Меню

Единица измерения шума бжд



Шум, его характеристика. Единицы измерения шума

Шум – беспорядочное сочетание различных по силе и частоте звуков; способен оказывать неблагоприятное воздействие на организм. Источником шума является любой процесс, вызывающий местное изменение давления или механические колебания в твердых, жидких или газообразных средах. Источниками шума могут быть двигатели, насосы, компрессоры, турбины, пневматические и электрические инструменты, молоты, дробилки, станки, центрифуги, бункеры и прочие установки, имеющие движущиеся детали.

Для человека область слышимых звуков определяется в интервале от 16 до 20 000 Гц. Наиболее чувствителен слуховой анализатор к восприятию звуков частотой 1000—3000 Гц (речевая зона).

Как и для всякого волнообразного колебательного движения, основными физическими параметрами, характеризующими звук, являются звуковое давление, амплитуда и период колебания, скорость распространения, длина волны.

Звуковое давление представляет собой переменное давление, возникающее дополнительно к атмосферному, в той среде, через которую проходят звуковые волны. Оно выражается в Па. От величины звукового давления зависит сила звука — шума.

Время, в течение которого колеблющееся тело совершает одно полное колебание, называется периодом колебания (Т) и измеряется в секундах. Период колебания связан следующим соотношением с его частотой:

Частота колебаний (f) — число полных колебаний, совершенных в течение одной секунды. Единица измерения частоты — герц (Гц) равна одному колебанию в секунду.

Влияние шума на организм человека. Нормирование шума. Методы борьбы с шумом.

Влияние шума на организм человека

1 ) влияние на слуховую функцию, обусловливающую слуховую адаптацию, слуховое утомление, временную или постоянную потерю слуха;

2) нарушение способности передавать и воспринимать звуки речевого общения;

3) раздражительность, беспокойство, нарушение сна;

4) изменение физиологических реакций человека на стрессовые сигналы и сигналы, не являющиеся специфическими для шумового влияния;

5) влияние на психическое и соматическое здоровье;

6) влияние на производственную деятельность, умственный труд.

Нормирование шума

Нормирование шума проводят двумя методами: 1) по предельному спектру шума в дБ; 2) по интегральному показателю (уровню звука) в дБА.

Первый метод применяют для нормирования постоянного шума. В основу норм положены ограничение уровня звукового давления в пределах октав, характер шума и особенности труда (табл. 19.1) для девяти октавных полос со средними геометрическими частотами от 31,5 до 8000 Гц. Полосу с fc = 16 000 Гц не учитывают, так как звуки такой частоты слышны слабо.

Второй метод заключается в нормировании интегрального (по всему диапазону частот) уровня шума, измеренного по шкале А шумомера. Этот показатель называют уровнем звука и обозначают дБА. Шкала А шумомера предназначена для ориентировочной оценки постоянного и непостоянного шума, приблизительно соответствующего линиям равной громкости звуков, и отражает его субъективное восприятие человеком

Защита от шума подразумевает следующие мероприятия.

1) Звукопоглощение. Звукопоглощением называется процесс перехода части энергии звуковой волны в тепловую энергию среды, в которой распространяется звук. Для звукопоглощения применяют пористые (поры должны быть открыты со стороны падения звука и соединяться между собой) и рыхлые волокнистые материалы (войлок, минеральная вата, пробка и т.д.).

Звукопоглощающие материалы или конструкции из них укрепляются на ограждающих конструкциях помещения без воздушного зазора или на некотором расстоянии от них.

2) Звукоизоляция. Под звукоизоляцией понимается процесс снижения уровня шума, проникающего через ограждение в помещение.

Основным параметром для оценки звукоизоляции любой конструкции является индекс Rw. Он показывает, на сколько децибел снижается уровень шума при использовании звукозащитной конструкции. Для достижения комфортного для человека уровня шума (не более 30 Дб), межкомнатные перегородки должны иметь индекс Rw не менее 50 Дб.

Вибрация, ее виды и параметры. Меры по ограничению распространения вибрации.

Вибрация — механические колебания. Вибрация — колебание твердых тел. Источники возникновения – работающие электродвигатели, особенно плохо балансированные, работающее дерево-, и металлообрабатывающее оборудование, газотурбинные двигатели транспортных средств, дизельные двигатели, двигатели внутреннего сгорания и трансмиссия, плохое состояние дорожного покрытия , ручной электроинструмент — дрели, отбойные молотки и др.

Классификация

Вибрация классифицируется в зависимости:

– От временных характеристик

Постоянные— Для которых величина нормируемых параметров изменяется не более чем в 2 раза (на 6 дБ) за время наблюдения

Непостоянные, в том числе — Для которых величина нормируемых параметров изменяется не менее чем в 2 раза (на 6 дБ) за время наблюдения не менее 10 мин при измерении с постоянной времени 1 с, в том числе

Колеблющиеся во времени- Для которых величина нормируемых параметров непрерывно изменяется во времени

Прерывистые— Когда контакт человека с вибрацией прерывается, причем длительность интервалов, в течение которых имеет место контакт, составляет более 1 с

Импульсные— Состоящие из одного или нескольких вибрационных воздействий (например, ударов), каждый длительностью менее 1 с

– От способа передачи

Общая вибрация— Передающуюся через опорные поверхности на тело сидящего или стоящего человека

Локальная вибрация— Передающуюся через руки человека

– От источника возникновения

Локальная вибрация — Передающаяся человеку от ручного механизированного инструмента (с двигателями), органов ручного управления машинами и оборудованием. Передающаяся человеку от ручного немеханизированного инструмента (без двигателей), например, рихтовочных молотков разных моделей и обрабатываемых деталей

Общая вибрация- 1 категории – транспортная вибрация. Воздействует на человека на рабочих местах самоходных и прицепных машин, транспортных средств. К источникам транспортной вибрации относят: тракторы, самоходные машины, автомобили грузовые (в том числе тягачи, скреперы, грейдеры, катки и т.д.); снегоочистители, самоходный горно-шахтный рельсовый транспорт

2 категории – транспортно-технологическая вибрация. Воздействует на человека на рабочих местах машин, перемещающихся по специально подготовленным поверхностям производственных помещений, промышленных площадок, К источникам транспортно-технологической вибрации относят: экскаваторы (в том числе роторные), краны промышленные и строительные, машины для загрузки, самоходные бурильные каретки; путевые машины, бетоноукладчики, напольный производственный транспорт

3 категории – технологическая вибрация. Воздействует на человека на рабочих местах стационарных машин или передается на рабочие места, не имеющие источников вибрации. К источникам технологической вибрации относят: станки металло- и деревообрабатывающие, кузнечно-прессовое оборудование, литейные машины, электрические машины, стационарные электрические установки, насосные агрегаты и вентиляторы и др.

– От направления действия

По направлению действия общую вибрацию подразделяют на вертикальную, распространяющуюся по оси Z, перпендикулярной к опорной поверхности; горизонтальную, распространяющуюся по оси X от спины к груди; горизонтальную, распространяющуюся по оси Y от правого плеча к левому

– От характера спектра

Узкополосная- У которых контролируемые параметры в одной 1/3 октавной полосе частот более чем на 15 дБ превышают значения в соседних 1/3 октавных полосах

Широкополосная— С непрерывным спектром шириной более одной октавы

– От частотного состава

Низкочастотные— С преобладанием максимальных уровней в октавных полосах частот 1 – 4 Гц для общих вибраций, 8 – 16 Гц – для локальных вибраций

Среднечастотные— 8 – 16 Гц – для общих вибраций, 31,5 – 63 Гц – для локальных вибраций

Высокочастотные— 31,5 – 63 Гц – для общих вибраций, 125 – 1000 Гц – для локальных вибраций

Источник

Шум и его основные параметры

Звук – это колебательное движение в материальной среде, обладающей упругостью и инерционностью, вызванное каким-либо источником.

Распространение колебательного движения в среде называется звуковой волной.

Область среды, в которой распространяются звуковые волны, называется звуковым полем. В каждой точке звукового поля при распространении звуковой волны будет наблюдаться деформация среды, т.е. зона сжатия и разряжения.

Такая деформация приведет к изменению давления в среде. Разность между атмосферным давлением и давлением в данной точке звукового поля называется звуковым давлением (Р). Звуковое давление выражается в паскалях (Па). Сила звука может характеризоваться и количеством звуковой энергии. Средний поток звуковой энергии, проходящей в единицу времени через единицу поверхности, перпендикулярной к направлению распространения звуковой волны, называется интенсивностью звука (I). За единицу измерения интенсивности принят Вт / м2.

За единицу частоты колебаний принят герц (Гц), равный 1 колебанию в секунду.

Интенсивность звука I в свободном поле связана с звуковым давлением, Вт / м2

(2.5.1)

где Р — среднеквадратичное значение давления (Па),

рс – удельное аккустическое сопротивление среды (для воздуха — 4,44 Нс / м3, для воды – 1,4 х 106 Нс / м3).

Скорость звука в газовой среде определяется по следующей зависимости:

(2.5.2)

где К – показатель адиобата (К= 1,44)

Р – давление воздуха (Па)

р – плотность воздуха (кг/м3)

Скорость звука зависит от свойств среды. Звуки в изотропной среде могут распространяться в виде сферических, плоских и цилиндрических волн. Когда размеры источника звука малы по сравнению с длиной волны, звук распространяется по всем направлениям в виде сферических волн. Если размеры источника больше чем длина излучаемой звуковой волны, то звук распространяется в виде плоской волны.

Плоская волна образуется на значительных расстояниях от источника любых размеров. Скорость звука в воздухе при t= 200 С и давлении 760 мм рт. ст, V= 344 м/с; в воде – 433м/с; в стали — 5000 м/с, в бетоне — 4000 м/с.

Если на пути распространения звуковой волны встречается препятствие, то в силу явления дифракции происходит огибание волнами препятствий. Величина огибания тем больше, чем больше длина волны по сравнению с размерами препятствия.

При длине волны меньшей размера препятствия, наблюдается отражение звуковых волн и образование за препятствием «звуковой тени» (шумозащитные экраны).

Графическое изображение частотного состава шума называется спектром.

Шум представляет собой хаотическое сочетание множества различных по частоте и силе звуков. В ГОСТ 12.1.003-76 (ССБТ) дана классификация шумов. По характеру спектра шумы делятся на широкополосные (с непрерывным спектром шириной более 1-ой октавы) и тональные (в спектре которых имеются слышимые дискретные тона) с превышением уровня в одном полюсе над соседними не менее чем на 10 дБ.

По времени действия шумы подразделяются на постоянные (уровень звука которых за 8-часовой рабочий день изменяются по времени не более чем на 5 дБ при измерениях на временной характеристике «медленно» шумомера по ГОСТ 17187-71) и непостоянные, при изменении уровня звука более 5 дБ. Непостоянные шумы, в свою очередь, делятся на колеблющиеся по времени (уровень звука которых непрерывно изменяется во времени), прерывистые (уровень звука которых резко падает до уровня фонового шума, с интервалом в 1 с и более), импульсные (состоящие из 1-го или нескольких звуковых сигналов с длительностью более 1 с и уровнем звука более 10 дБ). Вибрация является одним из источников шума.

влияние шума на организм человека

Человек способен воспринимать звуки частотой от 16 до 20000 Гц различной силы и интенсивности от еле слышимых до болевых. В ухе человека находится около 25000 клеток, которые реагируют на звук. Всего человек различает 34 тысячи звуков различной частоты. Звуки частотой меньше 16-20 Гц называют инфразвуковыми, а частотой более 20000 Гц – ультразвуковыми.

Звук, а следовательно и шум имеет 2 характеристики:

Читайте также:  Светодиодный дисплей измерения напряжения

1 – физическая (объективная)

2 – физиологическая (субъективная)

Физическая – колебательное движение среды характеризуется звуковым давлением. Наименьшая сила звука, которая воспринимается слуховым аппаратом человека, называется порогом слышимости данного звука (Ро) при частоте колебаний 1000 Гц Па или I= 10-12 Вт / м.2. Порогом слышимости называется минимальный уровень звукового давления на данной частоте, вызывающий слуховое ощущение (ГОСТ 12.4.062-78).

Человеческое ухо реагирует не на абсолютный прирост силы звука, а на относительное изменение силы звука. Изменение интенсивности и звукового давления воспринимаемого звука огромно и составляет соответственно 1014 и 107 раз.

Практическое использование абсолютных значений аккустических величин, например, для графического представления распределения звукового давления и интенсивности звука по частотному спектру невозможно из-за громоздкости графиков. При этом важно реагирование органов слуха на относительное изменение Р и I по отношению к пороговым величинам.

Так как между слуховым восприятием и раздражением существует почти логарифмическая зависимость, то для измерения звукового давления, интенсивности (сила звука) и звуковой мощности принята логарифмическая шкала. Это дало возможность значительный диапазон фактических значений (по звуковому давлению –106 и по интенсивности — 1012) разместить в небольшом интервале логарифмических единиц.

Поэтому введены логарифмические величины при определении уровня интенсивности звука (дБ):

(2.5.3)

и уровня звукового давления (дБ):

(2.5.4)

где Iо и Ро — соответствующие значения порога слышимости;

I и Р — замеренные величины уровней интенсивности звука и звукового давления.

Значение Ро выбрано таким образом, чтобы при нормальных атмосферных условиях Li = Lp.

За единицу измерений уровней I и P принят 1 Бел (Б).

Бел – это десятичный логарифм отношения фактических значений I и Р к пороговым значениям Io и Ро: I / Io = 10 — Ly = 1 Б или I / Io = 100 — Ly = 2 Б.

Учитывая, что наши органы слуха воспринимают различия в десятичную долю уровня интенсивности звукового давления, за единицу измерения принята более мелкая единица децибел (дБ), равная 0,1 Б.

Обычно параметры шума и вибрации оцениваются в октавных или третьоктавных диапазонах, где октава – это полоса частот с отношением верхней f2 и нижней f1 граничных частот равным 2 (f1 / f2 = 2). Для третьоктавной полосы f2 / f1 = 1,26. Для характеристики полосы в целом принята среднегеометрическая частота, которая равна:

(2.5.5)

Среднегеометрические частоты октавных полос стандартизованы.

Для звука (ГОСТ 12.1.001-89) с частотами более 11,2 кГц (ультразвук) среднегеометрические частоты третьоктавных полос равны 12500, 16000, 20000 Гц и более. Поэтому по ГОСТ 12.1.003-76 (ССБТ) характеристикой постоянного шума на рабочих местах являются уровни звуковых давлений в октавных полосах (дБ) со среднегеометрическими частотами 63, 125, 250, 500, 1000, 2000, 4000, 8000 Гц, определяемые по формуле (4.3. и 4.4).

Болевой порог восприятия звука соответствует и величинам I = 102 Вт/м2, Па.

Если подставить соответственно их в формулы 3.3. и 3.4., то получим дБ или дБ.

Разница уровней в 1 дБ соответствует минимальной величине различимой слухом, при этом интенсивность звука изменяется в 1,26 раза или на 26%. С учетом данного явления разработана шкала громкостей, воспринимаемых человеческим ухом, которая разделяется на 140 единиц. За нуль принята сила звука на пороге слышимости. Увеличение силы звука в 1,26 раза создает следующую ступень громкости. Уровень интенсивности различных звуков на расстоянии 1 м составляет: шепот 10-20 дБ, громкая речь 60-70 дБ, шум на улице 70-80 дБ, шум электропоезда 110дБ, шум реактивного двигателя 130-140дБ. Шум в 150 дБ непереносим для человека, в 180 дБ вызывает усталость металла, в 190 дБ вырывает заклепки из конструкций. Применение шкалы позволяет весь огромный диапазон интенсивности звука измерять в пределах от 0 до 140 дБ. При проверке уровня шума органами надзора или при разработке мер профилактики оценку постоянного шума на рабочем месте (LA) рассчитывают по формуле:

(2.5.6)

где РА= замеренная по шкале А шумомера по ГОСТ 17187-71, среднеквадратичная величина звукового давления (Па).


Однако уровень силы звука в дБ еще не позволяет судить о физиологическом ощущении громкости. Восприятие громкости звука зависит не только от уровня силы звука, но и от его частот (рис.2.5.1)

Рис. 2.5.1. Изолинии равной громкости.

Чувствительность слухового анализатора не одинакова к звукам различных частот и поэтому звуки, одинаковые по своей силе, но разные по частоте, могут оказаться на слух не одинаково громкими. Второй физиологической характеристикой звука является ощущение, воспринимаемое органами слуха, характеризующиеся громкостью. Ухо человека воспринимает звуки с частотой колебаний от 16 до 20000 Гц. Области звуковых колебаний с частотой до 16 Гц (инфразвуки) и более 20000 Гц (ультразвуки) ухом не улавливаются. Поэтому для оценки уровня интенсивности используется сравнение измеряемого звука с эталонным звуком частотой в 1000 Гц. Единицей измерения громкости является фон. Если какой-либо звук окажется на слух таким же громким, как звук частотой 1000 Гц и с уровнем силы 1 дБ, то уровень громкости данного звука принимается равным 1 фону. Различие между уровнем силы звука и уровнем громкости заключается в том, что первый определяет только чистую физическую величину уровня силы звука независимо от частоты, а второй учитывает также и физиологическое, субъективное ощущение звука. Для звуковой частоты 1000 Гц децибелы и фоны численно равны. По мере увеличения интенсивности звука и при уровне более 80 фон громкость звука определяется фактически его силой независимо от частоты. Шкала уровней громкости не является натуральной шкалой, т.е., например, изменение уровня громкости в 2 раза не означает, что субъективное ощущение громкости звука изменяется во столько же раз. Для оценки субъективного восприятия громкости шума или звука введена шкала фонов. Громкость (в фонах) определяется по формуле:

(2.5.7)

где L1 – уровень громкости (фон).

Например, требуется сравнить по громкости 2 звука с уровнем громкости 60 и 80 фон. По формуле 2.5.7. находим:

и

Таким образом, второй звук воспринимается слуховым аппаратом человека как звук в 2 раза более громкий, чем первый(8: 4).

Шум в производстве и в быту отрицательно влияет на организм человека, приводит к снижению производительности труда.

Устойчивый постоянный шум оказывает меньшее влияние на организм человека, чем нерегулярно возникающий высокочастотный. Шум способствует быстрому наступлению у человека чувства усталости. Шум с уровнем интенсивности более 60 дБ тормозит нормальную пищеварительную деятельность желудка. При шуме 80-90 дБ число сокращений желудка в минуту уменьшается на 37%. Установлено, что при интенсивности шума более 60 дБ выделение слюны и отделение желудочного сока понижается на 44%. Временное, а иногда и постоянное повышение кровяного давления, повышенная раздражительность, понижение работоспособности, душевная депрессия и т.п. являются следствием действия шума. Неопределенные шумы, не доходящие до сознания, также вызывают истощение центральной нервной системы, в результате чего они могут служить причиной незаметных до поры нарушений в организме.

У человека, находящегося в течение 6-8 часов под воздействием шума интенсивностью 90 дБ, наступает умеренное понижение слуха, исчезающее примерно через 1 ч после его прекращения. Шум, превышающий 120 дБ, очень быстро вызывает у человека усталость и заметное понижение слуха. В каждом отдельном случае степень потери слуха и длительность периода восстановления пропорциональны уровню интенсивности и длительности воздействия.

При большой интенсивности шум не только влияет на слух, но и оказывает другое воздействие (головная боль, плохая восприимчивость речи), порой чисто психологическое воздействие на человека. Все части тела испытывают при этом постоянное давление или ощущение порыва ветра; в костях черепа и зубах точно так же, как и в мягких тканях носа и горла, возникают вибрации. При уровне шума 140 дБ (порог болевого ощущения) и выше ощущение давления усиливается и распространяется по всему телу, а грудная клетка, мышцы ног и рук начинают вибрировать. Когда уровень интенсивности шума достигнет 160 дБ, может произойти разрыв барабанной перепонки.

Продолжительный и сильный шум вредно отражается на здоровье и работоспособности человека. Продолжительное действие шума вызывает общее утомление, может постепенно привести к потере слуха и к глухоте. Под потерей слуха (ССБТ, ГОСТ 12.4.062-78) понимают постоянное смещение порога слышимости на данной частоте, т.е. необратимое (стойкое) нижение остроты слуха от воздействия шума. ГОСТ 12.4.062-78 для определения потерь слуха устанавливает 3 метода: на 8-ми частотах; на 4-х частотах; на 2-х частотах.

Оценка результатов производится по среднему арифметическому значению величин потерь слуха отдельно для правого (0) и левого (Х) уха на речевых частотах 500, 1000, 2000 Гц:

дБ дБ

Если потери слуха на речевых частотах равны 10-20 дБ, то это легкое снижение слуха (1 степень); при потере слуха – 21-30 дБ наблюдается умеренное снижение слуха (2 степень); если снижение слуха – 31 дБ и более, то наблюдается значительное снижение слуха (3 степень). Действуя на центральную нервную систему, шум оказывает влияние на деятельность всего организма человека: ухудшается зрение, деятельность органов дыхания и кровообращения, повышается кровяное давление. Шум ослабляет внимание и затормаживает психологические реакции. По этим причинам шум способствует возникновению несчастных случаев и ведет к снижению производительности труда.

Шум усиливает действие профессиональных вредностей: на 10-15% повышает общую заболеваемость работающих, снижает производительность труда, особенно сложного (умственного). Для сохранения производительности при повышении шума с 70 до 90 дБ рабочий должен затратить на 10-20% больше физических и нервных усилий. Действие шума на организм возрастает при повышении напряженности и тяжести труда.

При систематическом воздействии сильного шума и при недостаточном времени отдыха, когда за время отдыха слух не успевает полностью восстановиться, наступает стойкое ослабление слуха. Шумы со сплошными спектрами являются менее раздражающими, чем шумы, содержащие тональные составляющие. Если источники шума одинаковые по интенсивности (когда L1 = L2 = Ln), то:

(2.5.8)

где Lm – уровень интенсивности шума 1-го источника, дБ;

N – количество одинаковых источников шума.

Если они разные, то:

(2.5.9)

где L1, L2, Ln – уровни звукового давления, создаваемые в расчетной точке, а 1, 2 … n – источники шума.

Если один источник шума создает уровень звукового давления 90 дБ, а другой – 84 дБ, то их суммарный уровень не равен 174 дБ, а всего примерно 91 дБ (добавим к уровню 90 дБ – 1 дБ). Из этого следует, что для успешного снижения шума необходимо, в первую очередь, выявить и заглушить наиболее интенсивный источник шума, так как добавка шумов меньшей интенсивности незначительны.

При наличии множества примерно одинаковых источников шума устранение одного или двух из них, практически не снижает общего шума.

Так, например, если вместо 10 одинаковых источников оставить 6, то уровень шума снизится всего на 2 дБ.

Снижение уровня звукового давления на каждые 10 дБ соответствует уменьшению физиологически воспринимаемой человеком громкости звука в 2 раза: например, шум в 60 дБ вдвое тише, чем шум в 70 дБ.

Звуковые волны в помещении, многократно отражаясь от стен, потолка, производственного оборудования, увеличивают общий шум на 5-15 дБ.

Читайте также:  Задачи по измерению пульса

Источник

ОСНОВНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ И ЕДИНИЦЫ ИЗМЕРЕНИЯ ШУМА

Основными физическими параметрами, характеризующими звук, является звуковое давление Р и интенсивность звукаI. Слуховой аппарат человека реагирует на величину, пропорциональную среднему квадрату звукового давления

где P(t) — разность между мгновенными значениями полного давления и средним давлением в среде при отсутствии звукового поля;

Т − время усреднения, которое для уха человека находится в пределах 30-100 мс.

При распространении звуковой волны происходит перенос энергии. Интенсивностью звуканазывается количество звуковой энергии, переносимое звуковой волной в единицу времени через единицу поверхности.

Звуковое давление измеряется в паскалях (Па = 1 Н/м 2 ), а интенсивность звука — в Вт/м 2 .

Интенсивность звука связана со звуковым давлением зависимостью:

где ρ − плотность среды, кг/м 3 ; С − скорость звука, м/с.

Область слышимости звуков ограничивается не только определенными частотами, но и определенными значениями давления и интенсивности звука. Максимальные и минимальные звуковые давления воспринимаемые человеком как звук, называются пороговыми. Минимальные значения (порог слышимости) соответствуют едва ощущаемым звукам и при частоте 1000 Гц равны Ро =2*10 -5 Па, I =10 -12 Вт/м 2 .

Максимальные значения (порог болевого ощущения) соответствуют звукам, которые вызывают в органах слуха болевые ощущения и при частоте 1000 Гц равны Рб = 2*10 2 Па и Iб=10 2 Вт/м 2 . Таким образом, величины звукового давления и интенсивность звука, которые различает человек, могут меняться в широком диапазоне: по давлению до 10 7 раз, по интенсивности до 10 14 раз. Ввиду того, что по закону Вебера-Фехнера раздражающее действие шума на человека пропорционально не квадрату звукового давления, а логарифму от него, были введены логарифмические величины — уровни звукового давления и интенсивности, измеряемые в децибелах (дБ). Бел – это логарифмическая единица отношения двух величин (десятичный логарифм отношения 2-х одноименных физических величин, например, мощностей, токов, звукового давления), 0,1 доля Бела – децибел. 1Б = 10дБ.

, дБ,

где L – уровень звукового давления, дБ; I и Ро — интенсивность звука и звуковое давление, соответствующие порогу слышимости на частоте 1000 Гц.

Слуховой аппарат человека обладает неодинаковой чувствительностью к звукам различной частоты: наибольшей чувствительностью на средних и высоких частотах (800-4000 Гц) и наименьшей — на низких (20-100 Гц).

Громкостью называется субъективное ощущение, позволяющее слуховой системе располагать звуки по определенной шкале от звуков низкой интенсивности («тихие» звуки) к звукам большой интенсивности («громкие» звуки).

Уровни звука в полосе шириной 1 Гц называются спектральной плотностью. Зависимости уровней звука от частоты называются спектром шума

Одинаковые по интенсивности, но разные по частоте звуки воспринимаются как звуки разной громкости. При равных условиях воздействующего шума наиболее раздражающее действие оказывает шум в диапазоне частот 3000-5000 Гц. Поэтому для физиологической оценки шума используются кривые равной громкости (рис.1), позволяющие судить о том, какой звук субъективно сильнее или слабее, и вводится понятие уровня громкости звука, единицей измерения которого является фон. На частоте 1000 Гц уровни громкости приняты равными уровням звукового давления, следовательно, 1 фон — уровень громкости звука, для которого уровень звукового давления равногромкого звука на этой частоте равен 1 дБ.

Рис.1. Кривые равной громкости и зависимость уровня звукового давления в дБ от частоты при заданной громкости в фонах

При измерении шума для того, чтобы приблизить результаты объективных измерений к субъективному восприятию, используют корректированныйуровень звукового давления (уровень интенсивности). Коррекция заключается в том, что вводятся зависящие от частоты звука поправки к уровню соответствующей величины (путем коррекции частотной характеристики шумомера). Эти поправки стандартизованы в международном масштабе.

Наиболее употребительна коррекция А. Корректированный уровень звукового давления

LA = L−∆LA называется уровнем звукаи измеряется в дБА.

Стандартное значение коррекции приведено ниже:

Частота, Гц 16 31,5 63 125 250 500 1000 2000 4000 8000

Коррекция LA, дБ 80 42 26,3 16,1 8,6 3,2 0 -1,2 -1,0 —

КЛАССИФИКАЦИЯ ШУМА

Согласно ГОСТ 12.1.003-83 шум классифицируется по спектральным и временным характеристикам.

По характеру спектра шум подразделяется на:

· широкополосный с непрерывным спектром шириной более одной октавы (здесь необходимо привести определение: окта́ва — музыкальный интервал, в котором соотношение частот между звуками составляет 1 к 2, то есть для октавы верхняя частота в два раза больше нижней. Субъективно на слух октава воспринимается как устойчивый, базисный музыкальный интервал. Два последовательных звука, отстоящие на октаву, воспринимаются очень похожими друг на друга, хотя явно различаются по высоте);

· тональный, в спектре которого имеются выраженные дискретные тона. Тональный характер шума, для практических целей, устанавливают измерением в третьоктавных (для третьоктавы fв/fн= ) полосах частот по превышению уровня звукового давления в одной полосе над соседними не менее чем на 10 дБ. Например, шум дисковой пилы является тональным, а реактивного двигателя — широкополосным.

По временным характеристикам шум подразделяется на:

· постоянный, уровень звука которого за 8-часовой рабочий день изменяется во времени не более чем на 5 дБА;

· непостоянный, уровень звука которого за 8-часовой рабочий день изменяется во времени более чем на 5 дБА.

В свою очередь непостоянный шум подразделяется на:

· колеблющийся во времени, уровень звука которого непрерывно изменяется во времени;

· прерывистый, уровень звука которого ступенчато изменяется (на 5 дБА и более), причем длительность интервалов, в течение которых уровень остается постоянным, составляет 1 с и более;

· импульсный, состоящий из одного или нескольких звуковых сигналов, каждый длительностью менее 1 с.

ДЕЙСТВИЕ ШУМА НА ЧЕЛОВЕКА

Физиологическое воздействие шума на человека зависит от многих факторов: уровня звукового давления, его частотного состава, времени воздействия частоты повторения и индивидуальных особенностей. Дискретные составляющие в спектре шума увеличивают раздражающее действие по сравнению с исходным широкополосным шумом. На графике (рис.2) показаны зоны воздействия шума на человека в зависимости от уровня звука и времени воздействия.

зона I – применение защитных средств не требуется; зоны II и III – защита органов слуха обязательна; зона IV – пребывание человека с любой защитой запрещено

Рис. 2. Типичные зоны воздействия шума на человека

В общем, в зависимости от уровня и характера шума можно выделить несколько ступеней его воздействия на человека.

1. Шума нет — полное отсутствие шума противоестественно. Абсолютная тишина угнетает. Пребывание в полной тишине более нескольких суток ведет к психическим расстройствам.

2. Шум 20-60 дБА, — шумовой фон, постоянно действующий на человека в повседневной деятельности. Степень вредности такого шума во многом зависит от индивидуального отношения к нему. Привычный шум или шум, производимый самим человеком, не беспокоит. Шум свыше 40 дБА может создавать повышенную нагрузку на нервную систему, особенно при умственной работе. Воздействие на психику возрастает с увеличением частоты и уровня шума, а также с уменьшением ширины полосы частот шума,

3. Шум 60-80 дБА оказывает психологическое воздействие, создавая значительную нагрузку на нервную систему человека (особенно при умственной работе). В результате наблюдается повышенная утомляемость, раздражительность, ослабляется внимание, замедляются психические реакции, как следствие, снижается производительность и качество труда. При импульсных и нерегулярных шумах степень воздействия шума повышается.

4. Шум 80-110 дБА оказывает физиологическое воздействие на человека, приводя к видимым изменениям в его организме. Под влиянием шума свыше 80 дБА наблюдается ухудшение слуха (снижение слуховой чувствительности в первую очередь на высоких частотах).

Однако действие сильного шума на организм человека не характеризуется только по состоянию слуха. Изменения в функциональном состоянии нервной системы и ряда органов наступают гораздо раньше, их совокупность характеризуется как шумовая болезнь. К объективным симптомам шумовой болезни относятся: снижение слуховой чувствительности, изменение функции пищеварения, выражающееся в понижении кислотности, сердечно-сосудистая недостаточность, нейроэндокринные расстройства. Длительное воздействие шума вызывает ряд таких серьезных заболеваний, связанных с перенапряжением нервной системы, как гипертоническая болезнь, в ряде случаев желудочно-кишечные и кожные заболевания.

Работающие в условиях сильного шума испытывают головные боли, головокружения, снижение памяти, боли в ушах. Человек затрачивает в среднем на 10-20% больше физических и нервно-психических усилий, чтобы сохранить выработку, достигнутую им при уровне звуке ниже 70 дБА. Все это снижает работоспособность человека, безопасность его труда. Производительность труда снижается от шума тем больше, чем сложнее трудовой процесс и чем больше в нем элементов умственного труда.

Установлено, что при работах, требующих повышенного внимания, при увеличении уровня звука от 70 до 90 дБА имеет место снижение производительности труда на 20%.

Повышенный уровень шума приводит к росту не только профессиональной, но и общей заболеваемости. Об этом говорит тот факт, что общая заболеваемость рабочих шумных производств увеличена на 15-20%.

5. Шум выше 110 дБА оказывает травматическое действие на органы слуха. При шуме более 140 дБА возможен разрыв барабанной перепонки.

НОРМИРОВАНИЕ ШУМА

Целью санитарного нормирования является установление научно обоснованных предельно допустимых величин шума, которые при ежедневном систематическом воздействии в течение всего рабочего дня и в течение многих лет не вызывают существенных изменений в состоянии здоровья человека и не мешают его нормальной трудовой деятельности.

В условиях производства в большинстве случаев технически очень трудно снизить шум до очень малых уровней, поэтому при нормировании исходят не из оптимальных (комфортных), а из терпимых условий, т.е. таких, когда вредное действие шума на человека не проявляется или проявляется незначительно. Санитарные нормы — это компромисс между гигиеническими требованиями и техническими возможностями на данном этапе развития науки и техники.

Характеристики и допустимые уровни шума на рабочих местах регламентируются ГОСТ 12.l.003-83. «Шум. Общие требования безопасности». Нормируемой характеристикой постоянного шума являются уровни звуковых давлений в децибелах в октавных полосах или 1/3-октавных со среднегеометрическими частотами 63, 125, 250, 500, 1000, 2000, 4000, 8000 Гц. Как известно, среднегеометрическое значение fср для полосы с верхней граничной частотой fв и нижней fн (для октавной полосы fв в два раза больше fн) определяется выражением fср= , например, если fср=63Гц, то fн=45Гц и fв=90Гц.

Совокупность допустимых уровней звукового давления в октавных полосах частот называется предельным спектром,а указанный метод нормирования — нормированием по предельному спектру шума(см. табл.1).Предельные спектры обозначают сокращением ПС с цифровым индексом, соответствующим уровню звукового давления в октавной полосе со среднегеометрической частотой 1000 Гц. Например, ПС-80 обозначает предельный спектр, имеющий в указанной октавной полосе допустимый уровень звукового давления 80 дБ. Значения предельно допустимых уровней звукового давления в нормируемых октавных полосах частот установлены с учетом одинакового физиологического и психологического воздействия шума на человека.

Допустимые уровни звука и звукового давления на рабочих местах

Вид трудовой деятельности, рабочие места Уровни звукового давления, дБ, в октавных полосах со среднегеометрическими частотами, Гц Уровни звука и эквивалентные уровни звука, дБА
31,5
Творческая деятельность, руководящая работа, конструирование и проектирование, программирование, преподавание, врачебная деятельность
Высококвалифицированная работа, требующая сосредоточенности, административно-управленческая деятельность, измерительные и аналитические работы в лаборатории
Рабочие места в помещениях диспетчерской службы, кабинетах и помещениях наблюдения и дистанционного управления с речевой связью по телефону
Рабочие места в кабинах машинистов тепловозов, электровозов, поездов метрополитена, дизель-поездов
Рабочие места водителей и обслуживающего персонала (пассажиров) легковых автомобилей
Рабочие места в кабинах и салонах самолетов и вертолетов
Читайте также:  Гдз технические измерения зайцев

Примечания к табл.1:

— допускаемые уровни звукового давления в октавных полосах частот, уровни звука и эквивалентные уровни звука на рабочих местах следует принимать для тонального и импульсного шума на 5 дБ меньше значений, указанных в таблице;

— запрещается даже кратковременное пребывание в зонах с октавными уровнями звукового давления свыше 135 дБ в любой октавной полосе;

— для шума, создаваемого в помещениях установками кондиционирования воздуха, вентиляции и воздушного отопления — на 5 дБ меньше фактических уровней шума в этих помещениях (измеренных или определенных расчетом), если последние не превышают значения, указанные в таблице (поправку для тонального и импульсного шума в этом случае принимать не следует), в остальных случаях — на 5 дБ меньше значений, указанных в таблице.

Для ориентировочной оценки (например, при проверке органами надзора, выявлении необходимости осуществления мер по шумоглушению и др.) постоянного шума на рабочих местах допускается использование интегрального показателя — уровня звука в дБА, который измеряется шумомером с корректированной частотной характеристикой А (наряду с линейной частотной характеристикой, шумомеры имеют коррекцию А, имитирующую нелинейную амплитудно-частотную характеристику слухового аппарата человека) и определяется по формуле:

Р — звуковое давление, соответствующее порогу слышимости (в воздухе Р = 2*10 -5 Па). Уровень звука связан с предельным спектром зависимостью:

Характеристикой непостоянного шума является эквивалентный (по энергии) уровень звука в дБА — уровень звука постоянного широкополосного шума, который имеет то же самое среднеквадратичное звуковое давление (оказывает на человека такое же воздействие), что и данный непостоянный шум, определяемый по формуле:

где PA(t) – текущее среднеквадратическое значение звукового давления с учетом коррекции А шумомера, Па ; Т — время действия шума .

Эквивалентный уровень измеряется интегрирующими шумомерами и может быть определён расчетным методом. Суть метода в том, что диапазон, подлежащий измерению уровней звука, разбивают на интервалы, затем через равные промежутки времени в течение определенного периода производят измерения уровня звука по шкале А шумомера и подсчитывают количество отсчетов в каждом интервале.

Допустимые уровни шума для различных видов трудовой деятельности согласно ГОСТ 12.1.003-83 приведены в табл.2.

Уровни шума для различных видов трудовой деятельности

Источник

Единицы измерений шума

Характеристика шума

ШУМ, ВИБРАЦИЯ И МЕРЫ БОРЬБЫ С НИМИ

Производственной вредностью, неблагоприятно воздействующей на организм человека, является шум, создаваемый работой машин и механизмов.

С физической точки зрения звукпредставляет собой волнообразно распространяющееся колебательное движение частиц упругой среды.

С физиологической точки зрения звук является специфическим ощущением, вызываемым действием звуковой энергии на слуховые органы.

Источником звуковых волн может быть любой процесс, вызывающий местное изменение давления или механические напряжения (колебания) в среде. Работа различных машин и ме-ханизмов вызывает механические колебания. Кроме основной частоты колебаний возникают колебания отдельных деталей, имеющих собственную частоту. Механическая энергия преоб разуется частично в звуковую, излучаемую колеблющимися деталями в воздух помещений, частично в энергию упругих колебаний, распространяющихся по конструкциям зданий. Колебания конструкций в смежных с источником звука помещениях вновь создают излучения звуковой энергии в воздухе. Так рождается механический шум.

При работе электромагнитных устройств переменного тока возникает электромагнит-ный, при истечении воздуха и газов – аэродинамический, а при движении воды и жидкостей – гидравлический шум.

Таким образом, шум –это беспорядочное сочетание различных по частоте и силе зву-ков, неблагоприятно воздействующих на организм человека, мешающих его работе и отды-ху.

Работа, выполняемая в шумной обстановке, оказывается более тяжёлой, чем при выпол –нении её в условиях относительной тишины. Шум влияет на изменение чувствительности зрения.

Шум препятствует сосредоточению внимания, затрудняет выполнение точных работ и ра-бот, связанных с приёмом и анализом информации. Он затрудняет речевой обмен информа –цией.

Слуховое восприятие как средство получения информации является для человека вторым по значению (после зрительного) психофизиологическим процессом.

Физический звук – это результат колебаний источника, например столба воздуха, металлического стержня, которые во всех направлениях вызывают в окружающей среде изменения давления. Для колебаний характерна периодичность – сжатие и разрежение сос-тавляют один цикл (период). Звук, производимый серией таких циклов, имеет физические характеристики: частоту, интенсивность (силу звука) и длительность.

Слуховой анализатор человека воспринимает как слышимые колебательные движения упругой среды в диапазоне частот от 20Гц до 20кГц. В этом диапазоне человек слышит звук, а диапазон называют звуковым. Неслышимые акустические колебания с частотой ниже 20Гц называются инфразвуками, выше 20 кГц – ультразвуками. Наиболее чувствительно ухо к колебаниям в диапазоне частот от 1000 до 3000 Гц.

Интенсивность звука определяется как поток звуковой энергии, проходящей через единицу площади поверхности, перпендикулярной к направлению распространения звука:

I = P / S, Вт / м 2 ,(6.1)

где Р – поток звуковой энергии, Вт;

S – площадь, м 2

Ухо человека чувствительно не к интенсивности, а к звуковому давлению (называемому частотой звуковых колебаний, измеряемых в Гц). Звуковое давление – дополнительное давле ние воздуха или жидкости, возникающее при прохождении через них звуковых волн, т.е разность между мгновенным значением давления при звучании и средним давлением среды при отсутствии звука.

Орган слуха человека реагирует не на абсолютное нарастание силы и частоты звука, а на их относительное увеличение. Поэтому более важно знать отношение интенсивностей двух звуков, а не их абсолютные значения. Диапазон интенсивностей звуков, воспринимаемых органом слуха, очень широк. Установлено, что звуковые ощущения пропорциональны логарифму раздражения (закон Вебера-Фехнера). Пороговое значение силы звука L, завися-щее от частоты f, показано на рис. 6.1.

Для количественной характеристики условий труда по шуму установлена специальная логарифмическая шкала, начало отсчёта на которой соответствует (при частоте 1000 Гц) по –рогу слышимости I = 10 -12 Вт/м 2 . Это равно звуковому давлению Р = 2 ∙ 10 -5 Па.

Предельное значение болевого ощущения соответствует болевому порогу I=10 2 Вт/м 2 , а Р=10 2 Па.

По логарифмической шкале увеличение любой интенсивности звука в 10 раз даёт при –рост ощущений интенсивности звука на одну единицу, называемую бел (Б):

L = lg I / I , (6.2)

где I – абсолютное значение интенсивности, Вт/м 2 ;

I – интенсивность звука на пороге слышимости, Вт/м 2 .

Например, если интенсивность звука I больше интенсивности звука I в 10 раз, т.е. I/I = 10, то L = 1Б.

На практике обычно вместо бела применяют в 10 раз более мелкую единицу – децибел (дБ). Децибел определяется как десятая часть десятичного логарифма отношения двух интенсивностей или двадцатая часть отношения двух давлений:

L = 10 lg I/I = 20 lg P/ Р , (6.3)

где L- уровень силы звука, дБ;

Р— звуковое давление, Н/м 2 ;

Р = 2∙10 -5 – пороговая величина среднеквадратического звукового давления (вблизи поро га слышимости), Н/м 2 . Порог слышимости – наименьшая звуковая энергия (и звуковое дав- ление), ощущаемое человеческим ухом.

Логарифмическая шкала децибел позволяет определить лишь физическую характеристи-ку шума. Однако она построена таким образом, что пороговое значение звукового давления Р соответствует порогу слышимости на частоте 1000 Гц.

Слуховой аппарат человека обладает неодинаковой чувствительностью к звукам различ-ной частоты, а именно – наибольшей чувствительностью на средних и высоких частотах (800-4000 Гц) и наименьшей – на низких (20-100 Гц). Поэтому для физиологической оценки шума испольуют представленные на рис. 6.1 кривые равной громкости позволяющие оцени –вать звуки различной частоты по субъективному ощущению громкости, т.е. судить о том, какой из них сильнее или слабее.

Рис. 6.1 График кривых равной громкости

Слышимость определяется звуковым давлением и частотой звука. Звуки малой интенсив-ности, еле слышимые, называют порогом слышимости. Звуки большой интенсивности непе-реносимы и их называют болевым порогом.

В акустической практике пользуются звуковым диапазоном частот от 63 до 8000 Гц, ко-торые разбиваются на следующие 8 октав:

63, 125, 250, 500, 1000, 2000, 4000, 8000 Гц.

Октава (безразмерная единица измерения) – частотный интервал между двумя частотами, логарифм отношения которых при основании 2 равен 1. Это значит, что частот-ный интервал равен 1 октаве, если отношение крайних частот равно 2, т.е. f : f1 = 2.

Частотный интервал определяется как

где f1 и f граничные частоты интервала, Гц.

6.3 Источники шума и их действие на организм человека

Жизнь человека постоянно протекает в мире звуков. Одни из них вызывают положитель-ные эмоции, другие действуют отрицательно.

В связи с техническим прогрессом, созданием и использованием всё более усложнённого машинного оборудования, увеличением его мощности и производительности, расширением

парка машин происходит резкое усиление производственного шума.

На многих предприятиях и в повседневной жизни используется самое разнообразное оборудование, машины, механизмы, агрегаты и аппараты, эсплуатация которых сопровож —

дается интенсивным шумом, значительно

ухудшающим условия труда и жизни. На

рис. 6.2 представлена таблица относитель

ных уровней шума.

Все без исключения шахтные механиз

мы являются источниками шума. Наи –

большей интенсивностью обладают вен-

тиляторы, комбайны, пневматические ус-

тановки, взрывные работы.

Чрезмерный шум отрицательно отра-

жается прежде всего на органах слуха. Ре

зультатом неблагоприятного воздействия

может быть утомление слуха, которое мо

жет привести к профессиональной туго –

ухости и шумовая травма. Шумовая трав-

ма, обычно бывает связана с влиянием

высокого звукового давления, что может

наблюдаться, например, при взрывных ра

ботах. У пострадавших при этом отмеча-

ется головокружение, шум и боль в ушах,

а также поражается барабанная перепон-

ка, вплоть до её разрыва.

Вредное влияние шума сказывается

не только на органах слуха, но и на цен-

тральной нервной системе, что проявля-

ется в пониженной трудоспособности и

уменьшении производительности труда,

а также в росте общей заболеваемости.

Рис. 6.2 Относительные уровни шума Шум вызывает изменения в нервной

в децибелах А системе: оказывает влияние на психику человека, сердечно-сосудистую систему, пищеварение, ухудшает сон. При непрерывном напряжении из-за шума возрастает опасность возникновения несчастных случаев. В усло-виях шахт шум мешает вовремя распознать звуки, обычно предшествующие и сопровождаю-щие обвалы кровли, выбросы угля, породы и газов. Шум заглушает сигналы при работе машин и механизмов, мешает правильно воспринимать их, что может привести к появлению опасных ситуаций.

Для наглядности предлагаются характеристики некоторых источников шума (дБ):

комбайны и конвейеры86 – 100

струговые установки 74 – 80

буровой станок 96

шахтные электровозы 95

вентилятор местного проветривания 100-102

пневматические двигатели 120

движущийся состав порожних вагонеток 100

пневматическая ковшевая погрузочная машина (ППН-3) 100

Источник