1. Действие шума на организм человека и его основные характеристики
Шум определяют как звук, оцениваемый негативно и наносящий вред здоровью. Проявление вредного воздействия шума на организм человека разнообразно. Производственный шум нарушает информационные связи, что вызывает снижение эффективности и безопасности деятельности человека, так как высокий уровень шума мешает услышать предупреждающий сигнал опасности. Шум, отрицательно воздействуя на слух человека, может вызвать три возможных исхода: временно (от минуты до нескольких месяцев) снизить чувствительность к звукам определенных частот, вызвать повреждение органов слуха или мгновенную глухоту. Уровень звука в 130 дБ вызывает болевое ощущение, а в 150 – приводит к поражению слуха при любой частоте. Кроме того, производственный шум вызывает обычную усталость. При действии шума снижаются способность сосредоточения внимания, точность выполнения работ, связанных с приемом и анализом информации. Это отрицательным образом сказывается на производительности труда. При постоянном воздействии шума работающие жалуются на бессонницу, нарушение зрения, вкусовых ощущений, расстройство органов пищеварения.У них отмечается повышенная склонность к неврозам. Энергозатраты организма при выполнении работы в условиях повышенного шума больше, то есть работа оказывается более тяжелой.
Слуховой орган
человека воспринимает в виде слышимого
звука колебания упругой среды, имеющие
частоту примерно от 20 до 20000 Гц. Вредное
воздействие шума увеличивается при
увеличении частоты. На практике измерение
уровней звукового давления проводят
не на каждой отдельной частоте, а в
некоторых полосах (интервалах) частот:
октавных, полуоктавных и третьоктавных.
Октавные полосы характеризуются тем,
что у них верхняя граница частоты (fв) в два раза больше нижней (fн),
то есть отношениеfв/fн= 2. У полуоктавных полос это соотношение
равно
,
а у третьоктавных –
.
Для удобства и сопоставимости измерений
границы всех полос стандартизированы,
а сами полосы измерений характеризуются
не граничными частотами, а их
среднегеометрическими величинами.
Среднегеометрическая частота октавной
полосы определяется выражением
.
Например, приfн= 45 Гц,fв= 90 , среднегеометрическая частотаfср= 63 Гц.
Восприятие человеком звука зависит не только от его частоты, но от интенсивности и звукового давления.
Интенсивностью звука называется количество звуковой энергии, переносимое звуковой волной за 1 с через площадку в 1 м2, перпендикулярно направлению звука.Единицей измерения интенсивности звука является Вт/м2.
Отклонение результирующего давления воздуха, создаваемого звуковой волной, от атмосферного, называется звуковым давлением. Единицей измерения звукового давления является Па – Паскаль(1 Па= 1 Н/м2). Наименьшая интенсивностьJо и звуковое давление Ро, которые воспринимает ухо человека, называются порогом слышимости. Пороговые значенияJои Розависят от частоты звука. При частоте 1000 Гц звуковое давление Ро= 2·10-5Па,Jо= 10-12Вт/м2. При звуковом давлении (2·102Па) и интенсивности звука (10 Вт/м2) возникают болевые ощущения (болевой порог). Между порогом слышимости и болевым порогом лежит область слышимости. Разница между болевым порогом и порогом слышимости очень велика. Чтобы не оперировать большими числами, ученый Белл А.Г. предложил использовать логарифмическую шкалу. Логарифмическая величина, характеризующая интенсивность шума или звука, получила название уровня интенсивности шума или звука, которая измеряется в белах (Б):
,
где J– интенсивность звука в данной точке;
J0– интенсивность звука, соответствующая порогу слышимости.
Так как интенсивность звука пропорциональна квадрату звукового давления, то для уровня звукового давления можно записать:
,
где Р– звуковое давление в данной точке,
Р0– звуковое давление, соответствующее порогу слышимости при частоте 1000 Гц.
Ухо человека реагирует на величину, в 10 раз меньшую, чем 1 бел, поэтому распространение получила единица измерения децибел (дБ), равная 0,1 Б.
Тогда
.
Таким образом, уровень звукового давления –это выраженное в логарифмических единицах отношение значения звукового давления в определенной точке к исходному (стандартизированному) значению звукового давления. Уровнями интенсивности шума обычно оперируют при выполнении акустических расчетов, а уровнями звукового давления – при измерении шума и оценке его воздействия на человека, так как орган слуха человека чувствителен не к интенсивности, а к среднеквадратическому давлению.
Субъективное восприятие шума человеком значительно отличается от физических характеристик звука, так как слуховой орган неодинаково чувствителен к звукам различных частот. Звуки малой частоты человек воспринимает в меньшей степени, чем звуки большей частоты при той же интенсивности. Поэтому для оценки шума применяется параметр, который называется уровнем звука.
Уровень звука – это выраженное в логарифмических единицах отношение звукового давления в некоторой точке, скорректированного по частотной характеристике «А» шумомера, к исходному (стандартизированному) значению звукового давления.
, (4)
где РА–звуковое давление в некоторой точке, скорректированное по частотной характеристике «А» шумомера.Характеристика «А» шумомера имитирует кривую чувствительности уха человека. Единицей уровня звука является дБА (децибелы по частотной характеристике «А» шумомера).
Уменьшение шума также оценивается в децибелах:
(5)
Из выражения (5) следует, что если звуковое давление, создаваемое двигателем внутреннего сгорания снизить в 10 раз, то уровень звукового давления уменьшится на:
.
При совместном действии различных источников шума их интенсивности энергетически складываются. Суммарный уровень звука при наличии нескольких источников шума можно определить следующим образом:
1. Измеряют с помощью шумомеров уровни звука каждого источника шума.
2. Вычисляют разность двух складываемых уровней и по приложению 1 определяют добавку D.
3. Прибавляют найденную добавку к более высокому уровню и получают суммарный уровень звука от двух источников шума:
. (6)
4. Аналогичные действия производят с полученной суммой Lcи третьим уровнем звука и т. д.