2.2.3. Производственный шум.
1. Параметры шума.
Шум – беспорядочное сочетание звуков различной частоты и интенсивности.
Звук – механическое колебание среды (воздуха).
Некоторые производственные процессы сопровождаются значительным шумом. Шум возникает при механических колебаниях в твердых, жидких и газообразных средах.
Характеризуется звук:
f – частота, Гц (с-1), число колебаний в единицу времени (секунду). Органы слуха человека воспринимают звуковые волны с частотой 16…20000 Гц.
нижние частоты (басовые) fн=20Гц f<20Гц – инфразвуки
верхние частоты (высокие тона - комар) fв=20кГц f>20кГц - ультразвуки
Инфразвуки и ультразвуки не вызывают слуховых ощущений, но оказывают биологическое воздействие на организм.
p- звуковое давление, Па (Н/м2), это разность давлений в возмущенной звуком среде и невозмущенной.
Порог восприятия pо=2·10-5 Па – нижний абсолютный порог слышимости;
боль в барабанных перепонках pв=200 Па – верхний абсолютный болевой порог.
На органы слуха человека действует значение:
-действующее звуковое давление
Т- время осреднения звука в слуховом анализаторе (Т=30÷100мс для человека);
t- текущее время (координата времени).
Физический смысл выражения: наши органы реагируют не мгновенно, а в течение времени Т происходит накопление давления в органах слуха (в этот момент ощущения отсутствуют), после Т импульсивно слышим звук, далее провал. Но мы не чувствуем этой дискретности из-за инертности наших чувств.
Ι - интенсивность звука, Вт/м2. Распространение звуковых волн сопровождается переносом энергии, величина которой определяется интенсивностью звука.
Интенсивность звука характеризует количество энергии, переносимой звуковой волной. Интенсивность звука – средний поток энергии звуковой волны в какой либо точке пространства в единицу времени на единицу площади нормальной (┴) к направлению распространения волны.
Слышим мы звуки с энергией звуковой волны Ι0=10-12 Вт/м2 – порог слышимости;
на пороге болевого ощущения ΙБ=100 Вт/м2 – болевой порог.
По закону Вебера-Фехнера сила ощущения
громкости звука в органах слуха человека
пропорциональна
.
Для оценки шума удобно измерять не абсолютные значения интенсивности и звукового давления, а относительные их уровни в логарифмических единицах, взятые по отношению к пороговым значениям.
Lp- уровень звукового давления:
, Б [Бел]
Мы слышим разницу в 0,1Бел, поэтому
перевели шкалу в децибельную
дБ.
, дБ -уровень звукового давления
p0- величина постоянная, p0=2·10-5Па – порог восприятия звука человеком.
-
фактическая величина, Па.
на пороге ощущения
LJ – уровень интенсивности
, дБ - уровень интенсивности звука
I0=10-12 Вт/м2 – пороговая интенсивность звука
ρ- плотность среды (воздуха 1,29 кг/м2);
С- скорость звука в этой среде(воздух 344 м/с).
2. Действие шума на организм.
Психологическое действие на человека – воздействие на центральную нервную систему (ухудшение памяти, снижение внимания, снижение скорости реакции на различные раздражители).
Физиологическое действие - органы слуха под действием шума теряют чувствительность, в основном, на тех частотах, на которых действует шум; длительное действие шума влечет за собой профессиональные заболевания (тугоухость), а с возрастом потерю чувствительности на высоких частотах; под действием шума может быть травма: внезапное повреждение органа или системы органов, заключающееся в разрыве барабанной перепонки; появление кровяного и внутреннего давления; расширение в объеме внутренних органов на микро уровне; ухудшение аппетита, нарушение сна, ухудшение остроты зрения, а у некоторых людей и цветоощущение.
Установлено, что шум, излучаемый самим субъектом, действует на него в меньшей степени, чем на окружающих.
Установлено, что с повышением частоты звука его действие при прочих равных условиях возрастает.
3. Гигиеническое нормирование шума.
Параметр гигиенического нормирования шума – уровень звукового давления. Гигиеническим критерием является предельно-допустимый уровень (ПДУ) – это максимальная величина уровня звукового давления, воздействие которого на организм человека при ежедневной 8-ми часовой работе в течении всего трудового стажа не вызывает в нем и его потомстве необратимых изменений, обнаруживаемых современными методами диагностики.
Для шума нельзя устанавливать один ПДУ. Звуковые колебания различных частот при одинаковых уровнях звукового давления по-разному действуют на органы слуха человека. Высокочастотные более неприятны и кажутся громче. На высокой частоте шум действует сильнее, чем на низкой.
Для определения частотной характеристики шума звуковой диапазон по частоте разбивают на октавные полосы частот с характеристиками:
или
, где
-
верхняя граница участка;
-
нижняя граница участка.
Октавная полоса характеризуется среднегеометрической частотой:
Санитарными нормами СН 2.2.4/2.1.8.562-96 «Шум на рабочих местах, в помещениях жилых, общественных зданий и на территории жилой застройки» установлено 9 октав.
октавы |
I |
II |
III |
IV |
V |
VI |
VII |
VIII |
IХ |
fН, Гц |
22,5 |
45 |
90 |
180 |
360 |
720 |
1420 |
2840 |
5680 |
fВ, Гц |
45 |
90 |
180 |
360 |
720 |
1440 |
2840 |
5680 |
11360 |
fСР, Гц |
31,5 |
63 |
125 |
250 |
500 |
1000 |
2000 |
4000 |
8000 |
С целью упрощения гигиенического нормирования и оценки шума, в шумомерах размещается корректирующий субъективный фильтр, маркируемый буквой А. Звук (электрический сигнал) в данном фильтре корректируется с учетом особенностей восприятия органами слуха с изменениями частоты. Скорректированный таким образом уровень звукового давления называется уровнем звука. А единицы измерения дБА.
Таким образом, появляется возможность установить одно предельно допустимое значение уровня звука на всем диапазоне частот, так как особенности восприятия звука по частоте учтены.
4. Инженерные меры защиты от шума.
Самый радикальный метод борьбы с шумом уменьшение его в источнике образования: замена возвратно-поступательных движений в механизмах вращательными; замена ударного процесса прессованием; снижение скорости движения жидкости и газов; максимальное спрямление трубопроводов (уменьшение числа поворотов и изгибов); соблюдение постоянства диаметра на всем его протяжении.
Если не удалось снизить шум в источнике образования до допустимых величин, его уменьшают на пути распространения путем применения звукоизоляции, звукопоглощения, акустического экранирования.
Звукоизоляция – отражение звуковой волны R=20 lg (m·f) – 47,5 ,дБ
где m - масса преграды, от которой отражается звук;
f - частота отражаемого звука, Гц.
На низких частотах звукоизоляция хуже. Звукопоглощение – звук не только отражается, но и поглощается, что приводит к колебательным явлениям и трению, при этом температура повышается, и энергия звука переходит в тепловую энергию.
Звукопоглощение Lзв.п = 10lgα, дБ
Где α - коэффициент звукопоглощения материала.
Лучшими звукопоглощающими материалами с большой удельной поверхностью пор.
Общее звукопоглощение: ΔL = R + Lзв.п.
Акустическое экранирование.
Если эти меры не дают результата, то применяют средства индивидуальной защиты:
- ватные тампоны;
- «беруши» (береги уши);
- антифоны (вкладыш в ушную раковину и пористого каучука, повторяющий форму ушной раковины) эффект до 10-15 дБ;
- наушники противошумные;
- шлемы.