Классификация шумов
Шумы –волны звукового (акустического) диапазона, образованные колебаниями твердых, жидких или газообразных тел. Звук распрстраняется только в упругих средах (жидкости, газы, твердые тела), скорость его распространения в газах определяется по формуле
(4.1)
где γ – показатель адиабаты (для воздуха γ = 1,4); R = 8,31 Дж/(моль·К) – универсальная газовая постоянная; μ – молярная масса газа, кг/моль; Т – температура газа, К.
В зависимости от размера и вида звукопроводящего материала волны могут быть двух типов:
- продольные – направление колебаний частиц среды совпадает с направлением распространения волны. Такие волны образуют в звукопроводящем материале зоны повышенного и пониженного давления, меняющие со временем свое положение и вызывающие растяжение-сжатие материала;
- поперечные – направление колебаний частиц среды перпендикулярно направлению распространения волны. Подобные волны вызывают сдвиг в звукопроводящих материалах, поэтому имеют место лишь в твердых телах.
В табл. 4.1 приведены скорости распространения волн в некоторых материалах.
Таблица 4.1- Скорости распространения звуковых волн
Вещество | Скорость распространения волн, м/с | |
продольных | поперечных | |
Алюминий | 6 320 | 3 130 |
Железо | 5 900 | 3 230 |
Медь | 4 730 | 2 300 |
Цинк | 4 120 | 2 350 |
Кварцевое стекло | 5 570 | 3 520 |
Вода | 1 481 | – |
Воздух | – |
Источником шума на производстве зачастую является работающее оборудование, транспортные средства, системы кондиционирования и очистки воздуха. Шумы на производстве и в быту нежелательны, поскольку они негативно влияют на организм человека.
Физическими характеристиками шумов являются:
- амплитуда А – максимальное отклонение точки тела, совершающего колебательное движение, от ее начального положения. Единица измерения амплитуды – миллиметр (мм);
- частота f – количество полных колебаний точки в единицу времени. Единица измерения частоты – герц (Гц). Ухо человека имеет наибольшую чувствительность в области частот 1000...3000 Гц;
- период Т – время одного полного колебания точки тела
(4.2)
Единица измерения периода – секунда (с).
- круговая частота ω – количество полных колебаний за 2π секунд
(4.3)
Единица измерения круговой частоты – радиан в секунду (рад/с).
- интенсивность (сила звука) І – количество энергии, проходящей за 1 с через единицу площади, перпендикулярную к направлению ее распространения. Единица измерения интенсивности – ватт на метр квадратный (Вт/м2).
Звуки воспринимаются человеком лишь тогда, когда их интенсивность лежит в пределах от 10-12 до 10 Вт/м2. Минимальное значение называется нижним порогом слышимости, а максимальное – болевым порогом ощущения, причем эти значения разные для разных частот звука. Зависимость порогов слышимости от частоты звуковой волны приведена в Приложении К.
- звуковое давление Р – абсолютная разница между давлением в данной точке пространства и атмосферным давлением. Единица измерения звукового давления – Паскаль (Па).
По слуховым ощущениям звук характеризуется следующими величинами:
- уровень интенсивности (громкость) – сложная функция интенсивности (главным образом) и частоты звука
(4.4)
где І0 = 10-12 Вт/м2 – нулевой уровень интенсивности, которая равна порогу слышимости при частоте 1000 Гц; І – интенсивность звука. Единица измерения уровня интенсивности – бел (Б), однако на практике используют ее десятую часть – децибел (дБ);
- высота – функция частоты звука. Удвоение частоты называется октавой, утроение – квинтой, отношения частот 3:4 – квартой. Человек улавливает разницу в частоте двух звуков до 0,1 Гц;
- тембр – оттенок, по которому отличаются звуки одинаковой высоты и силы от разных источников. Определяется набором частот простых колебаний, входящих в состав звука.
По частотным диапазонам шумы делятся на три типа:
- инфразвук – колебания с частотой от 0 до 16 Гц, возникающие при колебаниях и внезапных движениях массивных тел и не вызывающие при этом звукового ощущения.
- звуковые (акустические) – колебания с частотой от 16 до 20 000 Гц. В свою очередь, делятся на низкочастотные (диапазон от 16 до 350 Гц), среднечастотные (диапазон от 350 до 800 Гц) и высокочастотные (с частотой более 800 Гц);
- ультразвуковые – колебания с частотой более 20 000 Гц. Они также не вызывают слухового ощущения, используются в средствах связи, пеленгации и локации, в дефектоскопии при обнаружении внутренних дефектов, в медицине.
От частоты шумов зависят пороговые значения силы звука и звукового давления, поэтому необходимо знать частотный спектр шума. Человек воспринимает ухом только звуковые колебания с силой звука в диапазоне 0...140 дБ, причем изменение силы звука менее чем на 1 дБ не ощущается.
По спектру колебаний шумы бывают:
- широкополосные – с непрерывным спектром шириной более одной октавы (полосы частот, в которой верхняя частота вдвое больше нижней);
- тональные – шумы, в спектре которых есть хорошо слышимые дискретные частоты;
По временным характеристикам шумы делятся на:
- постоянные – уровень звука которых за рабочий день изменяется не более, чем на 5 дБ;
- непостоянные – уровень звука которых за рабочий день изменяется более чем на 5 дБ. При этом непостоянные шумы подразделяются на три вида:
- - колеблющиеся во времени – уровень звука непрерывно изменяется во времени;
- - прерывистые – уровень звука изменяется ступенчато, причем длительность интервалов постоянного уровня составляет более 1 с;
- - импульсные – один или несколько звуковых сигналов длительностью менее 1 с.
Защита от шумов
Влияние шума проявляется в нарушениях работы основных систем организма, витаминного обмена, может вызвать гипертоническую болезнь. Специфической реакцией на шум являются изменения в слуховом аппарате человека, при которых изменяется чувствительность, причем характер изменений слуха зависит от частоты шума, его интенсивности и продолжительности. На рис. 4.1 показана реакцию организма на различные величины силы звука.
Рис. 4.1 – Шкала силы звука в децибелах (дБ)
Большая сила звука может вызвать изменения в организме человека, поэтому санитарными нормами определены опасные уровни шума (табл. 4.2). Так, сила звука в 155 дБ вызывает ожоги, а в 180 дБ – приводит к смерти.
Таблица 4.2. Допустимые уровни интенсивности шумов
Робочие места | Сила звука (дБ) в октавных полосах при частоте, Гц | |||||||
Лаборатории теоретической обработки данных | ||||||||
Помещения управления, рабочие комнаты | ||||||||
Научно-исследовательские лаборатории | ||||||||
Постоянные рабочие места и зоны | ||||||||
Помещения точной сборки |
На современном этапе развития технологии существует 5 основных направлений защиты от шумов в условиях производства:
- уменьшение шума в источнике возникновения достигается путем конструктивных изменений: заменой металлических деталей на полимерные, повышением точности сборки, уменьшением частоты вращения, усовершенствованием кинематической схемы;
- архитектурно-планировочные мероприятия – шумные производства компонуют в отдельные комплексы, расположенные за пределами города с подветренной стороны с использованием озеленения;
- звукоизоляция – отражение большей части звуковой энергии, падающей на изолирующий средство. Звукоизолирующая способность материала зависит от его структуры и толщины. К звукоизолирующим средствам относятся ограждения, стены, перекрытия, специальные кожухи и т.д.;
- звукопоглощение – свойство строительных материалов и конструкций поглощать энергию звуковых колебаний. Способность материалов поглощать шумы характеризуется коэффициентом звукопоглощения – отношение поглощенной поверхностью энергии к полной энергии пришедшей звуковой волны
. (4.5)
Для шумопоглощающих материалов коэффициент α > 0,2;
- использование средств индивидуальной защиты – противошумной одежды, касок и наушников (внутренних, которые вкладываются в ухо, и внешних, которые закрывают ухо полностью). Но при уровне шума более 120 дБ даже наушники не обеспечивают необходимого ослабления шума.
Дата добавления: 2016-12-26; просмотров: 726;