Шум. Параметры, характеризующие шум. Классификация производственного шума.
Шумом называют всякий нежелательный звук. Шум как акустический процесс характеризуется с физической и физиологических сторон. С физической стороны он представляет собой явление, связанное с волнообразным распространением колебаний частиц упругой среды. с физиологической стороны он характеризуется ощущением, вызванным воздействием звуковых волн на органы слуха. Шум частотой в 1000 Гц принят за эталонный при оценке громкости. Наименьшее звуковое давление, вызывающее ощущение звука на частоте 1000 Гц называется порогом слышимости. Звуковое давление 200 Па вызывает ощущение боли в органах слуха и называется болевым порогом.
-скорость колебания частиц в воздухе окло полодения равновесия (скорость,м в сек)
-звуковое давление (в паскалях)
-интоенсивность (ватт на метр в квадрате)
1. Классификация шума по источникам возникновения 1.1 Механический шум, обусловленный колебаниями деталей машин и их взаимным перемещением. спектр механического шума занимает широкую область частот. Наличие высоких частот делают шум особо неприятным. 1.2. Аэрогидродинамические шумы возникают при движении газов и жидкостей, их взаимодействия с твердыми телами (шумы из-за периодического выпуска газа в атмосферу, например, сирена, шумы из-за образования вихрей, отрывных течений, турбулентные шумы из-за перемешивания потоков и т.п.). 1.3. Электромагнитный шум возникает в электрических машинах и оборудовании из-за взаимодействия ферромагнитных масс под влиянием переменных (во времени и в пространстве) магнитных полей, а также силы, возникающие при взаимодействии магнитных полей, создаваемых токами (т.н. пондеромоторные силы). 1.4 Гидравлические возникают при стационарных и нестационарных процессах в жидкости
2. по характеру спектра. Широкополосный шум (шум с непрерывным спектром шириной > 1 октавы). Тональный шум — шум, в спектре которого имеются дискретные тона. 3. по временным характеристикам. Постоянный шум — шум, уровень звука которого за 8-часовой рабочий день изменяется во времени не более чем на 5 дБ(А). Непостоянный шум — это изменение составляет больше чем 5 дБА. Непостоянные шумы в свою очередь делается на колеблющиеся во времени, прерывистые и импульсные.4. По частоте — инфразвук, просто звук, ультразвук.
Действие шума на организм. Специфическое и неспецифическое воздействие шума.
Шум -совокупность апериодических звуков различной интенсивности и частоты.С физиологической точки зрения шум-это всякий неблагоприятный воспринимаемый звук.
Шум влияет на весь организм человека:угнетает ЦНС,вызывает изменение скорости дыхания и пульса, нарушает обмен вещ-в, язва желудка,гипертонические болезни,профессиональные болезни. Шум с уровнем звукового давления 30…35дБ явл привычным для человека и не беспокоит его. Повышение уровня звукового давления до 40…70дБ в условиях бытовой или природной среды создает значительную нагрузку на нервную систему,вызывает ухудшение самочувствия и при длительном действии может стать причиной неврозов. Воздействие шума уровнем свыше 75дБ может привести к потере слуха. При действии шума высоких уровней 130дБ-разрыв барабанных перепонок, контузия, при более высоких — более160дБ- смерть. Снижение слуха на 10дБ неощутимо, на 20дБ-серьезно мешает человеку,т.к нарушается способность слышать важные звуки, ослабление разборчивости речи.
Инфразвук при уровне 110-150 дБ вызывает субъективн ощущения в орг-зме (нарушение ЦНС,сердечн-сосуд сист,дыхат сист и тд). Инфразвук вызывает псхо-физиологич изм-я.
Ультразвук может возд-ть начеловека через воздушн среду и контактно. Функциональн нарушения ЦНС,ССС,ДС, возможно изм-е состава крови, нарушение капиллярного кровообращ-я.
Гигиеническое нормирование производственного шума. Измерение и оценка производственного шума.
Нормирование произв шума звукового диапазона осущ-ся отд-но для пост и непост шумов. Для пост шума уст-ся предельно допустимый уровень ПДУ звука в 9ти октавных полосах со среднегеометрич значенем частот 63-8000Гц. Измерения производятся при помощи шумомера в октавном режиме в дБ.
Измеренное значение сопоставляется с ГОСТ 12.1.003-83
Непост шум нормир-ся эквивалентным по энергии уровнем звука широкополосн пост шума,оказываеющ такое же возд-е, как и непостоянный шум. Измерения производятся в режиме шумомера А без учета октавных частот в дБ.
Инфразвук нормируется в соотв-ии с санитарными нормами по предельно-допутимым нормам зв.р.
Установлено,что общий ПАУ не должен превышать 100дБ.
Ультразвук нормир-ся в соотв-ии с ГОСТ 12.1.001-89 отд-но для распространяемого воздушным путем и отд-но для контактного.
Эквивал-ым назыв-ся уровень звука постоянного широкополосного шума, который имеет тоже самое среднеквадратичное звуковое давление, что и данный непостоянный шум в течении определенного интервала времени.
Кроме эквивалентного уровня звука для непостоянного шума установлены максимальные уровни звука (дБА) – наибольшее значение уровня звука за период измерения.Допустимые уровни звукового давления находят по таблицам. Допускаются в качестве характеристики непостоянного шума использовать дозу шума. Доза шума D(Па 2 *ч) – интегральная величина, учитывающая акустическую энергию, воздействующую на чел-ка за определенный период времени:
Методы борьбы с шумом.
Мероприятия по борьбе с шумом
В кач-ве основоного метода исп-ся рац планировка пр-ва предприятия еще на стадии проектирования.
1 снижение шума в источнике Используются композитные материалы 2-х слойные. Снижение: 20-60 дБА.
2 изм-я направленности излучения шума.
3 Акустич обработка помещения.
Процесс поглощения звука происходит за счет перехода энергии колеблющихся частиц воздуха в теплоту. След-но, для эф-го звукопоглощения материал должен обладать пористой структурой, примеси д быть открыты со стороны падения звука и закрыты с обратной стороны. Звукопоглощающими явл-ся материалы, у кот коэф звукопоглощения на ср частотах больше 0,2. Звукопоглощающ облицовки снижают шум на 6-8 дБ в зоне отраженного звука, на 2-3 дБ вблизи самого источника.
4 Уменьш-е шума а пути распространения. Предусматривает применение звкоизолирующ материала. Звукоизоляция тем эф-ее,чем тяжелее материал перегородки.
5 Глушение шума- наушники,шлемы,и тд. При более 125 дБ исп-т противошумные костюмы (скафандры).
Основные параметры, характеризующие шум
Основными физическими характеристиками шума являются:
Интенсивность звука (J). Это количество энергии, переносимое звуковой волной за 1 секунду через площадь в 1м², перпендикулярно распространению звуковой волны. Другими словами, это средний поток энергии в какой-либо точке среды в единицу времени, отнесённый к единице площади поверхности. Интенсивность звука измеряется в [Вт/м²].
Звуковое давление (Р). Это разность между мгновенным значением полного давления и средним значением в невозмущённой среде. Это дополнительное давление воздуха, которое возникает при прохождении через него звуковой волны. Звуковое давление измеряется в паскалях [Па].
Частота (f). Это число полных колебаний в единицу времени. Измеряется в герцах [Гц].
Звуковая мощность – это общее количество звуковой энергии, излучаемой источником шума в окружающее пространство за единицу времени.
Учитывая протяженный частотный диапазон (20-20000 Гц) при оценке источника шума, используется логарифмический показатель, который называется уровнем интенсивности шума:
J – интенсивность шума в точке измерения,
J0 – интенсивность шума в области порога слышимости.
При расчетах и нормировании используется показатель — уровень звукового давления:
Р – фактическое звуковое давление в конкретной точке,
Р0 – звуковое давление, соответствующее порогу слышимости.
За единицу измерения звукового давления принят бел (Б), но на практике применяется величина децибел (дБ).
Восприятие человеком звука зависит не только от его частоты, но и от интенсивности и звукового давления. Наименьшая интенсивность и звуковое давление, которые воспринимает человек, называется порогом слышимости. Порог слышимости зависит от частоты звука. Болевой порог – это болевые ощущения, при звуковом давлении более чем 200 Па и интенсивности звука в 10 Вт/м². Между порогом слышимости и болевым порогом и располагается область слышимости человеческого уха (20-20000 Гц). Некоторые значения уровней интенсивности шума приведены в таблице 1:
Уровень интенсивности шума, дБ
Шёпот на расстоянии 0,3 мм
Шум проезжей части улицы
Шум станков в цеху
Шум реактивного двигателя самолёта
Взрыв атомной бомбы
По статистическим характеристикам шум бывает стационарный и нестационарный.
Стационарный шум – это шум, который характеризуется постоянством средних параметров: интенсивности (мощности), распределения интенсивности по спектру (спектральная плотность), автокорреляционной функции.
Нестационарный шум – это шум, длящийся короткие промежутки времени.
По частоте шум подразделяется на низкочастотный (200-2000 Гц), среднечастотный (2000-4000 Гц) и высокочастотный (более 4000 Гц).
Источниками акустического шума могут служить любые колебания в твёрдых, жидких и газообразных средах; в технике основные источники шума — различные двигатели и механизмы. Повышенная шумность машин и механизмов часто является признаком наличия в них неисправностей или нерациональности конструкций. Источниками шума на производстве является транспорт, технологическое оборудование, системы вентиляции, пневмо- и гидроагрегаты, а так же источники, вызывающие вибрацию.
По природе происхождения шум бывает:
По времени действия шум делится на постоянный (с колебанием интенсивности звука не более 5 дБ) и непостоянный или импульсный (с резкими изменениями интенсивности звука).
По длительности действия шум бывает кратковременный и продолжительно действующий. Предельно допустимый уровень (ПДУ) шума для конкретного работника устанавливается с учетом тяжести и напряженности труда и в зависимости от этого может составлять от 60 до 79 дБ. Превышающий ПДУ производственный шум является стрессовым фактором. Длительное воздействие шума с уровнем звукового давления свыше 90 дБ снижает производительность труда на 40-60%. Индустриальный шум, превышающий ПДУ, оказывает на организм работающего двоякое: специфическое и неспецифическое действие.
Специфическое действие шума сказывается на слуховом анализаторе, его звуковоспринимающей части, что приводит к развитию профессиональной тугоухости. Дистрофические (обменные, обратимые), а затем деструктивные (структурные, мало- или необратимые) изменения в слуховом анализаторе развиваются по причине длительной работы органа слуха в режиме повышенной шумовой нагрузки, повышенной афферентной импульсации, в истощающем режиме.
Неспецифическое действие шума оказывает влияние, в первую очередь, на центральную нервную систему (ЦНС), пищеварительную систему, сердечно-сосудистую систему (вплоть до инфаркта миокарда).
Продолжительное действие шума вызывает у человека головную боль, головокружение, расстройства нервной системы и сердечно-сосудистой системы и нарушения обмена веществ в организме. Шум звукового диапазона приводит к снижению внимания и увеличению ошибок при выполнение различных видов работ. Шум замедляет реакцию человека на поступающие от технических устройств сигналы. Шум угнетает центральную нервную систему (ЦНС), вызывает изменения скорости дыхания и пульса, способствует нарушению обмена веществ, возникновению сердечно-сосудистых заболеваний, язвы желудка, гипертонических болезни.
Физические основы строительной акустики
В связи с многообразием источников шума встает вопрос об их классификации. Рассмотрим основные принципы, по которым можно классифицировать шумы:
Уровень звука в децибелах определяется по формуле:
где I – сила звука, p – звуковое давление, I 0 и p 0 – порог слышимости на частоте 1000 Гц ( I 0 = 10 -12 Вт/м 2 , p 0 = 2·10 -5 Па).
Чувствительность слуха, как известно, зависит от частоты звука. Для того, чтобы приблизить результаты объективных измерений к субъективному восприятию, вводят понятие корректированного уровня шума. Коррекция заключается в том, что используются зависящие от частоты поправки к уровню соответствующей величины. Эти поправки стандартизованы в международном масштабе. Наиболее широко используется коррекция А. В соответствии с ней корректированный уровень шума (в дБ(А)) равен:
где Δ L A – зависящие от частоты поправки, приведенные в таблице:
2. Спектральный состав
Все физические величины, характеризующие звуковой сигнал, являются функцией времени, поэтому их можно представить в виде суммы гармонических колебаний с различными частотами и амплитудами. Зависимость амплитуды гармонических составляющих звуковой волны от частоты называется спектром звука (см. раздел 3.3).
Обычно для шумов характерен сплошной или смешанный широкополосный спектр. При этом в зависимости от положения максимума интенсивности шумы подразделяют на низкочастотные ( ниже 300 Гц), среднечастотные (от 300 до 800 Гц) и высокочастотные (выше 800 Гц). Наряду с широкополосными шумами встречаются и тональные шумы, спектр которых близок к дискретному.
3. В ременны́е характеристики шума
По временны́м характеристикам шумы делят на постоянные и непостоянные (см. рисунок).
Шум называют постоянным , если его уровень в течение 8 часов изменяется не более, чем на 5 дБ(А).
Все остальные шумы — непостоянные :
— колеблющиеся во времени (уровень звука непрерывно изменяется с течением времени);
— прерывистые (уровень звука изменяется ступенчато на 5 дБ(А) и более, причем длительность интервалов, в течение которых уровень звука остается постоянным, составляет одну секунду и более);
— импульсные , состоящие из одного или нескольких сигналов, каждый длительностью менее одной секунды.
Для оценки уровня непостоянных шумов используется так называемый эквивалентный уровень звука. Эквивалентный уровень звука данного непостоянного шума численно равен уровню звука постоянного, широкополосного, неимпульсного шума, оказывающего такое же воздействие на человека, как и постоянный шум. При измерениях с помощью шумомера эквивалентный уровень шума определяют по формуле:
Здесь T – время усреднения, m – число измерений, L i – результат отдельного измерения, t i – интервал времени между измерениями. Обычно интервал между измерениями 2-3 секунды, а время усреднения выбирают в зависимости от характера шума.
4. Механизм возникновения
По механизму возникновения различают:
— шум электромагнитного происхождения .
Принцип действия источников и особенности механического и аэрогидродинамического шума описаны в главе 4 (разделы 4.1.4 и 4.2.4). Что касается шума электромагнитного происхождения, то это механический шум, возникающий вследствие колебаний элементов электромеханических устройств под влиянием переменных магнитных сил (колебания статора и ротора электрических машин, сердечника трансформатора и др.).
5. Способ распространения
Речь идет о распространении шума в зданиях.
Если источник шума не связан с конструкциями здания и звук излучается непосредственно в воздушную среду (разговор, музыка, радио, телевизор), то звуковая волна вызывает в стене или перекрытии колебания, за счет чего звук проходит в соседнее помещение. Такой шум называется воздушным.
Другой вид шума – корпусный (структурный) шум. Среда его передачи – твердые и жидкие материалы. Типичные источники такого шума – захлопывание двери, щелканье выключателя, смыв воды в туалете, шум потока в водопроводных трубах и в системе центрального отопления. Особенно интенсивным является корпусный шум, излучаемый каким-либо вибрирующим механизмом (насосом, лифтовым двигателем, вентиляционной установкой), жестко связанным с конструкцией здания. Механизм передачи корпусного шума можно описать следующим образом. Стены или перекрытия за счет механического воздействия приводятся в колебательное движение, которое в свою очередь заставляют колебаться частицы воздуха в соседнем помещении.
При ходьбе по междуэтажным перекрытиям (по полу) возникает ударный шум.
Источники корпусного и ударного шума вызывают интенсивные колебания жестких конструкций здания, по которым упругие волны могут распространяться почти без затухания на большие расстояния и создавать нежелательно высокие уровни шума даже в удаленных от источника помещениях.
Пути распространения шума в зданиях
1 – воздушный шум; 2 – ударный шум (прямые пути передачи шума);
3 и 4 –косвенные пути; 4’ – структурный шум, излучаемый конструкциями, связанными с механизмами и элементами инженерного оборудования
Основные параметры звука (шума)
Звук — акустические колебания упругой среды, распространяющиеся волнообразно с частотой от 20Гц до 20кГц.
Шум — совокупность апериодических звуков различной интенсивности и частоты (физическое понятие).
Шум — всякий нежелательный для человека звук, оказывающий на него неблагоприятное раздражающее действие (физиологическое понятие).
Основные параметры звука (шума)
Частицы упругой среды, колеблясь относительно положения равновесия, создают в каждой точке звукового пространства переменное по времени давление. Разность между мгновенным значением этого давления и первоначальным значением в невозмущенной среде называется звуковым давлением Р (Па).
Интенсивность звука — поток энергии, переносимый звуковой волной в единицу времени, отнесенной к единице поверхности, перпендикулярной направлению распространения волны.
I= W/S
Р – звуковое давление, Па
Ρ — плотность среды, кг/м 3
с – скорость распространения звука в среде, м/с
Величина звука также зависит от его частоты.
Поскольку звуковой диапазон частот слишком велик, для удобства расчетов используются следующие приемы:
1. весь звуковой диапазон разбивается на октавные полосы;
2. в качестве опорной точки в каждой октаве принимается средняя геометрическая частота;
3. принимается, что нижняя граница первой октавы = 45 Гц.
Октавная полоса — это полоса частот в которой верхняя граничная частота в 2 раза больше нижней, т.е. fв= 2∙fн
Для каждой октавной полосы определяется своя средняя геометрическая частота.
fср = fн∙fв.
Среднегеометрическими частотами являются 63, 125, 250, 500, 1000, 2000, 4000, 8000 Гц.
Источник звука(шума) характеризуется звуковой мощностью
I — интенсивность звука, Вт/м 2
r — расстояние до «микрофона», м.
Звуковое давление, интенсивность звука и звуковая мощность являются физическими величинами, диапазон их изменения довольно широкий и поэтому в практических расчетах и при нормировании они почти не используются. Поэтому были введены специальные относительные логарифмические величины – уровни.
Уровень звукового давления:
Уровень интенсивности звука:
Уровень звуковой мощности:
P0, I0, W0 – это звуковое давление, интенсивность звука и звуковая мощность на пороге слышимости на частоте 1000 Гц.
Если в расчетную точку попадает шум от нескольких источников, складываются их интенсивности, а не уровни. Суммарный уровень интенсивности при этом составит
LIсумм = 10 ∙ lg 
где Li – уровень шума i – го источника.
Если источники имеют одинаковый уровень
LIсумм = 10 ∙ lg N + Li,
где N- число источников
Классификация шумов
Согласно ГОСТ 12.1.003-83 и СН 2.2.4/2.1.8.562-96 шумы делятся по спектральным, временным характеристикам.
По характеру спектра шума выделяют:
· широкополосный шум с непрерывным спектром шириной более 1 октавы;
· тональный шум, в спектре которого имеются выраженные тоны. Тональный характер шума для практических целей устанавливается измерением в 1/3 октавных полосах частот по превышению уровня в одной полосе над соседними не менее чем на 10 дБ.
По временным характеристикам шума выделяют:
· постоянный шум, уровень звука которого за 8-часовой рабочий день или за время измерения в помещениях жилых и общественных зданий, на территории жилой застройки изменяется во времени не более чем на 5 дБА;
· непостоянный шум, уровень которого за 8-часовой рабочий день, рабочую смену или во время измерения в помещениях жилых и общественных зданий, на территории жилой застройки изменяется во времени более чем на 5 дБА.
Непостоянные шумы подразделяют на:
· колеблющийся во времени шум, уровень звука которого непрерывно изменяется во времени;
· прерывистый шум, уровень звука которого ступенчато изменяется (на 5дБА и более), причем длительность интервалов, в течение которых уровень остается постоянным, составляет 1 с и более;
· импульсный шум, состоящий из одного или нескольких звуковых сигналов, каждый длительностью менее 1 с, при этом уровни звука отличаются не менее чем на 7 дБА.
Также шумы классифицируются по источнику:
Понравилась статья? Добавь ее в закладку (CTRL+D) и не забудь поделиться с друзьями: