Шум определяют, как совокупность периодических звуков различной интенсивности и частоты. Звук – воспринимаемые органами слуха механические колебания (звуковые волны), распространяющиеся волнообразно в упругих средах, газах, жидкостях и твердых телах. Основные физические характеристики звуковых волн: частота (k), звуковое давление (Р) и интенсивность (J). Органы слуха человека воспринимают звуки с частотой от 20 до 2000 Гц. Инфразвуки (до 20 Гц) и ультразвуки (свыше 20000 Гц) органами слуха человека не воспринимаются.
Отклонение давления воздуха, вызванное звуковой волной, от атмосферного называется звуковым давлением. Интенсивность звука (J) связана со звуковым давлением (Р) следующей зависимостью:
, Вт/м2 (1)
где - удельное акустическое сопротивление среды (с – скорость звука; r - плотность среды).
Значения интенсивности звука и звукового давления при пороге слышимости и болевом пороге составляют:
Порог слышимости болевой порог
Jo=10-12 Вт/м2 Jб=102
Па Па
Как видно из приведенных значений величины интенсивности звука и звукового давления изменяются в очень широких пределах, что затрудняет измерение и оценку шума. Кроме того, ухо человека воспринимает не абсолютное изменение звукового давления, а его относительное изменение. Поэтому для оценки уровня шума используют логарифмические величины, а в приборах – логарифмические шкалы. Переход от абсолютных значений к относительным осуществляют по следующим соотношениям:
, дБ (2)
,
где LJ и Lр – соответственно уровни интенсивности звука и звукового давления в децибелах (дБ), J и Р – значения на измеряемом уровне.
Подставляя в соотношения (2) значения J и Р при пороге слышимости и болевом пороге, получим шкалу уровней от 0 до 140 дБ (0 – порог слышимости, 140 – болевой порог).
Для удобства измерений весь диапазон частот производственных шумов (20-2000 Гц) разделен на 9 октав, начиная с 22,5 Гц. В каждой октаве верхняя граничная частота в два раза больше нижней. Таким образом, имеем октавы: 22,5-45; 45-90; 90-180; 180-360 и т.д. (всего 9 октав). Для удобства обозначения октав используют среднегеометрические частоты
, (3)
где f1 и f2 - соответственно нижняя и верхняя граничные частоты, Гц.
Тогда октавы записывают через среднегеометрические частоты следующим образом: 31,5; 63; 125;250; 500; 1000; 2000; 4000; 8000.
Слуховой аппарат человека по-разному воспринимает звуки различной частоты, поэтому введено понятие громкости, которая измеряется в фонах. Один фон – это громкости при частоте 1000 Гц (стандартная частота) и уровне интенсивности 1 дБ. На этой частоте уровень громкости равен уровням звукового давления.
При необходимости анализа и оценки производственного шума помещения, в котором работают несколько источников шума, рассчитывают суммарный уровень звукового давления для каждой октавной полосы частот:
, (4)
где Lmax – больший из складываемых уровней, дБ; D - поправка, определяемая по табл. 13.1.
Таблица 13.1- Поправка к двум складываемым уровням
Разность двух складываемых уровней звукового давления Lр | |||||||||||
Поправка к более высокому уровню Lр, дБ | 2,5 | 1,8 | 1,5 | 1,2 | 0,8 | 0,6 | 0,5 | 0,4 |
Сложение уровней звукового давления производится последовательно, начиная с максимального. Сначала определяют разность двух складываемых уровней звукового давления, а затем по табл.13.1 определяют добавку к более высокому уровню. Аналогичные действия производят с полученной суммой и третьим уровнем и т.д.