Измерение уровня и спектра шума, ультразвука и инфразвука, вибрации

При гигиенической оценке шума, вибрации, ультразвука и инфразвука измеряют общий уровень (интенсивность) колебательной энергии, а также уровень энергии в отдельных октавах по спектру для сопоставления с предельно-допустимыми величинами по санитарным нормам. Приборы для измерения уровня шума называют шумомерами, а для определения спектра – анализаторами шума или спектра. Шумомер – прибор для объективного измерения уровня звука (рис. 3). Не следует путать этот параметр с уровнем громкости. Не всякий прибор, измеряющий звук, является шумомером. Существует российские и международные стандарты, устанавливающие требования к этим приборам. В России пока еще действует советский стандарт ГОСТ 17187-81. В 2008 этот ГОСТ гармонизирован с европейским стандартом МЭК 61672-1 (IEC 61672-1), результатом чего стал новый ГОСТ Р 53188.1-2008. В европейских странах действуют свои стандарты на шумомеры, однако все они также следуют требованиям стандартов МЭК. Особняком стоят США, где применяются стандарты ANSI (в частности ANSI S1.4), существенно отличающиеся от европейских.

Шумомер содержит ненаправленный микрофон, усилитель, корректирующие фильтры, детектор, интегратор (для интегрирующих шумомеров) и индикатор.

Принцип работы

Фактически шумомер представляет собой микрофон, к которому подключен вольтметр, отградуированный в децибелах. Поскольку электрический сигнал на выходе с микрофона пропорционален исходному звуковому сигналу, прирост уровня звукового давления, воздействующего на мембрану микрофона вызывает соответствующий прирост напряжения электрического тока на входе в вольтметр, что и отображается посредством индикаторного устройства, отградуированного в децибелах. Для измерения уровней звукового давления в контролируемых полосах частот, например 31,5; 63; 125 Гц и т. п., а также для измерения уровней звука (дБА), корректированных по шкале А с учётом особенностей восприятия человеческим ухом звуков разных частот, сигнал после выхода с микрофона, но до входа в вольтметр пропускают через соответствующие электрические фильтры.

Рис. 3. Шумомер	Рис. 4. Виброизмерительный прибор

Общая схема шумомера выбирается так, чтобы его свойства приближались к свойствам человеческого уха.

Поскольку чувствительность уха зависит как от частоты звука, так и от его интенсивности, в шумомере используются несколько комплектов фильтров, отвечающих разной интенсивности шума. Данные фильтры позволяют имитировать АЧХ уха при заданной мощности звука. Эти фильтры называются А, B, C, D. Их амплитудно-частотные характеристики приведены в стандарте ГОСТ 17187-81 (соответствует отмененному МЭК 651).

Фильтр А примерно соответствует АЧХ «усредненного уха» при слабых уровнях шума, фильтр B – при сильных уровнях шума. Фильтр D был разработан для оценки авиационного шума.

В настоящее время для нормирования шума применяются только фильтры А и С (последний – для оценки пиковых уровней шума). Последние версии стандартов на шумомеры не устанавливают требований к фильтрам B и D.

Помимо требований к АЧХ, стандарты на шумомеры устанавливают требования к параметрам временного усреднения. В шумомерах применяется экспоненциальное усреднение F (fast), S (slow), I (Impulse). Временная константа характеристики F – 1/8 с, S – 1 c. Интегрирующие шумомеры имеют также линейное усреднение и измеряют эквивалентные уровни звука, уровни звуковой экспозиции, различные виды дозы шума и пр.

Измерения шума на рабочем месте производи на высоте 1,5 м от пола. Он должен быть направлен в сторону источила шума и удален не менее чем на 0,5 м от человека, производящего измерение.

Шумомер не следует ставить на колеблющиеся поверхности, при измерениях обычно его удерживают на руках. Нельзя также производить измерения вблизи источников электромагнитных полей, слишком близко подносить к источнику шума. Для измерения шума и вибрации применяют комбинированный прибор ВШВ-003, который позволяет измерять общую интенсивность шума и вибрации (каждого фактора в отдельности), их интенсивность в пределах октавных полос.

Пределы измерений звука от 25-35 до 140 дБ, виброускорения – от 5-10^-2 до 10³ мм/с², виброскорости – от 0,05 до 10⁴ мм/с. Он имеет октавные фильтры с среднепометрическими частотами от 16 до 8000 Гц. Измеритель может работать от сети переменного тока 220 В и от батарейки типа «Сатурн».

Для измерения вибрации используется, например, приборы НВА-1, ВИСТ-3 (низкочастотная виброизмерительная аппаратура) (рис. 4). Они позволяют определять уровни виброскорости (в децибелах) в диапазоне частот 1,4-335 Гц.

В настоящее время имеются приборы (индивидуальные дозиметры шума и вибрации), с помощью которых можно непосредственно измерить количество воспринимаемой организмом энергии, называемое «дозой» или «энспорицией» шума и вибрации. Для измерения ультразвука используется шумоизмерительная аппаратура. ГОСТ 12.1.001-83 содержит следующий перечень измерительной аппаратуры: отечественная аппаратура – комплект портативной аппаратуры для измерения в диапазоне частот до 50000 Гц, аппаратура фирмы РФТ (Германия) – комплект для измерений в диапазоне частот до 100000 Гц, аппаратура датской фирмы «Брюлъ и Кьер» для измерений в диапазоне частот до 100000 Гц. Для измерения инфразвука используется аналогичная аппаратура.