МОДУЛЬ 3. ОПАСНЫЕ И ВРЕДНЫЕ ФАКТОРЫ СРЕДЫ ОБИТАНИЯ

1. АКУСТИЧЕСКИЕ И МЕХАНИЧЕСКИЕ КОЛЕБАНИЯ. ШУМ.

ВИБРАЦИЯ

1. Понятие о спектре шума

2. Измерение производственного шума

3. Классификация шума

3.1. Классификация шума по источникам возникновения

3.2. Классификация по характеру спектра и временным характеристикам

4. Действие шума на организм человека

5. Нормирование производственного шума

6. Методы борьбы с шумом

7. Ультразвук. Нормирование и защита

8. Инфразвук. Нормирование и защита

9. Вибрация

9.1 Виды вибрации и ее источники

9.2 Характеристики вибрации

9.3 Действие вибрации на организм человека

9.4 Нормирование вибрации

9.5 Защита от вибрации

Контрольные вопросы

Шум определяют как всякий нежелательный для человека звук. Другими словами, это звук, оцениваемый негативно и наносящий вред здоровью. С физической точки зрения шум – это беспорядочное сочетание звуков различной частоты и интенсивности (силы), возникающих при механических колебаниях в твердых, жидких и газообразных средах.

Как известно, любой колебательный процесс характеризуется частотой и длиной волны. Органы слуха человека воспринимают звуковые волны с частотой от 16 Гц (по некоторым источникам – с 20 Гц) до 20000 Гц. Колебания с частотой ниже 20 Гц (инфразвук) и выше 20000 Гц не вызывают слуховых ощущений, но оказывают воздействие на организм.

Шум отрицательно влияет на организм человека, в первую очередь на центральную и сердечно-сосудистую систему. Длительное воздействие шума снижает остроту слуха, повышает кровяное давление, вызывает утомление и снижение работоспособности. Воздействие шума может привести к возник- новению профессиональных заболеваний и явиться причиной несчястного случая.

1. Понятие о спектре шума

Поскольку звуковые волны представляют собой колебательный процесс, величины интенсивности звука и звуковое давление в точке звукового поля изменяются во времени по синусоидальному закону. Характерными величинами являются их среднеквадратичные значения. Зависимость среднеквадратичных значений синусоидальных составляющих шума или соответствующих им уровней в децибелах от частоты называется частотным спектром шума (или просто спектром). Спектры получают, используя набор электрических фильтров, которые пропускают сигнал в определенной полосе частот - полосе пропускания.

Для получения частотной характеристики шума звуковой диапазон по частоте разбивается на полосы с определенным соотношением граничных

_частот ^{f в}

^{f н}

(рис.2)

Октавная полоса

- полоса частот, в

которой верхняя граничная частота fв

Рис.2

равна удвоенной нижней частоте fн, т.е. fв/fн = 2. Например, если взять музыкальный звукоряд, то звук с частотой f = 262 Гц это «до» первой октавы. Звук с f = 262 x 2 = 524 Гц - «до» второй октавы. «Ля» первой октавы это 440

Гц, «Ля» второй - 880 Гц. Чаще всего применяется разбиение звукового диапазона именно на октавы, или октавные полосы. Октавная полоса характеризуется среднегеометрической частотой

_

^{f с.г. = √fн ⋅ fв}

В некоторых случаях (детальное исследование источников шума,

эффективности звукоизоляции) используют деление на полуоктавные полосы

(fв/fн = 2 ) и третьеоктавные полосы (fв/fн = ³

2 = 1,26).

2. Измерение производственного шума

Звук характеризуется своей интенсивностью

_ρ ² _{ Вт }

^{I =} _{ρ c} ^ ₂ ^{ и}

^{ м }

звуковым давлением Р [Па]. Кроме этого, любой источник шума характеризуется звуковой мощностью, измерянмой в Ваттах (Вт), которая представляет собой общее количество звуковой энергии, излучаемой источником шума в окружающее пространство.

С учетом логарифмической зависимости ощущения от изменения энер- гии раздражителя (закон Вебера-Фехнера) и целесообразности унификации единиц и удобства оперирования с цифрами принято использовать не сами

величины интенсивности, звукового давления и мощности, а их логарифмиче-

_{ские уровни}

J

L = 10 lg ^J [ Дб ], J ₀

L = 20 lg

^p [ Дб ], p₀

_Ф

Ф

^L _p ^{= 10 lg}

⁰

[ Дб ],

где I – интенсивность звука в данной точке, I₀ – интенсивность звука, соответствующая порогу слышимости, равному 10^-12 Вт/м, Р – звуковое давление в данной точке пространства, Р₀ – пороговое звуковое давление,

равное 2⋅10^-5 Па, Ф – мощность звука в данной точке, Ф₀ - пороговая звуковая мощность, равная 10^-12 Вт.

При нормальном атмосферном давлении на частоте 1000 Гц:

L_J = L_p = L

Верхний порог чувст- вительности слухового ана- лизатора называется боле- вым порогом, т.к. по дости- жении его воздействие зву- кового давления не вызыва- ет ощущения звука, а вызы- вает боль. Кривые, распо- ложенные между кривой порога болевого ощущения и кривой порога слышимо- сти называются кривыми равной громкости и отра- жают различие в восприятии звука человеком на разных

Рис. 1

частотах. Из рис. 1 видно, что на частотах приблизительно 3000-5000 Гц порог слышимости, выраженный в децибелах, опускается ниже нуля, что соответст- вует повышенной чувствительности слухового анализатора на данных часто- тах.

Для измерения шума с целью оценки его воздействия на человека, используется уровень звукового давления L_p (часто обозначается просто L). Уровень интенсивности L_J используют при акустических расчетах помещений.

Рис.2

При оценке и нормировании шума используют также специфическую величину, называемую уровнем звука. Уровень звука - это общий уровень шума, измеренный по шкале А шумомера. В современных шумомерах используют обычно две характеристики чувствительности -

«А» и «С» (см. рис.2).

Характеристика «С» практически

линейна во всем измеряемом диапазоне и используется для исследования спектра шума. Характеристика «А» имитирует кривую чувствительности человеческого уха. Единица измерения уровня звука – Дб(А). Таким образом уровень в дБ(А) соответствует субъективному восприятию шума человеком.