3. Розрахунки рівнів шуму

1. Загальні відомості

Більшість виробничих процесів супроводжується дією на працюючих шуму. Шум – сукупність звуків різної інтенсивності і частоти, що викликає неприємні слухові відчуття.

Будь-який звук характеризується частотою коливань f, Гц, інтенсивністю I, Вт/м² і звуковим тиском р, Па. Звуковим тиском називають додатковий тиск, що виникає в середовищі від звукових хвиль. Швидкість коливань частинок середовища залежить від миттєвого звукового тиску і акустичного опору середовища р·с:

v = ,

де p - густина середовища, кг/м³;

c – швидкість поширення звукових хвиль у певному середовищі, м/с.

Інтенсивність звуку визначається за середнім значенням звукової енергії, що проходить за одиницю часу крізь одиницю площі, перпендикулярної до напрямку поширення звуку:

I = p · v = ,

де I – інтенсивність звуку, Вт/м²;

v – миттєва швидкість коливань, м/с.

Органом слуху людини механічні коливання сприймаються як звук у діапазоні частот 20-20000 Гц. Коливання з частотою менше 20 Гц (інфразвук) та понад 20000 Гц (ультразвук) не сприймаються органами слуху людини, але спричиняють біологічну дію на організм. Слухове сприйняття обмежене також нижньою і верхньою межами – порогом чутливості і больовим порогом. Значення інтенсивності звуку на цих порогах становлять відповідно 10^-12 Вт/м² та 10² Вт/м², тобто відрізняються у 1014 разів. Але орган слуху людини сприймає не абсолютну, а відносну зміну інтенсивності звуку приблизно у логарифмічній залежності. У зв’язку з цим для оцінки шуму користуються відносними рівнями інтенсивності чи звукового тиску у логарифмічних одиницях. При цьому збільшення будь-якої інтенсивності звуку в 10 разів відповідає приросту відчуття інтенсивності на одиницю, яку називають «бел» (Б). Рівні звукового тиску, що відповідають порогу чутливості і больовому порогу, становлять 0 і 120 дБ (1 дБ = 0,1 Б).

Рівень інтенсивності звуку у децибелах (дБ) визначають за формулою:

L_I = 10 · lg ,

де I₀ - інтенсивність звуку на порозі чутливості.

Рівень звукового тиску у децибелах визначають за формулою:

L_p = 10 · lg = 20 · lg , (3.1)

де p- звуковий тиск цього звуку;

p₀ - звуковий тис на порозі чутливості (p₀ = 2·10^-5 Па).

Рівень інтенсивності звуку (або звукового тиску) у децибелах не завжди відповідає фізіологічному відчуттю гучності звуку, тому що чутливість на орган слуху людини не однакова до звуків різних частот. Кожен шумомір має стандартну характеристику «А», яка загрублює коливання на низьких частотах відповідно до суб’єктивного сприйняття їх органом слуху людини.

Рівень звукового тиску, отриманий за характеристикою «А» шумоміру, називають рівнем звуку, одиницею виміру якого є дБА (див. табл. 3.1). Шкала «А» шумоміру застосовується для орієнтовної оцінки шуму.

Весь діапазон звуків, що відчуває людина, поділяється на октавні смуги із середньо геометричними частотами від 65 до 8000 Гц, значення їх подвоюються від однієї до наступної смуги.

За характером спектра шуми бувають широкосмугові – з безперервним спектром завширшки понад одну октаву – і тональні, у спектрі яких в одній із третьоктавних смуг є дискретні тони з рівнем, що перевищує на 10 дБ і більше рівні у сусідніх смугах, тобто придушує їх.

За часовими характеристиками шум визначають як постійний (коливання рівня шуму протягом зміни не перевищує 5 дБ) і непостійний (коливання більше 5 дБ). Непостійний шум, своєю чергою, поділяють на змінний, уривчастий та імпульсний.

При тривалому впливі шуму підвищеного рівня знижується гострота слуху, погіршується стан центральної нервової і серцево-судинної систем, шлунково-кишкового тракту та інших органів. Шум викликає передчасну втому, зниження продуктивності праці, послаблення пам’яті та уваги, спричиняє небезпечні ситуації. Шкідлива дія шуму визначається рівнем звукового тиску, часовою характеристикою, частотним складом і тривалістю дії. Рівень звукового тиску пов’язаний з відчуттям його гучності. А частотний спектр визначає тембр. Найбільш несприятливими є звуки з частотою понад 1000 Гц та тональні.

Нормування шуму здійснюється згідно ГОСТ 12.1.003-88 «Шум. Общие требования безопасности» (витяг з якого наведено у табл. 3.1) за двома принципами: за граничним спектром шуму (допустимими рівнями звукового тиску у дБ за всіма октавними смугами) і за інтегральним показником – «рівнем звуку» у дБА (за шкалою «А» шумоміра).

Таблиця 3.1

Нормативні рівні звукового тиску і рівні звуку