Распространение шума в акустической среде

Закономерности распространения шума позволяют выявить возможности уменьшения его воздействия на человека. Основной задачей акустического анализа является оценка уровня шума в на рабочем месте, т.е. в расчетной точке РТ рабочего помещения. В СНиП 23-03-2003 приведена полная методика анализа.

Шум, достигающий расчетной точки РТ, складывается из прямой I_ПР и отраженной составляющей I_ОТР.

Проведем анализ для 2-х характерных случаев:

· для открытого пространства, когда отсутствует отражение, т.е. при I_ОТР=0;

· для помещения при наличии отраженной составляющей I_ОТР¹0.

1. Источник выделяет в среду звуковые волны с акустической мощностью W.

Средняя интенсивность в РТ, находящейся на расстоянии r от источника при равномерном распространении в неограниченном пространстве составляет

I_СР=W/4pr²=W/S

Так как, во-первых, реальный источник излучает энергию в среду неравномерно и, во-вторых, в среде существуют преграды, отражающие звук, то фактическая величина I должна быть скорректирована фактором направленности Ф и коэффициентом ослабления k

I=WФ/Sk

Разделим обе части уравнения на I₀ и прологарифмируем при I₀=W₀/S₀, где S₀ — площадь единичной сферы, S₀= 1 м²)

Учитывая, что S₀=1, окончательно получим

L_РТ=L_W+10lg(Ф/S)-10lgk

2. При работе источника в помещении звуковые волны многократно отражаются. Возникает зона отраженного звука, которая может увеличить уровень шума на 10¼15 дБ. Интенсивность отраженных звуковых волн выражается уравнением I_ОТР=4W/B, где В — постоянная помещения, зависящая от его размеров и коэффициентов звукопоглощения внутренних поверхностей a

a=I_ПОГЛ/I_ПАД

Так как поверхности в помещении имеют разные коэффициенты a, то вводится средний коэффициент звукопоглощения a_СР и эквивалентная площадь помещения А

a_СР=Sa_iS_i/S_ОГР, А=a_СРS_ОГР,

где S_ОГР — общая площадь ограждающих поверхностей.

Величина В зависит от a_СР и А

В=А/(1-a_СР)

Таким образом, полная интенсивность шума в РТ составит

I=I_ПР+I_ОТР=WФ/Sk+4W/B

После деления на I₀ и логарифмирования уравнения для I получим (при k=1)

L_РТ=L_W+10lg(Ф/S+4/B)

Рассмотренные случаи являются предельными, но реально в объеме одного и того же помещения существуют зоны с преимущественным влиянием прямого или отраженного звука. На практике при анализе расчетного случая производится предварительная оценка того, в какой зоне помещения находится расчетная точка. Вокруг источника образуется поле прямого звука (поле бегущих волн Френеля). На расстоянии r_ГР его мощность становится равной мощности отраженного поля (реверберирующее поле Фраунгофера). В простейшем случае

Величина телесного угла W зависит от положения источника. Максимальная его величина в неограниченном пространстве составляет 4π стерадианов. Если источник расположен на плоскости, например на полу или небольшом расстоянии от него, излучение происходит в полупространство и W=2π. При расположении источника у стены излучение происходит в четверть пространства, поэтому W=π.