перемешивания потоков и т.п.). 1.3. Электромагнитный шум возникает в электрических машинах и оборудовании из-за взаимодействия ферромагнитных масс под влиянием переменных (во времени и в пространстве) магнитных полей, а также силы, возникающие при взаимодействии магнитных полей, создаваемых токами (т.н. пондеромоторные силы). 1.4 Гидравлические возникают при стационарных и нестационарных процессах в жидкости

2. по характеру спектра . Широкополосный шум (шум с непрерывным спектром шириной > 1 октавы). Тональный шум - шум, в спектре которого имеются дискретные тона. 3. по временным характеристикам . Постоянный шум - шум, уровень звука которого за 8-часовой рабочий день изменяется во времени не более чем на 5 дБ(А). Непостоянный шум - это изменение составляет больше чем 5 дБА. Непостоянные шумы в свою очередь делается на колеблющиеся во времени, прерывистые и импульсные.4. По частоте - инфразвук, просто звук, ультразвук.

Действие шума на организм. Специфическое и неспецифическое воздействие шума.

Шум -совокупность апериодических звуков различной интенсивности и частоты.С физиологической точки зрения шум-это всякий неблагоприятный воспринимаемый звук.

Шум влияет на весь организм человека:угнетает ЦНС,вызывает изменение скорости дыхания и пульса, нарушает обмен вещ-в, язва желудка,гипертонические болезни,профессиональные болезни. Шум с уровнем звукового давления 30…35дБ явл привычным для человека и не беспокоит его. Повышение уровня звукового давления до 40…70дБ в условиях бытовой или природной среды создает значительную нагрузку на нервную систему,вызывает ухудшение самочувствия и при длительном действии может стать причиной неврозов. Воздействие шума уровнем свыше 75дБ может привести к потере слуха. При действии шума высоких уровней 130дБ-разрыв барабанных перепонок, контузия, при более высоких - более160дБ- смерть. Снижение слуха на 10дБ неощутимо, на 20дБ-серьезно мешает человеку,т.к нарушается способность слышать важные звуки, ослабление разборчивости речи.

Инфразвук при уровне 110-150 дБ вызывает субъективн ощущения в орг-зме (нарушение ЦНС,сердечн-сосуд сист,дыхат сист и тд). Инфразвук вызывает псхо-физиологич изм-я.

Ультразвук может возд-ть начеловека через воздушн среду и контактно. Функциональн нарушения ЦНС,ССС,ДС, возможно изм-е состава крови, нарушение капиллярного кровообращ-я.

Гигиеническое нормирование производственного шума. Измерение и оценка производственного шума.

Нормирование произв шума звукового диапазона осущ-ся отд-но для пост и непост шумов. Для пост шума уст-ся предельно допустимый уровень ПДУ звука в 9ти октавных полосах со среднегеометрич значенем частот 63-8000Гц. Измерения производятся при помощи шумомера в октавном режиме в дБ.

Измеренное значение сопоставляется с ГОСТ 12.1.003-83

Непост шум нормир-ся эквивалентным по энергии уровнем звука широкополосн пост шума,оказываеющ такое же возд-е, как и непостоянный шум. Измерения производятся в режиме шумомера А без учета октавных частот в дБ.

Инфразвук нормируется в соотв-ии с санитарными нормами по предельно-допутимым нормам зв.р.

Установлено,что общий ПАУ не должен превышать 100дБ.

Ультразвук нормир-ся в соотв-ии с ГОСТ 12.1.001-89 отд-но для распространяемого воздушным путем и отд-но для контактного.

Эквивал-ым назыв-ся уровень звука постоянного широкополосного шума, который имеет тоже самое среднеквадратичное звуковое давление, что и данный непостоянный шум в течении определенного интервала времени.

Кроме эквивалентного уровня звука для непостоянного шума установлены максимальные уровни звука (дБА) – наибольшее значение уровня звука за период измерения.Допустимые уровни звукового давления находят по таблицам. Допускаются в качестве характеристики непостоянного шума использовать дозу шума. Доза шума D(Па 2 *ч) – интегральная величина, учитывающая акустическую энергию, воздействующую на чел-ка за определенный период времени:

Методы борьбы с шумом.

Мероприятия по борьбе с шумом

В кач-ве основоного метода исп-ся рац планировка пр-ва предприятия еще на стадии проектирования.

1 снижение шума в источнике Используются композитные материалы 2-х слойные. Снижение: 20-60 дБА.

2 изм-я направленности излучения шума.

3 Акустич обработка помещения.

Процесс поглощения звука происходит за счет перехода энергии колеблющихся частиц воздуха в теплоту. След-но, для эф-го звукопоглощения материал должен обладать пористой структурой, примеси д быть открыты со стороны падения звука и закрыты с обратной стороны. Звукопоглощающими явл-ся материалы, у кот коэф звукопоглощения на ср частотах больше 0,2. Звукопоглощающ облицовки снижают шум на 6-8 дБ в зоне отраженного звука, на 2-3 дБ вблизи самого источника.

4 Уменьш-е шума а пути распространения. Предусматривает применение звкоизолирующ материала. Звукоизоляция тем эф-ее,чем тяжелее материал перегородки.

5 Глушение шума- наушники,шлемы,и тд. При более 125 дБ исп-т противошумные костюмы (скафандры).