Нормирование и гигиеническая оценка шумов

Слуховой анализатор человека способен воспринимать звуковые колебания в определенном диапазоне, как частот, так и интенсивностей, ограниченном верхним и нижним порогами, зависящими от звуковой частоты.

Интенсивностью звука (I) называется мощность (W), создаваемая источником, приходящаяся на единицу площади, перпендикулярной к направлению распространения звука. Если источник шума находится в сфере радиуса R, то средняя интенсивность звука (I_ср) на поверхности этой сферы равна:

где W - звуковая мощность источника, Вт.

Для гигиенической оценки шума в качестве количественных характеристик используются не абсолютные значения интенсивности или звукового давления, а логарифмические уровни этих величин, определяемые отношением их к условному нулевому уровню, соответствующему порогу слышимости на частоте 1000 Гц ( I_o и P_o ).

Логарифмические уровни интенсивности или силы звука ( L_I ) и звукового давления ( L_P ) измеряются в децибелах и определяются соответственно по

формулам:

где I и I_o – фактическая и пороговая интенсивности звука соответственно, Вт/м² ( I_o =10^-12 Вт/м²); P и P_o – фактическое и пороговое звуковое давление соответственно, Па, ( P_o = 2⋅10^-5 Па).

Так как на слух действует квадрат звукового давления (квадратичное давление, Р₂), то интенсивность или сила звука ( I ) связана с квадратичным звуковым давлением ( P ) следующим соотношением:

где ρ – плотность среды, кг/м3; с – скорость прохождения звуковой волны, (344 м/с).

В связи с тем, что вредность шума зависит не только от его интенсивности, но и от частоты звуковых колебаний (высокочастотные шумы более вредны), при гигиенической оценке шума определяется не только общий уровень звукового давления, но и относительное распределение звуковой энергии по всей области звуковых частот.

Для этого спектр шума разбивается на отдельные частотные полосы, в каждой из которых определяется уровень звукового давления.

За ширину полосы принята октава, т.е. интервал частот, в котором высшая частота ( f_в ) в два раза больше низшей частоты ( f_н ).

Октавный уровень звукового давления определяется на среднегеометрической частоте, которая определяется по формуле:

Весь звуковой диапазон разбит на восемь октав со следующими среднегеометрическими частотами 31,5; 63, 125, 250, 500, 1000, 2000, 4000 и 8000 Гц.

Октавные уровни звукового давления оцениваются в дБ, а общий уровень – в дБ⋅А, измеряемый по шкале «А» шумомера. В этом случае к фактическому уровню автоматически вносится поправка (коррекция) в соответствии с частотной характеристикой чувствительности слухового анализатора.

По характеру спектра шумы подразделяются на широкополосные, с непрерывным спектром шириной более одной октавы и тональные, в спектре которых имеются слышимые дискретные тона, превышающие уровни в одной полосе, по сравнению с соседними, не менее чем на 10 дБ.

По временным характеристикам шумы делятся на постоянные, уровень звука на которых в течение рабочего дня изменяется не более чем на 5 дБ⋅А, и непостоянные, уровень звука которых в течение рабочего дня изменяется более чем на 5 дБ⋅А.

Непостоянные шумы бывают: колеблющиеся, уровень звука которых непрерывно изменяется во времени; прерывистые, уровень звука которых резко падает до уровня фонового шума, причем длительность интервалов, в течение которых уровень остается постоянным и превышающим уровень фонового шума, составляет 1 с и более, а уровень звука на 5 дБ⋅А и более; импульсные,

состоящие из одного или нескольких звуковых сигналов, каждый длительностью менее 1 с, при этом уровни звука отличаются не менее чем на 7 дБ⋅А.

Допустимые уровни постоянных и непостоянных шумов регламентируются для производственных условий труда в зависимости от назначения производственного помещения или характера выполняемых работ и от характеристик шума, а для населенных мест – в зависимости от времени суток (ночное, дневное), места (внутри жилых комнат, в зоне отдыха) и вида жилого помещения.

Основным нормируемым параметром (характеристикой) постоянного шумана рабочем месте являются октавные уровни звуковых давлений в дБ. Правилами допускается использование уровня звука в дБА при ориентировочной оценке

акустических условий.

Количественной характеристикой непостоянных шумов является интегральный критерий – эквивалентный (по энергии) уровень звука в дБА, определяемый по формуле:

где P_A(t) – текущее значение среднего квадратического звукового давления с учетом коррекции «А» шумомера, Па; P_o – исходное значение звукового давления (в воздухе P_o = 2⋅10^-5 Па); Т – время действия шума, ч.

Допускается в качестве характеристики постоянного шума использовать дозу

шума или относительную дозу шума.

Дополнительно для колеблющегося и прерывистого шума ограничивают максимальные уровни звука в дБА, измеренные на временной характеристике «медленно» (≤ 110 дБА), а для импульсного шума – максимальный уровень звука в дБА, измеренный на временной характеристике «импульс» (≤ 125 дБА).

Гигиеническая оценка шума на рабочих местах или в жилой зоне осуществляется на основании измерения или акустического расчета (при прогнозировании шумовой обстановки) количественных характеристик шума в контрольных точках и сравнения их уровней с допустимыми.

Расчет уровней шума (октавных уровней звукового давления) на рабочих местах при наличии одного источника осуществляется по следующим формулам:

а) в зоне прямого и отраженного звука:

б) в зоне прямого звука:

в) в зоне отраженного звука:

где L_w – октавный уровень звуковой мощности, дБ ( звуковая мощность источника, Вт; w_o – опорная звуковая мощность, равная 10^-12 Вт); K – коэффициент, учитывающий влияние ближнего акустического поля (определяется по графику), зависит от расстояния между акустическим центром и контрольной точкой (местом измерения); S – площадь воображаемой поверхности правильной геометрической формы, окружающей источник, м²; B – постоянная помещения, м², определяется в зависимости от объема помещения (V), коэффициента отражения ограждающих поверхностей (α), (B = α ⋅ A), где А – эквивалентная площадь звукопоглощения, м², A = α ⋅ S или A =V/T , где S – площадь ограждающих поверхностей, α – коэффициент звукопоглощения этих поверхностей, Т – время реверберации данного помещения, с;ψ – коэффициент, учитывающий нарушение диффузности поля; Ф – фактор направленности источника шума.

где P_i – звуковое давление, измеренное на определенном расстоянии от источника в заданном направлении, Па; P_ср – звуковое давление, усредненное по всем направлениям на том же расстоянии,

где n – количество измерений.

При наличии в помещении нескольких (n) источников шума с различными шумовыми характеристиками (L_w,Ф, ПН – показатель направленности, определяемый как ПН =10×lgФ ) общий октавный уровень звукового давления (L_Σ) определяется по формуле:

Если в помещении имеется n источников шума с одинаковыми шумовыми характеристиками, то суммарный октавный уровень звукового давления можно определить из выражения:

.