Файл: Федеральное агентство железнодорожного транспорта Уральский государственный университет путей сообщения Кафедра Техносферная безопасность.docx
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 04.12.2023
Просмотров: 381
Скачиваний: 7
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
Одно из наиболее отрицательных влияний шума – его аккумулятивный эф- фект. Шумовое раздражение накапливается и происходит угнетающее воз- действие на нервную систему, начинаются нервно-психологические заболевания.
Человеческое ухо воспринимает звуки частотой от 20 до 20000 Гц. При решении практических проблем снижения шума используют более узкий диа- пазон частот; примерно от 60 до 10 000 Гц. Хорошо воспринимаются звуки частотой от 3000 до 5000 Гц (3–5 кГц), эти же звуки производят большое утом- ляющее действие на человека.
Звуки с частотой ниже 20 Гц называются инфразвуком, с частотой выше
20000 Гц – ультразвуком.
Различают следующие виды шума: воздушный, структурный и ударный.
Воздушный шум – это шум, который передается волновыми колебаниями воздуха, через открытую дверь, окно, вентиляционный канал, щели, дыры, по- ры в стенах и перекрытиях квартиры или дома.
Структурный шум – шум, передающийся волновыми колебаниями час- тиц структуры здания и квартиры: стены, перекрытия, трубы, мусоропровод, лифт, т. е., как барабан работают стена, пол, потолок.
Ударный шум создается волновыми колебаниями любых частиц от уда- ров по ним. По нашему мнению, этот шум больше относится к природе шума, чем к виду, ведь шум от удара передается и по воздуху, и через структурные элементы здания.
Механический шум возникает в результате работы различных механиз- мов с неуравновешенными массами вследствие их вибрации, а также одиноч- ных или периодических ударов в сочленениях деталей сборочных единиц или конструкций в целом. Аэродинамический шум образуется при движении воз- духа по трубопроводам, вентиляционным системам.
По характеру нарушения физиологических функций шум разделяется на такой, который мешает (препятствует языковой связи), раздражающий – (вы- зывает нервное напряжение и вследствие этого – снижение работоспособности, общее переутомление), вредный (нарушает физиологические функции на дли- тельный период и вызывает развитие хронических заболеваний, которые непо- средственно связаны со слуховым восприятием: ухудшение слуха, гипертония, туберкулез, язва желудка), травмирующий (резко нарушает физиологические функции организма человека).
-
Физико-физиологические характеристики шума
Основными физическими параметрами, характеризующими шум в ка- кой-либо точке пространства, с точки зрения охраны труда, являются звуковое давление P, интенсивность звука I, частота f, звуковая мощность W, уровни
звукового давления LP, интенсивности LI и мощности L w.
Звуковое давление – это переменная составляющая давления воздуха, возникающая в результате колебания источника звука, накладывающаяся на атмосферное давление и вызывающая его флуктуацию (колебание).
Таким образом, звуковое давление определяется как разность между мгновенным значением полного давления и средним давлением, которое на- блюдается в среде при отсутствии источника звука.
Единица измерения – Па (н/м2).
На слух действует квадрат звукового давления
1 T
P2 = ∫ P2 (t) dt,
(1)
To 0
где То – время осреднения, Т = 30–100 мс;
Р(t) – мгновенное значение полного звукового давления.
При распространении звуковой волны происходит перенос энергии. Ко- личество звуковой энергии, отнесенное к единице поверхности и проходящей в одну секунду в направлении распространения волн, называется интенсивно- стью звука.
Интенсивность J и звуковое давление Р связаны между собой соотноше-
нием
p 2
J = ρ c ,
(2)
где Р – среднеквадратичное значение звукового давления, Па;
– плотность среды, кг/м3.
с – скорость распространения звука, м/с.
Звуковое давление и интенсивность звука являются характеристиками зву- кового поля в определенной зоне пространства и не характеризуют непосредст- венно источник шума. Характеристикой непосредственно источника шума явля- ется его звуковая мощность (W). Эта величина характеризует определенное коли- чество энергии, затрачиваемой источником звука в единицу времени на возбуж- дение звуковой волны. Звуковая мощность источника определяет интенсивность генерируемых волн. Чем выше интенсивность данной волны, тем выше громкость звука. В обычных условиях источник звука излучает энергию независимо от ок- ружающей среды, так же, как электрический камин излучает теплоту.
Единицей измерения мощности источника звука является Ватт (Вт).
В реальных условиях мощность источника звука изменяется в очень ши-
роких пределах: от 10-12 до многих миллионов ватт (табл. 2). В таких же широ- ких пределах изменяются звуковое давление и интенсивность.
Таблица 2
Звуковая мощность различных источников
| Р, Вт | Lp, дБ (относительно 10-12 Вт) | Источники шума |
| 100 000 000 | 200 | Стартовый двигатель |
| 10 000 000 | | ракеты «Сатурн» |
| 1 000 000 | 180 | |
| 100 000 | | |
| 10 000 | 160 | Самолет «Боинг 707» |
| 1 000 | | |
| 100 | 140 | Оркестр из 75 инструментов |
| 10 | | |
| | | Цепная пила по дереву |
| 1 | 120 | |
| 0,1 | | |
| 0,01 | 100 | |
| 0,001 | | |
| | | Двигатель среднего авто |
| 0,0001 | 80 | |
| | | мобиля |
| 0,00001 | | |
| | | Обычный голос |
| 0,000001 | 60 | |
| 0,0000001 | | |
| 0,00000001 | 40 | |
| 0,000000001 | | |
| | | Шепот |
| 0,0000000001 | 20 | |
| 0,00000000001 | | |
| 0,000000000001 | 0 | |
Ухо человека не может определять звуковое давление в абсолютных единицах, но может сравнивать давление различных источников звука. Именно поэтому, а также, учитывая большой диапазон используемого звукового давле- ния для его определения, пользуются относительной логарифмической шкалой, которая позволяет резко сократить диапазон значений измеряемых величин. Каждому делению такой шкалы соответствует изменение интенсивности звука, звукового давления или другой величины не на определенное число единиц, а в определенное число раз.
Применение логарифмической шкалы оказалось возможным и удобным благодаря физиологической особенности нашего слуха – одинаково реагиро- вать на относительно равные изменения интенсивности звука. Например, воз- растания интенсивности звука в десять раз (от 0,1 до 1, от 1 до 10 или от 10 до 100 Вт/м2) оцениваются как примерно одинаковые приросты громкости. При
увеличении любого числа в одном и том же отношении его логарифм также возрастает на одно и то же число единиц (ℓq 10 = 1, ℓq 100 = 2; ℓq 1000 = 3 и т. д.), что и отражает вышеуказанную особенность слуха.
Десятичный логарифм отношения двух интенсивностей звука называют уровнем одной из них по отношению к другой L. Единицей измерения уровня является Бел (Б), ей соответствует отношение уравниваемых интенсивностей, равное 10. Если они отличаются в 100, 1000, 10000 paз, то уровни имеют раз- ницу соответственно в 2, 3, 4 Бел – слишком большая величина, поэтому в практических измерениях пользуются десятыми долями бела – децибелами (дБ). Можно измерять в децибелах не только отношения, но и сами величины интенсивностей или звуковых давлений. В соответствии с требованиями меж- дународной организации по стандартизации (ИСО) условились за нулевой уро- вень звука принять интенсивность, равную J = 10-12 Вт/м2. Это нулевой (поро-
говый) уровень звука. Тогда интенсивность любого звука или шума можно за- писать:
а) уровень интенсивности звука
J
Lу 10 lq J,
(3)
o
где Jo – пороговое значение интенсивности, равное 10-12 Вт/м2 ,
б) уровень звукового давления
L
10 lq p
2
p 2
20 lq p ,
p
(4)
o o
где Ро – пороговое значение звукового давления, равное 2 · 10-5 Па, являющее- ся порогом слышимости при частоте 1000 Гц (установлено международ-ным соглашением).
Уровни интенсивности звука и звукового давления связаны следующим образом:
L L 10 lq
o co ,
c
(5)
где о и со – плотность среды и скорость звука при нормальных атмосферных условиях;
и с – плотность среды и скорость звука в воздухе при замерах. Пороговые значения Jo подобраны так, что при нормальных атмосфер-
ных условиях ( = о и с = со) уровень звукового давления L равен уровню ин-
тенсивности Ly (L = Lу)
в) уровень звуковой мощности
w
Lw 10 lq w,
(6)
o
где wо – пороговое значение звуковой мощности, равное 10-12 Вт.
Частотный спектр. Зависимость звукового давления или звуковой мощ- ности как физических величин от времени можно представить в виде суммы конечного или бесконечного числа простых синусоидальных колебаний этих величин. Зависимость среднеквадратичных значений этих синусоидальных со- ставляющих (или соответствующих им уровней в децибелах) от частоты назы- вается частотным спектром или просто спектром.
Говоря о спектре, необходимо указывать ширину частотных полос, в кото- рых производится определение спектра. Чаще всего применяются октавные и третьоктавные полосы. Октавная полоса (октава) – такая полоса частот, в ко-
торой верхняя граничная частота fгр.в в два раза больше нижней fгр.н. В третьок- тавной полосе соотношение равно 1,26. Полоса частот определяется средне- геометрической частотой
fср.г.fгр.в.
fгр.н . .
(7)
Значения среднегеометрических и граничных частот октавных полос, принятых для гигиенической оценки шума, приведены в табл. 3.
Таблица 3
Среднегеометрические и граничные частоты октавных полос
| Среднегеомет- рическая частота, Гц | 31,5 | 63 | 125 | 250 | 500 | 1000 | 2000 | 4000 | 8000 |
| Диапазон частот, | 20– | 45– | 90– | 180– | 355– | 710– | 1400 | 2800– | 5600– |
| Гц | 45 | 90 | 160 | 355 | 710 | 1400 | 2800 | 5600 | 11200 |
В практике нормирования и оценки шума под спектром обычно пони- мают зависимость уровней звукового давления в октавных или третьоктавных полосах частот от среднегеометрической частоты этих полос. Спектр представ- ляется в виде таблиц или графиков. Характер спектра, следовательно, и произ- водственного шума, может быть низкочастотным, среднечастотным и высоко- частотным:
-
низкочастотный – спектр с максимумом звукового давления в области частот до 300 Гц; -
среднечастотный – спектр с максимумом звукового давления в области частот 300 – 800 Гц;
-
высокочастотный – спектр c максимумом звукового давления в области частот свыше 800 Гц.
Шумы также подразделяются:
-
на широкополосные, с непрерывным спектром, шириной более одной октавы (шум подвижного состава, водопада); -
тональные, в спектре которых имеются слышимые дискретные тона (звон, свист, сирена и т. п.). Тональный характер шума устанавливается изме- рением в третьоктавных полосах частот по превышению уровня в одной полосе над соседними не менее чем на 10 дБ.