16.Исследование производственного шума спектр шума методы измерения.

Нормирование производственного шума

Нормирование шума на рабочих местах осуществляют с учетом того, что организм человека в зависимости от частотной характеристики по-разному реагирует на шум одинаковой интенсивности. Чем выше частота звука, тем сильнее его воздействие на нервную систему человека, т. е. степень вредности шума зависит от его спектрального состава.

Спектр шума показывает, на какую область частот приходится наибольшая часть всей звуковой энергии, содержащейся в данном шуме.

Санитарное нормирование шума - это научное обоснование предельно допустимого уровня шума, который при ежедневном систематическом воздействии в течение всего рабочего времени и на протяжении многих лет не вызывает заболеваний организма человека и не мешает нормальной трудовой деятельности.

Требования к предельно допустимым уровням шума изложены в санитарных нормах СН 2.2.4/2.1.8.562—96 «Шум на рабочих местах, в помещениях жилых, общественных зданий и на территории жилой застройки».Наряду с предельным спектром нормируют общий уровень шума без учета частотной характеристики, измеряемый в дБА. Единица измерения дБА является показателем шума, близкого к восприятию органом слуха человека.

В табл. приведены значения допустимых уровней звукового давления в октавных полосах частот и без учета их на рабочих местах производственных помещений и в обеденных залах ресторанов, кафе, столовых, баров, буфетов и т. п.

Таблица

Вид помещения,	Среднегеометрические частоты полосы, Гц							октавной			Общий уровень
	63	125	250	500	1000	2000	4000		8000	звукового давления, дБ
	Уровни звукового давления, дБ
Обеденные залы	74	65	63	53	50	47	45		44	55
ресторанов, кафе, столовых, баров и т. п.
Постоянные рабо	94	87	81	78	75	73	71		69	80
чие места и рабочие
зоны в производст
венных помещениях

Общий уровень звукового давления в дБА по слуховому восприятию соответствует уровню шума при частоте 1000 Гц.

Нормируемые уровни звука (дБА) на 5 дБ выше уровней звукового давления в октавной полосе 1000 Гц.

Величины, указанные в этих нормах, обеспечивают достижение не оптимальных (комфортных) условий труда, а такое положение, при котором исключается или сводится к минимуму вредное действие шума.

Запрещается даже кратковременное пребывание людей в помещениях с уровнем звукового давления 120 дБ на любой частоте октавной полосы.

Данные таблицы можно представить графически в виде нормативных кривых (рис.).

Рис. Предельные спектры уровня звукового давления

Каждая кривая имеет свой индекс (ПС-50 и ПС-75), который характеризует предельный спектр при среднегеометрической частоте 1000 Гц.

Для измерения уровня звукового давления в дБ на каждой среднегеометрической частоте октавной полосы и общего уровня звука в дБА применяют комплект приборов, составляющих шумоизмерительный тракт (рис.).

Рис. Структурная схема шумомера

Схема включает микрофон М, преобразующий звуковые колебания в электрический ток, который усиливается в усилителе У, проходит через акустический фильтр (частотный анализатор) АФ, выпрямитель В и фиксируется стрелочным индикатором И со шкалой, проградуированной в дБ.

Работа анализатора шума основана на принципе интерференции колебаний или явлений резонансного усиления.

Анализатор шума представляет собой электрический контур, который усиливает колебания только заданной частоты, не пропуская и, следовательно, не усиливая звуки других частот. В результате стрелка на выходе прибора показывает величину звуковой энергии, заключенной в данной полосе частот. Изменяя настройку анализатора на различные частоты, получают показания уровня звукового давления для исследуемой полосы частот, которые оформляют в виде спектра шума.

Акустическим рабочим местом называют область звукового поля, в которой находится рабочий. В большинстве случаев рабочим местом считают зону звукового поля на расстоянии 0,5 м от машины со стороны рабочих органов пульта управления и на высоте 1,5 м.

Измерение шума производят в следующей последовательности:

 выявляют наиболее шумное оборудование и измеряют спектр шума на рабочих местах;

определяют время за смену, в течение которого работающий подвергается воздействию шума;

сравнивают значения измеренных уровней шума со значениями предельного спектра действующих нормативов.

Все методы измерения шумов делятся на стандартные и нестандартные.

Стандартные измерения регламентируются соответствующими стандартами и обеспечиваются стандартизованными средствами измерения. Величины, подлежащие измерению, так же стандартизованы.

 Нестандартные методы применяются при научных исследованиях и при решении специальных задач.  

Измерительные стенды, установки, приборы и звукоизмерительные камеры подлежат метрологической аттестации в соответствующих службах с выдачей аттестационных документов, в которых указываются основные метрологические параметры, предельные значения измеряемых величин и погрешности измерения.

Стандартными величинами, подлежащими измерению, для постоянных шумов являются:

 уровень звукового давления  L_p, дБ, в октавных или третьоктавных полосах частот в контрольных точках;

 корректированный по шкале А уровень звука L_A, дБА,  в контрольных точках.

 Для непостоянных шумов измеряются эквивалентные уровни L_pэк  или L_Aэк.  

Стандартные шумовые характеристики источников шума L_W, L_WА, G_max(), G_maxА() определяются с использованием соответствующих зависимостей (3.9, 310, 3.11) по измеренным уровням звукового давления.

Шумоизмерительные приборы - шумомеры -  состоят, как правило, из датчика (микрофона), усилителя, частотных фильтров (анализатора частоты), регистрирующего прибора (самописца или магнитофона) и индикатора, показывающего уровень измеряемой величины в дБ. Шумомеры снабжены блокамичастотной коррекции с переключателями А, В, С, D и временных характеристик c переключателями F (fast) - быстро, S (slow) - медленно, I (pik) - импульс. Шкалу F применяют при измерениях постоянных шумов, S - колеблющихся и прерывистых, I - импульсных. 

По точности шумомеры делятся на четыре класса 0, 1, 2 и 3.  Шумомеры класса 0 используются как образцовые средства измерения; приборы класса 1 - для лабораторных и натурных измерений; 2 - для технических измерений; 3 - для ориентировочных измерений. Каждому классу приборов соответствует диапазон измерений по частотам: шумомеры классов 0 и 1 рассчитаны на диапазон частот от 20 Гц до 18 кГц, класса 2 - от 20 Гц до 8 кГц, класса 3 - от 31,5 Гц до 8 кГц. 

Для измерения эквивалентного уровня шума при усреднении за длительный период времени применяются интегрирующие шумомеры.

Приборы для измерения шума строятся на основе частотных анализаторов, состоящих из набора полосовых фильтров и приборов, показывающих уровень звукового давления в определенной полосе частот. 

В зависимости от вида частотных характеристик фильтров анализаторы подразделяются на октавные, третьеоктавные и узкополосные.

Частотная характеристика фильтра    К( f ) =U_вых /U_вх    представляет собой зависимость коэффициента передачи сигнала со входа фильтра U_вх на его выход U_вых от частоты сигнала f.

Частотная характеристика типового октавного полосового фильтра показана на рис.3.6. Полосовой фильтр характеризуется полосой пропускания B = f₂ - f₁,  т.е. областью частот между двумя частотами f₁ и f₂, на которых частотная характеристика К( f ) имеет значение (затухание) не более 3 дБ .

Рис.3.6. Частотная характеристика октавного фильтра

 f₁ и f₂ - частоты среза фильтра,  f₀  = ( f₁ * f₂ )^1/2 - центральная частота фильтра

Для измерения производственных шумов преимущественно используется прибор   ВШВ-003-М2, относящийся к шумомерам I класса точности и позволяющий измерять корректированный уровень звука по шкалам А, В, С; уровень звукового давления в диапазоне частот от 20 Гц до 18 кГц и октавных полосах в диапазоне среднегеометрических частот от 16 до 8 кГц в свободном и диффузном звуковых полях. Прибор предназначен для измерения шума в производственных помещениях и жилых кварталах в целях охраны здоровья; при разработке и контроле качества изделий; при исследованиях и испытаниях машин и механизмов.