Физические характеристики шума

Для успешной борьбы с шумом необходимо знать физические характеристики, закономерности возникновения и распространения Шумом принято считать звуки, которые негативно влияют на организм человека, мешают е ого работе и отдыхе Поэтому шум часто называют неблагоприятным звуком Обычно шум создается при хаотичном чередовании звуков различной частоты и интенсивности Звук как физическое явление представляет собой когда в альной движение, распространяется волнообразно в упругой среде (газообразном, жидком или твердом) Звук, а значит и шум, характеризуется: скоростью с (м / с); частотой / (Гц); звуковым давлением р (Па); интенсивностью / (Вт/м2т/м2).

Скорость звука зависит от характеристики среды, в которой распространяется звуковая волна В газообразной среде скорость звука равна

где х - показатель адиабаты (х = 1,44); Р, р - давление и плотность газа (соответственно)

При нормальных атмосферных условиях (Т = 293 К и Р = 1034 гПа) скорость звука в воздухе равна с = 344 м / с

Частота звука определяется числом колебаний упругой среды в единицу времени и измеряется в герцах (1 Гц - это одно колебание в секунду) По частоте звуковые (акустические) колебания разделяются на три диапазона: инфразвуковые с частотой колебания менее 20 Гц; звуковые (воспринимаются органом слуха человека) от 20 до 20 000 Гц; ультразвуковые - свыше 20 000 Гц В свою очередь, звуковой диапазон принимать нято делить на низкочастотный - до 400 Гц, среднечастотный - 400-1000 Гц, высокочастотный - свыше 1000 ГГц.

Звук, распространяющийся в воздушной среде, называется воздушным звуком, а в твердых телах - структурным Воздушное пространство, в котором распространяются звуковые волны, называется звуковым полем В резуль ьтати колебаний, генерируемых источником звука, в воздухе возникает звуковое давление, который накладывается на атмосферный Разницу между атмосферным давлением и значением явного давления в данной точке звукового поля пр ийнято считать звуковым типом (р) Распространение звуковой волны сопровождается переносом звукового воздействия Средний поток звуковой энергии в любой точке среды по одиночке времени, отнесенный к единице поверхности, перпендикулярной направлению распространения волны, называется интенсивностью, или силой звука, в данной точке / и измеряется в Вт/м2 Соотношение между интенсивностью звука / и звуковым давлением р имеет видигляд:

где р и с - соответственно плотность и скорость звука в данной среде

Выделяют два пороговых значения звукового давления и интенсивности звука Минимальные значения звукового давления и интенсивности звука, которые воспринимаются органом слуха человека как звук, называются порогом ч слышимости При частоте звука / = 1000 Гц, принятой базовой в акустике, порог слышимости имеет следующие значения: р0 = 2 o 10 ~ 5 Н/м2, / 0 = 10 \"12 Вт/м2 Звуковое давление (сб = 20 Н / 0 = 1 Вт/м2), при которых начинают возникать болевые ощущения в органе слуха человека, называются порогом болевого ощущения Большой диапазон значений между порогами слышимости и болевого ощущения (за звуко ным давлением - 106, а по интенсивности звука - 1012) вызывал немалые трудности при их практическом использовании Поэтому от абсолютных значений параметров звука р и И перешли к относительных значений - равные в (b), применив при этом логарифмическую шкалучну шкалу:

Л9 И, р - соответственно интенсивность звука и звуковое давление в данной точке; / 0, рф - интенсивность звука и звуковое давление на пороге слышимости

В середине XIX века немецкий физик Г Т Фехнер вывел закон восприятия, согласно которому величина ощущения органов чувств человека, в том числе и слышимости, пропорциональна логарифму величины раздражения Итак, г уровень звука оценивается по логарифмической шкале не случайно,ково.

Единица уровня силы звука - бел (Б), принятая в честь физика О Г Белла (1847-1922 гг), который считается изобретателем телефона Поскольку орган слуха человека способен различать изменения уровня силы звука на а 0,1 В, то на практике за единицу уровня силы звука обычно выбирают децибел (ДВ) - десятую часть белаела:

Подставим в формулу (231) вместо / значение / 0 и / 6 Тогда интервал от порога слышимости до порога болевого ощущения составит 120 дБ, что значительно удобнее для практического использования

Приближенные равные силы звука (шума) от некоторых источников, его генерирующих приведены в табл 27:

Таблица 27 Уровни силы звука (шума) от некоторых источников, его генерируют

В помещениях, в которых находятся несколько источников шума, общий его уровень определяется по формулам (232) и (233)

Если в помещении находится п одинаковых источников с уровнем шума каждого Ь, то суммарный уровень Ьг в равноудаленной от источников точке помещения составит:

Значение 10 и

Таблица 28 Значение добавки к силе шума одного источника в зависимости от количества одинаковых источников шума

При одновременном действии двух разных источников с уровнями силы шума I и Ь2 суммарный уровень составляет:

ДЕ / '~ больше из двух Уровней силы \"W! Дь ~ значение добавки, определяется по табл 29

Таблица 29 Значение добавки при действии двух различных источников шума

При большем чем 2 числе источников шума суммирования по формуле (233) осуществляется последовательно от большого до самого маленького Если разница уровней силы шума двух источников является большей, чем 6-8 дБ, то уровнем с силы шума меньшего из них можно пренебречьти.

Восприятие звука органом слуха человека зависит не только от его количественных характеристик (звукового давления или интенсивности), но и от его \"качества\" (частоты) Поэтому уровень силы звука (шума) и громкость ь - это разные понятия Уровень силы звука определяет только физическую величину силы звука независимо от его частотной характеристики Уровень громкости учитывает еще и физиологические особенности восприятия, т.е. ре ЗНУ чувствительность органа слуха к звукам разной частоты Наше ухо наиболее чувствительно К звукам частотой 2000-4000 Гю 2000-4000 Гц.

Громкость определяется путем сравнения со звуком частотой 1000 Гц, для которого уровень силы звука в децибелах принято уровня громкости в фонах Зависимость физиологического восприятия громкости от д уровня силы и частоты звука приведены на рис 233, на котором видно, что наибольшая разница между значениями, измеренные в децибелах и в фонах, наблюдается в области низких частот Например, при ровной и силы звука 50 дБ и частоте 1000 Гц громкость звука также равна 50 фон, что соответствует громкости разговора на расстоянии 1 м При частоте же 50 Гц этот звук вряд ли можно было бы чувствомочути.

Рис 233 Кривые одинаковой громкости звуков (графики Флетчера)

В области низких частот громкости звука изменяется значительно быстрее, чем уровень силы звука По мере роста силы звука кривые равной громкости все больше приближаются к прямой линии, а при уровнях п более 80 фон слышимость звука определяется практически только его силой, независимо от частоти.