Министерство образования Российской Федерации

Алтайский государственный технический университет

им И.И. Ползунова

Кафедра «Безопасность жизнедеятельности»

Гергерт В.Р., Стуров Д.С.

Защита от шума (ауд. 404а, кафедра бжд)

Методические указания к выполнению лабораторной работы по

дисциплине «Безопасность жизнедеятельности»

для студентов всех форм обучения

Барнаул 2003 г

УДК 628.517.2 (075.5)

Гергерт В.Р., Стуров Д.С. Защита от шума: Методические указания к выполнению лабораторной работы по дисциплине «Безопасность жизнедеятельности» для студентов всех форм обучения /Алт.Гос.техн.ун-т им. И.И. Ползунова.- Барнаул: Изд-во АлтГТУ, 2003.

В работе приведены основные понятия, характеристики и определения по шуму. Даны сведения о нормировании и методах защиты от шума. Описан стенд оригинальной конструкции, выполненный по проекту В.Р. Гергерта и порядок выполнения задания по выбранному варианту. Приведены контрольные вопросы и литература для самоподготовки

Методические указания рассмотрены и одобрены на заседании кафедры «Безопасность жизнедеятельности»

Цель работы

Освоить: Основы защиты от производственного шума, методы измерения шума современными техническими средствами; оценивать результаты в сравнении с санитарными нормами.

Последовательность выполнения работы

1. Ознакомиться с методическими указаниями и уяснить их содержание.

2. Выбрать самостоятельно или с помощью преподавателя вариант задания (табл.2) и выполнить его в полном объеме.

3. Ответить на контрольные вопросы (п.4.7)

4. Оформить отчет в объеме п. 4.6 и защитить его у преподавателя.

1. Основные понятия и определения

1. Звук и шум

Современного человека шум преследует всюду: на производстве, в быту, на транспорте и т.д.

Шум на производстве наносит большой ущерб, вредно действуя на организм человека, снижает производительность труда, приводит к утомлению, увеличению ошибок в работе, к травматизму и заболеваниям.

С физиологической точки зрения, шумом называется всякого рода нежелательные для человека звуки, которые мешают восприятию полезных звуков, нарушают тишину и покой людей, оказывают вредное или разрушающее действие на организм человека.

С физической точки зрения, шум это, как правило, беспорядочное сочетание (нагромождение) множества разнообразных единичных звуков, отличающихся своей интенсивностью и частотой, например, шум в механическом цехе от разнообразных станков, шум в торговом зале магазина, в студенческой аудитории и т. п.

Как физическое явление шум – волновое колебание упругой среды. Отсюда выходит, что звуки могут распространяться не только в упругой воздушной среде, но и в жидкостях, металлах, земной коре и т.п.

2. Физические характеристики шума

Звуковыми волнами называются колебательные возмущения, распространяющиеся от источника звука в окружающей среде, а пространство, в котором они наблюдаются, называется звуковым полем.

В каждой точке звукового поля давление и скорость движения частиц воздуха изменяются во времени.

Разность между мгновенным значением полного давления и средним давлением, которое наблюдается в невозмущенной среде, называется звуковым давлением , Па. На человеческий слух действует средний квадрат звукового давления.

Длиной звуковой волны называется расстояние, измеренное вдоль направления распространения звуковой волны между двумя точками звукового поля, в которых фазы колебаний одинаковые.

, м

где υ - скорость звука, м/с

- частота колебаний, Гц.

При распространении звуковой волны происходит перенос энергии.

Средний поток энергии в какой - либо точке среды в единицу времени, отнесенный к единице поверхности, нормальной к направлению распространения волны, называется интенсивностью звука в данной точке , Вт/м².

Величины звукового давления и интенсивность звука, с которыми приходится иметь дело в практике борьбы с шумом, могут изменяться в очень широких пределах. Так человек способен воспринимать звуковые давления в диапазоне величин от P_max (болевой порог слышимости) до P₀ (минимально ощутимый звук) отличающихся друг от друга в 10⁸ раз, а по интенсивности этот диапазон J_max/J₀ отличается еще больше – в 10¹⁶ раз.

Естественно, оперировать такими шкалами величин неудобно, к тому же ощущения человека при воздействии шума пропорциональны логарифму количества энергии раздражителя. Поэтому были введены логарифмические величины – уровни звукового давления L_p и уровни интенсивности L_I, которые позволили сократить шкалу измеряемых величин от 0 да 140 децибел.

Уровень интенсивности звука определяют по формуле:

, дБ (1)

Уровень звукового давления определяется по формуле

, дБ (2)

При пороговых значениях J₀ =10^-12 Вт/м² и P₀ =2∙10^-5 становятся равными уровни L_I =L_P =L – уровень звукового давления.

Эта характеристика широко применяется в практике измерений и при нормировании шума. Звуковое давление и интенсивность звука являются характеристиками звукового поля в определенной точке пространства.

Характеристикой непосредственно источника шума является его звуковая мощность N (Вт) – это общее количество звуковой энергии, излучаемое источником шума в окружающее пространство за единицу времени.

Уровень звуковой мощности L_N определяется по формуле

, дБ (3)

где N звуковая мощность источника, Вт;

N_o – пороговая (минимально ощутимая) величина звуковой мощности, равная

10^-12 Вт.

Частотный спектр шумов - это зависимость среднеквадратичных значений амплитуд параметров (P, J, L) синусоидальных составляющих единичных звуков от частоты колебаний (рис 1).

а, б, в – единичные синусоидальные звуки;

г – частотный спектр шумов а, б, в … п, т.е. суммарная графическая зависимость P, J, L всех единичных звуков от частоты f, Гц; 0,1,2,3… п октавные полосы частот.

Рисунок 1-Частотный спектр шумов

Если частотный спектр разделить на участки (полосы частот) таким образом, чтобы верхняя граница полосы по частоте была в 2 раза больше нижней границы, то такое деление спектра называется октавным делением, а сама полоса считается октавной полосой, т.е. если f₂ = 2f₁; f₃ = 2f₂ и т.д.

При нормировании шума, исследованиях производственных шумов октавные полосы частот представляют не двумя граничными частотами, а одной среднегеометрической частотой f_СГ (рис 1), которая определяется соотношением:

, Гц (4)

где f₁ и f₂ нижняя и верхняя граничные частоты.

По воздействию на человека шумы подразделяются на низкочастотные (f<400Гц), малораздражительные для организма человека; среднечастотные (f=400 – 1000 Гц), и высокочастотные шумы (f>1000Гц) – это очень раздражительные шумы.

Шум частотой f = 0 – 20 Гц не слышимый для человека называется инфразвук.

Шум частотой f = 20 – 20000 Гц это слышимые шумы. Шум f >20 кГц называется ультразвук - неслышимый для человека.

3. Количественная оценка уровней шума

Уровни звукового давления или звуковой мощности являются логарифмическими величинами, поэтому над ними нельзя производить обычные арифметические действия (сложение, деление и т.д.)

Непосредственно суммировать и вычитать можно только энергетические характеристики шума: интенсивность или пропорциональный ей квадрат звукового давления.

Если пользоваться непосредственно значениями уровней в децибелах (дБ), то уровень звукового давления суммарного звука от нескольких разных источников может быть рассчитан по формуле,

,дБ (5)

где n - общее число слагаемых уровней шума;

L₁, L_2, L₃ … L_n – уровни звукового давления источников 1, 2, 3 …n.

Рассмотрим частные случаи, вытекающие из анализа формулы (5)

Если имеется n одинаковых источников шума с уровнем звукового давления L, создаваемым каждым источником, то суммарный шум определяется по формуле:

(6)

Например, два одинаковых источника совместно создадут уровень на 3 дБ больший, чем каждый, а 100 одинаковых источников составят прибавку к L только 20 дБ (см. таблицу).

Число источников шума	1	2	3	4	5	6	8	10	20	40	50	70	100
Добавка к уровню одного источника, дБ	0	3	5	6	7	8	9	10	13	16	17	18,5	20

Суммарный уровень звукового давления при одновременном действии двух неодинаковых источников с уровнями L₁, L₂ определяется по формуле:

(7)

где L₁ - , больший из двух суммируемых уровней, дБ;

- поправка для суммирования уровней шума, определяемая по таблице.

Разность уровней L1 – L2, дБ	0	1	4	6	8	10	15	20
Поправка , дБ	3,0	2,5	1,5	1,0	0,6	0,4	0,2	0

Приведенные зависимости (6) и (7) позволяют сформулировать два принципа шумоглушения:

Принцип 1 – при наличии в помещении большого числа одинаковых источников шума устранение одного, двух и более источников практически не ослабляет общий шум.

Принцип 2 – при наличии в помещении нескольких источников шума, отличающихся своей интенсивностью, для существенного снижения общего шума необходимо выявить и погасить наиболее мощные источники.

4. Классификация шумов, воздействующих на человека

1. По характеру спектра шума выделяют:

- широкополосный шум, в котором звуковая энергия распределена по всему спектру;

- тональный шум – если прослушивается звук определенной частоты;

-

1.4.2 По временным характеристикам шумы подразделяются на постоянные и непостоянные.

- Непостоянным называется шум, который в течение смены колеблется более чем, на 5 дБА.

Непостоянные шумы классифицируются на:

- колеблющиеся по времени, уровень звука которых непрерывно изменяется по времени;

- прерывистые, уровень звука которых резко падает до уровня фонового шума;

- импульсные, состоящие из сигналов длительностью менее 1 секунды.