Какой шума называется колеблющимся

3. Классификация по характеру спектра и временным характеристикам

В зависимости от изменения по времени различают постоянный шум, под которым понимается шум, при котором уровень звука за 8-часовой рабочий день изменяется во времени не более чем на 5 дБ(А). Если это изменение составляет более 5 дБ(А), то шум считается непостоянным.

Непостоянные шумы в свою очередь делается на колеблющиеся во времени, прерывистые и импульсные.

а – колеблющийся шум, б – прерывистый шум, в – импульсный шум

Классификация шума по источникам возникновения

Механический шум. Механический шум обусловлен колебаниями деталей машин и их взаимным перемещением. Возбуждение механического шума обычно носит ударный характер, излучающие его конструкции и детали представляют собой системы с многочисленными резонансными частотами. Поэтому спектр механического шума занимает широкую область частот (рис.4). Наличие высоких частот делают шум особо неприятным.

Аэрогидродинамический шум. Аэрогидродинамические шумы возникают при движении газов и жидкостей, их взаимодействия с твердыми телами (шумы из-за периодического выпуска газа в атмосферу, например, сирена, шумы из-за образования вихрей, отрывных течений, турбулентные шумы из-за перемешивания потоков и т.п.).

Электромагнитный шум. Электромагнитный шум возникает в электрических машинах и оборудовании из-за взаимодействия ферромагнитных масс под влиянием переменных (во времени и в пространстве) магнитных полей, а также сил, возникающие при взаимодействии магнитных полей, создаваемых токами.

При работе электрических машин возникают все три вида шума: механический, аэродинамический и электромагнитный.

4. Нормирование производственного шума

При нормировании шума используют два метода: нормирование по предельному спектру шума и нормирование уровня звука в дбА.

Нормирование по предельному спектру. Этот метод является основным для постоянных шумов. Здесь нормируются уровни звуковых давлений в 8 октавных полосах частот с fсг = 63, 125, 250. 8000 Гц. Совокупность восьми допустимых уровней звукового давления и называется предельным спектром (ПС). Основной гигиенической характеристикой постоянного шума на рабочих местах является спектр шума – уровни звукового давления в октавных полосах.

Уровни звука в «субъективном» режиме шумомера без октавных фильтров, когда в усилитель шумомера вводится коррекция, снижающая чувствительность на нижних и высших частотах аналогично особенностям человеческого слуха. Однако ухо неприрывно уменьшает кривизну частотной характеристики при увеличении уровня звукового давления, а коррекции – дискретны, поэтому показания шумомера точно соответствуют уровням громоксти только в узком интервале громкости.

Для каждой категории рабочих мест (конструкторские бюро, лаборатории, цеха и т.п.) регламентирован свой предельный спектр шума. Допустимые уровни звукового давления на рабочих местах приведены в ГОСТ 12.1.003- 83.

Нормирование уровня звука в дБА. Этот метод используется для ориентировочной оценки постоянного и непостоянного шума, когда мы не знаем спектра шума. Уровень звука измеряется в децибелах А (ДБА) шумомером, работающем в режиме частотной характеристики А, которая как бы «моделирует» чувствительность слухового анализатора человека, которая, как известно, имеет максимум в диапазоне 3-5 кГц.

Уровень звука (дБА) связан с предельным спектром зависимостью

Для тонального и импульсного шумов допустимые уровни должны приниматься на 5 дБ меньше нормативных для постоянного шума.

Для оценки акустической энергии, воздействующей на человека за определенный период времени используется доза шума, скорректированная по частотной характеристике «А» шумомера Па 2 ч

D = P_A 2  T

где Р_А — звуковое давление, соответствующее измеренному уровню звука в дБА.

Допустимая доза шума — доза, соответствующая допустимому уровню звука или допустимому эквивалентному уровню звука.

Относительную дозу шума в процентах определяют по формуле6

, где — допустимая доза шума в

Для непостоянного шума нормированным параметром является эквивалентный (по энергии) уровень звука широкополосного, постоянного и неимпульсного шума, оказывающего на человека такое же воздействие, как и непостоянный шум L_a_экв. дБА. Этот уровень измеряется специальными интегрирующими шумомерами.

Защита от производственного шума

4. Классификация шума

Классификация по характеру спектра и временным характеристикам

В зависимости от спектра выделяют так называемый широкополосной,илибелыйшум, т.е. шум с непрерывным спектром шириной более одной октавы и тональныйшум, в спектре которого имеются дискретные тона шириной менее одной октавы. В зависимости от изменения по времени различают постоянный шум, под которым понимается шум, при котором уровень звука за 8-часовой рабочий день изменяется во времени не более чем на 5 дБ(А). Если это изменение составляет более 5 дБ(А), то шум считается непостоянным. Непостоянные шумы в свою очередь делается на колеблющиеся во времени, прерывистые и импульсные (см. рис.5). а – колеблющийся шум, б – прерывистый шум, в – импульсный шум Рис.5 Контрольные вопросы

Дайте определение шуму
В чем заключается воздействие шума на человека. Что такое специфическое и неспецифическое воздействие?
Начиная с какой интенсивности длительный шум приводит к снижению слуха?
Как действует шум на вегетативную нервную систему?
При какой интенсивности шума человек перестает понимать команды, произнесенные обычным голосом?
В каком диапазоне колебаний упругой среды они воспринимаются человеком как звук?
Что отражают линии равной громкости?
Где находятся области инфра- и ультразвука?
Что такое спектр шума?
Что такое октава (октавная полоса)?
Какие численные характеристики используются для измерения производственного шума?
В каких единицах измеряется интенсивность звука?
В каких единицах измеряется звуковое давление?
В каких единицах измеряется уровень интенсивности звука, уровень звукового давления, уровень мощности?
Для чего служит характеристика А шумомера?
Запишите математические выражения для уровня интенсивности звука, уровня звукового давления, уровня мощности.
Что такое уровень звука, в каких единицах он измеряется?
Что такое широкополосной шум, тональный шум?
Какой шум называется постоянным?
Назовите виды непостоянного шума. Чем они отличаются?

2.1.2. Акустические колебания. Шум.

В современном мире в условиях НТП шум стал одним из серьезных отрицательных факторов окружающей среды. Рост городов, бурное развитие транспорта, внедрение в производство и быт техники сопровождается увеличением акустического загрязнения. Источником шума являются колебания, возникающие при соударении, трении, скольжении твердых тел, истечении жидкостей, газов и т.д. В последние годы рост шума в городах связан с резким увеличением движения транспорта (автомобильного, рельсового, воздушного). Существующие источники шума можно представить схемой.

ручные механизированные инструменты;

электрические машины, генератор, электродвигатель;

подъемно-транспортное, вспомогательное оборудование.

Уровень шума в крупных городах сегодня достиг интенсивности промышленных шумов (80-100 дБ). В настоящее время шум рассматривается как один из факторов, вызывающий повышенную заболеваемость. Длительное воздействие шума может привести к развитию такого профессионального заболевания, как «шумовая болезнь».

Защита городской, производственной и жилой среды от шума имеет большое гигиеническое и социально-экономическое значение. В ряде документов, принятых в нашей стране и за рубежом, направленных на охрану окружающей среды, подчеркивается необходимость снижения уровня шума.

Физические характеристики шума. Шумом называют нежелательный звук или совокупность беспорядочно сочетающихся звуков различной частоты и интенсивности, оказывающих неблагоприятное воздействие на организм, мешающих работе и отдыху.

По физической сущности шум — это механические колебания частиц упругой среды (газа, жидкости, твердого тела), возникающие под воздействием какой-либо возмущающей силы. Регулярные периодические колебания называют звуком, а непериодические, случайные колебательные процессы — шумом.

Основные физические характеристики звуковых волн: частота, длина волны, интенсивность, звуковое давление.

Частота колебаний f — число полных колебаний, совершенных в течение одной секунды. Единица измерения частоты — герц (Гц) равна одному колебанию в секунду.

Акустические колебания, частотой 16 Гц — 20 кГц, воспринимаемые человеком с нормальным слухом, называют звуковыми. Акустические колебания с частотой менее 16 Гц называются инфразвуком, выше 20 кГц — ультразвуком (неслышимые звуки).

Расстояние между двумя соседними сгущениями или разрежениями в звуковом поле характеризует длину волны — , которая измеряется в метрах и связана с частотой f и скоростью звука с следующим соотношением:

с — скорость звука в среде распространения для воздуха 334 м/с при температуре 20 0 С и нормальном атмосферном давлении.

Распространение звуковых волн сопровождается переносом энергии в пространстве. Количество энергии переносимое звуковой волной за 1 с через площадь в 1 м 2 , расположенной перпендикулярно направлению распространения звуковой волны называется интенсивностью или силой звука (I) и измеряется, Вт/м 2 .

Распространяясь в упругой среде в виде чередующихся участков сгущения и разряжения, звуковая волна оказывает на нее давление. Звуковое давление (Р) представляет собой переменное давление, возникающее дополнительно к атмосферному, в той среде, через которую проходят звуковые волны. Звуковое давление измеряется в паскалях (Па).

Минимальное звуковое давление Р₀ и минимальная интенсивность звука I₀, различаемые ухом человека, называются пороговыми. Интенсивности едва слышимых звуков и звуков, вызывающих болевые ощущения, отличаются друг от друга в миллион раз. Поэтому для оценки шума удобно измерять относительные уровни значений интенсивности и звукового давления в логарифмических единицах, взятые по отношению к пороговым значениям Р₀ и I_0.

Единица измерения уровней звукового давления и интенсивности звука — децибел (дБ). Уровень интенсивности звука определяется по формуле:

где I — интенсивность звука в данной точке, Вт/м 2 ; I₀ — интенсивность звука, соответствующая порогу слышимости, равному 10 -12 Вт/м 2 при частоте 1000 Гц. Уровень звукового давления определяется по формуле:

где Р — звуковое давление в данной точке, Па; Р₀ — пороговое звуковое давление, равное 210 -5 Па.

Так как органы слуха человека обладают неодинаковой чувствительностью к звуковым колебаниям различной частоты, весь диапазон частот на практике разбит на октавные полосы.

Октава — полоса частот с верхней граничной частотой f_в, которая равна удвоенной нижней частоте f_н, т.е.

Октавная полоса характеризуется среднегеометрической частотой

По официальной классификации шумы подразделяются:

— по характеру спектра на широкополосные (с непрерывным спектром шириной более одной октавы), и тональные, в спектре которых имеются выраженные дискретные тона;

— по временным характеристикам на постоянные (уровень за 8 час.раб. день изменяется не более 5 дБ), и непостоянные (уровень меняется за 8 час.раб. дня не менее 5 дБ). Непостоянные делятся: колеблющиеся во времени — постоянно изменяются по времени; прерывистые — резко прерываются с интервалом 1 с. и более; импульсные — сигналы с длительностью менее 1 с.

Звуковое восприятие человеком. Ухо человека может воспринимать и анализировать звуки в диапазоне частот от 16-20 Гц до 20000 Гц. Границы частотного восприятия зависят от возраста человека, состояния органа слуха. Так у пожилых людей верхняя граница слышимой области ниже и составляет 12000-10000 Гц.

Область слышимых звуков ограничена 2-мя кривыми (рис. 2.1). Нижняя кривая — порог слышимости (сила едва слышимых звуков различной частоты), верхняя — порог болевого ощущения (сила звука, при которой нормальное слуховое ощущение переходит в болезненное). Слуховой аппарат человека наиболее чувствителен к звукам средних и высоких частот (800-4000 Гц) и наименее чувствителен к низким частотам (20-100 Гц).

Для стандартного тона частотой 1000 Гц порог слуха молодого человека составляет 0 дБ, что соответствует звуковому давлению Р₀=210 -5 Па, и интенсивности I=10 -12 Вт/м 2 . Болевым порогом считается звук интенсивностью 140 дБ, что соответствует звуковому давлению Р=200 Па, и I=102 Вт/м 2 .

Звуковые ощущения оценивают и по порогу дискомфорта, наблюдаемому при уровне звукового давления более 120 дБ, при котором появляется ощущение касания, слабой боли, щекотания.

Влияние шума на организм. Интенсивное шумовое воздействие вызывает в слуховом анализаторе изменения — специфическую реакцию организма: происходит возбуждение клеток анализатора и его утомление, затем стойкое снижение остроты слуха.

Утомляющее и повреждающее слух действие шума пропорционально его высоте (частоте). Наиболее выраженные и ранние изменения наблюдаются на частоте 4000 Гц. При этом импульсный шум действует более неблагоприятно, чем непрерывный. Снижение слуха на 10 дБ практически неощутимо, на 20 дБ едва заметно, потеря слуха более чем на 20 дБ начинает серьезно мешать человеку, особенно когда к этому добавляются возрастные изменения слуха.

В развитии профессиональной тугоухости имеют значение суммарное время воздействия шума в течение рабочего дня и наличие пауз, а также общий стаж работы. Начальные стадии профессионального поражения наблюдаются у рабочих со стажем 5 лет, выраженные (поражение слуха на все частоты, нарушение восприятия шепотной и разговорной речи) — свыше 10 лет.

Шум, являясь общебиологическим раздражителем, оказывает влияние не только на органы слуха, но и на многие органы и системы организма, в первую очередь на ЦНС, функциональные изменения, в которой происходят раньше, чем наблюдается нарушение слуховой чувствительности. Поражение нервной системы под действием шума сопровождается раздражительностью, ослаблением памяти, апатией, эмоциональной неустойчивостью, замедлением скорости психических реакций, нарушением сна и т.д. Шум увеличивает напряжение физиологических функций в процессе труда и снижает работоспособность. Действие шума может привести к заболеваниям ЖКТ, к сдвигам в обменных процессах, нарушению функционального состояния ССС.

Звуковые колебания могут восприниматься не только органами слуха, но и непосредственно через кости черепа (костная проводимость). Уровень шума, передаваемого этим путем, на 20-30 дБ меньше уровня, воспринимаемого ухом. При высоких уровнях шума передача за счет костной проводимости возрастает и усиливает вредное действие на организм человека. При действии высоких уровней шума (более 145 дБ) возможен разрыв барабанной перепонки (рис. 2.2.).

Таким образом, воздействие шума может привести к сочетанию профессиональной тугоухости (неврит слухового нерва) с функциональными расстройствами центральной нервной, вегетативной, сердечно-сосудистой и других систем, которые могут рассматриваться как профессиональное заболевание — шумовая болезнь. Случаи заболевания встречаются у лиц, работающих на ткацких станках, с рубильными, клепальными молотками, обслуживающих прессо-штамповочное оборудование, у испытателей — мотористов и других профессиональных групп, длительно подвергающихся интенсивному шуму.

Нормирование уровня шума. Возрастающее неблагоприятное действие шума на организм человека имеет существенные социально-гигиенические и экономические последствия, поэтому проблема борьбы с шумом приобретает важное значение.

Основой всех правовых, организационных и технических мер по снижению производственного шума является гигиеническое нормирование его параметров с учетом влияния на организм.

При нормировании шума используют два метода: по предельному спектру шума; уровню звука в дБ. Первый метод является основным для постоянных шумов и позволяет нормировать уровни звукового давления в восьми октавных полосах частот со среднегеометрическими частотами 63, 125, 250, 500, 1000, 2000, 4000 и 8000 Гц. Совокупность 8 допустимых уровней звукового давления называется предельным спектром. Шум на рабочих местах не должен превышать допустимых уровней, значения которых приведены в нормах ГОСТ 12.1.003-83, соответствующих рекомендациям Технического комитета акустики при Международной организации по стандартизации.

Второй метод нормирования общего уровня шума, измеренного по шкале А шумомера, которая имитирует кривую чувствительности уха человека, и называемого уровнем звука в дБА, используется для ориентировочной оценки постоянного и непостоянного шума, так как в этом случае мы не знаем спектра шума. Уровень звука (дБА) связан с предельным спектром зависимостью L_А=ПС+5.

Предельно допустимые нормы шумового воздействия на человека устанавливаются в децибелах (Дб). Под оптимальным шумовым фоном понимают энергию шума 20 Дб, городской шум имеет в среднем уровень 30-40 Дб, предельно допустимый шум для самолетов над землей — 50 дБ. Шум в 90 Дб вызывает болезненные ощущения.

ПДУ шума устанавливают органы здаровоохранения (в России — Госкомсанэпиднадзор). Совместно с этой службой строительные ведомства разрабатывают и утверждают санитарные нормы и правила, предусматривающие меры защиты от шума.

Уровни шумов от различных источников и реакция организма на акустические воздействия приведены в следующей таблице 2.1.

Источники акустического

воздействия

Уровень звука, Дб

Реакция организма на длительное акустическое воздействие

Физические основы строительной акустики

В связи с многообразием источников шума встает вопрос об их классификации. Рассмотрим основные принципы, по которым можно классифицировать шумы:

Уровень звука в децибелах определяется по формуле:

где I – сила звука, p – звуковое давление, I 0 и p 0 – порог слышимости на частоте 1000 Гц ( I 0 = 10 -12 Вт/м 2 , p 0 = 2·10 -5 Па).

Чувствительность слуха, как известно, зависит от частоты звука. Для того, чтобы приблизить результаты объективных измерений к субъективному восприятию, вводят понятие корректированного уровня шума. Коррекция заключается в том, что используются зависящие от частоты поправки к уровню соответствующей величины. Эти поправки стандартизованы в международном масштабе. Наиболее широко используется коррекция А. В соответствии с ней корректированный уровень шума (в дБ(А)) равен:

где Δ L A – зависящие от частоты поправки, приведенные в таблице:

2. Спектральный состав

Все физические величины, характеризующие звуковой сигнал, являются функцией времени, поэтому их можно представить в виде суммы гармонических колебаний с различными частотами и амплитудами. Зависимость амплитуды гармонических составляющих звуковой волны от частоты называется спектром звука (см. раздел 3.3).

Обычно для шумов характерен сплошной или смешанный широкополосный спектр. При этом в зависимости от положения максимума интенсивности шумы подразделяют на низкочастотные ( ниже 300 Гц), среднечастотные (от 300 до 800 Гц) и высокочастотные (выше 800 Гц). Наряду с широкополосными шумами встречаются и тональные шумы, спектр которых близок к дискретному.

3. В ременны́е характеристики шума

По временны́м характеристикам шумы делят на постоянные и непостоянные (см. рисунок).

Шум называют постоянным , если его уровень в течение 8 часов изменяется не более, чем на 5 дБ(А).

Все остальные шумы — непостоянные :

— колеблющиеся во времени (уровень звука непрерывно изменяется с течением времени);

— прерывистые (уровень звука изменяется ступенчато на 5 дБ(А) и более, причем длительность интервалов, в течение которых уровень звука остается постоянным, составляет одну секунду и более);

— импульсные , состоящие из одного или нескольких сигналов, каждый длительностью менее одной секунды.

Для оценки уровня непостоянных шумов используется так называемый эквивалентный уровень звука. Эквивалентный уровень звука данного непостоянного шума численно равен уровню звука постоянного, широкополосного, неимпульсного шума, оказывающего такое же воздействие на человека, как и постоянный шум. При измерениях с помощью шумомера эквивалентный уровень шума определяют по формуле:

Здесь T – время усреднения, m – число измерений, L i – результат отдельного измерения, t i – интервал времени между измерениями. Обычно интервал между измерениями 2-3 секунды, а время усреднения выбирают в зависимости от характера шума.

4. Механизм возникновения

По механизму возникновения различают:

— шум электромагнитного происхождения .

Принцип действия источников и особенности механического и аэрогидродинамического шума описаны в главе 4 (разделы 4.1.4 и 4.2.4). Что касается шума электромагнитного происхождения, то это механический шум, возникающий вследствие колебаний элементов электромеханических устройств под влиянием переменных магнитных сил (колебания статора и ротора электрических машин, сердечника трансформатора и др.).

5. Способ распространения

Речь идет о распространении шума в зданиях.

Если источник шума не связан с конструкциями здания и звук излучается непосредственно в воздушную среду (разговор, музыка, радио, телевизор), то звуковая волна вызывает в стене или перекрытии колебания, за счет чего звук проходит в соседнее помещение. Такой шум называется воздушным.

Другой вид шума – корпусный (структурный) шум. Среда его передачи – твердые и жидкие материалы. Типичные источники такого шума – захлопывание двери, щелканье выключателя, смыв воды в туалете, шум потока в водопроводных трубах и в системе центрального отопления. Особенно интенсивным является корпусный шум, излучаемый каким-либо вибрирующим механизмом (насосом, лифтовым двигателем, вентиляционной установкой), жестко связанным с конструкцией здания. Механизм передачи корпусного шума можно описать следующим образом. Стены или перекрытия за счет механического воздействия приводятся в колебательное движение, которое в свою очередь заставляют колебаться частицы воздуха в соседнем помещении.

При ходьбе по междуэтажным перекрытиям (по полу) возникает ударный шум.

Источники корпусного и ударного шума вызывают интенсивные колебания жестких конструкций здания, по которым упругие волны могут распространяться почти без затухания на большие расстояния и создавать нежелательно высокие уровни шума даже в удаленных от источника помещениях.

Пути распространения шума в зданиях

1 – воздушный шум; 2 – ударный шум (прямые пути передачи шума);

3 и 4 –косвенные пути; 4’ – структурный шум, излучаемый конструкциями, связанными с механизмами и элементами инженерного оборудования

- Главная
- Оглавление
- 1 Введение
- 2 Звуковые волны в воздухе
- 3 Восприятие звука человеком. Слух
- 4 Источники и приемники звука
- 5 Отражение и преломление звуковых волн
- 6 Методы расчета звукового поля в помещении
- 7 Шум: основные проблемы
- 8 Методы и средства защиты от шума
- Литература
Список страниц
- Титульный экран 1 (сведения об издании)
- Дополнительный титульный экран 2 (производственно-технические сведения)
- Оглавление
- 1 Введение
- 1.1 Необходимые сведения из математики
- 1.2 Колебания: основные понятия
- 1.2.1 Гармонические колебания и их характеристики
- 1.2.2 Затухающие колебания
- 1.2.3 Вынужденные колебания. Резонанс
- 1.3 Упругие волны в сплошной среде
- 2 Звуковые волны в воздухе
- 2.1 Основные уравнения гидродинамики в акустическом приближении
- 2.2 Волновое уравнение для звуковых волн в воздухе. Скорость звука
- 2.3 Плоская гармоническая звуковая волна
- 2.4 Энергия звуковой волны. Уровень звука
- 3 Восприятие звука человеком. Слух
- 3.1 Высота тона
- 3.2 Громкость звука
- 3.3 Спектральный состав звука
- 4 Источники и приемники звука
- 4.1 Излучение звука колеблющимися телами
- 4.2 Аэрогидродинамические излучатели звука
- 4.3 Приемники звука
- 5 Отражение и преломление звуковых волн
- 5.1 Отражение звуковой волны от плоской границы при нормальном падении
- 5.2 Отражение и преломление при наклонном падении
- 5.3 Прохождение звуковой волны через плоский слой материала
- 6 Методы расчета звукового поля в помещении
- 6.1 Волновой метод расчета звукового поля в замкнутом объеме
- 6.2 Статистический метод расчета звукового поля в помещении. Ревеберация
- 6.3 Расчет уровня звука в помещении
- 7 Шум: основные проблемы
- 7.1 Классификация шумов
- 7.2 Источники шума
- 7.3 Действие шума на человека
- 7.4 Правовое регулирование защиты от шума
- 8 Методы и средства защиты от шума
- 8.1 Акустические методы борьбы с шумом
- 8.1.1 Резонансные звукопоглотители
- Литература
Вощукова Елена Анатольевна, Брянский государственный инженерно-технологический университет, Брянск, 2019 | Free CSS Templates | TurboSite
Похожие публикации: