Звук. Основні характеристики звукового поля. Поширення звуку

де   LWi - рівень звукової потужності i - ой октави, дБ; 

      LAi - поправка по шкале А;

• максимальний показник спрямованості випромінювання шуму Gmax(j) в октавних смугах частот у дБ;
• максимальний показник спрямованості випромінювання шуму Gmax(j) дБА

 

1.9 Вимір шуму. Шумоміри

Всі методи виміру шумів діляться на стандартні й нестандартні.

Стандартні виміри регламентуються відповідними стандартами й забезпечуються стандартизованими засобами виміру. Величини, що підлягають виміру, так само стандартизовані.

Нестандартні методи застосовуються при наукових дослідженнях і при рішенні спеціальних завдань.  

Вимірювальні стенди, установки, прилади й звукоизмерительние камери підлягають метрологічній атестації у відповідних службах з видачею атестаційних документів, у яких вказуються основні метрологічні параметри, граничні значення вимірюваних величин і погрішності виміру.

Стандартними величинами, що підлягають виміру, для постійних шумів є:

• рівень звукового тиску  Lp, дБ, в октавних або третьоктавних смугах частот у контрольних крапках;
• корректированний по шкалі А рівень звуку LA, дБА,  у контрольних крапках.

 

 Для непостійних шумів виміряються эквивалентние уровни Lpеквівалентні  

Стандартні шумові характеристики джерел шуму LW, LWА, Gmax(j), GmaxА(j) визначаються з використанням відповідних залежностей (2.9, 2.10, 2.11) по обмірюваних рівнях звукового тиску.

Шумоизмерительние прилади - шумоміри -  складаються, як правило, з датчика (мікрофона), підсилювача, частотних фільтрів (аналізатора частоти), що реєструє приладу (самописа або магнітофона) і індикатора, що показує рівень вимірюваної величини в дБ. Шумоміри постачені блоками частотной коррекции с переключателями А, В, З, D і тимчасових характеристик c перемикачами F (fast) - швидко, S (slow) - повільно, I (pik) - імпульс. Шкалу F застосовують при вимірах постійних шумів, S - коливних і переривчастих, I - імпульсних. 

По точності шумоміри діляться на чотири класи 0, 1, 2 і 3.  Шумоміри класу 0 використовуються як зразкові засоби виміру; прилади класу 1 - для лабораторних і натурних вимірів; 2 - для технічних вимірів; 3 - для орієнтовних вимірів. Кожному класу приладів відповідає діапазон вимірів по частотах: шумоміри класів 0 і 1 розраховані на діапазон частот від 20 Гц до 18 кГц, класу 2 - від 20 Гц до 8 кГц, класу 3 - від 31,5 Гц до 8 кГц. 

Для виміру эквивалентного рівня шуму при усередненні за тривалий період часу застосовуються інтегруючі шумоміри.

Прилади для виміру шуму будуються на основі частотних аналізаторів, що складаються з набору смугових фільтрів і приладів, що показують рівень звукового тиску в певній смузі частот. 

Залежно від виду частотних характеристик фільтрів аналізатори підрозділяються на октавні, третьеоктавние й узкополосние.

Частотна характеристика фільтра    К( f ) =Uвих /Uвх    являє собою залежність коефіцієнта передачі сигналу із входу фільтра Uвх на його вихід Uвих від частоти сигналу f.

Частотна характеристика типового октавного смугового фільтра показана на мал.2.6. Смуговий фільтр характеризується смугою пропущення B = f2 - f1,  тобто областю частот між двома частотами f1 і f2, на яких частотна характеристика К( f ) має значення (загасання) не більше 3 дБ .

Рис. 1.3. Частотна характеристика октавного фільтра  f1 і f2 - частоти зрізу фільтра,  f0  = ( f1 * f2 )1/2 - центральна частота фільтра

Для виміру виробничих шумів переважно використовується прилад ВШВ-003-М2, що ставиться до шумомірів I класу точності й що дозволяє вимірювати корегований рівень звуку по шкалах А, В, З; рівень звукового тиску в діапазоні частот від 20 Гц до 18 кГц і октавних смугах у діапазоні среднегеометричних частот від 16 до 8 кГц у вільних і дифузійному звукових полях. Прилад призначений для виміру шуму у виробничих приміщеннях і житлових кварталах з метою охорони здоров'я; при розробці й контролі якості виробів; при дослідженнях і випробуваннях машин і механізмів.

 

1.10. Негативний вплив шуму на людину й захист від нього

Слух дозволяє людині сприймати звукову інформацію. Разом з тим, насичення навколишнього простору шумами підвищеної інтенсивності може привести до перекручування звукової інформації й  порушенню слуховій активності людини.  

Прояв шкідливого впливу шуму на організм людини досить різноманітно.

Найбільше небезпечно тривалий вплив інтенсивного шуму на слух людини, що може привести  до часткової або повної втрати слуху. Медична статистика показує, що приглухуватість в останні роки виходить на провідне місце в структурі професійних захворювань і не має тенденції до зниження.

Тому важливо знати особливості сприйняття звуку людиною, припустимі з погляду забезпечення здоров'я, високій продуктивності й комфортності рівні шуму, а також засобу й способи боротьби із шумом.

 

 

1.11 Сприйняття шуму людиною

 

Сприйняття звуку людським вухом являє собою складний процес. Человеческое вухо неоднаково реагирує на звуки с різними частотами. Чутливість людського вуха помітно збільшується при частотах від 20 до 1000 Гц. Найбільшою чутливістю людське вухо володіє в діапазоні частот від 1000 Гц до 4000 Гц, де вона практично постійна. Після частоти 4000 Гц чутливість юшка знову зменшується. Щоб почути низький тон із частотою 50 Гц, потрібне звуковий тиск, в 100 разів перевищуючий звуковий тиск, що відповідає тону із частотою 1000 Гц.

Людина сприймає звуковий тиск і оцінює гучність звуку. Одиниця виміру рівня гучності звуку - фон - це рівень гучності звуку, для якого рівень звукового тиску равногромкого з ним звуку частотою 1000 Гц дорівнює 1 дБ , тобто

.

Рівень одинаковой громкости звукових сигналов в фонах на разних частотах не відповідає рівню звукового тиску в децибелах і збігаються вони лише на частоті 1000 Гц .

Щоб оцінити рівень гучності шуму зі складним  спектром одним числом, використовується  стандартная  частотная характеристика А, що наближається до частотної характеристики чутливості людського вуха. При цьому для корекції рівнів звукового тиску (приведення у відповідність  із рівнями гучності)  у кожній октавній смузі частот використовуються поправки по шкале А.

Корегований по шкалі А рівень шуму  L = Lф називається   акустичним рівнем шуму з одиницею виміру дБ(А) (або дБА). 

Корекція по шкалі А  використовується для оцінки шуму на робочих місцях  і шумових характеристиках джерел шуму. 

Шум виробничого походження міняється по інтенсивності, частоті й часу залежно від типу й кількості машин і механізмів, задіяних у технологічному процесі. Тому оцінку шумового забруднення середовища і його дій на людину доцільно проводити, використовуючи поняття еквівалентного рівня енергії шуму Еэкв, що визначається математичним методом і відповідає по енергії  рівню відповідного постійного шуму,

де tш - час дії шуму; Еш(t) - зміна енергії шуму в часі.

Еквівалентна енергія повинна бути менше максимально припустимої енергії, при якій з'являються негативні наслідки. Передбачається, що ушкодження, викликане впливом змінного шуму Еш(t), дорівнює ушкодженню, викликаному постійним шумом такої ж енергії Еэкв. Таким чином, якщо час впливу знижується в 2-3 рази, те максимально припустимий рівень звукової енергії можна збільшити в стільки ж раз відповідно. Такий підхід використовується при вимірі й нормуванні непостоянних шумов.

 

1.12 Шкідливі впливи шуму на організм людини

 

Прояв шкідливого впливу шуму на організм людини досить різноманітно.

Тривалий вплив інтенсивного шуму (вище 80 дБА) на слух людини приводить до його часткової або повної втрати. Залежно від тривалості й інтенсивності впливу шуму відбувається більше або менше зниження чутливості органів слуху, що виражається  тимчасовим зсувом порога чутності , що зникає після закінчення впливу шуму, а при великій тривалості й (або) інтенсивності шуму відбуваються необоротні втрати слуху (приглухуватість), характеризуемие постійною зміною порога чутності.

Розрізняють наступні ступені втрати слуху:

• I ступінь (легеня зниження слуху) – втрата слуху в області мовних частот становить 10 - 20 дБ, на частоті 4000 Гц  –  20 - 60 дБ;
• II ступінь (помірне зниження слуху) – втрата слуху в області мовних частот становить 21 - 30 дБ, на частоті 4000 Гц  –  20 - 65 дБ;
• III ступінь (значне зниження слуху) – втрата слуху в області мовних частот становить 31 дБ і більше, на частоті 4000 Гц  –  20 - 78 дБ.

Дія шуму на організм людини не обмежується впливом на орган слуху. Через волокна слухових нервів роздратування шумом передається в центральні й вегетативну нервові системи, а через них впливає на внутрішні органи, приводячи до значних змін у функціональному стані організму, впливає на психічний стан людини, викликаючи почуття занепокоєння й роздратування. Людина, що піддається впливу інтенсивного (більше 80 дб) шуму, затрачає в середньому на 10 - 20% більше фізичних і нервово-психічних зусиль, щоб зберегти виробіток, досягнутий їм при рівні звуку нижче 70 дб(А). Установлено підвищення на 10 - 15% загальній захворюваності робочих гучних виробництв. Вплив на вегетативну нервову систему проявляється навіть при невеликих рівнях звуку (40 - 70 дб(А). З вегетативних реакцій найбільш вираженим є порушення периферичного кровообігу за рахунок звуження капілярів шкірного покриву й слизуватих оболонок, а також підвищення артеріального тиску (при рівнях звуку вище 85 дба).

Вплив шуму на центральну нервову систему викликає збільшення латентного (схованого) періоду зорової моторної реакції, приводить до порушення рухливості нервових процесів, зміні забуртованих показників, порушує біоелектричну активність головного мозку із проявом загальних функціональних змін в організмі (уже при шумі 50 - 60 дба), істотно змінює биопотенциали мозку, їхньому динаміку, викликає біохімічні зміни в структурах головного мозку.

При імпульсних і нерегулярних шумах ступінь впливу шуму підвищується. 

Зміни у функціональному стані центральних і вегетативної нервових систем наступають набагато раніше й при менших рівнях шуму, чим зниження слуховой чутливості.

У цей час шумова хвороба характеризується комплексом симптомів:

• зниження слуховой чутливості;
• зміна функції травлення, що виражається в зниженні кислотності;
• серцево-судинна недостатність;
• нейроэндокринние розладу.

Працюючі в умовах тривалого шумового впливу випробовують дратівливість, головні болі, запаморочення, зниження пам'яті, підвищену стомлюваність, зниження апетиту, болю у вухах і т.д. Вплив шуму може викликати негативні зміни емоційного стану людини, аж до стресових. Все це  знижує працездатність людини і його продуктивність, якість і безпека праці. Установлено, що при роботах, що вимагають підвищеної уваги, при збільшенні рівня звуку від 70 до 90 дба продуктивність праці знижується на 20%.

Ультразвуки (понад 20000 Гц)  також є причиною ушкодження слуху, хоча людське вухо на них не реагує. Потужний ультразвук впливає на нервові клітки головного мозку й спинний мозок, викликає печіння в зовнішньому слуховом проході й відчуття нудоти.

Не менш небезпечними є інфразвукові впливу акустичних коливань (менш 20 Гц). При достатній інтенсивності інфразвуки можуть впливати на вестибулярний апарат, знижуючи слуховую сприйнятливість і підвищуючи утому й дратівливість, і приводять до порушення координації. Особливу роль грають инфрачастотние коливання із частотою 7 Гц. У результаті їхнього збігу із власною частотою альфа - ритму головного мозку спостерігаються не тільки порушення слуху, але й можуть виникати внутрішні кровотечі. Інфразвуки (6 ( 8 Гц) можуть привести до порушення серцевої діяльності й кровообігу.

1.13 Нормування шуму

 

Шум впливає на весь організм людини. Шуми середніх рівнів (менш 80 дБА) не викликають втрати слуху, але проте роблять стомлюючий несприятливий вплив, що складається з аналогічними впливами інших шкідливих факторів і залежить від виду й характеру трудового навантаження на організм. 

Нормування шуму покликане запобігти порушенню слуху й зниження працездатності й продуктивності праці працюючих.

Для різних видів шумів застосовуються різні способи нормування.

 Для постоянних шумов нормуються рівні звукового тиску LPi (дБ) в октавних смугах зі среднегеометрическими частотами 63, 125, 250, 500, 1000, 2000, 4000, 8000 Гц. Для орієнтовної оцінки шумової характеристики робочих місць допускається за шумову характеристику приймати рівень  звуку L у дБ(А), вимірюваний по тимчасовій характеристиці шумоміра «S - повільно».

Нормованими параметрами преривистого і импульсного шуму в розрахункових крапках варто вважати еквівалентні (але енергії) рівні звукового тиску Lэкв у дБ в октавних смугах частот зі среднегеометрическими частотами 63, 125, 500, 1000, 2000, 4000 і 8000 Гц. 

Для непостоянних шумов непостійнихтак само еквівалентний рівень звуку в дб(А).

Припустимі рівні звукового тиску для робочих місць службових приміщень і для житлових і суспільних будинків і їхніх територій різні.

Нормативним документом, що регламентує рівні шуму для різних категорій робочих місць службових приміщень є ГОСТ 12.1.003-83 «ССБТ. Шум. Загальні вимоги безпеки».

Припустимі рівні звукового тиску (еквівалентні рівні звукового тиску) у дБ в октавних смугах частот, рівні звуку й еквівалентні рівні звуку в дБА для житлових і суспільних будинків і їхніх територій варто приймати у відповідності зі   СНіП 11-12-88 "Захист від шуму".