Основные понятия и определения

При распространении звуковых волн в воздухе в каждой точке звукового поля воз­никают попеременные деформации сжатия-разрежения, что приводит к изменению давления в среде по сравнению с атмосферным (статическим) давлением. Разность ме­жду атмосферным давлением и давлением в данной точке звукового поля называется звуковым давлением Р (Па).

Звуковое давление, воспринимаемое ухом человека, может меняться от порога слышимости до болевого порога в 10¹⁰ раз. При этом ощущение степени изменения звукового давления (субъективное восприятие человеком), согласно психо­физическому закону Вебера-Фехнера близко совпадает с логарифмической кривой. Поэтому в акустике для оценки звуковых воздействий на человека принято использо­вать не абсолютные величины изменения звукового давления, а относительные - лога­рифмические.

Уровень звукового давления представляет собой относительную логарифмиче­скую величину, характеризующую звуковое давление в данной расчетной точке отно­сительно порога слышимости. Уровень звукового давления определяется как

L = 20 lg (P/Po), (2•4•l)

где Р - значение звукового давления в данной точке звукового поля

За единицу измерения уровня звукового давления принят 1 децибел (1дб). Разница уровней в 1дб соответствует минимальной величине, различимой слухом.

Ро = 2 х 10 ^-5 Па - звуковое давление, соответствующее порогу слышимости.

Приведем некоторые приближенные значения величин звукового давления, которые могут с достаточной наглядностью характеризовать состояние акустической среды.

 

Таблица 2.12
Уровень звукового дав­ления, дБ	Источник шума	Примечания
	Полная тишина	Угнетает
	Шелест листвы	Состояние звукового комфорта
35-40	Тихий разговор, тихая музыка
60-70	Громкая речь
75-80	Громкая музыка, оживленная транспортная магистраль
100-120	Реактивный двигатель самолета
130-140	Болевой порог

Понятие эквивалентного уровня звука связано с корректировкой значений уровня звукового давления L, в соответствии с особенностями восприятия звука человеческим ухом на различных частотах.

В строительной технике принято рассматривать диапазон частот, воспринимаемый органами слуха человека, в интервале от 32 до 4000 Гц. При этом при проведении аку­стических расчетов и измерений частотный спектр слышимого шума разбивается на активные полосы частот, ограниченные нижней частотой f ₁ и верхней частотой f ₂,

при этом если f ₁/ f ₂ = ³ √ 2, то ширина полосы равна 1/3 октавы. В качестве частоты, характеризующей полосу в целом, берется среднегеометрическая частота

f = / √ (f ₁/ f ₂). Крайние и среднегеометрические частоты октавных полос стандарти­зованы (табл. 2.13).

Таблица 2.13

Стандартизованные октавные полосы частот, среднегеометрические частоты октавных полос, значения кривой коррекции А

Номер октавы
Частоты	Низкие	Средние	Высокие
Октавные полосы частот,(f 1- f 2), ГЦ	45-90	90-180	180-355	355-710	710-1400	1400-2800	2800-5600
Среднегеомет­рическая частота, Гц
Относительная частотная характе­ристика кривой коррекции А, дБ	-26.2	-16.1	-8.6	-3.2		+1.2	+1.0

 

Наибольшую чувствительность к звуковым воздействиям человек проявляет на средних частотах (в интервале приблизительно от 400 до 3000 Гц), несколько хуже слышит высокие (примерно от 3000 до 20 000 Гц), и наименее чувствителен к звуку на низких (примерно от 20 до 400 Гц).

На акустических приборах зависимость чувствительности уха человека от частоты моделируется при помощи кривой частотной коррекции А. Значения кривой А пред­ставляют собой поправку для уровней звукового давления, измеренных в каждой октавной полосе (табл.2.13). Частотная характеристика шума, измеренная с учетом до­бавки по кривой А, приближенно представляет собой частотную характеристику вос­приятия шума человеческим ухом.

Субъективная оценка шума человеком характеризуется значением «уровня звука» в дБА, представляющим собой значение уровня звукового давления, скорректированного по кривой А. Для оценки шумов в городах эта величина применяется наиболее часто.

Шум большинства городских источников включает звуки почти всех полос частот слухового диапазона, но отличается разным распределением уровней звукового давле­ния по частотам и неодинаковым изменением их по времени. Таким образом, шум ок­ружающей человека среды образуется в результате сложного суммирования шумов многих источников, причем распределение разных видов шума способно изменяться от одного момента времени к другому.

Для оценки городских шумов применяются осредненные величины, измеряемые в течение установленных базисных интервалов времени, отличающихся принципиально по уровню шумовой нагрузки. Согласно международным и национальным стандартам, в отношении деятельности людей к базисным интервалам относят периоды дневного и ночного времени суток.

В качестве основной величины для оценки шумового режима в местах отдыха, проживания и работы населения установлена осредненная величина - эквивалентный уровень звука L_Аэкв измеряемый в дБА и определяемый как

где L_АэквТ, [ДБА] - эквивалентный уровень звука, полученный для интервала времени T, начинающегося в t₁ и заканчивающегося в t₂;. Согласно МГСН 2.04-97, базисные интервалы времени установлены как: день - с t₁,= 7ч до t₂ =23ч и ночь - с t₁ = 23ч до t₂ =7ч

р_о- пороговое значение звукового давления, Ро = 2 х 10^-5 Па;

р_A(t) - значение звукового давления в момент времени, корректированного в соот­ветствии с кривой коррекции шумового сигнала А, Па.

Допустимый уровень звукового давления (уровень звука) является величиной, нормирумой санитарными требованиями, в зависимости от назначения помещения (табл.1 МГСН 2.04-97). Правильно запроектированные светопрозрачные ограждающие конст­рукции обеспечивают снижение уровня звука уличного шума L_{Аэкв ул} до эквивалентно­го уровня звука, допустимого для данного помещения L_{Аэкв пом}. Величина L_Аэкв = L_{Аэкв ул} - L_{Аэкв пом} определяет значение звукоизоляции конструкции остекления от воздушно­го шума R. Звукоизоляция внешнего шума конструкцией окна может быть определена по формуле

где r _a - индекс звукоизоляции остекления в дБА; S - площадь окна (всех окон в дан­ном помещении, ориентированных на источник шума), м²; А - эквивалентная площадь звукопоглощения в помещении (средняя в диапазоне 125-1000 Гц). Формула (2.4.3) показывает значение звукоизоляции остекления в реальных город­ских условиях, выраженное в дБА. В рекламных проспектах фирм, как правило, также приводится значение индекса звукоизоляции Rw выраженное в дБ, полученное при испытаниях в лаборатории под воздействием постоянного шума, оказывающего такое же воздействие на человека, как и непостоянный городской шум. Величина Rw опреде­ляется, исходя из разницы уровней звукового давления без учета звукопоглощения в конкретном помещении. При этом, согласно [4], в большинстве случаев величины R_A и Rw могут быть определены из зависимости

 

r _a = 0.6 R w+ 6 (2.4.4)