Шум, ультразвук та інфразвук

Шум — будь-який небажаний звук, котрий заважає. Виробничим шумом називається шум на робочих місцях, ге дільницях або на територіях підприємств, котрий виникає під чаї виробничого процесу. Наслідком шкідливої дії виробничого шуму можуть бути професій^ захворювання, підвищення загальної захворюваності, зниженні працездатності, підвищення ступеня ризику травм та нещасних випадків пов'язаних з порушенням сприйняття попереджувальних сигналів порушення слухового контролю функціонування технологічногі обладнання, зниження продуктивності праці. За характером порушення фізіологічних функцій шум поділяється на такий, що заважає (перешкоджає мовному зв'язку), подразнювальний (викликає нервове напруження і внаслідок цього — зниження працездатності, загальну перевтому), шкідливий (порушує фізіологічні функції на тривалий період і викликає розвиток хронічних захворювань, котрі безпосередньо або опосередковано пов'язані зі слуховим сприйняттям, погіршення слуху, гіпертонію, туберкульоз, виразку шлунку), травмуючий (різко порушує фізіологічні функції організму людини). Шум як фізичне явище — це коливання пружного середовища. Він характеризується звуковим тиском як функцією частоти та часу. З фізіологічної точки зору шум визначається як відчуття, що сприймається органами слуху під час дії на них звукових хвиль в діапазоні частот 16 — 20000 Гц. Загалом шум — це безладне поєднання звуків різної частоти та інтенсивності.

Акустичні величини

Звуковими хвилями називаються коливні збурення, що поширюються від джерела шуму в навколишнє середовище. Довжина хвилі — це відстань, котру проходить звукова хвиля протягом періоду коливання (відстань між двома сусідніми шарами повітря, що мають однаковий звуковий тиск, виміряний одночасно). В ізотропному середовищі довжина хвилі прямо пропорційна швидкості поширення звукових хвиль С (для повітря С=340 м/с при t=20 °С) і обернено пропорційна частоті коливань /, Гц

Швидкість звуку залежить від фізичних властивостей тіла (густини, пружності тиску тощо), в котрому поширюється звук та від температури. В повітрі збільшення швидкості складає 0,6 м/с при підвищенні температури на 1 °С. Частота коливань — число коливань за одну секунду. Одне коливання за секунду — 1 Гц. Октавна смуга частот — смуга в котрій верхня гранична частота в два рази перевищує нижню. Третиннооктавна смуга — смуга, в котрій співвідношення граничних частот складає 1,26.' Середньогеометрична частота октавної смуги: де /j — нижня гранична частота, Г ц, /2 — верхня гарнична частота, Гц. Чутні звуки обмежуються певною частотою звуку. Людина чує звуки в частотному діапазоні 16—20000 Гц. Звуки з частотою ЗО—300 Гід вважаються низькими, з частотою 300—800 Гц — середніми, з частотою, понад 800 Гц — високими. Крім швидкості звуку С, розрізняють швидкість коливного руху частинок в звуковій хвилі v, котра залежить від амплітуди коливань (тобто від звукового тиску р) та частоти

Величина рС називається питомим акустичним опором середовища, через котре поширюється звук. Для повітря при нормальному тиску (барометричний тиск 760 MM, t=20 °С, густина р=0,001205 г/см3, С=344 м/с, рС=41г/см2с). Питомий опір має важливе значення при розгляді проблем відбивання та поглинання звуків. Звук, що поширюється в повітряному середовищі, називається повітряним звуком, в твердих тілах — структурним. Частина повітря, охоплена коливним процесом, називається звуковим полем. Вільним називається звукове поле, в котрому звукові хвилі поширюються вільно, без перешкод (відкритий простір, акустичні умови в спеціальній заглушеній камері, облицьованій звукопоглинальним матеріалом). Дифузним називається звукове поле, в котрому звукові хвилі надходять до кожної точки простору з однаковою ймовірністю з усіх сторін (зустрічається в приміщеннях, внутрішні поверхні котрих мають високі коефіцієнти відбивання звуку). Структурний звук поширюється у вигляді поздовжніх та поперечних хвиль. Поперечні хвилі відрізняються від поздовжніх тим, що коливання в них відбуваються в напрямку, перпендикулярному напрямку поширення хвилі. Рух звукової хвилі в повітрі супроводжується періодичним підвищенням та пониженням тиску Тиск, що перевищує атмосферний, називається акустичним, або звуковим тиском. Чим більший звуковий тиск, тим гучніший звук. Мірою інтенсивності звукових хвиль в будь-якій точці простору є величина звукового тиску — надлишковий тиск в даній точці середовища порівняно з тиском за відсутності звукового поля. Одиниця вимірювання звукового тиску р, Н/м2; 1 Н/м2=1 Па (Паскаль). Існують нижня та верхня межі чутності. Нижня межа чутності називається порогом чутності, верхня — больовим порогом. Порогом чутності називається найменша зміна звукового тиску, котру ми відчуваємо. При частоті 1000 Гц (на цій частоті вухо має найбільшу чутливість) поріг чутності складає р0 = 2 ■ 10~5 Н/м2. Поріг чутності сприймає приблизно 1% людей. Больовий поріг — це максимальний звуковий тиск, котрий сприймається вухом як звук. Тиск понад больовий поріг може викликати пошкодження органа слуху. При частоті 1000 Гц за больовий поріг прийнято звуковий тиск Р=20 Н/м2. Відношення звукових тисків при больовому порозі та порозі чутності складає 106. Це діапазон звукового тиску, що сприймається вухом. Величина потоку звукової енергії, що проходить за 1 с через площу 1 м2, перпендикулярно до напрямку поширення звукової хвилі, є мірою інтенсивності звуку або сили звуку. Сила звуку виражається залежністю:

При пороговому значенні звукового тиску р0 = 2-10~5 Н/мі
порогове значення сили звуку І0 = 10~іг Вт/м2. Силою звуку характеризується гучність. Чим більший потік енергВ що випромінюється джерелом звуку, тим вища гучність. Звукові потужність джерела:

де S — площа.

При випромінюванні в сферу радіусом г — 5=4лгг, в напівсферу — S^Jtr2. Якщо джерело звуку знаходиться біля стіни, випромінювання відбувається в чверть сфери.

Спектром звукової потужності (звукового тиску) називається сукупність рівнів звукової потужності, виміряних в стандартних смугах частот — октавних, третиннооктавних, вузькосмугових. Еквівалентний рівень (за енергією) звукового тиску Le, дБ, або звуго дБА, дозволяє визначити середній рівень протягом періода усередненн Т з врахуванням часового інтервалу tt, с, протягом котрого рівен знаходиться в заданих межах:

де і— номер інтервале рівнів (1=1, 2,...,п).