Лабораторна робота № 8.

Тема: Дослідження параметрів виробничого шуму і визначення ефективності звукоізоляції.

Мета роботи:вивчити методику вимірювань рівння шуму та оцінити основні параметри виробничого шуму; провести дослідження звукоізоляційних властивостей різних матеріалів.

Завдання до роботи

1. Провести огляд метеріалів з питань:

Основні поняття та характеристики шуму.

Класифікація шуму за характером, природою та частотними характеристиками.

Характер дії шуму на людину.

Методи нормування шуму.

Контроль рівня шуму.

Методи та засоби захисту від шуму.

2. Розрахувати сумарний рівень звуку методом енергетичного складання, що створюється кожним джерелом окремо (величини L_1, L_2, L₃ ).

3. Обчислити абсолютну і відносну похибки розрахунку величини .

4. Зробити порівняння відповідність результатів вимірів рівнів звуку з допустимим значенням згідно ДСН 3.3.6.037-99.

5. Оцінити характер спектру досліджуваного шуму і його відповідність граничному спектру. Виявити діапазон частот, де рівень перевищує норми.

6. Розрахувати звукоізолюючу здатність перегородок з різних матеріалів для октавних смуг частот нормованого діапазону.

7. Побудувати графіки залежності звукоізолюючої здатності перегородок з різних матеріалів від частоти.

Теоретичні основи шуму.

Основні поняття.

Шум є хаотичним поєднанням звуків різної частоти і інтенсивності і одним з найбільш поширених чинників зовнішнього середовища. Звук є хвилеве коливання пружного середовища, при якому виникає надлишковий тиск.

Відчуття звуку або його чутність виникає за умови, що частоти і енергія коливань, що діють на орган слуху, лежать в межах слухового сприйняття. Цей надлишковий тиск завдяки пружності навколишнього повітря передається від шару до шару повітря, викликаючи тим самим появу звукових хвиль.

Звукова хвиля характеризується звуковим тиском р, Па, коливальною швидкістю , м/с, інтенсивністю , Вт/м2 і частотою , Гц.

При розповсюдженні звукової хвилі частки повітря або рідини коливаються біля положення рівноваги.

Швидкість, з якою коливаються частки середовища щодо свого положення рівноваги, називається коливальною швидкістю, м/с:

, (1)

де - звуковий тиск, Па; - питомий акустичний опір середовища, Па×с/м;. - щільність середовища, кг/м³; - швидкість звуку в середовищі, м/с.

Інтенсивність звуку, Вт/м², пов'язана із звуковим тиском залежністю

. (2)

Діапазон чутних частот звуку лежить в межах 20 — 20000 Гц. Найбільшу чутливістю до звуку слуховий апарат людини має при частотах 2000 — 5000 Гц. За еталонний прийнятий звук з частотою коливання 1000 Гц.

Діапазон звукового тиску, який розрізняється органами слуху людини, досить широкий. Мінімальна величина звукового тиску на частоті 1000 Гц, який ледве відчувається людським вухом, називається порогом чутності Па, а відповідна йому інтенсивність Вт/м². При звуковому тиску Па та інтенсивності звуку 10² Вт/м² виникають больові відчуття; такі значення називаються больовим порогом.

Між порогом чутності і больовим порогом лежить область чутності. Оскільки больовий поріг перевищує поріг чутності в 10¹⁴ разів по інтенсивності звуку і в 10⁷ разів по звуковому тиску, а також те, що відчуття людини, що виникають при дії шуму, пропорційні логарифму середньоквадратичного тиску, то користуватися для оцінки звуку абсолютними величинами інтенсивності звуку або звукового тиску незручно.

Тому для зручності обчислень прийнято оцінювати інтенсивність звуку і звуковий тиск у відносних логарифмічних одиницях - децибелах (дБ), тобто по відношенню до величин порогу чутності. Таким чином, рівень звукового тиску, дБ, виражається залежністю

, (3)

де — середньоквадратичний звуковий тиск, Па; — пороговий середньоквадратичний звуковий тиск, Па.

Рівень інтенсивності звуку, дБ

. (4)

Чутливість слуху падає з пониженням частоти звуку. Для того, щоб наблизити результати об'єктивних вимірів до суб'єктивного сприйняття, вводять поняття коректованого рівня звукового тиску (рівня звукової потужності і тому подібне). Корекція полягає в тому, що вводяться залежні від частоти звуку поправки до рівня відповідної величини. Коректований рівень звукового тиску називається рівнем звуку і вимірюється в дБА.

Таблиця 1.

Стандартні значення корекції

Частота, Гц	Корекція , дБ	Частота, Гц	Корекція, , дБ
			8,6
31,5
	26,3		-1,2
	16,1		-1,0
	3,2		1,1

Тому для орієнтовної оцінки постійного широкосмугового шуму на робочих місцях ДСН 3.3.6.037-99 «Санітарні норми виробничого шуму, ультразвуку та інфразвуку» та ГОСТ 12.1.003—83 допускає приймати рівень звуку в дБА, вимірюваний на тимчасовій характеристиці «Повільно» шумоміра та обчислювати за формулою

, (5)

де — середньоквадратичний звуковий тиск з урахуванням корекції «А» шумоміра, що враховує спектральну чутливість людського вуха, Па.

Рівень звукового тиску на відстані від джерела шуму обчислюють за формулою

, (6)

де — рівень звукового тиску на відстані від джерела шуму, дБ.

Рівень шуму від декількох некогерентних джерел визначається по формулі

, (7)

де — рівень звукового тиску і-го джерела шуму, дБ; п — кількість джерел шуму.

Сумарний рівень шуму від п однакових по рівню джерел шуму , у рівновіддаленій від них точці визначають по формулі

. (8)

При одночасній дії двох джерел з різними рівнями сумарний рівень

, (9)

де — найбільший з двох сумарних рівнів шуму; — добавка, залежна від різниці рівнів звуку двох джерел, величини приведені нижче:

Таблиця 2.

Добавка різниці рівнів двох шумів

Різниця рівнів двох джерел L1-L2, дБ
Добавка , дБ	3,0	2,5	2,0	1,8	1,5	1,2	1,0	0,8	0,6	0,5	0,4	0,2

При більшому числі джерел шуму інтенсивність підсумовується послідовно від найбільшого до найменшого.

Класифікація шуму.

По характеру спектру шум підрозділяється на:

· широкосмуговий ( суцільний ) - з безперервним спектром шириною більш за октаву;

· вузькосмуговий ( тональний ) - в спектрі якого є виражені дискретні тони.

Тональний характер шуму встановлюється виміром випромінювання в третьоктавних смугах частот по перевищенню рівня шуму в одній смузі над сусідніми не менше чим на 10 дБ.

По часових характеристиках шум ділиться на:

· постійний - рівень звуку якого за повний робочий день при роботі технологічного устаткування змінюється в часі не більше ніж на 5 дБА;

· непостійний - рівень звуку якого за повний робочий день при роботі технологічного устаткування змінюється в часі більш ніж на 5 дБА.

У свою чергу непостійний шум підрозділяється на:

· що коливається в часі - рівень звуку якого безперервно змінюється в часі;

· переривистий - рівень звуку якого ступінчасто змінюється (на 5 дБА і більш), причому тривалість інтервалів, протягом яких рівень залишається постійним, складає 1 с і більш;

· імпульсний - що складається з одного або декількох звукових сигналів, кожен тривалістю менше 1 с, при цьому, рівні звуку в дБА1та дБА, зміряні на часових характеристиках “імпульс“ і “повільно“ відрізняються не менше ніж на 7 дБ.

За походженням шуми діляться на:

· механічні (коливання поверхонь тіл або самих тіл ) - виникаючі в результаті руху, ударів, тертя поверхонь окремих вузлів і деталей установок, машин (металообробні верстати, вібро- і ударостенди і так далі);

· аеродинамічні (нестаціонарні процеси в газі ) - виникаючі в результаті витоку стислого повітря, газів або переміщення газоподібного середовища з великою швидкістю (компресорні і вентиляційні установки, пальники, рух тіл в повітрі, літаки);

· гідродинамічні - що виникають унаслідок стаціонарних і нестаціонарних процесів в рідинах (кавітація, турбулентність потоку, гідравлічні удари - це насоси і т.і.);

· електромагнітні (змінні магнітні сили, що приводять до коливання робочих органів електричних машин і апаратів) - що виникають в електричних машинах, установках, приладах і апаратах (шум силових трансформаторів за рахунок дії магнітострикції і так далі).

Дія шуму на людину

Шум може викликати різні загальнобіологічні роздратування, патологічні зміни, функціональні розлади і механічні пошкодження. Тривала дія інтенсивного шуму може привести до патологічного стану слухового органу, до його стомлення і виникнення професійного захворювання - приглухуватості, а при рівнях 120-140 дБА здатний викликати механічне пошкодження органів слуху (розрив барабанної перетинки). Ознакою захворювання слухового рецептора є головні болі і шум у вухах, інколи втрата рівноваги і нудота.

Шум викликає зміни серцево-судинної системи, що супроводжуються порушеннями тонусу і ритму сердечних скорочень, змінюється артеріальний тиск, з'являються головні болі, запаморочення, відбувається зміна об'ємів внутрішніх органів. Шум приводить до порушення нормальної функції шлунку - зменшується виділення шлункового соку і змінюється кислотність (виникає гастрит). Особливо схильна до дії центральна нервова система. Наголошувалися зміни в органі зору людини (знижується стійкість ясного бачення і гострота зору, змінюється чутливість до різних кольорів і ін.) і вестибулярному апараті, підвищення внутрічерепного тиску, порушення в обмінних процесах організму і тому подібне. Патологічні зміни, що виникають під дією шуму, розглядуються як шумова хвороба.

Шум шкідливо відбивається на здоров'ї і працездатності людей. Шум погіршує точність виконання робочих операцій, ускладнює прийом і сприйняття інформації (стеження, збір інформації і мислення), знижує продуктивність праці, збільшує брак в роботі, створює передумови до виникнення нещасних випадків.

Нормування шуму

Нормування і контроль шуму здійснюється відповідно до ДСН 3.3.6.037-99 «Санітарні норми виробничого шуму, ультразвуку та інфразвуку» и ГОСТ 12.1.003—83.

Характеристикою постійного шуму на робочих місцях є рівні звукового тиску (дБ) в октавних смугах з середньогеометричними частотами 31,5; 63; 125; 250; 500; 1000; 2000; 4000 та 8000 Гц.

При нормуванні шуму використовують два методи:

· нормування по граничному спектру шуму;

· нормування рівня звуку.

У першому випадку нормуються рівні звукового тиску в дев'яти октавних смугах частот з середніми геометричним частотами 31,5; 63; 125; 250; 500; 1000; 2000; 4000; 8000 Гц залежно від виду трудової діяльності. (Октавою називається смуга частот (f₁...f₂), для якої виконується співвідношення f₂/f₁=2; середня геометрична частота ). Сукупність дев'яти нормативних рівнів звукового тиску називається граничним спектром (ГС). Кожен із спектрів має індекс, наприклад ГС - 80, де цифра 80 - нормативний рівень звукового тиску в октавній смузі частот з f_с.г. = 1000 Гц.

Другий метод нормування загального рівня шуму, зміряного за шкалою “А” і іменованого рівнем звуку залежно від виду трудової діяльності, використовується для орієнтовної оцінки постійного і непостійного шуму.

Рівень шуму, що створюється устаткуванням на робочих місцях, не повинен перевищувати значень, приведених в санітарних нормах.

Допускається як характеристику постійного широкосмугового шуму на робочих місцях при орієнтовній оцінці приймати рівень звуку (дБА), зміряний на часовій характеристиці «повільно» шумоміра по ГОСТ 17187—85.

Характеристикою непостійного шуму на робочих місцях є інтегральний параметр - еквівалентний (по енергії) рівень звуку (дБА), який обчислюється за формулою

, (10)

де Т — час дії шуму, ч; — поточне значення середньоквадратичного звукового тиску з урахуванням корекції «А» шумоміра, що враховує спектральну чутливість людського вуха, Па; — порогове значення звукового тиску ( Па).

Допускається як характеристику непостійного шуму використовувати дозу шуму або відносну дозу шуму відповідно до «Методичних рекомендацій по дозній оцінці виробничих шумів» №2908—82.

Допустимі рівні звукового тиску в октавних смугах частот, рівні звуку і еквівалентні рівні звуку на робочих місцях слід приймати відповідно до ДСН 3.3.6.037-99 (табл. 3).

Допустимі рівні звукового тиску, рівні звуку і еквівалентні рівні звуку слід приймати:

· для широкосмугового постійного і непостійного (окрім імпульсного) шуму - згідно табл.3 ;

· для тонального і імпульсного шуму - на 5 дБ менше значень, вказаних в табл.3;

· для шуму, створюваного установками кондиціонування повітря, вентиляції і повітряного опалювання - на 5 дБ менше фактичних рівнів шуму в приміщеннях, якщо останні не перевищують значень таблиці (поправка для тонального і імпульсного шуму при цьому не враховується), інакше - на 5 дБ менше значень, вказаних в табл. 3 ;

· для переривистого шуму, який коливається в часі, максимальний рівень звуку не повинен перевищувати 110 дБ А;

· для імпульсного шуму максимальний рівень звуку не повинен перевищувати 125 дБА₁.

Таблиця 3.

Допустимі рівні звукового тиску, рівні звуку і еквівалентні рівні звуку на робочих місцях у виробничих приміщеннях і на території підприємств

Для окремих видів трудової діяльності (професій) повинні зменшуватися допустимі рівні звуку при розробці галузевої регламентуючої документації з урахуванням категорії важкості і напруженості праці.

Зони з рівнем звуку або еквівалентним рівнем звуку вищі 85 дБА мають бути позначені знаками безпеки (ГОСТ 12.4.026-76). Працюючих в цих зонах забезпечують засобами індивідуального захисту (ГОСТ 12.4.051-78).

Забороняється навіть короткочасне перебування в зонах з октавними рівнями звукового тиску понад 135 дБ в будь-якій отавній смузі.