4. Санітарно-гігієнічні вимоги щодо допустимих рівнів шуму,

ультра- та інфразвуку на робочих місцях, нормування та

заходи і засоби захисту

1. Основні характеристики шуму, ультра- та інфразвуку

Шум – це хаотичне сполучення звуків різної частоти та інтенсивності, які знаходяться в межах чутливості органів слуху людини щодо частотного діапазону. Що стосується ультра- та інфразвуку, які теж вважаються звуковими коливаннями, то вони, на відміну від шуму, виходять за межі чутливості органів слуху людини за своїм частотним діапазоном. 3 фізичної точки зору будь який звук (шум, ультра- чи інфразвук) – це хвильові коливання пружного середовища, що поширюються з певної швидкістю в газоподібній, рідкій або твердій фазі. Звукові хвилі виникають при порушенні стаціонарного стану сере­довища внаслідок впливу на них сили збудження та поширюючись у ньому утворюють звукове поле. Джерелами цих порушень можуть бути, наприклад, механічні коливання конструкцій або їx частин, нестаціонарні явища в газоподібних або рідких середовищах і т. ін.

Основними характеристиками таких коливань служить амплітуда звуково­го тиску (р, Па) та частота (f, Гц).

Звуковий тиск – це різниця між миттєвим зна­ченням повного тиску у середовищі при наявності звуку та середнім тиском в цьому середовищі за відсутності звуку. Поширення звукового поля супроводжується переносом енергії, яка може бути визначена інтенсивністю звуку J(Bt/m²), тобто відношенням енергії звукової хвилі, що переноситься через площадку, перпендикулярну напряму розповсюдження хвилі, до площі цієї площадки. У вільному звуковому полі інтенсивність звуку та звуковий тиск зв'язані між собою співвідношенням

(2.21)

де: J – інтенсивність звуку, Вт/м²;

р – звуковий тиск, Па;

V – коливальна швидкість, м/сек (це швидкість, з якою коливаються частки середовища - газу, рідини чи твердої речовини відносно свого положення рівноваги і знаходиться вона із співвідношення V=p/(ρ• C));

– густина середовища, кг/м³;

С – швидкість звукової хвилі в даному середовищі, м/с.

За частотою звукові коливання поділяються на три діапазони: інфразвукові з частотою коливань менше 20 Гц, звукові (ті, що ми чуємо) – від 20 Гц до 20 кГц та ультразвукові – більше 20 кГц. Швидкість поширення звукової хвилі С (м/с) залежить від властивостей середовища і насамперед від його густини. Так, в пoвітpi при нормальних атмосферних умовах С ~ 344 м/с; швидкість звукової хвилі в воді ~ 1500 м/с, у металах ~ 3000-6000 м/с.

Людина сприймає звуки, які чує (в подальшому просто звук), в широкому діапазоні звукового тиску та інтенсивності (від нижнього порога чутності до верхнього – больового порога), при цьому звуки різних частот сприймаються неоднаково (рис. 2.34). Найбільша чутність звуку людиною має місце у діапазоні 800- 4000 Гц. Найменша – в діапазоні 20-100 Гц.

Рис. 2.34. Залежність рівня звукового тиску, що однаково сприймається людиною, від частоти звуку (криві рівної гучності)

Як видно з залежності, що наведена на рис.2.34 динамічний діапазон звукового тиску, в якому людина відчуває звук без шкоди своєму здоров’ю, може сягати 10⁷ (це відношення звукового тиску верхнього больового порогу до звукового тиску нижнього порогу чутності на частоті 1000 Гц), при цьому еквівалентний йому динамічний діапазон інтенсивності дорівнює 10¹⁴. Враховуючи цей факт, а також те, що слухове сприйняття людиною пропорційне логарифму кількості звукової енергії, для характеристики звуку використовують логарифмічні значення рівня звукової інтенсивності ( ) та рівня звукового тиску ( ), які виражаються у децибелах (дБ) і по абсолютному значенню дорівнюють один одному ( = ).

Таким чином, рівень інтенсивності та рівень тиску звука визначаються за наступними формулами:

, дБ; (2.22)

, дБ; (2.23)

де: , - значення інтенсивності звука на нижньому порозі його чутності людиною на частоті 1000 Гц, =10^-12 Вт/м²;

- значення звукового тиску на нижньому порозі його чутності людиною на частоті 1000 Гц, = 2•10^-5 Па.

На верхньому порозі больового відчуття на частоті 1000 Гц значення інтенсивності дорівнює = 10² Вт/м², а звукового тиску Па.

Оскільки сприйняття звуку людиною залежить від його частоти, то з метою приближення результатів об’єктивних вимірів до суб’єктивного сприйняття людиною вводять поняття коректованого рівня звукового тиску (рівня інтенсивності звуку). Корекція здійснюється за допомогою поправок, які додаються до існуючого рівня звукового тиску (рівня інтенсивності звуку) у відповідних октавних смугах частот. Ширина таких частотних смуг відповідає співвідношенню = 2, де - верхня частота смуги, - нижня частота тієї ж смуги. Центральну частоту смуги визначають за її середньо геометричним значенням . Стандартні значення корекції в цих частотних смугах наведені у таблиці 2.8.

Значення загального рівня шуму з урахуванням вказаної корекції по частотним смугам називають рівнем звука (дБА).

Таблиця 2.8

Стандартні значення корекції (а) рівнів звукового тиску в октавних частотних смугах

Середньо геометричні значення частоти в октавних смугах , Гц	31,5	63	125	250	500	1000	2000	4000	8000
Корекція, дБ	-42	-26,3	-16,1	-8,6	-3,2	0	1,2	1,0	-1,1

На практиці спектральну характеристику шуму звичайно визначають як сукупність рівнів звукового тиску (інтенсивності звука) у вище згаданих октавних смугах частот із середньо геометричними значеннями частот від 31,5 Гц до 8000 Гц.

За характером спектра розрізняють шуми: широкосмугові – з безперервним спектром шуму шириною більше октави; дискретні (тональні) – коли в спектрі шуму є ярко вираженні дискретні тон.

За часовими характеристиками шуми поділяють на постійні та непостійні.

До постійних шумів належать шуми, у яких рівень звуку протягом робочого дня змінюється не більше ніж на 5 дБА.

До непостійних шумів належать шуми, у яких рівень звуку протягом робочого дня змінюється більше ніж на 5 дБА.

Непостійні шуми, в свою чергу, поділяються на шуми з коливаннями у часі, переривчасті та імпульсні. Шуми з коливаннями у часі – це шуми, рівень звуку яких безперервно змінюється у часі. При переривчастому шумі рівень звуку може різко змінюватися (на 5 дБА та більше), а довжина інтервалів, коли рівень залишається постійним досягає 1 с та більше. До імпульсних відносять шуми, які представляють собою один або кілька звукових сигналів тривалістю менше 1 с кожний.

Джерело шуму характеризують звуковою потужністю W(Bt), під якою розуміють кількість енергії, яка випромінюється цим джерелом у вигляді звуку в одиницю часу.

Рівень звукової потужності (дБ) джерела визначають за формулою:

, (2.24)

де: – порогове значення звукової потужності, яке дорівнює Вт.

У випадку, коли джерело випромінює звукову енергію в усі сторони рівномірно середня інтенсивність звуку в будь-якій точці простору буде дорівнювати:

, (2.25)

де: r - відстань від центра джерела звуку до поверхні сфери, що віддалена на таку достатньо велику відстань, щоб джерело можна було вважати точковим.

Якщо випромінювання відбувається не в сферу, а в обмежений простір, то вводиться таке поняття, як кут випромінювання , який вимірюється в стерадіанах. У цьому випадку:

(2.26)

Якщо джерело шуму представляє собою пристрій, який розташований на поверхні землі, то , у двогранному куті , у тригранному .

Фактором направленості джерела звуку називають відношення інтенсивності звуку, який випромінюється в даному напрямі, до середньої інтенсивності

(2.27)

Шумові характеристики обов'язково встановлюють в стандартах або технічних умовах на машини і вказують їx у паспортах. Значення шумових характеристик встановлюють виходячи з вимог забезпечення допустимих рівнів шуму на робочих місцях, прилеглих житлових територіях та будинках.

Розрахунок очікуваної шумової характеристики є необхідною складовою частиною конструювання машин та транспортних засобів.