Параметры которыми характеризуется шум звук
Перейти к содержимому

Параметры которыми характеризуется шум звук

  • автор:

Какими физическими параметрами характеризуется шум и вибрация?

Шум — это сочетание звуков различной частоты и интенсивности. Основными физическими характеристиками шума являются: частота звука, интенсивность звука, звуковое давление.

Основным признаком механических колебаний является повторность процесса движения через определенный промежуток времени.

Минимальный интервал времени, через который происходит повторение движения тела, называют периодом колебаний (Т), а обратную ему величину — частотой колебаний (f). Эти величины связаны между собой простым соотношением:

где f — частота колебаний в герцах (Гц); Т — период колебаний в секундах, с.

Таким образом, частота колебаний определяет число колебаний, произошедших за 1 секунду. Единица измерения частоты — герц (Гц).

Для характеристики среднего потока энергии в какой-либо точке среды вводят понятие интенсивности звука (I) — это количество энергии, переносимое звуковой волной за единицу времени через единицу площади поверхности, нормальной (расположенной под углом 90°) к направлению распространения волны. Интенсивность звука выражается следующим образом:

где I — интенсивность звука, Вт/м2; Р — звуковое давление (общее количество звуковой энергии), Па; с — плотность среды, кг/м3; (свозд. =1.29 кг/м3); С — скорость звука в среде, м/с; (С возд.= 340 м/с, С бетона =4 000 м/с).

Сила воздействия звуковой волны на барабанную перепонку человеческого уха зависят от звукового давления. Звуковое давление — это дополнительное давление, возникающее в газе или жидкости при нахождении там звуковой волны.

Для характеристики уровня шума используют не непосредственно значения интенсивности звука и звукового давления, которыми неудобно оперировать, а их логарифмические значения, называемые уровнем интенсивности звука или уровнем звукового давления.

Уровень интенсивности звука (уровень звукового давления) определяют по формуле:

где L — уровень интенсивности в децибелах (дБ) или громкость; Р x — измеряемое звуковое давление, Па; Р0 — пороговое звуковое давление (Ро — постоянная величина, Ро = 2 * 102 Па на частоте 1000 Гц).

Давление (Рx) измеряется шумомером, где чувствительность шкалы А к различным частотам соответствует характеру восприятия шума человеком. Человеческое ухо, а также многие акустические приборы реагируют не на интенсивность звука, а на звуковое давление. Уровень звукового давления обратно пропорционален расстоянию от источника звука.

Вибрация — то совокупность механических колебаний, испытываемых каким-либо телом. Вибрацию вызывают неуравновешенные силовые воздействия, возникающие при работе различных машин и механизмов. Примером таких устройств могут служить ручные перфораторы, кривошипно-шатунные механизмы и другие, детали которых совершают возвратно-поступательные движения. Вибрацию также создают неуравновешенные вращающиеся механизмы (электродрели, ручные шлифовальные машины, металлообрабатывающие станки, вентиляторы и т.д.), а также устройства, в которых движущиеся детали совершают ударные воздействия (зубчатые передачи, подшипники и т.д.). В промышленности также используются специальные вибрационные установки, в частности, при уплотнении бетонных смесей, при дроблении, измельчении и сортировке сыпучих материалов, при разгрузке транспортных средств и в ряде других случаев.

Основными характеристиками вибраций являются:

  • а) частота колебаний, (f), гц;
  • б) амплитуда перемещения, мм;
  • в) виброскорость, V, мм/с;

Значения виброскорости и виброускорения для различных источников изменяются в очень широких пределах, поэтому, как и для шума, удобнее пользоваться их логарифмическими характеристиками. Так, логарифмический уровень виброскорости (или просто уровень виброскорости) определяется по формуле:

где Lv — уровень виброскорости, дБ; V — виброскорость, м/с; (5?10-8м/с) — пороговое значение колебательной скорости, стандартизован-ное в международном масштабе.

По аналогии логарифмический уровень виброускорения может быть определен следующим образом:

где La — уровень виброускорения, дБ; а — ускорение колебаний, м/с2; (3•10-4 м2/с) — пороговое значение ускорения колебаний, стандартизованное в международном масштабе.

Характеристиками ультразвуковых и инфразвуковых колебаний, как и в случае звуковых волн, являются уровень интенсивности (Вт/м2), уровень звукового давления (Па) и частота (Гц).

При этом, устранение или снижение уровней шума и вибрации являются одним из непременных условий оздоровления условий труда и повышения технической культуры производства. Так, как длительное воздействие шума на организм человека приводит к шумовой болезни: а) снижается производитель-ность труда; б) ослабляется память, внимание, острота зрения и чувствительность к предупредительным сигналам; г) снижается чувствительность слуха. Звуки очень большой силы вызывают повреждения в слуховом аппарате (акустическая травма). Под действием вибрации происходит: угнетение периферической нервной системы; ослабление памяти; повышение энергетических затрат организма; изменения в нервной и костно-суставной системах; повышение артериального давления. Общая вибрация действует на весь организм, а местная — на отдельные части его (верхние конечности, плечевой пояс, сосуды сердца).

Основные параметры, характеризующие шум

Основными физическими характеристиками шума являются:

  1. Интенсивность звука (J). Это количество энергии, переносимое звуковой волной за 1 секунду через площадь в 1м², перпендикулярно распространению звуковой волны. Другими словами, это средний поток энергии в какой-либо точке среды в единицу времени, отнесённый к единице площади поверхности. Интенсивность звука измеряется в [Вт/м²].
  2. Звуковое давление (Р). Это разность между мгновенным значением полного давления и средним значением в невозмущённой среде. Это дополнительное давление воздуха, которое возникает при прохождении через него звуковой волны. Звуковое давление измеряется в паскалях [Па].
  3. Частота (f). Это число полных колебаний в единицу времени. Измеряется в герцах [Гц].
  4. Звуковая мощность – это общее количество звуковой энергии, излучаемой источником шума в окружающее пространство за единицу времени.

Учитывая протяженный частотный диапазон (20-20000 Гц) при оценке источника шума, используется логарифмический показатель, который называется уровнем интенсивности шума: где: J – интенсивность шума в точке измерения, J0 – интенсивность шума в области порога слышимости. При расчетах и нормировании используется показатель — уровень звукового давления:где: Р – фактическое звуковое давление в конкретной точке, Р0 – звуковое давление, соответствующее порогу слышимости. За единицу измерения звукового давления принят бел (Б), но на практике применяется величина децибел (дБ). Восприятие человеком звука зависит не только от его частоты, но и от интенсивности и звукового давления. Наименьшая интенсивность и звуковое давление, которые воспринимает человек, называется порогом слышимости. Порог слышимости зависит от частоты звука. Болевой порог – это болевые ощущения, при звуковом давлении более чем 200 Па и интенсивности звука в 10 Вт/м². Между порогом слышимости и болевым порогом и располагается область слышимости человеческого уха (20-20000 Гц). Некоторые значения уровней интенсивности шума приведены в таблице 1: Таблица 1

Источник шума Уровень интенсивности шума, дБ
Звуковой комфорт 20
Шёпот на расстоянии 0,3 мм 40
Шум проезжей части улицы 60
Шум станков в цеху 90-100
Шум реактивного двигателя самолёта 140-150
Взрыв атомной бомбы 200
  1. Механический.
  2. Аэродинамический.
  3. Гидравлический.
  4. Электромагнитный.
  1. Специфическое действие шума сказывается на слуховом анализаторе, его звуковоспринимающей части, что приводит к развитию профессиональной тугоухости. Дистрофические (обменные, обратимые), а затем деструктивные (структурные, мало- или необратимые) изменения в слуховом анализаторе развиваются по причине длительной работы органа слуха в режиме повышенной шумовой нагрузки, повышенной афферентной импульсации, в истощающем режиме.
  2. Неспецифическое действие шума оказывает влияние, в первую очередь, на центральную нервную систему (ЦНС), пищеварительную систему, сердечно-сосудистую систему (вплоть до инфаркта миокарда).

Физические параметры характеризующие шум

Звуковые волны характеризуются длиной волны, частотой, скоростью распространения волн, интенсивностью, звуковым давленом и рядом других параметров.

К звуковым волнам относятся упругие волны тех частот, которые лежат в пределах слышимости человеческого уха, то есть примерно от 16 до 20000 Гц. Упругие волны с частотой менее 16 Гц называются инфразвуком, а выше 20000 Гц — ультразвуком. Ухо наиболее чувствительно на частотах от 1000 до 4000 Гц. Инфразвуки и ультразвуки не сопровождаются слуховым ощущением.

Интенсивность звука (I,Вт/см 2 ) измеряется количеством энергии, переносимой звуковой волной за 1с через площадку в 1см , перпендикулярную направлению движения волны (1 Вт/см 2 — 10 7 Эрг/см 2 ).

Ухо человека чувствительно не к интенсивности, а к звуковому давлению (Р):

где Р — звуковое давление Па:,

F — нормальная сила, с которой звуковая волна действует на поверхность, Н;

S — площадь поверхности, на которую падает звуковая волна м 2 . Звуковое давление, воспринимаемое ухом изменяется пропорционально изменению интенсивности звука. Но в то время как интенсивность звука изменяется в n раз, звуковое давление изменяется раз.

Максимальные и минимальные значения звуковых давлений и интенсивностей, воспринимаемые человеком как звук, называется пороговыми.

Звуки малой интенсивности еле слышимые, называются порогом слышимости. Порогу слышимости на частоте 1000 Гц соответствует интенсивность Io = 10 -12 Вт / м 2 и звуковое давление Ро =2* 10 -5 Па.

Максимальные значения ( порог болевого ощущения ) соответствуют звукам, которые вызывают болевые ощущения в органах слухи. Энергия звука на грани болевого ощущения в 10 14 раз превышают энергию едва слышимого (порога слышимости) звука той же частоты. Такой огромный диапазон силы звука ( от порога слышимости к болевому порогу ) доступен благодаря способности человеческого уха реагировать нс на абсолютный прирост силы звука , а на относительное изменение этой величины. Эта физиологическая особенность обобщена законом Берта — Фехнера:

где L — уровень силы (интенсивности звука), дБ (децибел)

I — интенсивность слышимого звука, Вт/м 2

I0 — интенсивность звука на пороге слышимости, Вт/м 2

Р — звуковое давление слышимого звука, Па

P0 — звуковое давление на пороге слышимости, Па (равно 2*10 -5 Па).

Уровень силы (интенсивности) звука — это логарифм отношений величин интенсивности отношений величин звука или звукового давления слышимого звука к значениям, соответствующим порогу слышимости при эталонной частоте в 1000 Гц.

Слышимый диапазон частот (20 Гц — 20 КГц) разбит на 8 стандартизованных октановых полос.

Каждая октановая полоса характеризуется среднегеометрической частотой fcp

где f1 — нижняя граница октановой полосы

f2 — верхняя граница октановой полосы

Стандартный среднегеометрический ряд частот: fcp = 63, 125, 250, 500, 1000, 2000, 4000, 8000 Гц.

Зависимость логарифмического уровня звукового давления (интенсивностью) от частоты представляет собой спектр шума.

При ориентировочной оценке за характеристику постоянного шума допускается использовать общий уровень шума допускается использовать общий уровень звука дБА, измеряемый по шкале А шумомера

где Pa — среднеквадратическое значение звукового давления с учетом коррекции А шумомера.

Характеристикой непостоянного шума является интегральный по времени критерий — эквивалентный (по энергии) уровень звука в дБА. Определяется он в соответствии с формулой

где Т — время осреднения.

Допускается в качестве характеристики непостоянного шума использовать дозу шума или относительную дозу

Доза учитывает акустическую энергию воздействия на человека за определенный период времени. Относительная доза Dотн определяется зависимостью

здесь Ра — допустимый уровень звука, Трд — время рабочей смены.

Шум – источники промышленных шумов, характеристики и виды. Классификация шумов

Промышленный шум – звук, возникающий в процессе осуществления производственных процессов. Помехи и вредность акустических колебаний зависят от его частоты, продолжительности действия, интенсивности, характера изменений во времени и содержания неслышимых компонентов.

Шум – распространенная причина ряда профессиональных заболеваний, потери слуха. Для предотвращения неблагоприятных последствий показатели шума должны быть уменьшены до приемлемых значений. Эффективные методы снижения – техническая модификация самого источника или рабочей среды. При невозможности внедрения технологических решений используют средства индивидуальной защиты слуха (наушники или беруши). В качестве первого этапа в борьбе с шумностью на рабочих местах необходимо классифицировать раздражитель, определить области или операции, продуцирующие максимальный уровень звукового давления.

Классификация шумов по типу и частоте

Возникающий в рабочей среде промышленный шум характеризуется различной изменчивостью уровня звукового давления во времени и бывает следующих типов:

  1. Непрерывный.
    Постоянный гул, генерируемый работающими машинами, заводским оборудованием, двигателем, системами отопления и вентиляции. Измерить параметр можно за несколько минут с помощью измерителя шума.
  2. Прерывистый.
    Акустические колебания с попеременно увеличивающейся и уменьшающейся амплитудой. Измеряется аналогично с помощью измерителя шума. Для получения точной оценки уровня замеры проводятся несколько раз, рассчитывается среднее значение.
  3. Импульсный.
    Состоит из отдельных или серии звуковых волн продолжительностью менее 1 с. Импульсный поток преимущественно возникает в процессе строительства и взрывных работ. Звуковое давление акустических колебаний оценивается по пиковому значению.

Чувствительность человеческого уха зависит от частоты или высоты звука. Промышленный шум подразделяется на следующие группы:

  • Инфразвуковой. Частота колебаний – до 20 Гц. Оборудование на рабочих местах: компрессоры, дизельные двигатели, системы вентиляции, кондиционирования воздуха, электропечи (трафостанции), транспортные средства. Характерная особенность инфразвука – его значительная длина волны, позволяющая распространяться на достаточно большие расстояния.
  • Слышимый шум в диапазоне частот 20-20000 Гц.
  • Ультразвуковой. Волна с частотой колебаний более 20 000 Гц – это шум, который возникает на рабочих местах, где используются сварочные аппараты, ультразвуковые скрубберы, диагностические устройства, станки и другие высокоскоростные устройства. Вредное воздействие ультразвука зависит от его интенсивности и частоты. Распространенный в промышленности диапазон от 16 до 60 кГц и интенсивность от 115 до 140 дБ.

Промышленный шум: воздействие на организм

С точки зрения вредности для здоровья промышленные шумы можно разделить на группы:

  • Ниже 35 дБ — не вредны для здоровья, оказывают раздражающий эффект, мешают концентрации.
  • 35 до 70 дБ — оказывают негативное влияние на нервную систему человека. Это влечет за собой усталость и снижение эффективности работы. Это может снизить разборчивость речи и негативно отразиться на качестве сна.
  • 70 до 85 дБ – при постоянном воздействии приводят к снижению эффективности работы, ухудшению слуха, головным болям.
  • 85 до 130 дБ – вызывают многочисленные нарушения слуха и сердечно-сосудистые заболевания, нервные расстройства, нарушения равновесия и др.
  • 130 до 150 дБ – стимулируют колебания некоторых внутренних органов организма, способствуя их заболеванию или полному разрушению.
  • Выше 150 дБ — через 5 минут они полностью парализуют деятельность организма, вызывают тошноту, дисбаланс движения конечностей, изменяют пропорции содержания компонентов в крови, вызывают у людей беспокойство и депрессию, вызывают другие симптомы психических заболеваний.

Источники промышленного шума

Источник звуковых колебаний может быть:

  • механический – гул, создаваемый машинами, устройствами с механическим, электрическим и пневматическим приводом;
  • аэродинамические — движение газа и жидкости в трубопроводах, вентиляторах;
  • технологический – шум, вызванный изменением консистенции материала (дробление, разрушение).

Вредные или неприятные эффекты зависят от:

  • уровня шума;
  • степени воздействия;
  • типа оснастки;
  • расстояния между человеком и источником шума.

Основные физические источники промышленного шума окружающей среды в подавляющем большинстве:

  • машины, приборы и инструменты;
  • части технологических процессов, создающих аэродинамический шум (выброс пара под давлением)
  • транспортные средства (автомобили, строительная техника).

Повышенный уровень шумности характерен для предприятий перерабатывающей, металлургической, машиностроительной отрасли. Промышленное оборудование имеет в своем составе генерирующие сильные звуковые волны узлы — роторы, статоры, шестерни, вентиляторы, двигатели внутреннего сгорания и др.

Допустимый уровень промышленного шума

Максимальный уровень звукового давления при непродолжительном воздействии составляет 80 децибел, при высшем значении – работать нельзя. Российское законодательство строго определяет стандарты, касающиеся шума. Правовым актом, устанавливающим эти ограничения, выступают Санитарные нормы СН 2.2.4/2.1.8.562-96. Эти показатели различаются в зависимости от местоположения, рельефа местности, зданий и конкретных зон. Максимальный уровень не должен превышать от 50 до 70 децибел, в зависимости от зоны. Подробные данные содержатся в вышеупомянутом документе. Неисполнение предписаний карается штрафом. Взыскание может быть наложено на должностное или юридическое лицо в целом.

Государственные органы требуют от работодателей принятия мер по ограничению уровня шума на рабочем месте, когда его значение составляет 80-50 децибел в зависимости от степени нагрузки работника. Значения распределяются следующим образом:

Методы и средства защиты от шума

В соответствии с директивами Госкомсанэпиднадзора России работодатель обязан устранить профессиональный риск, связанный с воздействием акустических колебаний, до минимально возможного. При достижении или превышении граничного значения предприятие должно разработать и внедрить программу организационных и технических мероприятий по снижению звуковых колебаний. К ним относят:

  • Отказ от ряда технологических процессов, замена другими, создающими меньше звука операциями;
  • Ограничение звукового воздействия техническими средствами: звукоизоляция машин, шумоизоляционные кабины для персонала, глушители, экраны и звукопоглощающие материалы;
  • проектирование и позиционирование рабочих мест для обеспечения изоляции, ограничения одновременного воздействия нескольких источников на работника;
  • сокращение времени и силы воздействия, количества персонала, подверженных воздействию акустических волн, путем правильной организации работы (перерывов и ротации на рабочих местах).

Промышленные глушители

Снижение уровня шума до параметра, безопасного для работников, требуется законодательством. Нормативы, определяющие комфортные значения звуковой нагрузки, требуют использования современных и эффективных устройств, снижающих уровень шума (ГОСТ 31328-2006), Руководство по снижению шума глушителями (ИСО 14163:199). На производствах одним из источников акустических колебаний служат аппараты, через которые с большой скоростью протекает жидкость или газ. Уменьшение интенсивности акустических колебаний возможно благодаря специализированным устройствам – глушителям.

Устройства проектируются индивидуально для нужд конкретного технологического процесса. Основой для наиболее качественного проектирования служат газодинамические и теплообменные расчеты, на основании которых, в соответствии с требованиями по снижению уровня звукового давления, подбирается наиболее подходящее оборудование.

Благодаря теоретическим расчетам и большому опыту, достигается основное условие эффективной работы оборудования – точное соответствие глушителей и силовых установок. Изготовление промышленных глушителей шума – одно из направлений деятельности компании «ЭКОЭНЕРГОТЕХ».

Научно-производственное предприятие предоставляет комплексные услуги по проектированию, изготовлению, доставке и установке эффективных установок для снижения шума. Внедрение оборудования позволит клиентам привести в соответствие с нормативами законодательства уровень звуковой нагрузки на рабочих местах. Продукция «ЭКОЭНЕРГОТЕХ» соответствует всем стандартам и требованиям по защите окружающей среды.

Другие статьи

Причины изменения климата

Современное человечество все больше волнует вопрос глобального изменения климата на Земле. Изменение климата по-прежнему является актуальной темой для обсуждения в научной среде и повседневной жизни, важным фактором в экономике и политике, о чем свидетель

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *