39. Шум. Основные понятия и определения.

Акустические колебания воздушной среды

Шум – это беспорядочное сочетание звуков различной частоты и интенсивности.

Звук или тон - это акустическое гармоническое колебание с определённой частотой в твердой, жидкой или газообразной среде. Он характеризуется:

- частотой колебаний f (Гц), то есть числом колебаний в секунду;

- звуковым давлением p (Па) - то есть разностью между мгновенным давлением в звуковой волне и атмосферным фоновым давлением;

- интенсивностью или силой звука I (вт/м²), равной потоку звуковой энергии, проходящей в единицу времени через 1м² площади.

По частоте колебаний звуки классифицируются:

Инфразвук - 20Гц - Слышимый звук - 20000Гц - Ультразвук

Зона слышимости звука

Порог слышимости зависит от частоты, а порог болевого ощущения имеет слабую частотную зависимость. Уровень звука на пороге слышимости равен 0дБ при звуковом давлении 2*10 ^{- 5} Па, а на пороге болевого ощущения 140дБ при звуковом давлении 2*10² Па. Область, расположенная между порогами, называется зоной слышимости звука.

Интенсивность звука уменьшается обратно пропорционально квадрату расстояния; при удвоении расстояния снижается на 6 дБ. ч Пользование шкалой децибел весьма удобно, т.к. почти весь диапазон слышимых звуков занимает менее 140 дБ . Диаграмма области слухового восприятия

Шум - сложное колебание, комплекс звуков разных частот; его оценивают спектром, то есть зависимостью УЗД от частоты.

Шум измеряют в октавных полосах среднегеометрических частот. Октавная полоса характеризуется соотношением граничных частот 1 : 2.

Соотношение октавных полос:

Среднегеометрическая частота:

Построение спектра шума

Спектр шума – это зависимость уровня звукового давления L_р от среднегеометрической октавной частоты.

По характеру спектра шумы делят на широкополосные (с непрерывным спектром более одной октавы) и смешанные (тональные), в спектре которых присутствуют дискретные тона. По временной характеристики их делят на постоянные и непостоянные.

Согласно ГОСТ 12.1.003-83 «ССБТ. Шум. Общие требования безопасности» шумы приято классифицировать по их спектральным и временным характеристикам.

Постоянные шумы – уровень звука за 8-ми часовой рабочий день изменяется во времени не более чем на 5 дБА (насосные, вентиляционные установки, производственное оборудование).

Непостоянные шумы

- колеблющиеся во времени (уровень непрерывно меняется)

- прерывистые (ступенчато изменяется (на 5дБА и более), причем длительность интервала, в течение которых уровень звука остается постоянным, составляет 1с и более)

- импульсные (длительность интервала менее 1с)

По источнику возникновения шумы классифицируются на механические, аэродинамические, электродинамические.

По частоте шумы различают как:

• низкочастотные (f до 300 Гц)

• среднечастотные (f = 300 - 800 Гц)

• высокочастотные (f > 800 Гц)

Ультразвуковые колебания воздушной среды (УК) осуществляются с частотой более 20000 Гц, они не воспринимаются органами слуха и подразделяются на воздушный и контактный ультразвук.

Ультразвуковые волны по своей природе не отличаются от упругих волн слышимого диапазона и характеризуются теми же параметрами: интенсивностью (Вт/м²), звуковым давлением (Па), звуковой мощностью (Вт) и их уровнями (дБ).

Специфической особенностью УК является лучевой характер распространения, что обусловлено высокой частотой и соответственно малой длиной волны.

Поэтому при одинаковой звуковой мощности источника шума и ультразвука интенсивность последнего будет значительно выше.

В производственных условиях ультразвук применяется для очистки и обезжиривания различных деталей, механической обработки твёрдых и хрупких материалов, ускорение химических реакций в гальванотехнике, в дефектоскопии сварных швов, литых, штамповочных изделий и т.д.

Инфразвук - это область акустических колебаний, имеющих одинаковою с шумом физическую природу, но распространяющихся с частотами менее 20 Гц и не воспринимаемых органами слуха человека.

Нередко инфразвук проявляется в сочетании с низкочастотными шумами.

В следствии большой длины волны инфразвуковые колебания легко огибают препятствия, распространяясь на большие расстояния с небольшими потерями энергии.

Инфразвук может иметь природное происхождение (землетрясение, извержение вулканов, морские бури) и антропогенное (средства транспорта, компрессоры, мощные системы вентиляции и другое).

Инфразвуковые колебания характеризуются теми же параметрами, что и и звуки слышимого диапазона.