Лабораторная работа №12.

Исследование параметров производственного шума и

определение эффективности звукоизоляции.

Цель работы: изучить методику измерения и оценки основных параметров производственного шума; исследовать звукоизоляционные свойства различных материалов.

1. Общая характеристика шума

Шум является хаотическим сочетанием звуков различной частоты и интенсивности и одним из наиболее распространенных факторов внешней среды. Звук представляет собой волновое колебание упругой среды, при котором возникает избыточное давление. Ощущение звука или его слышимость возникает при условии, что частоты и энергия колебаний, действующих на орган слуха, лежат в пределах слухового восприятия. Это избыточное давление благодаря упругости окружающего воздуха передается от слоя к слою воздуха, вызывая тем самым появление звуковых волн Звуковая волна характеризуется звуковым давлением р, Па, колебательной скоростью , м/с, интенсивностью , Вт/м² и частотой , Гц

При распространении звуковой волны частицы воздуха или жидкости испытывают колебания около положения равновесия. Скорость, с которой колеблются частицы среды относительно своего положения равновесия, называется колебательной скоростью, м/с:

,

где - звуковое давление, Па; - удельное акустическое сопротивление среды, Пас/м;. - плотность среды, кг/м³; - скорость звука в среде, м/с.

Интенсивность звука, Вт/м², связана со звуковым давлением зависимостью

.

Диапазон слышимых частот звука лежит в пределах 20 — 20000 Гц. Наибольшей чувствительностью к звуку слуховой аппарат человека обладает при частотах 2000 — 5000 Гц. За эталонный принят звук с частотой колебания 1000 Гц.

Диапазон звукового давления, различаемого органами слуха человека, довольно широк. Минимальная величина звукового давления на частоте 1000 Гц, которое едва ощущается человеческим ухом, называется порогом слышимости Па, а соответствующая ему интенсивность Вт/м². При звуковом давлении Па и интенсивности звука 10² Вт/м² возникают болевые ощущения; такие значения называются болевым порогом. Между порогом слышимости и болевым порогом лежит область слышимости. Так как болевой порог превышает порог слышимости в 10¹⁴ раз по интенсивности звука и в 10⁷ раз по звуковому давлению, а также то, что ощущение человека, возникающие при действии шума, пропорциональны логарифму среднеквадратического давления, то пользоваться для оценки звука абсолютными значениями интенсивности звука или звукового давления неудобно. Поэтому для удобства вычислений принято оценивать интенсивность звука и звуковое давление в относительных логарифмических единицах — децибелах (дБ), т.е. по отношению к значениям порога слышимости. Таким образом, уровень звукового давления, дБ, выражается зависимостью

,

где — среднеквадратичное звуковое давление, Па; — пороговое среднеквадратичное звуковое давление. Па.

Уровень интенсивности звука, дБ

.

Чувствительность слуха падает с понижением частоты звука. Для того чтобы приблизить результаты объективных измерений к субъективному восприятию, вводят понятие корректированного уровня звукового давления (уровня звуковой мощности и т.п.). Коррекция заключается в том, что вводятся зависящие от частоты звука поправки к уровню соответствующей величины. Корректированный уровень звукового давления называется уровнем звука и измеряется в дБА.

Стандартное значение коррекции следующее:

Частота, Гц	Коррекция , дБ	Частота, Гц	Коррекция, , дБ
16	80	250	8,6
31,5	42	1000	0
63	26,3	2000	-1,2
125	16,1	4000	-1,0
500	3,2	8000	1,1

Поэтому для ориентировочной оценки постоянного широкополосного шума на рабочих местах ДСН 3.3.6.037-99 «Санітарні норми виробничого шуму, ультразвуку та інфразвуку» и ГОСТ 12.1.003—83 допускает принимать уровень звука в дБА, измеряемый на временной характеристике «Медленно» шумомера и определяемый по формуле

,

где — среднеквадратичное звуковое давление с учетом коррекции «А» шумомера, учитывающей спектральную чувствительность человеческого уха Па.

Уровень звукового давления на расстоянии от источника шума вычисляют по формуле

,

где — уровень звукового давления на расстоянии от источника шума, дБ.

Уровень шума от нескольких некогерентных источников определяется по формуле

,

где — уровень звукового давления і-го источника шума, дБ; п — количество источников шума.

Суммарный уровень шума от п одинаковых по уровню источников шума , в равноудаленной от них точке определяют по формуле .

При одновременном действии двух источников с различными уровнями суммарный уровень

,

где —наибольший из двух суммарных уровней шума; —добавка, зависящая от разности уровней звука двух источников, значения приведены ниже:

Разность уровней двух источников L1-L2, дБ	0	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	15	20
Добавка , дБ	3,0	2,5	2,0	1,8	1,5	1,2	1,0	0,8	0,6	0,5	0,4	0,2	0

При большем числе источников шума интенсивность суммируется последовательно от наибольшего к наименьшему.

2. Классификация шума.

По характеру спектра шум подразделяется на:

• широкополосный ( сплошной ) — с непрерывным спектром шириной более октавы;

• узкополосный ( тональный )—в спектре которого имеются выраженные дискретные тона.

Тональный характер шума устанавливается измерением излучения в третьоктавных полосах частот по превышению уровня шума в одной полосе над соседними не меньшее чем на 10 дБ.

По временным характеристикам шум делится на:

• постоянный — уровень звука которого за полный рабочий день при работе технологического оборудования изменяется во времени не более чем на 5 дБА;

• непостоянный — уровень звука которого за полный рабочий день при работе технологического оборудования изменяется во времени более чем на 5 дБА.

В свою очередь непостоянный шум подразделяется на:

• колеблющийся во времени — уровень звука которого непрерывно изменяется во времени;

• прерывистый — уровень звука которого ступенчато изменяется (на 5 дБА и более), причем длительность интервалов, в течение которых уровень остается постоянным, составляет 1 с и более;

• импульсный — состоящий из одного или нескольких звуковых сигналов, каждый длительностью менее 1 с, при этом, уровни звука в дБА1и дБА, измеренные на временных характеристиках “импульс“ и “медленно“ отличаются не менее чем на 7 дБ.

По происхождению шумы делятся на:

• механические (колебания поверхностей тел или самих тел ) — возникающие в результате движения, ударов, трений поверхностей отдельных узлов и деталей установок, машин (металлообрабатывающие станки, вибро- и ударостенды и т.д.);

• аэродинамические (нестационарные процессы в газе ) — возникающие в результате истечения сжатого воздуха, газов или перемещения газообразных сред с большой скоростью (компрессорные и вентиляционные установки, горелки, движение тел в воздухе, самолеты);

• гидродинамические — возникающие вследствие стационарных и нестационарных процессов в жидкостях (кавитация, турбулентность потока, гидравлические удары — это насосы и др.);

• электромагнитные (переменные магнитные силы, приводящие к колебанию рабочих органов электрических машин и аппаратов) — возникающие в электрических машинах, установках, приборах и аппаратах (шум силовых трансформаторов за счет действия магнитострикции и т.д.).

3. Воздействие шума на человека

Шум может вызывать различные общебиологические раздражения, патологические изменения, функциональные расстройства и механические повреждения. Длительное воздействие интенсивного шума может привести к патологическому состоянию слухового органа, к его утомлению и возникновению профессионального заболевания — тугоухости, а при уровнях 120—140 дБА способен вызвать механическое повреждение органов слуха (разрыв барабанной перепонки). Признаком заболевания слухового рецептора являются головные боли и шум в ушах, иногда потеря равновесия и тошнота.

Шум вызывает изменения сердечно-сосудистой системы, сопровождаемые нарушениями тонуса и ритма сердечных сокращений, изменяется артериальное давление, появляются головные боли, головокружение, происходит изменение объемов внутренних органов. Шум приводит к нарушению нормальной функции желудка — уменьшается выделение желудочного сока и изменяется кислотность (возникает гастрит). Особенно подвержена воздействию центральная нервная система. Отмечались изменения в органе зрения человека (снижается устойчивость ясного видения и острота зрения, изменяется чувствительность к различным цветам и др.) и вестибулярном аппарате, повышение внутричерепного давления, нарушение в обменных процессах организма и т. п. Патологические изменения, возникающие под действием шума, рассматриваются как шумовая болезнь.

Шум вредно отражается на здоровье и работоспособности людей. Шум ухудшает точность выполнения рабочих операций, затрудняет прием и восприятие информации (слежение, сбор информации и мышление), снижает производительность труда, увеличивает брак в работе, создает предпосылки к возникновению несчастных случаев.