Физические характеристики шума

Защита от шума

(ауд. 401^а, кафедра БЖД)

Методические указания

к выполнению лабораторной работы

по дисциплине «безопасность жизнедеятельности»

для студентов всех форм обучения

Барнаул 2003

УДК 628.517.2 (075.5)

Гергерт В.Р., Стуров Д.С. Защита от шума: Методические указания к выполнению лабораторной работы по дисциплине «Безопасность жизнедеятельности» для студентов всех форм обучения / Алт. гос. техн. ун-т им. И.И. Ползунова. - Барнаул: Изд-во АлтГТУ, 2003.

В работе приведены основные понятия, характеристики и определения по шуму. Даны сведения о нормировании и методах защиты от шума. Описан стенд оригинальной конструкции, выполненный по проекту В.Р. Гергерта и порядок выполнения задания по выбранному варианту. Приведены контрольные вопросы и литература для самоподготовки

Методические указания рассмотрены и одобрены на заседании кафедры «Безопасность жизнедеятельности»

Цель работы

Освоить: Основы защиты от производственного шума, методы измерения шума современными техническими средствами; оценивать результаты в сравнении с санитарными нормами.

Последовательность выполнения работы

1. Ознакомиться с методическими указаниями и уяснить их содержание.

2. Выбрать самостоятельно или с помощью преподавателя вариант задания (таблица 2) и выполнить его в полном объеме.

3. Ответить на контрольные вопросы (пункт 4.7)

4. Оформить отчет в объеме пункта 4.6 и защитить его у преподавателя.

Основные понятия и определения

Звук и шум

Современного человека шум преследует всюду: на производстве, в быту, на транспорте и т.д.

Шум на производстве наносит большой ущерб, вредно действуя на организм человека, снижает производительность труда, приводит к утомлению, увеличению ошибок в работе, к травматизму и заболеваниям.

С физиологической точки зрения, шумом называется всякого рода нежелательные для человека звуки, которые мешают восприятию полезных звуков, нарушают тишину и покой людей, оказывают вредное или разрушающее действие на организм человека.

С физической точки зрения, шум это, как правило, беспорядочное сочетание (нагромождение) множества разнообразных единичных звуков, отличающихся своей интенсивностью и частотой, например, шум в механическом цехе от разнообразных станков, шум в торговом зале магазина, в студенческой аудитории и т. п.

Как физическое явление шум – это волновое колебание упругой среды. Отсюда выходит, что звуки могут распространяться не только в упругой воздушной среде, но и в жидкостях, металлах, земной коре и т.п.

Физические характеристики шума

Звуковыми волнами называются колебательные возмущения, распространяющиеся от источника звука в окружающей среде, а пространство, в котором они наблюдаются, 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 , Па. На человеческий слух действует средний квадрат звукового давления.

Длиной звуковой волны называется расстояние, измеренное вдоль направления распространения звуковой волны между двумя точками звукового поля, в которых фазы колебаний одинаковые.

, м

где - скорость звука, м/с

частота колебаний, Гц.

При распространении звуковой волны происходит перенос энергии.

Средний поток энергии в какой-либо точке среды в единицу времени, отнесенный к единице поверхности, нормальной к направлению распространения волны, называется интенсивностью звука в данной точке Ј, Вт/м².

Величины звукового давления и интенсивность звука, с которыми приходится иметь дело в практике борьбы с шумом, могут изменяться в очень широких пределах. Так человек способен воспринимать звуковые давления в диапазоне величин от P_max (болевой порог слышимости) до P₀ (минимально ощутимый звук) отличающихся друг от друга в 10⁸ раз, а по интенсивности этот диапазон Ј _max /Ј ₀ отличается еще больше – в 10¹⁶ раз.

Естественно, оперировать такими шкалами величин неудобно, к тому же ощущения человека при воздействии шума пропорциональны логарифму количества энергии раздражителя. Поэтому были введены логарифмические величины – уровни звукового давления L_p и уровни интенсивности L_I, которые позволили сократить шкалу измеряемых величин от 0 да 140 децибел. 2

Уровень интенсивности звука определяют по формуле:

, дБ (1)

Уровень звукового давления определяется по формуле

, дБ (2)

При пороговых значениях Ј ₀ =10^-12 Вт/м²и P₀ =2∙10^-5 становятся равными уровни L_I =L_P =L – уровень звукового давления.

Эта характеристика широко применяется в практике измерений и при нормировании шума. Звуковое давление и интенсивность звука являются характеристиками звукового поля в определенной точке пространства.

Характеристикой непосредственно источника шума является его звуковая мощность N (Вт) – это общее количество звуковой энергии, излучаемое источником шума в окружающее пространство за единицу времени.

Уровень звуковой мощности L_N определяется по формуле

, дБ (3)

где N звуковая мощность источника, Вт;

N_o – пороговая (минимально ощутимая) величина звуковой мощности, равная 10^-12 Вт.

Частотный спектр шумов – это зависимость среднеквадратичных значений амплитуд параметров (P,Ј ,L) синусоидальных составляющих единичных звуков от частоты колебаний (рисунок 1).

Рисунок 1- Частотный спектр шумов:

а,б,в – единичные синусоидальные звуки;

г – частотный спектр шумов а,б,в … п, т.е. суммарная графическая зависимость P, Ј , L всех единичных звуков от частоты f, Гц;

0,1,2,3… п октавные полосы частот.

Если частотный спектр разделить на участки (полосы частот) таким образом, чтобы верхняя граница полосы по частоте была в 2 раза больше нижней границы, то такое давление спектра называется октавным делением, а сама полоса считается октавной полосой, т.е. если

f₂ = 2f₁; f₃ = 2f₂ и т.д.

При нормировании шума, исследованиях производственных шумов октавные полосы частот представляют не двумя граничными частотами, а одной среднегеометрической частотой f_сг (рисунок 1), которая определяется соотношением:

, Гц (4)

где f₁ и f₂ нижняя и верхняя граничные частоты.

По воздействию на человека шумы подразделяют на низкочастотные (f < 400Гц), малораздражительные для организма человека; среднечастотные (f = 400 – 1000 Гц), и высокочастотные шумы (f >1000Гц) – это очень раздражительные шумы.

Шум частотой f = 0 – 20 Гц не слышимый для человека называется инфразвук.

Шум частотой f = 20 – 20000 Гц это слышимые шумы. Шум f >20 кГц называется ультразвук - не слышимый для человека.