- •Защита от вибраций и шума. Введение
- •1. Механические колебания.
- •2. Акустические колебания.
- •3. Единицы измерения параметров источника шума.
- •3.1. Основные определения
- •3.2. Шкала децибел, уровни звукового давления
- •3.3. Суммирование уровней шума.
- •4. Частотные спектры шума и вибрации.
- •5. Защита от вибрации.
- •6. Защита от шума.
- •7. Ультразвук, его влияние на организм человека и борьба с ним.
- •8. Инфразвук.
3. Единицы измерения параметров источника шума.
3.1. Основные определения
ЗВУКОВОЕ ДАВЛЕНИЕ. В результате колебаний источника звука возникает звуковое давление. За единицу измерения акустического давления принимают Паскаль (1 Па = 1 Н/м2)
Для физиологической оценки можно привести пример: на расстоянии 1 м шепот человека создает акустическое давление равное 0, 001 Па, а обычный разговор - 0, 1 Па.
ИНТЕНСИВНОСТЬ ЗВУКА. Под интенсивностью звука понимается количество звуковой энергии J, проходящей в 1 сек, через площадь, равную 1 см2, перпендикулярно распространению звуковой волны. Интенсивность звука измеряют в ваттах на 1 м2 (Вт/м2) по формуле:
J=P 2 /c (6)
- Р -звуковое давление. Па,
- -плотность среды, г/см3 (кг/м3),
- с -скорость звука, м/c
Отсюда следует, что Р =
Если принять, что звук распространяется в форме сферической волны, то интенсивность можно записать так: J=W/4R2 (7)
где: W-полная звуковая мощность источника,
J -интенсивность волны на расстоянии R от источника.
Отсюда вытекает, что интенсивность звука обратно пропорциональна R2.
АКУСТИЧЕСКАЯ МОЩНОСТЬ - это общее количество звуковой энергии, излучаемой источником за единицу времени, которое измеряется в ваттах:
W=4R2 P2/c (8)
3.2. Шкала децибел, уровни звукового давления
В настоящее время в акустике для оценки уровня силы звука принята логарифмическая шкала децибел. По закону Вебера-Фехнера ощущение звука нарастает пропорционально не силе раздражения, а логарифму его силы. В честь ученого Бела (изобретшего телефон, работавшего учителем глухонемых) за единицу измерения уровня силы звука принят Бел, представляющий собой десятичный логарифм отношения определяемой интенсивности (силы) звука в данной точке к пороговой интенсивности звука Jo, т.е.:
Б=lg(J/Jo) (9)
где: J -определяемая интенсивность звука,
Jo -интенсивность звука на нижнем пороге слышимости, соответствующая энергии 10 -12 Вт/м.
Медицинские исследования показали, что диапазон слышимых звуков человеческим ухом колеблется в диапазоне примерно 14 бел, т.е.:
Б=lg (Jверх/Jнижн) |= lg (105 эрг/см 2 cек:/10 -9 эрг/см 2 cек) = IglO14 = 14Б
Установлено, что орган слуха человека способен фиксировать изменение звуковой интенсивности на одну десятую бела (0, 1 Б). На практике для удобства измерения весь диапазон слышимых звуков измеряют в децибелах - единицах измерения в 10 раз меньших, чем бел (=140 дБ). Ухо человека воспринимает звуковое давление в диапазоне 2х10 -5 до 2х102 Па. Наибольшее звуковое давление вызывает боль в ушах и называется болевым порогом (Jбол = 2* 102 Па), а наименьшее (едва различимый звук) - порог слышимости (Jo= 2* 10-5 Па).
Уровень интенсивности (или силы звука) определяют по выражению:
Li=10 lg (J/Jo), дБ, (10)
где-10 - коэффициент перевода интенсивности звука от крупных единиц измерения (бел) в более мелкие (децибелы).
Кроме того, уровень интенсивности звука (дБ) можно также определить исходя из значений звукового давления (в этом случае говорят об уровне звукового давления):
Lp=10 1g (P/Po), дБ, (11)
где: Ро -пороговое значение уровня звукового давления на частоте 1000 Гц (Ро = 2* 10 -5 Па).
Важной характеристикой машины с точки зрения шума является уровень ее акустической мощности, которая определяется по формуле:
Lw=10 1g (W/Wo), (12)
где: - W - уровень акустической мощности,
- Wo-пороговое значение акустической мощности, Вт (Wo = 10 -12 Вт)
Уровень акустической мощности характеризует излучаемую в пространство машиной мощность и дает возможность сравнивать различные машины по этому параметру.