Шум: понятие, источники, виды, параметры и нормирование

Всякий нежелательный звук принято называть шумом. Шум вреден для здоровья, снижает работоспособность, повышает уровень опасности. Поэтому необходимо предусматривать меры защиты от шума. А для этого необходимо обладать соответствующими знаниями.

Шум — это механические колебания, распространяющиеся в твердой, жидкой или газообразной среде. Частицы среды при этом колеблются относительно положения равновесия. Звук распространяется в воздухе со скоростью 344 м/с. Шум создается источником, который имеет определенную мощность Р. Мощность, приходящаяся на единицу площади, перпендикулярной к направлению распространения звука, называется интенсивностью звука I. Если источник шума находится в сфере радиуса г, то средняя интенсивность звука на поверхности этой сферы равна Icp = Р/ 4рr2, Вт/м2.

Давление Р, возникающее в среде при прохождении звука, называется акустическим. Оно измеряется в Н/м2 или Па. На слух действует квадрат звукового давления. Интенсивность звука I связана со звуковым давлением зависимостью:

.

где с — удельная плотность среды; с — скорость звука в среде.

Абсолютные значения интенсивности и давления меняются в широких пределах. Пользоваться абсолютными значениями этих характеристик шума неудобно. Кроме того, ощущения человека пропорциональны логарифму раздражителя (закон Вебера-Фехнера). Поэтому введены особые показатели, называемые уровнями, которые выражаются в децибелах (дБ). Уровень интенсивности шума определяется по формуле:

Дб, где Io — интенсивность, соответствующая порогу слышимости, Iо = 10−12 Вт/м2.

Уровень звукового давления равен:

Дб, где р0 = 2* 10−5 Н/м2 = Па — давление порога слышимости.

Слуховой аппарат человека наиболее чувствителен к звукам высокой частоты. Поэтому для оценки шума необходимо знать его частоту, которая измеряется в герцах (Гц), то есть числом колебаний в секунду. Ухо человека воспринимает звуковые колебания в пределах 16—20 000 Гц. Ниже 16 Гц и выше 20 000 Гц находятся соответственно области неслышимых человеком инфразвуков и ультразвуков. Зависимость уровней от частоты называется спектром шума. Спектры шума (как и вибрации) бывают дискретными, сплошными и смешанными. У сплошных спектров интервалы между частотными составляющими бесконечно малы.

В практике борьбы с шумом используются октавные полосы, то есть f2/f1 = 2. Используется такой ряд среднегеометрических частот октавных полос: 63, 125, 250, 500, 1000, 2000, 4000, 8000 Гц. Спектры представляются в виде таблиц или графиков.

Субъективное восприятие шума оценивается по кривым равной громкости.

Если необходимо найти общий уровень шума нескольких источников, то складываются интенсивности, но не уровни. Общий уровень шума L нескольких одинаковых источников п с уровнем Li равен:

L = Li + 10 lg n, дБ.

Источники шума могут излучать энергию по направлениям неравномерно. Эта неравномерность характеризуется коэффициентом Ф, который равен:

Ф = I/Iср = Р2/ Р2ср.

В знаменателе средние значения интенсивности и давления, если бы энергия излучалась в сферу.

Направленность характеризуют показателем направленности ПН:

ПН = 10 lg Ф = 20 lg (Р/Рср) = L — Lср.

Уровни звукового давления, создаваемые одной и той же машиной, могут существенно отличаться в зависимости от условий установки: в помещении, на открытом воздухе. Но звуковая мощность остается неизменной. Уровень звуковой мощности:

Lp = 10 lg Р/Ро, дБ, где ро — пороговая мощность, равная 10−12 Вт.

Установлены следующие методы, определения шумовых характеристик машин:

• 1) метод свободного звукового поля;
• 2) метод отраженного звукового поля (реверберационные камеры);
• 3) метод образцового источника шума;
• 4) метод измерения шумовых характеристик на расстоянии 1 м от наружного контура машины.

Наиболее точны первые два метода.

Вредное воздействие шума зависит и от длительности нахождения человека в неблагоприятных в акустическом отношении условиях. Поэтому введено понятие дозы шума. Доза шума — Д в Па2 * ч — интегральная величина, учитывающая акустическую энергию, воздействующую на человека за определенный период времени, определяется по формуле:

.

Допустимая доза шума равна:

Ддоп = Ра доп2 * Тр.д.,.

где Ра доп — допустимое давление (по шкале А), Па; Tp.д. — продолжительность действия шума, ч.

Нормирование может осуществляться несколькими методами:

• 1. по предельному спектру (ПС). ПС — это восемь нормативных уровней звукового давления на частотах от 31,5 до 8000 Гц (в октавных полосах);
• 2. нормирование уровня звука в дБА;
• 3. по дозе шума.

Задачами акустического расчета являются:

• 1. определение уровня звукового давления в расчетной точке, когда известен источник шума и его шумовые характеристики;
• 2. определение величины снижения шума;
• 3. разработка мероприятия по снижению шума до допустимой величины.

Для снижения шума могут быть применены следующие методы:

• 1. снижение шума в источнике;
• 2. изменение направленности излучения;
• 3. рациональная планировка предприятий и цехов, акустическая обработка помещений;
• 4. снижение шума на пути его распространения;
• 5. средства индивидуальной защиты от шума.

Измерение шума проводят с целью определения уровней звуковых давлений на рабочих местах и соответствия их санитарным нормам, а также для разработки и оценки эффективности различных шумоглушащих мероприятий.

Основным прибором для измерения шума является шумомер. В шумомере звук, воспринимаемый микрофоном, преобразуется в электрические колебания, которые усиливаются и затем, пройдя через корректирующие фильтры и выпрямитель, регистрируются стрелочным прибором.

Диапазон измеряемых суммарных уровней шума обычно составляет 30−130 дБ при частотных границах 31,5−8000 Гц.

Шумомеры имеют переключатель, позволяющий вести измерения по трем шкалам: А, В, С (или линейной шкале).

В шумомерах используют электродинамические и конденсаторные микрофоны.

Для определения спектров шума шумомер подключают к фильтрам и анализаторам.

В ряде случаев шум записывается на магнитофон (через шумомер) и затем в лабораторных условиях анализируется.

Измерение шума на рабочих местах промышленных предприятий производят на уровне уха работающего при включении не менее 2/3 установленного оборудования.

В настоящее время для измерений шума используют отечественные шумомеры Ш-70, прибор ИШВ в комплекте с октавными фильтрами. Для анализа шума применяют спектрометр С34.

Из зарубежных приборов хорошие характеристики имеют акустические комплекты фирм «RFT» и «Брюль и Къер».