Единицы измерений шума

Характеристика шума

ШУМ, ВИБРАЦИЯ И МЕРЫ БОРЬБЫ С НИМИ

Производственной вредностью, неблагоприятно воздействующей на организм человека, является шум, создаваемый работой машин и механизмов.

С физической точки зрения звукпредставляет собой волнообразно распространяющееся колебательное движение частиц упругой среды.

С физиологической точки зрения звук является специфическим ощущением, вызываемым действием звуковой энергии на слуховые органы.

Источником звуковых волн может быть любой процесс, вызывающий местное изменение давления или механические напряжения (колебания) в среде. Работа различных машин и ме-ханизмов вызывает механические колебания. Кроме основной частоты колебаний возникают колебания отдельных деталей, имеющих собственную частоту. Механическая энергия преоб разуется частично в звуковую, излучаемую колеблющимися деталями в воздух помещений, частично в энергию упругих колебаний, распространяющихся по конструкциям зданий. Колебания конструкций в смежных с источником звука помещениях вновь создают излучения звуковой энергии в воздухе. Так рождается механический шум.

При работе электромагнитных устройств переменного тока возникает электромагнит-ный, при истечении воздуха и газов – аэродинамический, а при движении воды и жидкостей – гидравлический шум.

Таким образом, шум – это беспорядочное сочетание различных по частоте и силе зву-ков, неблагоприятно воздействующих на организм человека, мешающих его работе и отды-ху.

Работа, выполняемая в шумной обстановке, оказывается более тяжёлой, чем при выпол –нении её в условиях относительной тишины. Шум влияет на изменение чувствительности зрения.

Шум препятствует сосредоточению внимания, затрудняет выполнение точных работ и ра-бот, связанных с приёмом и анализом информации. Он затрудняет речевой обмен информа –цией.

Слуховое восприятие как средство получения информации является для человека вторым по значению (после зрительного) психофизиологическим процессом.

Физический звук – это результат колебаний источника, например столба воздуха, металлического стержня, которые во всех направлениях вызывают в окружающей среде изменения давления. Для колебаний характерна периодичность – сжатие и разрежение сос-тавляют один цикл (период). Звук, производимый серией таких циклов, имеет физические характеристики: частоту, интенсивность (силу звука) и длительность.

Слуховой анализатор человека воспринимает как слышимые колебательные движения упругой среды в диапазоне частот от 20Гц до 20кГц. В этом диапазоне человек слышит звук, а диапазон называют звуковым. Неслышимые акустические колебания с частотой ниже 20Гц называются инфразвуками, выше 20 кГц – ультразвуками. Наиболее чувствительно ухо к колебаниям в диапазоне частот от 1000 до 3000 Гц.

Интенсивность звука определяется как поток звуковой энергии, проходящей через единицу площади поверхности, перпендикулярной к направлению распространения звука:

I = P / S, Вт / м²,(6.1)

где Р – поток звуковой энергии, Вт;

S – площадь, м²

Ухо человека чувствительно не к интенсивности, а к звуковому давлению (называемому частотой звуковых колебаний, измеряемых в Гц). Звуковое давление – дополнительное давле ние воздуха или жидкости, возникающее при прохождении через них звуковых волн, т.е разность между мгновенным значением давления при звучании и средним давлением среды при отсутствии звука.

Орган слуха человека реагирует не на абсолютное нарастание силы и частоты звука, а на их относительное увеличение. Поэтому более важно знать отношение интенсивностей двух звуков, а не их абсолютные значения. Диапазон интенсивностей звуков, воспринимаемых органом слуха, очень широк. Установлено, что звуковые ощущения пропорциональны логарифму раздражения (закон Вебера-Фехнера). Пороговое значение силы звука L, завися-щее от частоты f, показано на рис. 6.1.

Для количественной характеристики условий труда по шуму установлена специальная логарифмическая шкала, начало отсчёта на которой соответствует (при частоте 1000 Гц) по –рогу слышимости I₀ = 10^-12 Вт/м². Это равно звуковому давлению Р₀ = 2 ∙ 10^-5 Па.

Предельное значение болевого ощущения соответствует болевому порогу I=10²Вт/м², а Р=10² Па.

По логарифмической шкале увеличение любой интенсивности звука в 10 раз даёт при –рост ощущений интенсивности звука на одну единицу, называемую бел (Б):

L = lg I / I₀, (6.2)

где I – абсолютное значение интенсивности, Вт/м²;

I ₀ – интенсивность звука на пороге слышимости, Вт/м².

Например, если интенсивность звука I больше интенсивности звука I ₀ в 10 раз, т.е. I/I₀ = 10, то L = 1Б.

На практике обычно вместо бела применяют в 10 раз более мелкую единицу – децибел (дБ). Децибел определяется как десятая часть десятичного логарифма отношения двух интенсивностей или двадцатая часть отношения двух давлений:

L = 10 lg I/I₀ = 20 lg P/ Р₀ , (6.3)

где L- уровень силы звука, дБ;

Р - звуковое давление, Н/м²;

Р₀ = 2∙10 ^-5 – пороговая величина среднеквадратического звукового давления (вблизи поро га слышимости), Н/м². Порог слышимости – наименьшая звуковая энергия (и звуковое дав- ление), ощущаемое человеческим ухом.

Логарифмическая шкала децибел позволяет определить лишь физическую характеристи-ку шума. Однако она построена таким образом, что пороговое значение звукового давления Р₀ соответствует порогу слышимости на частоте 1000 Гц.

Слуховой аппарат человека обладает неодинаковой чувствительностью к звукам различ-ной частоты, а именно – наибольшей чувствительностью на средних и высоких частотах (800-4000 Гц) и наименьшей – на низких (20-100 Гц). Поэтому для физиологической оценки шума испольуют представленные на рис. 6.1 кривые равной громкости позволяющие оцени –вать звуки различной частоты по субъективному ощущению громкости, т.е. судить о том, какой из них сильнее или слабее.

Рис. 6.1 График кривых равной громкости

Слышимость определяется звуковым давлением и частотой звука. Звуки малой интенсив-ности, еле слышимые, называют порогом слышимости. Звуки большой интенсивности непе-реносимы и их называют болевым порогом.

В акустической практике пользуются звуковым диапазоном частот от 63 до 8000 Гц, ко-торые разбиваются на следующие 8 октав:

63, 125, 250, 500, 1000, 2000, 4000, 8000 Гц.

Октава (безразмерная единица измерения) – частотный интервал между двумя частотами, логарифм отношения которых при основании 2 равен 1. Это значит, что частот-ный интервал равен 1 октаве, если отношение крайних частот равно 2, т.е. f₀: f₁ = 2.

Частотный интервал определяется как

Δ =log₂ f₀ / f₁ , октав, (6. 4)

где f₁ и f₀ – граничные частоты интервала, Гц.

6.3 Источники шума и их действие на организм человека

Жизнь человека постоянно протекает в мире звуков. Одни из них вызывают положитель-ные эмоции, другие действуют отрицательно.

В связи с техническим прогрессом, созданием и использованием всё более усложнённого машинного оборудования, увеличением его мощности и производительности, расширением

парка машин происходит резкое усиление производственного шума.

На многих предприятиях и в повседневной жизни используется самое разнообразное оборудование, машины, механизмы, агрегаты и аппараты, эсплуатация которых сопровож -

дается интенсивным шумом, значительно

ухудшающим условия труда и жизни. На

рис. 6.2 представлена таблица относитель

ных уровней шума.

Все без исключения шахтные механиз

мы являются источниками шума. Наи –

большей интенсивностью обладают вен-

тиляторы, комбайны, пневматические ус-

тановки, взрывные работы.

Чрезмерный шум отрицательно отра-

жается прежде всего на органах слуха. Ре

зультатом неблагоприятного воздействия

может быть утомление слуха, которое мо

жет привести к профессиональной туго –

ухости и шумовая травма. Шумовая трав-

ма, обычно бывает связана с влиянием

высокого звукового давления, что может

наблюдаться, например, при взрывных ра

ботах. У пострадавших при этом отмеча-

ется головокружение, шум и боль в ушах,

а также поражается барабанная перепон-

ка, вплоть до её разрыва.

Вредное влияние шума сказывается

не только на органах слуха, но и на цен-

тральной нервной системе, что проявля-

ется в пониженной трудоспособности и

уменьшении производительности труда,

а также в росте общей заболеваемости.

Рис. 6.2 Относительные уровни шума Шум вызывает изменения в нервной

в децибелах А системе: оказывает влияние на психику человека, сердечно-сосудистую систему, пищеварение, ухудшает сон. При непрерывном напряжении из-за шума возрастает опасность возникновения несчастных случаев. В усло-виях шахт шум мешает вовремя распознать звуки, обычно предшествующие и сопровождаю-щие обвалы кровли, выбросы угля, породы и газов. Шум заглушает сигналы при работе машин и механизмов, мешает правильно воспринимать их, что может привести к появлению опасных ситуаций.

Для наглядности предлагаются характеристики некоторых источников шума (дБ):

комбайны и конвейеры86 – 100

струговые установки 74 – 80

перфораторы 111-124

буровой станок 96

шахтные электровозы 95

вентилятор местного проветривания 100-102

пневматические двигатели 120

движущийся состав порожних вагонеток 100

пневматическая ковшевая погрузочная машина (ППН-3) 100