4.6 Производственный шум

Частотный диапазон слухового восприятия человеком звуковых колебаний находится в пределах от 16 до 20000 Гц.

Всяческий нежелательный для человека звук называется шумом.

Шум нарушает прием информации, что влияет на ошибки и травматизм. Он вызывает усталость.

Воздействие шума отражается, прежде всего, на органах слуха. Различают три формы воздействия - утомление слуха, шумовую травму и профессиональную тугоухость, которая ведет к снижению слуха вплоть до его полной потери.

В каждой точке звукового поля давление и скорость распростране­ния изменяется во времени. Разность между мгновенным значением давлением образовавшимся в среде при прохождении звука (Р_ср) и атмосферным давлением (Р_атм) называется звуковым давлением - обозначается буквой Р_зв и измеряется в Паскалях (Па) (рис.4.5).

Р ис. 4.5. Иллюстрация звукового давления

При распространении звуковой волны происходит перенос энергии. Средний поток энергии отнесенный к поверхности, нормальной к направлению распростра­нения волн, называется интенсивностью звука I (Вт/м²) в данной точке.

Интенсивность звука связана со звуковым давлением зависимостью

(4.2)

где ρ – плотность среды, кг/м²;

с – скорость звука в этой среде, м/с.

Величины звукового давления и интенсивности звука, с которым приходится иметь дело, находятся в широких пределах. Так, минимальная величина интенсивности звука, воспринимаемая человеком на частоте f = 1000 Гц, равна I_о = 10^-12 Вт/м² называется порогом слышимости. Максимальная величина называется порогом болевого ощущения и равна I_max=10² Вт/м². При этом диапазон звукового давления изменяется от Р_о =2·10^-5 Па до Р_max =2·10² Па.

В практике измерений абсолютными значениями интенсивности звука и звукового давления не пользуются, а применяют только логарифмическую (децибеловую) шкалу. Это вызвано следующими причинами:

Во-первых, диапазон изменения звука и звукового давления чрезвычайно широк, нормальное человеческое ухо не способно воспринимать незначительные изменения звукового давления.

Во-вторых, реакция уха человека на различную громкость звука имеет логарифмический характер. Поэтому Бэл ввел показатель уровень интенсивности (уровень звукового давления), который определяется по формуле

(4.3)

где Iо - интенсивность звука на пороге слышимости (10^-12 Вт/м²).

Если подставить в формулу (2) вместо I значение интенсивности на пороге болевого ощущения (I_max=10² Вт/м²), то получим весь диапазон слухового восприятия (L_{I max}, дБ).

дБ (4.4)

Поскольку интенсивность звука пропорциональна квадрату звукового давления, то:

дБ (4.5)

Производственный шум характеризуется спектром, состоящим из звуковых волн разных частот.

При исследовании шумов слышимый диапазон 16 Гц  20 кГц разбивают на полосы частот (спектр шума) .

Полоса частот, верхняя граница которой превышает нижнюю в два раза, т.е. f₂ = 2 f₁ , называется октавой.

Для более детального исследования шумов иногда используются третьоктавные полосы частот, для которых f₂ = 2^1/3· f₁ = 1,26 f₁

Октавная и третьоктавная полоса обычно задается среднегеометрической частотой: f_ср = .

Существует стандартный ряд среднегеометрических частот октавных полос, в которых рассматриваются спектры шумов (f_{сг мin} = 31,5 Гц, f_{сг мах} = 8000 Гц), табл. 4.14.

Табл.4.14. Стандартные октавные полосы fсг,Гц f1,Гц f2,Гц 16 11 22 31,5 22 44 63 44 88 125 88 177 250 177 355 500 355 710 1000 10 1420 2000 1420 2840 000 2840 560 8000 5680 1160

По частотной характеристике различают шумы: Низкочастотные fсг < 250 Гц Среднечастотые 250< fсг ≥ 500Гц Высокочастотные 500< fсг ≥ 8000Гц

По характеру спектра шумы делятся на тональные (в спектре выражены отдельные тона) и широкополосные (с непрерывным спектром более одной октавы).

По временной характеристике - постоянные (уровень звука за рабочий день изменяется не более чем на 5 дБА) и непостоянные (уровень звука за рабочий день изменяется менее чем на 5 дБА). Непостоянные, в свою очередь, делятся на колеблющиеся во времени, импульсные и прерывистые.

Человеческое ухо неодинаково реагирует на звуки с разными частотами. Чувствительность уха (громкость) заметно увеличивается при частотах от 20 до 1000 Гц. Наибольшей чувствительностью человеческое ухо обладает в диапазоне частот от 1000 Гц до 4000 Гц рис. 4.6.

Рисунок 4.6. График кривых равной громкости: 1- порог слышимости; 2 – порог болевых ощущений; 3 – область речевых передач; 4- область музыкальных передач.

Чтобы оценить уровень громкости шума на разны частотах, используется стандартная частотная характеристика А, приближающаяся к чувствительности человеческого уха. При этом используются поправки по шкале А (табл.4.15).

Таблица 4.15. Стандартные значения поправок для частотной коррекции по шкале А.

Частота	16	31,5	63	125	250	500	1000	2000	4000	8000
Коррекция ∆LА, дБА	80	42	26,3	16,1	8,6	3,2	0	-1,2	-1,0	1,1

Корректированный по шкале А уровень звукового давления, дБА в i –той октавной полосе вычисляется как:

∆L_Аi = L_i - ∆L_Аi (4)

Суммарный уровень шума (уровень громкости или уровень звука) со сложным спектральным составом определяется по уровню звук во всех октавных полосах по формуле:

L_Σ=10 lg ( 10)^0,1Ll + 10^0,1L2 + …+ 10^0,1Ln), дБА (4.6)

L_Σ= L₁ + Σ∆ L_i (4.7)

Для постоянных шумов устанавливаются ПДУ в октавных полосах со среднегеометрическими значениями частот: 31,5, 63, 125, 500, 1000, 2000, 4000, 8000 Гц. Для оценки уровня шума допускается использовать уровень звука (дБА).

При воздействии на работника в течение рабочего дня (смены) шумов с разными временными (постоянный, непостоянный шум) и спектральными (тональный шум) характеристиками измеряют или рассчитывают эквивалентный уровень звука. Для получения сопоставимых данных измеренные или рассчитанные эквивалентные уровни звука импульсного и тонального шумов увеличиваются на 5 дБА, после чего полученный результат можно сравнивать с ПДУ для шума без внесения в него понижающей поправки.