Рис.1. Область слышимых человеком звуков
Человек способен слышать частоту от 20 до 20000 Гц. Звуки ниже этой частоты называют инфразвуком, а выше - ультразвуком.
Инфразвук - упругие колебания и волны с частотами, лежащими ниже области слышимых человеком частот. Обычно за верхнюю границу инфразвукового диапазона принимают 16-20 Гц. Основные источники инфразвуковых колебаний природного происхождения: ураганы, штормы, цунами, извержения вулканов, землетрясения, сильные грозы и молнии, водопады. Техногенные источники инфразвука: автомобильный и железнодорожный транспорт, трамваи, воздушный транспорт (самолеты, вертолеты). Инфразвук приносит вред нашему организму. Звуковые волны, которые мы не слышим, могут повреждать наш вестибулярный нерв и приводить к тошноте, постоянному чувству беспокойства, головным болям и шуму в ушах. Такой эффект мы называем «морской болезнью». Также известно, что инфразвук может приводить к возникновению чувства постоянной усталости и к нарушениям сна. Однако инфразвук является не только нежелательным и опасным явлением, его часто используют и в полезных целях. Так инфразвуковые колебания применяют для исследования океанов, атмосферы, в том числе нахождения мест, где происходят взрывы или извержения вулканов.
Ультразвук — звуковые волны, имеющие частоту выше воспринимаемых человеческим ухом, обычно, под ультразвуком понимают частоты выше 20 000 герц. В природе ультразвук встречается как в качестве компонентов многих естественных шумов (в шуме ветра, водопада, дождя, в шуме гальки, перекатываемой морским прибоем, в звуках, сопровождающих грозовые разряды, и т. д.), так и среди звуков животного мира. Некоторые животные пользуются ультразвуковыми волнами для обнаружения препятствий, ориентировки в пространстве и общения. Источники ультразвука - это все виды ультразвукового технологического оборудования, ультразвуковые приборы и аппаратура промышленного, медицинского, бытового назначения, генерирующие ультразвуковые колебания в диапазоне частот от 18 кГц до 100 МГц и выше. К источникам ультразвука относится также оборудование, при эксплуатации которого ультразвуковые колебания возникают как сопутствующий фактор. Хотя ультразвук в принципе не представляет опасности для здоровья человека, воздействие слышимых высокочастотных колебаний, превышающих 10 кГц, может привести к появлению тошноты, головной боли, звона в ушах, головокружения, утомляемости. Ультразвук применяется в таких сферах, как медицина (УЗИ), военные цели (устройство разного рода радаров), в физике, а так же в обработке металлов в ультразвуковых ваннах.
По частотному составу шумы разделяются на 3 класса:
I класс - низкочастотные шумы до 300Гц (измеряются в активных полосах 63, 125, 250Гц) - это шумы тихоходных агрегатов неударного действия и шумы, проникающие сквозь преграды. Для них допустимый уровень 90/100 дБ.
II класс - среднечастотные шумы от 300 до 1000Гц (измеряются в активных полосах 500 и 1000Гц) это шум большинства машин неударного действия. Для них допустимый уровень 85-90 дБ.
III класс - высокочастотные шумы свыше 1000Гц (измеряются в активных полосах 2000, 4000, 8000Гц) - это звенящие, свистящие шумы скоростных агрегатов. Для них допустимый уровень 75/85 дБ.
Звуковая мощность является основной характеристикой любого источника шума.
Нормативным документом, регламентирующим уровни шума для различных категорий рабочих мест, является ГОСТ 12.1.003 - 83 «ССБТ. Шум. Общие требования безопасности».
Уровни шума для территорий жилой и производственной застройки и для различных видов помещений регламентируются СН 2.2.4/2.1.8.562-96.
Так уровни звука не должны превышать:
- в помещениях конструкторских бюро, лабораторий - 50дБ(А);
- в помещениях управления, рабочих комнатах - 60 дБ(А);
- в кабинетах дистанционного управления – 65 – 70 дБ(А);
- в экспериментальных лабораториях - 75 дБ(А);
- на постоянных рабочих местах в производственном помещении 80 дБ(А).
Методы и средства борьбы с шумом.
Средства коллективной защиты от шума. Способы снижения шума работающего оборудования или защита обслуживающего персонала от возникающего шума без каких-либо существенных конструктивных изменений машины относится к числу пассивных строительно-акустических способов борьбы с шумом. Наиболее распространено применение звукоизолирующих кожухов, полностью или частично закрывающих машину.
Этот способ защиты от шума является более действенным, чем другие строительно-акустические способы (применение звукопоглощающих облицовок, экранов), поскольку он предполагает достижение эффекта снижения шума на любую требуемую величину даже в непосредственной близости от источника шума.
В низкочастотном диапазоне, когда длина волны в воздухе велика, звук легко огибает препятствие (закон дифракции волн), а звукопоглощение может быть реализовано при помощи поглотителей резонансного или мембранного типа, имеющих достаточно большие размеры; кожухи - практически единственные средства снижения шума.
Для повышения эффективности применения кожухов их внутренние поверхности облицовываются звукопоглощающими материалами.
Эффективность применения кожуха зависит от правильного акустического расчета, который выполняется для восьми активных полос нормируемого диапазона частот от 63 до 8000 Гц и включает следующие этапы:
- определение шумовой характеристики, т.е. уровней звуковой мощности в активных полосах частот, излучаемых машиной;
- определение допустимых в соответствии с санитарными нормами уровней звукового давления в расчетных точках;
- определение требуемого снижения уровней звукового давления в каждой активной полосе частот;
- определение требуемой звукоизоляции стенок кожуха и отдельных его элементов (смотровые окна, двери, вентиляционные отверстия)
- конструктивное исполнение кожуха.
Звукопоглощающие облицовки делятся на три группы:
- 1 группа - плоские плиты заводской готовности («Акмигран», па/с; па/о) а также съемные кассеты из перфорированных покрытий со звукопоглощающими слоями из ультратонкого стеклянного и базальтового волокон или минераловатных плит.
- 2 группа - объемные звукопоглощающие элементы с повышением на 50-70% коэффициентом звукопоглощения за счет дифракции звуковых волн и более развитой поверхностью звукопоглощения. Известны два типа объемных элементов: - однослойные и многослойные, многослойный элемент состоит из легкого каркаса из ткани или пленки с сыпучим звукопоглощающим заполнителем.
-3 группа - это формы объемного элемента, два размера которых значительно превосходят третий - это кулисы, создаваемые пространственную решетку, которую можно рассматривать как звукопоглощающую систему с распределенными параметрами.
Третий метод борьбы с шумом - применение средств индивидуальной защиты:
- вкладыш - это вставляемые в слуховой канал мягкие тампоны из ультратонкого волокна, пропитанного смесью воска и парафина и жесткие вкладыши (эбонитовые, резиновые) в форме конуса. Это самые дешевые, но достаточно эффективные и удобные средства (снижение шума на 5/20 дБ);
- наушники - плотно облегают ушные раковины и удерживаются дугообразной пружиной. Эффективны при высоких частотах;
- шлемы - применяются при воздействии шума с уровнями более 120 дБ, когда шум действует непосредственно на мозг человека, а вкладыши и наушники не обеспечивают требуемой защиты.
Организм человека по-разному реагирует на разные уровни шума. При длительном воздействии даже незначительное превышение допустимых норм может привести к негативным последствиям для организма. Но существуют и диапазоны, при которых человеку будет нанесён значительный вред и при кратковременном воздействии.
· 35–50 дБ - Нарушение сна, усталость, вялость, снижение работоспособности
· 50–65 дБ - Раздражительность, изменения в вегетативной нервной системе
· 65–90 дБ - Физиологическое воздействие: повышение пульса и давления крови, сужение сосудов, снижение порога слышимости
· свыше 90 дБ - Нарушения работы органов слуха, головная боль и шум в ушах, ощущение тошноты, ограниченное восприятие речи
· свыше 130 дБ - Возможен разрыв барабанных перепонок, нарушается связь между частями внутреннего уха, риск полной потери слуха, разрушение нервных клеток, разрыв мелких кровеносных сосудов
· свыше 200 дБ - Разрыв лёгких, смерть