Влияние шума на работающих
Рис.2.7.Потеря слуха у ткачих при стаже работы:
1-4 года; 2-8 лет; 5-16 лет
Рис. 2.8. Потеря слуха на разных частотах в зависимости от возраста
Промышленный шум является не единственной причиной потери слуха. Помимо этого необратимые потери слуха наступают и с увеличением возраста (рис. 2.8). Обычно это явление начинается в возрасте приблизительно 30 лет у мужчин и 35 лет у женщин с потери чувствительности слуха к высоким частотам. С годами оно распространяется на более низкие частоты, достигая речевого диапазона 500-3000 Гц.
Звуковые волны возникают при нарушении стационарного состояния среды вследствие наличия в ней какого-либо возмущающего воздействия. Скорость, с которой распространяется звуковая волна, называется скоростью звука. Скорость звука с, м/с, зависит только от характеристик среды распространения и может изменяться в очень широких пределах с = . В воздухе при температуре 20 °С скорость
звука составляет 340 м/с, где ρ - плотность среды кг/м3, К - модуль объемной упругости среды, Па.
Любое колебательное движение характеризуется частотой f и периодом колебаний Т. Период колебаний Т = 1/ f соответствует временному интервалу, через который в каждой точке пространства временное развитие колебаний будет повторяться. Этому временному интервалу будет соответствовать пространственный интервал повторения волновой картины, так называемая длина волны λ, м, определяемая соотношением λ = c/f. В частотном диапазоне звуковых колебаний длины волн изменяются от нескольких десятков метров до нескольких сантиметров.
Область пространства, в которой распространяются звуковые волны, называется звуковым полем. В каждой точке звукового поля давление и скорость движения частиц воздуха изменяются во времени. Разность между мгновенным значением полного давления и средним давлением, которое наблюдается в невозмущенной среде, называется звуковым давлением р, измеряемым в Па. Так как звуковое давление есть функция времени, то для его оценки используется осредненная величина, а именно средний квадрат звукового давления, получаемый осреднением мгновенных значений р2 на некотором интервале времени То. Такое осреднение осуществляется и в нашем слуховом аппарате (время осреднения составляет порядка нескольких миллисекунд).
При распространении звуковой волны происходит перенос энергии, который характеризуется интенсивностью звука I, Вт/м2. Интенсивность связана со звуковым давлением следующим соотношением:
.
Величины звукового давления и интенсивности звука, с которыми приходится иметь дело в практике борьбы с шумом, могут меняться в широких пределах: по давлению до 108 раз, по интенсивности до 1016 раз. Оперировать такими цифрами неудобно. Выяснено, что ощущения человека, возникающие при различного рода раздражениях, в частности при шуме, пропорциональны логарифму количества энергии раздражителя. Поэтому были введены логарифмические величины - уровни звукового давления и интенсивности.
Уровень интенсивности звука (дБ) определяют по формуле
,
где - пороговая интенсивность звука, соответствующая порогу слышимости на частоте 1000 Гц (
= 10-12 Вт/м2). Уровень звукового давления (дБ) определяют по формуле
,
где - пороговое звуковое давление,
= 2 • 10-5 Па на частоте 1000 Гц.
Пороговые значения звукового давления и интенсивность звука связаны соотношением
,
где ρ0, c0 - плотность воздуха и скорость звука при нормальных атмосферных условиях.
Величину уровня интенсивности применяют при получении формул акустических расчетов, а уровня звукового давления - для измерения шума и оценки его воздействия на человека, поскольку орган слуха чувствителен не к интенсивности, а к среднеквадратическому давлению. Связь между уровнем интенсивности и уровнем звукового давления определяется выражением
.
При нормальных атмосферных условиях =
.
В том случае, когда в расчетную точку попадает шум от нескольких источников, суммарный уровень шума определяется по формуле
,
где Li - уровни звукового давления или уровни интенсивности, создаваемые каждым источником.
Если имеется п одинаковых источников шума с уровнем звукового давления L, создаваемым каждым источником, то суммарный уровень шума (дБ) составляет
.
Из этой формулы видно, что два одинаковых источника совместно создадут уровень на 3 дБ больший, чем каждый источник в отдельности.
Шумы принято классифицировать по их спектральным и временным характеристикам. В зависимости от характера спектра шумы бывают тональными, в спектре которых имеются слышимые дискретные тона, и широкополосными - с непрерывным спектром шириной более одной октавы.
По временным характеристикам шумы подразделяют на постоянные, уровень звука которых за 8-часовой рабочий день изменяется во времени не более чем на 5 дБА, и непостоянные, для которых это изменение более 5 дБА. В свою очередь, непостоянные шумы делят на колеблющиеся во времени, прерывистые и импульсивные.
В табл. 2.8 приведены показатели звукового давления и уровни, создаваемые характерными источниками шума.
При воздействии ударной волны на человека и животных считается безопасным избыточное давление во фронте ударной волны 10 кПа и менее. Легкие поражения (звон в ушах, головокружение, головная боль) наступают при избыточном давлении 20-40 кПа. Поражения средней тяжести (контузии головного мозга, повреждения органов слуха, кровотечения из носа и ушей) возникают при избыточном давлении 40-60 кПа.
Любой источник шума характеризуется, прежде всего, звуковой мощностью. Звуковая мощность источника Р - это общее количество звуковой энергии, излучаемой источником шума в окружающее пространство за единицу времени. Если окружить источник шума замкнутой поверхностью площадью S, то звуковая мощность Р источника (Вт) составит
,
где In - нормальная к поверхности составляющая интенсивности.
Таблица 2.8