PromSpectr.ru

Промышленность и металлургия

.

Физические и физиологические характеристики шума

Понятие
о шуме.
В производственных условиях всегда имеет место комплекс
звуков (чистых тонов) различной интенсивности и частоты, находящихся
в беспорядочном сочетании, которые принято называть шумом. С
физиологической точки зрения шумом может быть назван любой
нежелательный звук (простой или сложный), мешающий восприятию
полезных звуков (человеческой речи, сигналов и пр.), нарушающих
тишину и оказывающих вредное действие на человека.

Источником
шума в производственных условиях являются твердые, жидкие и
газообразные тела. Их колебания воспринимаются органом слуха
человека как звуковые,
если они имеют частоту в интервале от 16—20 Гц до 16—20
кГц. Однако способность человеческого уха воспринимать высокие
частоты с возрастом, а также с продолжительностью работы в условиях
воздействия интенсивного высокочастотного шума изменяется. Пределом
слышимости становятся звуки с частотой в 10—12 кГц и ниже.

Классификация
шума.
Шумы, состоящие из
беспорядочного сочетания звуков, носят название статистических. Шумы с преобладанием какого-либо
тона, улавливаемого на слух, называются тональными.

В
зависимости от среды, в которой распространяется звук, условно
различают структурные или корпусные и воздушные шумы. Структурные шумы возникают при
непосредственном контакте колеблющегося тела с частями машины,
трубопроводами, строительными конструкциями и т. д. и
распространяются по ним в виде волн (продольных, поперечных или тех и
других одновременно). Колеблющиеся поверхности сообщают колебания
прилегающим к ним частицам воздуха, образуя звуковые волны. В тех
случаях, когда источник шума не связан с какими-либо конструкциями,
излучаемый им в воздух шум носит название воздушного.

По
характеру возникновения шум условно делят на механический,
аэродинамический и магнитный.

По
характеру изменения общей интенсивности во времени шумы
подразделяются на импульсные и стабильные. У
импульсного шума происходит быстрое нарастание звуковой энергии и
быстрый спад, после чего следует длительный перерыв. У стабильного
шума энергия во времени изменяется мало.

По
продолжительности действия шумы подразделяют на продолжительные (суммарная длительность
непрерывно или с паузами не менее 4 ч в смену) и кратковременные (длительность менее 4 ч в
смену).

Область
слухового восприятия шума.
На
рис. 28 нанесена область звукового восприятия, нижняя граница
которого является порогом слышимости, т. е. характеризуется
минимальными величинами звукового давления, при которых звук
воспринимается в обстановке полной тишины как едва слышимый, а
верхняя граница — порогом болевого ощущения, соответствующим
таким значениям звукового давления, которые вызывают в органах слуха
болевые ощущения.

Десятичный
логарифм отношения интенсивности интересующего нас звука к пороговой
интенсивности называют уровнем интенсивности (силы) звука. За единицу
измерения силы звука принят бел (Б).

Орган
слуха способен различать прирост звука в 0,1 Б, поэтому на практике
при измерении звуков и шумов применяется величина в 10 раз меньшая,
чем бел, — децибел (дБ).

Физические и физиологические характеристики шумаФизические и физиологические характеристики шумаФизические и физиологические характеристики шума

Рис.
27. Графическое изображение спектров шума:

а— линейчатый; б —
сплошной; в —
смешанный

Уровни
интенсивности (силы) шума, звукового давления и акустической
мощности.
Уровень интенсивности
шума определяется формулой Физические и физиологические характеристики шума

где I—интенсивность
интересующего нас шума;

I0 — пороговая интенсивность.

Поскольку
интенсивность пропорциональна квадрату звукового давления, уровень
интенсивности (силы) шума можно определить и по звуковому давлению

Физические и физиологические характеристики шума

где P
звуковое давление интересующего нас шума; Р0—пороговое
звуковое давление.

Вычисляемый
по этой формуле уровень интенсивности шума L принято
называть уровнем звукового давления.

Соответственно
уровень звуковой мощности (акустической мощности) источника шума
равен Физические и физиологические характеристики шума

где W —
звуковая мощность источника шума; W0
пороговое значение звуковой мощности.

Международной
организацией по стандартизации (ИСО) в качестве пороговой
интенсивности I0 принята интенсивность, равная 10-12 Вт/м2 при
частоте 2000 Гц, а соответствующее ей звуковое давление Р0 = 2*10-5 Н/м2, Пороговое значение уровня
звуковой мощности W0 принимают
равным 10-12 Вт ≈ 10-13 кг*м/с.

Суммарный
уровень шума от нескольких источников.
Предположение о том, что с
увеличением числа работающих машин или агрегатов в помещении
происходит значительное усиление шума, не вполне правильно. Уровни
шума, выражаемые в децибелах, складывать арифметически нельзя.

Суммарный
уровень шума L от n одинаковых
источников в равноудаленной от них точке определяется по формуле Физические и физиологические характеристики шума

где L1—уровень
шума одного источника; n —число
источников шума.

Соответственно
числу источников шума уровень шума увеличивается следующим образом:

Физические и физиологические характеристики шума

Из
приведенных данных видно, что две одинаковые по интенсивности шума
машины при совместной работе создадут уровень шума, всего на 3 дБ
больший, чем каждая из них, 10 машин — на 10 дБ, 100 машин —
на 20 дБ и т. д.

При
совместном действии два агрегата с различными уровнями шума L1 и L2 имеют суммарный уровень шума L = L1 + ∆L дБ,

где L 1 — больший из двух нормируемых уровней шума; ∆L
— добавка, определяемая из следующих
данных:

Физические и физиологические характеристики шума

При
нескольких различных источниках шума суммирование производится
последовательно.

Допустим,
что нужно узнать суммарный уровень шума от четырех станков с уровнями
102, 99, 97 и 95 дБ.

Определим
первую разность уровней: 102 — 99 = 3 дБ. Величине 3 дБ
соответствует добавка 1,8 дБ. Прибавляем ее к наибольшему значению,
получаем 103,8 дБ. Определяем следующую разность уровней: 103,8 —
97 = 6,8 дБ, а затем прибавляем добавку 0,8 дБ. Общий уровень возрос
до 103,8 + 0,8 = 104,6 дБ. Следующая разность уровней 104,6 —
95 = 9,6 дБ даст добавку 0,4 дБ. Таким образом, общий уровень шума от
всех четырех станков составит 104,6 + 0,4= 105 дБ, т. е. возрастет
всего на 3 дБ против уровня шума наиболее шумного станка.

С
удалением от источника шум ослабляется. Поэтому при наличии
нескольких одинаковых источников шума, расположенных в большом
помещении, вблизи каждого из источников преобладает его собственный
шум; добавка от удаленных источников шума невелика и не превышает
обычно 3—5 дБ. Если разность уровней двух источников шума
превышает 8—10 дБ, то уровень менее громкого источника можно не
учитывать, так как добавка будет меньше 1 дБ.