11

Лекция 6

Акустические колебания. Вибрация

1. Шум. Нормирование и защита.

Шум - беспорядочное сочетание звуков различной частоты.

Звук - это упругие колебания, распространяющиеся волнообразно в газообразной, жидкой и твёрдой среде.

Звуковая волна характеризуется звуковым давлением, длиной волны, частотой и законами распространения.

Звуковое давление - дополнительно возникающее в упругой сфере переменное давление при прохождении через неё звуковых волн.

где F - сила с которой волна действует на поверхность, Н.

S - площадь поверхности, м .

Звук характеризуется интенсивностью потока звуковой энергии.

где p² - cредний квадрат звукового давления,

ρ - плотность среды в которой распространяется звук;

С - скорость звука в этой среде.

Уровень интенсивности (силы) звука определяется по формуле:

где I - измеренная интенсивность звука;

I₀ - интенсивность звука на пороге слышимости.

I₀ = 10^-12 Вт/м2 при частоте 1000 Гц.

Величина уровня звукового давления

где Р - звуковое давление в данной точке, Па;

Р₀ - пороговое значение звукового давления равное 2·10 Па.

Порог слышимости - на меньшее звуковое давление ощущаемое ухом человека. Пороговая интенсивность звука, Вт/м2.

где ρ₀ - плотность при н.у.

С₀ - скорость звука в воздухе при н.у.

Р₀ - пороговое звуковое давление.

Частота звуковых колебаний (f), длина волны (x) и скорость распространения звука связаны зависимостью:

Скорость звука: - в воздухе - 340 м/с;

- в воде - 1450 м/с;

- в стали - 5000 м/с.

1.1.Воздействие шума на человека.

Частота (f) - основная характеристика, по которой человек различает звуки. Чем выше частота - тем выше тон звука.

Человек воспринимает звуковые колебания с частотой 16-20·10Гц(16-16·10³Гц)

Звуковые колебания различных частот при одинаковых уровнях звукового давления по-разному воздействуют на органы слуха человека. Более благоприятно воздействие звуков более высоких частот.

При анализе шума весь слышимый диапазон разбивают на 9 октав по среднегеометрическим частотам: 31,5; 63; 125; 250; 500; 1000; 2000; 4000; 8000 Гц.

Октавная полоса - полоса частот, в которой верхняя граничная частота (f_B) в 2 раза больше нижней (f_H ).

По частоте шумы подразделяются на низкочастотные ( < 400 Гц), среднечастотные (400-1000Гц) и (> 1000Гц).

По характеру спектра шум подразделяется на:

• широкополосный (непрерывный спектр > 1 октавы);

• тональный (в спектре есть выраженные дискретные тона).

По временным характеристикам:

• постоянный - уровень звуков за 8 часов работы не изменяется более чем на 5 дБ;

• непостоянный - уровень звука изменяется более чем на 5 дБ.

Основные факторы, определяющие действие шума на человека:

• уровень звукового давления (дБ);

• характер спектра;

• продолжительность воздействия.

Интенсивный постоянный шум поражает центральную нервную систему (ЦНС), нарушая её регуляторную функцию, приводит к гипертонической болезни сердца, язвенной болезни, неврозам, кожным заболеваниям. При шуме > 140 дБ возможен разрыв барабанных перепонок.

Шум на уровне 30-40 дБ - оказывает беспокоящее действие;

50-60 дБ - создаёт значительную нагрузку на ЦНС;

70 дБ и выше - приводит к изменениям в организме, заболеваниям.