Общие сведения о шуме

Шум — это беспорядочное сочетание различных по частоте и силе звуков, мешающих человеческой деятельности и вызывающих неприятные ощущения. Источниками шумов и звуков являются колеблющиеся тела. Они вызывают звуковые волны, которые могут распространяться в твердых, жидких и газообразных средах. Перемещаясь в воздухе, звуковые волны вызывают периодическое повышение или понижение его давления, на которые реагируют органы слуха. Разность между мгновенным значением полного давления и средним давлением при отсутствии звуковых волн называют звуковым давлением. Ухо человека способно реагировать на изменения давления от 2−10−5 до 200 Па. Эти величины получили название пороговых: соответственно нижнего и верхнего порогового давления.

Верхний порог слышимости называют также болевым порогом, так как при таких давлениях возникают резкие боли в ушах.

На практике принято оценивать звуковое давление не в абсолютных величинах, а в их логарифмических уровнях — децибелах (дБ), определяемых по формуле.

(10.4).

где Р — фактическое звуковое давление от источника звука, Па.

В логарифмической шкале весь диапазон слышимых звуковых давлений умещается в интервале от 0 до 140 дБ.

Звуковые волны характеризуются частотой и амплитудой колебаний S. Чем больше амплитуда колебаний, тем больше звуковое давление и громче звук.

Звуки с частотами менее 20 Гц называют инфразвуками, а свыше 20 кГц — ультразвуками. Они не воспринимаются человеком, но при определенной интенсивности являются вредными.

Производственные шумы (так же, как и порождающие их вибрации) могут состоять из сложного сочетания звуков различной частоты и интенсивности.

Уровень шума измеряют и нормируют не на каждой отдельной частоте, а на октавных полосах (интервалах) частот, у которых отношение верхней границы частоты fв к нижней fи равно 2. Для удобства и сопоставимости результатов измерений границы всех частотных полос стандартизированы, а сами полосы характеризуют не граничными частотами, а их среднегеометрическими значениями:

(10.5).

Всего используют девять октавных полос со следующими среднегеометрическими частотами: 31,5; 63; 125; 250; 500; 1000; 2000; 4000; 8000 Гц, на каждой из которых измеряют уровень звукового давления.

Спектральный состав шума (уровень шума на каждой активной полосе) необходимо знать при определении источника шума и разработке мер защиты от него. Дело в том, что частотные характеристики шума соответствуют тем или иным частотам вращения, перемещения или вибрации отдельных деталей и узлов механизмов. Сравнивая частотную характеристику шума с частотами движения деталей, можно определить, какие из них являются источниками повышенного шума, и принять необходимые меры по его устранению. Кроме того, способы защиты от низкочастотных и высокочастотных звуков на пути их распространения имеют определенное различие.

Спектральный анализ шума проводят шумомерами с помощью набора соответствующих фильтров, выделяющих в исследуемом спектре ту часть звуков, которая характеризуется заданным интервалом частот.

Шум подразделяют на широкополосный, с непрерывным спектром шириной более одной октавы, и тональный, в спектре которого имеются выраженные дискретные тона. По длительности он может быть постоянным, колеблющимся, прерывистым, импульсным.

Для ориентировочной оценки широкополосного шума допускается проводить измерение сразу во всем диапазоне слышимых частот на частотных характеристиках «А» шумомеров, имитирующих чувствительность к шуму уха человека. Показания приборов в этом случае записывают в дБЛ.

Уровни звукового давления являются логарифмическими величинами, поэтому при сравнении разных источников шума или при определении суммарного шума от нескольких источников их нельзя складывать или вычитать чисто арифметически. Для этого используют формулу.

(10.6).

где L1, L2, Ln — уровни звукового давления, создаваемые в расчетной точке 1, 2, и-м источниками шума.

Если источники шума одинаковы по интенсивности (если L1= L2= Ln), то предыдущее выражение может быть упрощено:

(10.7).

где L — уровень шума от одного источника; п — количество одинаковых по интенсивности источников шума.

Если один источник шума создает уровень звукового давления 90 дБ, а другой — 84 дБ, то их суммарный уровень будет не 174 дБ (90 + 84), а всего 91 дБ. Добавка к уровню 90 дБ составит лишь 1 дБ. Из этого следует, что для успешного снижения шума необходимо в первую очередь выявить и заглушить наиболее интенсивный источник шума, так как добавка других уже незначительна. При наличии множества примерно одинаковых источников шума устранение одногодвух из них практически не снижает общего шума. Например, если вместо 10 одинаковых источников оставить только шесть, то уровень шума снизится всего на 2 дБ.

Снижение уровня звукового давления на каждые 10 дБ соответствует уменьшению физиологически воспринимаемой человеком громкости звука в два раза. Например, шум в 60 дБ вдвое тише, чем шум в 70 дБ.

Звуковые волны в помещении, многократно отражаясь от стен, потолка, производственного оборудования, увеличивают общий шум на 5−15 дБ.

Звуковые колебания воспринимаются органами слуха и через кости черепа (костно-черепная проводимость на 20−30 дБ меньше). Длительное воздействие шума приводит к развитию так называемой шумовой болезни — общего заболевания организма с преимущественным поражением органов слуха, центральной нервной и сердечно-сосудистой систем. Шум вызывает головную боль, раздражительность, быструю утомляемость, частичную и полную потерю слуха, снижение секреции желудка, нарушение периферического кровообращения за счет сужения капилляров кожного покрова и слизистых оболочек, повышение артериального давления. Психические реакции на шум появляются с уровнем звука 30 дБ. Снижение остроты слуха может возникнуть уже через пять лет работы при интенсивности шума 85 дБА.

Шум усиливает действие профессиональных вредностей, на 10−15% повышает общую заболеваемость работающих, снижает производительность труда, особенно сложного, умственного. При повышении шума с 70 до 90 дБА рабочий должен затратить на 10−20% больше физических и нервных усилий, чтобы выполнить ту же самую работу. Действие шума на организм возрастает при повышении напряженности и тяжести труда.