Адрес этой страницы' ?>

§ 2. Физические и физиологические характеристики шума

Понятие о шуме. В производственных условиях всегда имеет место комплекс звуков (чистых тонов) различной интенсивности и частоты, находящихся в беспорядочном сочетании, которые принято называть шумом. С физиологической точки зрения шумом может быть назван любой нежелательный звук (простой или сложный), мешающий восприятию полезных звуков (человеческой речи, сигналов и пр.), нарушающих тишину и оказывающих вредное действие на человека.

Источником шума в производственных условиях являются твердые, жидкие и газообразные тела. Их колебания воспринимаются органом слуха человека как звуковые, если они имеют частоту в интервале от 16—20 Гц до 16—20 кГц. Однако способность человеческого уха воспринимать высокие частоты с возрастом, а также с продолжительностью работы в условиях воздействия интенсивного высокочастотного шума изменяется. Пределом слышимости становятся звуки с частотой в 10—12 кГц и ниже.

Классификация шума. Шумы, состоящие из беспорядочного сочетания звуков, носят название статистических. Шумы с преобладанием какого-либо тона, улавливаемого на слух, называются тональными.

В зависимости от среды, в которой распространяется звук, условно различают структурные или корпусные и воздушные шумы. Структурные шумы возникают при непосредственном контакте колеблющегося тела с частями машины, трубопроводами, строительными конструкциями и т. д. и распространяются по ним в виде волн (продольных, поперечных или тех и других одновременно). Колеблющиеся поверхности сообщают колебания прилегающим к ним частицам воздуха, образуя звуковые волны. В тех случаях, когда источник шума не связан с какими-либо конструкциями, излучаемый им в воздух шум носит название воздушного.

По характеру возникновения шум условно делят на механический, аэродинамический и магнитный.

По характеру изменения общей интенсивности во времени шумы подразделяются на импульсные и стабильные. У импульсного шума происходит быстрое нарастание звуковой энергии и быстрый спад, после чего следует длительный перерыв. У стабильного шума энергия во времени изменяется мало.

По продолжительности действия шумы подразделяют на продолжительные (суммарная длительность непрерывно или с паузами не менее 4 ч в смену) и кратковременные (длительность менее 4 ч в смену).

Область слухового восприятия шума. На рис. 28 нанесена область звукового восприятия, нижняя граница которого является порогом слышимости, т. е. характеризуется минимальными величинами звукового давления, при которых звук воспринимается в обстановке полной тишины как едва слышимый, а верхняя граница — порогом болевого ощущения, соответствующим таким значениям звукового давления, которые вызывают в органах слуха болевые ощущения.

Десятичный логарифм отношения интенсивности интересующего нас звука к пороговой интенсивности называют уровнем интенсивности (силы) звука. За единицу измерения силы звука принят бел (Б).

Орган слуха способен различать прирост звука в 0,1 Б, поэтому на практике при измерении звуков и шумов применяется величина в 10 раз меньшая, чем бел, — децибел (дБ).

Рис. 27. Графическое изображение спектров шума:

а— линейчатый; б — сплошной; в — смешанный

Уровни интенсивности (силы) шума, звукового давления и акустической мощности. Уровень интенсивности шума определяется формулой

где I—интенсивность интересующего нас шума;

I₀ — пороговая интенсивность.

Поскольку интенсивность пропорциональна квадрату звукового давления, уровень интенсивности (силы) шума можно определить и по звуковому давлению

где P — звуковое давление интересующего нас шума; Р₀—пороговое звуковое давление.

Вычисляемый по этой формуле уровень интенсивности шума L принято называть уровнем звукового давления.

Соответственно уровень звуковой мощности (акустической мощности) источника шума равен

где W — звуковая мощность источника шума; W₀— пороговое значение звуковой мощности.

Международной организацией по стандартизации (ИСО) в качестве пороговой интенсивности I₀ принята интенсивность, равная 10^-12 Вт/м² при частоте 2000 Гц, а соответствующее ей звуковое давление Р₀ = 2*10^-5 Н/м², Пороговое значение уровня звуковой мощности W₀ принимают равным 10^-12 Вт ≈ 10^-13 кг*м/с.

Суммарный уровень шума от нескольких источников. Предположение о том, что с увеличением числа работающих машин или агрегатов в помещении происходит значительное усиление шума, не вполне правильно. Уровни шума, выражаемые в децибелах, складывать арифметически нельзя.

Суммарный уровень шума L от n одинаковых источников в равноудаленной от них точке определяется по формуле

где L₁—уровень шума одного источника; n —число источников шума.

Соответственно числу источников шума уровень шума увеличивается следующим образом:

Из приведенных данных видно, что две одинаковые по интенсивности шума машины при совместной работе создадут уровень шума, всего на 3 дБ больший, чем каждая из них, 10 машин — на 10 дБ, 100 машин — на 20 дБ и т. д.

При совместном действии два агрегата с различными уровнями шума L₁ и L₂ имеют суммарный уровень шума L = L₁ + ∆L дБ,

где L ₁ — больший из двух нормируемых уровней шума; ∆L — добавка, определяемая из следующих данных:

При нескольких различных источниках шума суммирование производится последовательно.

Допустим, что нужно узнать суммарный уровень шума от четырех станков с уровнями 102, 99, 97 и 95 дБ.

Определим первую разность уровней: 102 — 99 = 3 дБ. Величине 3 дБ соответствует добавка 1,8 дБ. Прибавляем ее к наибольшему значению, получаем 103,8 дБ. Определяем следующую разность уровней: 103,8 — 97 = 6,8 дБ, а затем прибавляем добавку 0,8 дБ. Общий уровень возрос до 103,8 + 0,8 = 104,6 дБ. Следующая разность уровней 104,6 — 95 = 9,6 дБ даст добавку 0,4 дБ. Таким образом, общий уровень шума от всех четырех станков составит 104,6 + 0,4= 105 дБ, т. е. возрастет всего на 3 дБ против уровня шума наиболее шумного станка.

С удалением от источника шум ослабляется. Поэтому при наличии нескольких одинаковых источников шума, расположенных в большом помещении, вблизи каждого из источников преобладает его собственный шум; добавка от удаленных источников шума невелика и не превышает обычно 3—5 дБ. Если разность уровней двух источников шума превышает 8—10 дБ, то уровень менее громкого источника можно не учитывать, так как добавка будет меньше 1 дБ.