6.2. Защита от шума

Потери общества от шума весьма значительны. Они образуются из-за профессиональных заболеваний, увеличения длительности и частоты заболеваний с временной потерей, снижения производительности труда и т.д. Практически при всех видах деятельности шум является одним из основных вредных производственных факторов. В США около 730 млн. долларов составляют компенсационные выплаты и затраты, связанные с потерями рабочего времени и снижением производительности труда. К примеру, увеличение шума с 55 до 75 дБ вызывает снижение производительности на 15%. Интенсивный шум является фактором, приводящим к необратимым морфологическим изменениям слухового аппарата, травмирующим нервную систему, нарушающим гармоническую координацию систем организма, влияющим на высшую нервную деятельность.

1. Характеристики шума

Шум — это звук, оказывающий неблагоприятное воздействие на здоровье и работоспособность человека.

Звук как физическое явление — это колебания упругой (воздушной) среды в диапазоне слышимых частот от 20 до 20000 Гц. Звук характеризуется энергией или мощностью источника W, звуковым давлением Р, интенсивностью I и частотой f.

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 давлением в невозмущенной среде называется звуковым давлением Р. Единица измерения — паскаль (Па).

Интенсивность звука I — это поток энергии, переносимый звуковой волной в единицу времени, отнесенный к единице площади поверхности, перпендикулярной направлению распространения волны I=W/S. Величина I также зависит от звукового давления Р и параметров среды: плотности , кг/м³; скорости распространения в ней звука с, м/с

I=Р²с, Вт/м²

Действие шума зависит от его частоты f. Поскольку звуковой диапазон очень велик, то для удобства анализа и акустических расчетов используются следующие приемы: во-первых, весь звуковой диапазон разбивается на октавные полосы, во-вторых, в качестве реперной точки в каждой октаве принимается среднегеометрическая частота, в-третьих, принимается, что нижняя граничная частота первой октавы составляет 45 Гц.

Октавная полоса — это полоса частот, в которой верхняя граничная частота f_В равна удвоенной нижней частоте f_Н, т.е. f_В=2f_Н. Т.к. среднегеометрические частоты октавных полос составляют f_СГ= , то все расчеты ведутся на восьми частотах — 63, 125, 2508000 Гц.

Перечисленные характеристики являются физическими. Диапазон их изменения очень велик, поэтому они практически не используются для расчетов. В реальных условиях Р и I меняются от порога слышимости до болевого порога, соответственно, в 10⁸ и 10¹⁶ раз. Это первое ограничение, второе состоит в характере восприятия звука.

В соответствии с общебиологическим законом Вебера-Фехнера сила ощущения звука пропорциональна приращению его энергии. Указанные обстоятельства позволяют ввести удобную для расчетов логарифмическую величину — уровень шума L, измеряемый в децибелах дБ, который можно определить несколькими способами в зависимости от исходных данных как: уровень звукового давления, уровень интенсивности звука или уровень мощности.

Уровень интенсивности звука определяется по формуле:

L_I=10lgI/I₀,

уровень звукового давления —

L_P=20lgP/P₀,

уровень мощности —

L_W=10lgW/W₀ ,

где I₀, Р₀, W₀ — соответственно, интенсивность, давление и мощность звука на пороге слышимости на частоте 1000 Гц (I₀=10^-12 Вт/м², P₀=210^-5 Па, W₀=10^-12 Вт).

Если в расчетную точку попадает шум от нескольких источников, то складываются их интенсивности, но не уровни.

I_=I₁+I₂+...+I_N

Суммарный уровень шума при этом составит

Для N одинаковых источников (L_i=const)

L_=10lgN+L_i