Физические характеристики шума

при оценке шума используют логарифмический показатель, который называется уровнем интенсивности:

,

причем размерность этой величины «бел» названа по имени изобретателя телефона А. Белла (1847 – 1922). Получила распространение более мелкая единица измерения: одна десятая часть бела – децибел (1 дБ = 0,1 Б), при этом выражение для уровня интенсивности примет вид

,

где L_J – уровень интенсивности звука, дБ;

J – интенсивность в точке измерения, Вт/м²;

J₀ – интенсивность, соответствующая порогу слышимости, J₀ = 10^-12 Вт/м².

При гигиенической оценке и нормировании шума используется показатель – уровень звукового давления:

,

где L_Р – уровень звукового давления, дБ;

Р– звуковое давление в точке измерения, Па;

Р₀ – пороговое значение 2×10^-5 Па.

Значения L_J и L_р численно совпадают при нормальных физических условиях.

В производственном помещении обычно бывает несколько источников шума. Суммарный уровень звукового давления нескольких различных источников звука определяется по формуле

L=101g[10^(L1/10)+10(^L2/10) + ... +10^(Ln/10)]дБ,

где L₁, L₂, ..., L_n– уровни звукового давления, создаваемые каждым из источников звука в исследуемой точке пространства.

Суммарный уровень шума от одинаковых по своему уровню источников определяется по формуле

L_å = L_i + 10 lgn,

гдеL_i – уровень звукового давления одного источника, дБ;

n – количество источников шума.

Например, два одинаковых источника совместно создадут уровень на 3 дБ больше, чем каждый источник.

Суммарный уровень шума от двух различных по своему уровню источников можно определить по формуле

L_å = L_max + DL,

где L_max– максимальный уровень звукового давления одного из двух источников;

DL – поправка, зависящая от разности между максимальным и минимальным уровнем звукового давления в соответствии с табл. 9.

Таблица 9

Значение поправки DL при сложении уровней шума

Пользуясь табл. 9, можно определить суммарный уровень звукового давления нескольких различных источников звука, складывая их попарно последовательно следующим образом. По разности двух уровней l₁ и L₂ по табл. 9 определяют добавку ΔL, которую прибавляют к большему уровню l₁, в результате чего получают уровень l_1,2= L₁ + ΔL. Уровень L_1,2 суммируется таким же образом с уровнем L₃,и получают уровень L_1,2,3 и т.д. Окончательный результат L_сум округляют до целого числа децибел.

Метод расчета применим в тех случаях, когда имеются данные об уровнях и продолжительности воздействия шума на рабочем месте, в рабочей зоне или различных помещениях, рассчитывается эквивалентный уровень звука с использованием поправок на время действия каждого уровня звука, определяемых по табл. 10.

Расчет производится следующим образом. К каждому измеренному уровню звука добавляется (с учетом знака) поправка по табл. 10, соответствующая его времени действия (в часах или % от общего времени действия). Затем полученные уровни звука складываются, как описано выше.

Таблица 10

Значение поправок на время действия шума

Пример расчета

Уровни шума за 8-часовую рабочую смену составляли 80, 86 и 94 дБА в течение 5, 2 и 1 часа соответственно. Этим временам соответствуют поправки по табл. 10, равные -2, -6, -9 дБ. Складывая их с уровнями шума, получаем 78, 80, 85 дБА. Теперь, используя табл. 9, складываем эти уровни попарно:
l_1,2= L₂ + ΔL = 80 + 2,2 = 82 дБА; L_1,2,3 =l₃ + ΔL = 85 + 1,8 = 86,8 дБА. Округляя, получаем окончательное значение эквивалентного уровня шума 87 дБА. Таким образом, воздействие этих шумов равносильно действию шума с постоянным уровнем 87 дБА в течение 8 часов.

Нормирование шума

Нормативные документы:

- ГОСТ 12.1.003-83* ССБТ. Шум. Общие требования безопасности;

- Санитарные нормы СН 2.2.4/2.1.8.562-96. Шум на рабочих местах, в помещениях жилых, общественных зданий и на территории жилой застройки.

При нормировании шума используют три метода: нормирование по предельному спектру шума; нормирование уровня звука в децибелах А (дБА); нормирование по дозе шума.

Первый метод нормирования является основным для постоянных шумов. Здесь нормируются уровни звукового давления в девяти октавных полосах, указанных выше. Совокупность девяти допустимых уровней звукового давления называется предельным спектром (ПС). С ростом частоты (более неприятный шум) допустимые уровни уменьшаются. Каждый из спектров имеет свой индекс ПС, который соответствует уровню звукового давления в октавной полосе со среднегеометрической частотой 1000 Гц, например ПС – 60.

Второй метод нормирования основан на измерении общего эквивалентного (по энергии) уровня шума по шкале «А» шумомера (дБА). Частотная характеристика «А» имитирует кривую чувствительности уха человека, для которой характерна пониженная чувствительность на низких частотах.

,

где P_А – среднеквадратичная величина звукового давления с учетом коррекции «А» шумомера. Уровень звука (дБА) используется для ориентировочной оценки постоянного и непостоянного шума, так как мы не знаем спектра шума. Уровень звука (дБА) связан с предельным спектром зависимостью L_А + 5.

Третий метод – нормирование по дозе шума. Вредное воздействие шума зависит от его продолжительности. Для того чтобы учесть продолжительность воздействия, введено понятие дозы шума. Доза шума – D, Па²·ч – интегральная величина, учитывающая акустическую энергию, воздействующую на человека за определенный период времени:

.

Допустимая доза шума:

D_доп = Р²_{А доп} ·Т_р.д ,

где Р_{А доп} – допустимое давление (по шкале «А»), Па; Т_р.д – продолжительность действия шума, ч.

Допустимый уровень звука на территории жилой застройки:

с 7⁰⁰ до 23⁰⁰ – не более 40 дБА,

с 23⁰⁰ до 7⁰⁰ – не более 30 дБА.

Ультразвук и инфразвук

Ультразвуком называются механические колебания упругой среды с частотой, превышающей верхний предел слышимости, – 20 кГц.

Ультразвук, так же как и шум, можно характеризовать уровнем звукового давления (дБ) или интенсивностью (Вт/м²).

Ультразвук обладает главным образом локальным действием на организм, поскольку передается при непосредственном контакте с ультразвуковым инструментом, обрабатываемыми деталями или средами, где возбуждаются ультразвуковые колебания (контактный ультразвук).

Длительное систематическое воздействие ультразвука, распространяющегося воздушным путем (воздушный ультразвук), вызывает изменения нервной, сердечно-сосудистой и эндокринной систем, слухового и вестибулярного анализаторов.

Основу профилактики неблагоприятного воздействия ультразвука на работающих составляет гигиеническое нормирование.

Нормативные документы:

- ГОСТ 12.1.01-89 ССБТ. Ультразвук. Общие требования безопасности;

- СанПиН 2.2.4/2.1.8.582-96. Гигиенические требования при работах с источниками воздушного и контактного ультразвука промышленного, медицинского и бытового назначения.

Этими нормативными документами ограничиваются уровни звукового давления в высокочастотной области слышимых звуков и ультразвуков на рабочих местах (от 80 до 110 дБ при среднегеометрических частотах третьоктавных полос от 12,5 до 100 кГц).

Инфразвук– неслышимая человеком область колебаний. Обычно верхней границей инфразвуковой области считают 16…25 Гц. Нижняя граница инфразвука не определена.

Наибольшую интенсивность инфразвуковых колебаний создают машины и механизмы, совершающие низкочастотные механические колебания (инфразвук механического происхождения), или турбулентные потоки газов и жидкостей (инфразвук аэродинамического или гидродинамического происхождения).

Исследования биологического действия инфразвука на организм показали, что при уровне от 110 до 150 дБ и более он может вызывать у людей неприятные субъективные ощущения и изменения в центральной нервной, сердечно-сосудистой и дыхательной системах, вестибулярном анализаторе.

Нормируемыми характеристиками инфразвука на рабочих местах согласно СН 2.2.4/2.1.8.583-96 «Инфразвук на рабочих местах, в жилых и общественных помещениях и на территории жилой застройки» являются ypoвни звукового давления в децибелах воктавных полосах со среднегеометрическими частотами 2, 4, 8, 16 Гц.

Допустимыми уровнями звукового давления являются 105 дБ в октавных полосах 2, 4, 8, 16 Гц и 102 дБ в октавной полосе 31,5 Гц. При этом общий уровень звукового давления не должен превышать 110 дБ.

Вибрация

Вибрация — механическое колебательное движение системы с упругими связями.

Источники вибраций: различное производственное оборудование.

В отличие от звука, вибрация воспринимается различными органами и частями тела. Тело человека представляет сложную колебательную систему, обладающую собственным резонансом, что и определяет строгую частотную зависимость многих биологических эффектов вибрации.