7.5. Контроль параметрів шуму, вимірювальні прилади. Методи та засоби колективного та індивідуального захисту від шуму.

Допустимі рівні шуму та еквівалентні рівні шуму на робочих місцях, у виробничих приміщеннях і на території підприємства регламентуються ДСН 3.3.6.077-99. Максимальний рівень шуму, що коливається в часі та переривається, не повинен перевищувати 110 дБ, а максимальний рівень для інтенсивного шуму не повинен перевищувати 125 дБ.

Відповідно до нормативних актів захист працівників від шуму може здійснюватись як колективними засобами, так і індивідуальними. Колек­тивні засоби (рис. 6) спрямовані на зниження шуму в джерелах його ви­никнення та на шляху поширення. Вони поділяються на:

• архітектурно-планувальні, які ґрунтуються на впровадженні акустичних розробок при плануванні будівель, раціональному розміщенні обладнання і робочих місць, а також зон і режимів руху транспортних за­собів і вантажопотоків;

• організаційно-технічні - це застосування сучасного технологіч­ного устаткування з низькими рівнями шуму, впровадження дистанційно­го керування машинами з підвищеними рівнями шуму і дистанційного контролю, заміна ударної взаємодії деталей машин безударними, дотри­мання режимів праці й відпочинку тощо;

- акустичні: звукоізоляції (ізоляція джерела шуму або приміщення

від шуму, котрий проникає ззовні). Звукоізоляція досягається створенням герметичної перешкоди на шляху поширення повітряного шуму у вигляді стін, кабін, кожухів, екранів, глушників, акустичної обробки приміщень з використанням звукопоглинальних пористих матеріалів.

Рис. 6. Засоби колективного захисту від шуму на шляху його розповсюдження

Індивідуальний захист працюючих від дії надмірного шуму здійсню­ється за допомогою зовнішніх і внутрішніх антифонів, протишумних касок, навушників, м'яких шоломів, які знижують рівень звукового тиску на 40­50 дБ. Простими із внутрішніх протишумних засобів є вата, марля і т.п., вста­влені у зовнішній слуховий прохід. Вата знижує шум до 3-14 дБ, вата з воском - до 30 дБ при частотах в межах від 100 до 6000 Гц.

Антифони забезпечують зниження шуму до 30 дБ при частоті 50 Гц і до 40 дБ при частоті 2000 Гц. На данний час розроблені антифони з вибірковою здатністю пропускати звуки інших частот, а також навушники протишумні ПШ -00, каска протишумна ВЦНИИОТ-2. вони є дуже ефективними засобами при високочастотних шумах. Слід пам'ятати, що при рівні шуму більше 120 дБ, навушники і вкладиши мало ефективні.

Особи, що приймаються на роботу, яка пов'язана з дією шуму, пови­нні проходити медичний огляд.

У виробничих умовах нерідко виникає небезпека комбінованого впливу високочастотних та низькочастотних звуків, що призводять до порушення стану здоров' я людини.

8.1. Основні положення кінематичної теорії газів. Обч. Тиску газів за кінематичною теорію. Закони ідеального газу.

Ідеальний газ – ідеалізована модель газу, у якій нехтується розмірами молекули і взаємодією їх між собою на відстані; Молекули ідеал. газу взаємодіють тільки під час зіткнень за законами пружного удару. Одна з основних власт. ід. газу - його здатність до необмеженого розширення.

Основним положенням МКТГ є 1.повна хаотичність руху мол. газів, тому гази є повністю ізотропними. 2. середні швидкості хаотичного тепл. руху мол. газів ~ √Т. 3.Ек мол. різних газів при однаковій Т рівні між собою.

Пояснення природи тиску газу вперше зроблено у 1838 Бернуллі. Тиск газу – результат великого числа зіткнень мол. із стінками посудини. Розрах. тиск газу. Для простоти посудина прямокутної форми. В посудині односортний газ. Маса мол. m_о, конц. . Розрах. тиск газу на стінку АВСД. Розгл. зіткнення однієї мол. зі стінкою. , t – час зіткнення. Для такої взаємодії тангенційні складові імпульсу P_y i P_z не змін. Змін. лише нормальна складова Р_х:

Сила зі сторони стінки на мол.: За 3 з-ном Ньютона мол. діє на стінку з силою:

Число мол. , які за час провзаємодіяли зі стінкою: (½ врах. хаотичність руху мол. – тільки половина мол. з об’єму () рухались у напрямку до стінки).

Тоді: . Аналогічно: Р_y і Р_z отримані в припущенні, що = соnst. Насправді ці швидкості різні. Згідно з-ну Паскаля р газу у всіх напрямках однаковий, тобто Р_х= P_y= P_z=P. Тоді Р_х+ P_y+ P_z= 3P= 3P=m₀nV². середнє значення квадрата швидкості молекул газу.

P= - основне рівняння МКТГ

→→

- Т є мірою середньої Ек хаотичного тепл. руху мол.

Закони ідеального газу: 1) рівняння стану ідеального газу

і ; →– рівняння Менделеєва Клапейрона. 2) З-н Авогадро: в однакових V при однакових р і Т міститься однакове число молекул ідеал газу незалежно від його сорту. V₁=V_2, P₁=P_2, T₁=T₂ → 3 (10) : N₁=N₂

3) З-н Дальтона: р суміші газів = сумі парціальних р. (парціальний р – це р, який ств. би мол. певного сорту, якщо б мол. інших сортів були вилучені з посудини). 4) З-н Бойля-Маріотта: для даної маси газу при постійній Т добуток р газу на його V є величиною сталою: 5) З-н Гей-Люссака: для даної маси газу при відношення V газу до Т є постійним 6) Закон Шарля: для даної маси газу при :

В області абсолютного нуля закони ідеал. газу не виконуються.

8.2. Дифракція світла. Принцип Гюйсена-Френеля. Дифракція на круговому отворі.

Явище відхилення світла від прямолінійного поширення в область геометричної тіні наз. дифракцією світла. Це явище випливає із принципу Гюйсенса:

• кожна точка хвильового фронту є джерелом вторинних хвиль.

Френель доповнив принцип Гюйсена.

• кожна точка хвильового фронту є джерелом вторинних хвиль і будь-яка точка у фронті хвилі є когерентною з іншою точкою в цьому фронті.

Останнє твердження носить назву принципу Гюгенса-Френеля.

Розглянемо дифракцію на круглому отворі.

Світло проходить через отвір DD на еран.

Для того, щоб розрахувати розподіл світла в точці О, викор. допоміжні прийоми. Проведемо із точки О конічні поверхні до перетину з поверхнею сферичної хвилі DСD. Довжини виберемо так, щоб відстань від точок C,L,N,Q…. до точки О зростала на довжину півхилі λ/2. Поверхня хвилі DСD розіб’ється на кільцеві зони. Площадки цих зон майже однакові, бо ОС›› λ/2, але дія в точці О буде різною. Дійсно, різниця ходу до точки О між будь-якою точкою першої зони і другої буде λ/2, тому світлові хвилі, дійшовши до точки О будуть послаблятися. Тобто в точці О дія першої зони практично знищується дією другої зони. Аналогічні твердження покажуть, що дія третьої зони протилежна дії другого, четверта протилежна третій і т.д. взагалі кажучи дії сусідніх зон Френеля майже знищують одна одну.

Якщо отвір DD такий, що в ньому поміщається дві зони, то в т. О майже не буде світла, більша частина світла розсіється навколо т. О, так що ми побачимо меншу пляму з світлим кільцем навколо неї. Якщо ж число зон 3, то третя зона послаблює другу і в т.О падає світло від першої зони. Ми побачимо світлу пляму з чорним кільцем навколо неї.

Взагалі кажучи, при парному числі зон в центрі буде темна пляма, охоплена світлими і темними кільцями, що чергуються. При не парному числі зон буде протилежна картина.

Дифракційна ґратка — оптичний елемент з періодичною структурою, здатний впливати на поширення світлових хвиль так, що енергія хвилі, яка пройшла через ґратку, зосереджується в певних напрямках. Напрямки поширення цих пучків залежать від періоду ґратки та довжини світлових хвиль, тобто дифракційна ґратка працює як дисперсійний елемент. Монохроматичний світловий пучок, що падає на ґратку, теж розділиться на декілька пучків, які поширюються в різних напрямках. Дифракційні ґратки широко застосовуються у монохроматорахі спектрометрах.

Найпростіша дифракційна ґратка — тонка скляна пластинка, на поверхні якої нанесені прямолінійні паралельні рівновіддалені штрихи, ширина та відстань між якими сумірні з довжиною хвилі світла.

Принцип роботи дифракційної ґратки ґрунтується на дифракціїсвітлових хвиль, які взаємодіють з нею, та подальшій інтерференціїцих дифрагованих хвиль.

У загальному випадку дифракційну ґратку можна уявити собі, як сукупність багатьох паралельних та рівновіддалених прозорих щілин, розділених однаковими непрозорими проміжками. Якщо на таку ґратку буде падати світловий пучок, то світлові хвилі, проходячи крізь щілини ґратки, будуть дифрагувати. Кожна точка будь-якої щілини ґратки у такому разі виступатиме як точкове джерело світла. Таким чином, світлові хвилі після взаємодії з ґраткою будуть поширюватись у різних напрямках. Світлові хвилі від різних щілин ґратки, які поширюються в одному напрямку, інтерферують між собою. Якщо ці хвилі знаходяться у фазі, то вони підсилюють одна одну, якщо у протифазі, то гасять. У першому випадку відбувається конструктивна інтерференція, в другому —деструктивна. Напрямки поширення дифрагованих хвиль, на яких відбувається їх конструктивна інтерференція, називаються дифракційними максимумами. Таких максимумів зазвичай кілька, їх позначають цілими числами, які називаються порядком дифракції. Кількість дифракційних максимумів та напрямки їх поширення залежать від періоду гратки та довжини хвилі світла і можуть бути визначені за допомогою рівняння дифракційної ґратки:

, де

• —кут падіння світлового пучка на ґратку,

• —кут дифракції для пучка m-го порядку,

• —довжина хвилісвітла,

• d — період гратки,

• m — порядок дифракції.

Із цього рівняння випливає, що кут дифракції залежить від довжини хвилі світла. Отже, якщо на ґратку падатиме біле світло, то воно розкладатиметься ґраткою у спектр.

Основні типи дифракційних ґраток

На сьогоднішній день розроблено багато різних типів дифракційних граток для найрізноманітніших застосувань. Класифікують дифракційні гратки за різними критеріями.

Залежно від того, який параметр світлової хвилі модулюється граткою, розрізняють амплітудні, фазові та амплітудно-фазові гратки. Амплітудні гратки як правило є тонкими. Фазові та амплітудно-фазові гратки можуть бути об’ємними або рельєфними. В об’ємних ґратках здебільшого використовується періодична модуляція показника заломлення і/або поглинання матеріалу плівки. Залежно від товщини плівки об’ємні гратки можуть називатись тонкими або товстими, причому тонкі гратки як правило характеризуються кількома дифракційними порядками і часто називаються ґратками типу Рамана-Ната, в той час як товсті гратки працюють в режимі, коли спостерігаються тільки два дифракційних максимуми 0-го і 1-го порядків. Товсті гратки називаються ще ґратками Брегга. Рельєфні гратки з періодичною модуляцією рельєфу поверхні розділу двох середовищ класифікуються за профілем штрихів на синусоїдальні, прямокутні, трапецеїдальні, трикутні та з невизначеним профілем. Якщо профіль штрихів є симетричним, то така ґратка називається граткою із симетричним профілем штрихів, в іншому випадку дифракційна ґратка називається концентруючою.

Залежно від режиму роботи розрізняють пропускаючі та відбиваючі дифракційні гратки.

За методом виготовлення гратки поділяються на механічно нарізні, голографічні та літографічні.

За формою поверхні дифракційні гратки поділяються на плоскі та вігнуті.

Залежно від застосування дифракційні гратки можуть бути об’ємного типу, для використання у дзеркально-лінзових системах, та хвилевідного типу, сформовані на поверхні або в об’ємі оптичного хвилеводу. Особливим випадком хвилевідних граток є волоконні гратки, які являють собою фазові гратки у серцевині оптичного волокна.

Застосування

Дифракційні ґратки широко застосовуються в монохроматорах, спектрометрах, спектральних мультиплексорах і демультиплексорах, компенсаторах хроматичної дисперсії оптичного волокна та в багатьох інших оптичних компонентах.