Зависимость между силой звука и интенсивностью восприятия человеком громкости

Сила звука	Интенсивность восприятия	Сила звука	Интенсивность восприятия
1	0	107	7
10	1	108	8
102	2	109	9
103	3	1010	10
104	4	1011	11
105	5	1012	12
106	6	1013	13
		1014	14

От едва различаемого (порога слышимости) до величин, вызывающих неприятные болевые ощущения (порог болевых ощущений) – 13 -14 бел. Поэтому для практических целей пользуются не единицами бел, а величиной в 10 раз меньше, называемой децибел (дБ). Уровень силы звука, выраженный в децибелах, ещё не позволяет судить о физиологическом ощущении громкости звука, т.к. наши органы слуха не одинаково чувствительны к звукам различных частот. Так звуки, равные по силе, но разной частоты, могут сказаться не одинаково громкими. Поэтому введено понятие уровня громкости, который измеряется в фонах. При частоте 1000 Гц уровень громкости, изменяемый в фонах и уровень звука, измеряемый в децибелах (дБ) равны.

Частота в 1000 Гц названа стандартной и её используют как эталонную для оценки уровня громкости шума. Таким образом, децибел – это условная единица, показывающая, насколько данный звук в логарифмических значениях больше условного порога слышимости.

Для сравнения, в качестве примера приводятся относительные величины интенсивности звуков от разных источников:

- шепотная речь – 20дБ;

- звук часов – 30дБ;

- нормальный разговор -60дБ;

- мотоцикл, поезд метро – 100дБ (уровень 80 дБ – опасный);

- громкая музыка – 110 дБ;

- сирена воздушной тревоги – 130дБ (уровень 120 – 130дБ порог болевых ощущений);

- реактивный самолёт (при взлёте) – 150 дБ;

- шумовое оружие 190дБ (смертельный уровень – 180 дБ).

Допустимые уровни звукового давления установлены санитарными нормами (приложение1). Как видно из табл.2 прил.1, параметрами шума являются уровни в децибелах среднеквадратичных звуковых давлений в активных полосах частот со среднегеометрическими частотами:63, 125, 250, 500, 1000, 2000, 4000, 8000 Гц, определённые по формуле 1:

, (1)

где, L – допустимый уровень шума в децибелах;

P – измеренный уровень звукового давления;

P₀ – пороговая величина звукового давления (порог слышимости), равный 2·10^-5 н/м².

Интервал частот, заключённый между двумя граничными частотами, из которых верхняя вдвое больше нижней, называется октавой. Октава может быть разделена на более мелкие интервалы частот 1/3, 1/6 октавы и т.д.

Средней частотой октавной полосы является среднегеометрическая частота, вычисляемая по выражению:

, (2)

где, f₁ и f₂ – верхняя и нижняя граничные частоты октавной полосы.

Борьба с производственными шумами производится следующими основными методами:

1. Устранение причин шума или ослабление его в источнике.

2. Поглощение шума на пути его распространения в помещении.

3. Изоляция источников образования шума.

4. Виброглушащие устройства.

Первый метод борьбы с шумом является наиболее рациональным, но его применение связано с изменением конструкций оборудования или заменой технологических процессов.

В процессе конструирования машины необходимо предусматривать замену металлических деталей деталями из пластмассы, более тщательное статическое и динамическое уравновешивание вращающихся деталей и узлов машин, замену ударных процессов безударными. Эффективное снижение шума достигается при применении специальных приспособлений и устройств.

Второй метод: в замкнутых помещениях звуковые волны, многократно отражаясь от стен, потолка, пола, оборудования, увеличивают шум в помещении от источника на 10-15дБ по сравнению с шумом от того же источника на открытом воздухе. Поэтому снижение уровня шума в помещении достигается применением звукопоглощающих материалов, которыми покрывают внутренние поверхности стен, а также оборудования. Звукопоглощающие качества материалов и конструкций характеризуются величиной коэффициента звукопоглощения, который показывает отношение поглощенной звуковой энергии к энергии падающего на материал звука:

, (3)

Коэффициент поглощения определяется экспериментально по стандартной методике в реверберационной камере в диффузионном (рассеянном, отражённом) звуковом поле.

Его величина колеблется в широких пределах от α = 0.01 для листового железа до α = 1 для открытого окна.

Третий метод – применение звукоизолирующих ограждений. Сущность звукоизоляции состоит в том, что шумное помещение отгораживается от тихого (или наоборот) перегородкой или стеной, не пропускающей звуковые волны, а также с применением многослойных перегородок со сплошными воздушными промежутками, а также использование гибких связей между слоями, а также применение материалов с большим внутренним трением.

Для строительных одностенных конструкций звукоизолирующая способность ограждения R приблизительно может быть рассчитана по весу конструкции:

R = 13.5 lgG + 13, дБ, (4)

где: G – вес 1 м² ограждения, кг.

Формула (4) справедлива для материалов, у которых G<200кг/м².

Для ограждений с G>200 кг/м² можно пользоваться формулой:

R = 23 lgG – 9, дБ, (5)

В практике работы часто приходится применять звукоизолирующие кожуха. Кожух изготавливается из кровельного железа, досок, войлока, и т.д. Рекомендуется использовать в качестве изолирующих материалов стекловату или шлак.

Ослабление шума кожухом приблизительно определяется по формуле:

∆L = 20 lg m f +10 lg α - 60, дБ, (6)

где, m – масса кожуха, кг (прил.2 табл.3)

α – коэффициент звукопоглощения материала (приложение 2 табл.2).

f – частота звуковой энергии, Гц.

Четвёртый метод – применение упругих материалов в качестве прокладок с большим внутренним трением, а также демпфирования для поглощения вибраций.

Таким образом, с помощью вышеуказанных методов можно уменьшить шум в помещении.

В данной работе рассматривается уменьшение шума методом звукоизоляции.

В нашей стране наиболее распространены шумомеры типа: ВШВ-003 (Таганрогского завода), шумомеры: точный импульсный шумомер,00 024, 00 017, 00 023 (Германия) и фирмы Брюль и Кьер (Дания), фирмы CEL (Англия), портативные шумомеры: Октава – 10А (г. Санкт-Петербург, а/я 127).

Частотный состав шума измеряют путём подключения к шумомеру 00 024 октавного фильтра 01 016 (фирма Роботрон, Германия). В шумомере 00 017 встроен октавный фильтр.

В данной работе используется точечный импульсный шумомер 00 024 (фирмы Роботрон, Германия) и шумомер ВШВ – 003 (Таганрогского завода), специальный стенд с источниками шума. Имеется описание работы шумомера 00 017.