Физические характеристики шума

Физические характеристики шума
Гигиенические исследования позволили установить, что шум оказывает вредное воздействие на организм человека. При работе в условиях шума снижается острота зрения, слуха, повышается кровяное давление, что приводит к снижению производительности труда. Кроме того, шум притупляет внимание, замедляет реакцию человека на те или иные раздражители, мешает восприятию полезных сигналов и т.д.
Снижение воздействия шума — одно из непременных условий оздоровления условий труда. При разработке технологических процессов, при проектировании, изготовлении и эксплуатации машин, оборудования, производственных зданий и сооружений, а также при организации рабочих мест следует принимать все необходимые меры по снижению шума, воздействующего на человека до значений, не превышающих допустимые.
Шум — это беспорядочное сочетание звуков различной частоты и интенсивности, мешающих восприятию полезных звуков и оказывающих вредное или раздражающее действие на организм человека.
Шум возникает при механических колебаниях в твердых, жидких и газообразных средах. Источниками производственного шума могут быть турбо- и гидроагрегаты, электродвигатели, дымососы и вентиляционные установки, трансформаторы, станки, ручные пневмо- и электроинструменты, транспортные средства и др.
Механические колебания с частотами от 20 до 20 000 Гц воспринимаются слуховым аппаратом человека в виде звука. Колебания с частотами ниже 20 и выше 20 000 Гц (инфра- и ультразвук) не вызывают слуховых ощущений, но также оказывают вредное биологическое воздействие на организм человека. Звук, в свою очередь, представляет собой колебательное движение частиц упругой среды, например, воздуха, распространяющегося волнообразно.
Основными физическими характеристиками шума (звука) являются: звуковое давление (Па), интенсивность (Вт/м2), уровень (дБ) и частотный состав (Гц). Скорость распространения звуковых волн в атмосфере равна 344 м/c при t = 20 °C.
При распространении звуковых колебаний в воздухе периодически появляются области разряжения и повышенного давления. Разность между мгновенным давлением в данной точке среды при прохождении звуковых волн и средним давлением, которое наблюдается в этой же точке при отсутствии звука, называется звуковым давлением (P) в паскалях. Звуковое давление, воздействуя на барабанную перепонку, вызывает ее деформацию, являющуюся звеном в восприятии звука человеком.
Важной характеристикой звукового поля (область пространства в которой наблюдается шум) является интенсивность звука (J). Она представляет собой поток энергии, переносимый звуковыми волнами в единицу времени через площадку поверхностью 1 кв. м, расположенную перпендикулярно направлению распространения звуковых волн. Интенсивность звука измеряется в Вт/м2.
Интенсивность и звуковое давление связаны между собой соотношением
, (9.1)
где — среднеквадратичное значение звукового давления, Па;
ρ — плотность воздушной среды, кг/м3;
с — скорость звука в воздухе, м/с.
Так как абсолютные физические характеристики шума изменяются в очень больших пределах, в инженерных расчетах пользуются относительными величинами звукового поля, а именно уровнями звукового давления и интенсивности. Уровень звукового давления определяется как отношение среднеквадратичного звукового давления в точке измерения к пороговому значению звукового давления в логарифмическом масштабе:
, дБ, (9.2)
где Па — пороговая величина звукового давления, являющаяся порогом слышимости при частоте 1000 Гц (установлена международным соглашением).
По аналогии с уровнем звукового давления введено понятие уровня интенсивности звука, которое определяется следующим образом:
, дБ, (9.3)
где — фактическая интенсивность звука в данной точке пространства, Вт/м2;
— пороговое значение интенсивности, равное 1 .
Пороговые значения интенсивности и звукового давления подобраны таким образом, что при нормальных атмосферных условиях уровень звукового давления численно равен уровню интенсивности, т.е. .
Зависимость уровней звукового давления от частоты называется частотным спектром. Говоря о спектре, необходимо указать ширину частотных полос, в которых определяется спектр. Чаще всего применяются октавные и третьоктавные полосы. Октавная полоса (октава) это такая полоса частот, в которой верхняя граничная частота , в два раза больше нижней , т.е. / = 2 (табл. 9.1). Полоса частот характеризуется среднегеометрической частотой
.
В третьоктавной полосе это соотношение равно 1,26.
Таблица 9.1