Основные физические и физиологические характеристики шума и вибрации

Под термином «шум» подразумевают совокупность звуков, оказывающих на человека раздражающее, отвлекающее или вредное воздействие.

Звук – это воспринимаемые человеческим слухом изменения давления.

Единицей измерения звукового давления служит 1 паскаль (1 Па = 1 Н/м²), соответствующий примерно 10^-5 атмосферы. Практически встречающиеся значения звукового давления находятся в области 2*10^-5 - 200 Па. Самый слабый звук, обнаруживаемый нормальным слухом здорового человека, имеет амплитуду, 20 мкПа (микропаскаль), равную 1/(5*10⁹) атм = 10⁶ мкПа.

Для избежания применения больших и ненаглядных чисел в акустике пользуются логарифмической шкалой децибел (дБ), определяемой уровнем звукового давления. Опорной точкой шкалы д Б служит слуховой порог и 20 мкПа, ей соответствует уровень 0 дБ.

Р- эффективное значение звукового давления;

Ро - 2 • 10^-5 Па - 20 мкПа - исходная величина, слуховой порог.

Децибелом называют десятикратный десятичный логарифм отношения двух любых величин, одна из которых принимается за единицу сравнения и называется пороговой.

Интенсивность звука (I) - количество звуковой энергии, проходящей в единицу времени через единицу поверхности, перпендикулярной к направлению распространения звуковой волны. Измеряется в Вт/м².

Взаимосвязь интенсивности звука и звукового давления осуществляется с помощью соотношения:

где: С - скорость звука в воздухе;

S - плотность.

Под интенсивностью звука обычно подразумевают и его громкость, хотя это не одно и тоже. Громкость звука определяется субъективным ощущением интенсивности звука. Восприятие человеком звуков подчинится логарифмическому закону. Уровень силы звука над порогом слышимой определяется:

I₀ = 10^-12 Вт/м²; диапазон слышимости равен:

Для физиологической оценки шума используют кривые равной громкости. Каждая кривая представляет собой геометрическое место точек, координаты которых - частота и интенсивность звука - обеспечивают одинаковую слышимость. Уровни громкости измеряются в фонах. На частоте 1000 Гц уровень громкости принят равным уровню звукового давления.

Единицей измерения частотного интервала служит октава - интервал частот, в котором верхняя частота в два раза больше нижней. Практический диапазон слышимых звуков включает 8 октав со среднегеометрическими частотами: 62,5; 125; 250; 500; 1000; 2000; 4000; 8000 Гц.

Граничные частоты 45- 90- 180- 355- 710- 1400-. 2800- 5600

Октавных полос Гц 90 180 355 710 1400 2800 5600 11200 Среднегеометрическая частота определяется из выражения:

где f₁- нижняя граничная частота данной полосы частот;

f₂ - верхняя граничная частота.

Основными характеристиками вибрации являются: амплитуда А, частота и скорость колебательного движения V.

где V _тах - максимальная скорость вибрирующей точки. Превышение этой скорости относительно ее пороговой величины является уровнем вибрации в децибелах.

где V _п - пороговое значение скорости условно принято равной 5*10^-6 см/с, поскольку она соответствует скорости колебательных движений воздуха на пороге слышимости, принято за 0 на шкалах шумомеров.