Ультразвук та його параметри. Нормування ультразвуку

15) Які методи захисту від інфра- та ультразвуку ви знаєте?

Визначення поняття «шум». Параметри звукового поля: звуковий тиск, інтенсивність, частота. Рівні звукового тиску та рівні звуку. Класифікація шумів за походженням.

Современное бурное развитие техники неразрывно связано с увеличением уровня шума и вибраций во всех сферах человеческой деятельности: на производстве, транспорте, дома, отдыхе. Производительность технологического оборудования имеет зависимость от его мощности, и когда увеличение мощности сочетается с уменьшением веса и габаритов машин – это приводит к увеличению вибраций и шума из-за потери жесткости конструкции.

Подавление шума стало актуальной проблемой, т.к. ее решение может обеспечить здоровые условия труда. Периодически и достаточно часто чередующиеся избыточные, в сравнении с атмосферными, давления создают звуки. Звук имеет частоту колебаний, определяющую субъективное восприятие высоты, амплитуду колебаний, обуславливающую громкость тона и ряд гармонических колебаний сопутствующих основному тону, которые создают тембр или окраску звука. Кроме того, звук (или шум) характеризуется своей продолжительностью во времени.

Шумом принято называть нежелательный для человека звук, мешающий восприятию полезных сигналов. Источником шума в промышлен­ных условиях являются колеблющиеся твердые, жидкие и газообразные тела.

Статический шум – беспорядочное сочетание звуков, различных по силе и частоте в диапазоне от 16 до 20000 Гц.

Тональный шум – шум с ярко выраженной тональной окраской.

В зависимости от среды, в которой распространяется звук, условно различают структурные и воздушные шумы. Структурные шумы возникают при непосредственном контакте колеблющегося тела с частями машин, корпусом и т.д. Колеблющиеся поверхности, приводя в колебание прилегающие к ним частицы воздуха, образуют звуковые волны. Если источник не связан с какими-либо конструкциями, то шум, излучаемый им в воздух, носит название воздушного шума. Характер шума зависит от вида источника. Различают:

1) механический шум, возникающий в результате движения отдельных деталей и узлов машин (металлообработка);

2) ударный шум, возникающий в некоторых технологических процессах (клепка, обрубка, штамповка);

3) аэродинамический шум, возникающий при больших скоростях движения газообразных сред (авиадвигатели, компрессоры);

4) взрывной (импульсный), возникающий при работе двигателей внутреннего сгорания и др.

Среда, в которой распространяются звуковые колебания, если она однородна, порождает звуковые волны, которые, интерферируя и подчиняясь закону наложения, образуют звуковое поле.

В твердых средах могут возникать продольные и поперечные волны. Скорость распространения продольной волны определяется формулой:

,

где – модуль Юнга; – коэффициент Пуассона; – плотность среды.

В газах и жидкостях распространяются только продольные волны, которые идут от источника в трех взаимно перпендикулярных направлениях. Особенность этого рода звуковых волн состоит в том, что частицы среды в них колеблются относительно некоторого положения равновесия. Скорость распространения звуковых волн определяется отношением упругости среды к ее плотности. Для небольших амплитуд звукового давления:

.

С достаточной для практики точностью можно считать, что скорость распространения волн определяется уравнением:

,

где – звуковое давление; – координаты; – время.

Если колебательный процесс адиабатический, то:

,

где – показатель адиабата (для воздуха ); – статическое давление; –- плотность среды до возмущения.

В акустике существует условная скалярная функция , называемая потенциалом скорости:

,

где – колебательная скорость по осям X; Y; Z.

Бегущая волна переносит акустическую энергию в направлении своего движения.

Средний поток звуковой энергии в единицу времени, проходящей через единицу поверхности, перпендикулярной направлению распространения звука, называется интенсивностью звука, которая вычисляется как:

,

где – звуковое давление; – среднее значение колебательной скорости во времени.

В этом соотношении есть важная характеристика, называемая волновым сопротивлением среды:

.

Чем больше волновое сопротивление среды, тем меньшее количество звуковой энергии теряется при распространении в ней звуковых волн.

Источник звука в свободном пространстве характеризуется акустической мощностью, частотным спектром излучения и характеристикой направленности.

Акустическая мощность – количество звуковой энергии, излучаемой источником в единицу времени.

Интенсивность звука, создаваемого точечным источником:

,

где - фактор направленности (для точечного источника ); - акустическая мощность; - расстояние от источника до точки измерения; - телесный угол излучения в стерадианах.

Шум может характеризоваться физическими и физиологическими параметрами. С физической стороны шум характеризуется звуковым давлением, интенсивностью, плотностью звуковой энергии, уровнем звукового давления, частотой и плотностью дискретных составляющих и другими параметрами.

Шум, как физиологическое явление, характеризуется высотой, громкостью, областью возбужденных частот или тембром и продолжительностью действия.