Цель работы - получить навыки измерения шума в окружающей среде

ИССЛЕДОВАНИЕ ПАРАМЕТРОВ ШУМА

Содержание работы:

- ознакомиться с основными характеристиками шума;

- изучить принцип работы и основные органы управления шумомеров;

- приобрести навыки измерения шума;

- сравнить с нормативными показателями.

 

1. Теоретическая часть.

Шумом называют совокупность звуков, неблагоприятно действующих на человека. Шум является общебиологическим раздражителем и может влиять на все органы и системы организма человека. Интенсивный шум при постоянном воздействии приводит к снижению слуха и даже его потере, нарушению сердечной деятельности, деятельности центральной нервной системы, повышению внутричерепного давления, вызывает изменения в органе зре­ния человека и т.п.

С физической точки зрения звук представляет собой волнообразно распространяющие­ся механические колебания упругой среды, возникающие при нарушении ее стационарного состояния под воздействием возмущающей силы.

Звуковая волна характеризуется звуковым давлением, интенсивностью, частотой и ря­дом, других параметров, присущих колебательным, процессам.

Звуковым давлением (Р) называется разность между мгновенным значением полного давления и средним давлением в невозмущенной среде. Единица измерения - паскаль (Па).

Интенсивностью звука (J) называется средний поток энергии в какой-либо точке сре­ды в единицу времени, отнесенный к единице площади поверхности, нормальной к направ­лению распространения звуковой волны. Единица измерения - ватт на квадратный метр (Вт/м²).

Эти два параметра связаны между собой зависимостью:

J= ,

где J - интенсивность звука, Вт/м²;

Р - звуковое давление, Па;

с - скорость звука в среде, м/с;

ρ- плотность среды, кг/м³.

Частота колебаний (f) - число полных колебаний данной частицы среды за 1 с. Еди­ница измерения - герц (Гц). Субъективным аналогом частоты звука является его высота.

Слуховой орган человека воспринимает звук частотой от 16-20 Гц до 20 кГц.

Чувствительность органа слуха человека к звукам различных частот неодинакова. Наи­большая чувствительность находится в пределе 300-3000 Гц (телефонная частота).

Восприятие человеком звука зависит не только от его частоты, но и от звукового дав­ления и интенсивности.

Наименьшее звуковое давление Ро (интенсивность J₀), которое воспринимает человек (самый тихий звук), называется порогом слышимости. При частоте 1000 Гц порогу слыши­мости соответствует звуковое давление Ро = 2·10 ⁵ Па и интенсивность J₀= 10^-12 Вт/м².

Верхней границей адекватно воспринимаемого слуховым анализатором звука является, порог болевого ощущения. Этому порогу при частоте 1 000 Гц соответствует звуковое дав­ление Р= 2· 10²Па (интенсивность J= 10² Вт/м²).

Диапазон чувствительности органа слуха по звуковому давлению составляет, таким об­разом, 7 порядков:

 

,

 

И по интенсивности звука – 14 порядков:

 

Особенностью человеческого организма является то, что опущения, возникающие при различного рода раздражениях, в частности при шуме, пропорциональны не абсолютной ин­тенсивности, а логарифму количества энергии раздражителя. Поэтому для оценки шума вве­дены логарифмические величины - уровни интенсивности и звукового давления.

Уровень интенсивности шума (звука) представляет собой логарифм величины отно­шения измеренной интенсивности шума к интенсивности шума, соответствующей порогу слышимости. Это безразмерная величина, называемая бел (Б):

L_J= ,

где L_J — уровень интенсивности шума Б;

 

J- интенсивность шума в данной точке, Вт/м²;

J₀ - интенсивность шума, соответствующая порогу слышимости. Вт/м².

Поскольку в настоящее время приборов, измеряющих интенсивность звука, не сущест­вует, измеряют звуковое давление. Так как интенсивность шума прямо пропорциональна квадрату звукового давления, то

L_J=

где L - уровень звукового давления, Б;

Р – звуковое давление в данной точке;

P₀ - звуковое давление, соответствующее порогу слышимости, Па.

Таким образом, в числовом выражении уровень интенсивности шума равен уровню звукового давления.

Ухо человека реагирует на величину в 10 раз меньшую, чем бел, поэтому распростра­нение получила единица децибел (дБ), равная 0,1 Б. Тогда в дБ:

L_J= и

Уровень интенсивности звука еще не позволяет судить о субъективном восприятии его громкости человеком, т.к. это восприятие зависит от частоты. Однако при частоте 1000 Гц изменение уровня интенсивности звука практически соответствует изменению громкости в наших ощущениях.

Каждый источник шума, может быть, охарактеризован частотным спектром шума (или просто спектром), которым называется зависимость уровней звукового давления от час­тоты.

Спектры шумов могут быть дискретными, сплошными и смешанными. Большинство источников производственного шума имеют сплошной или смешанный спектр.

При измерении и анализе шумов весь диапазон частот разбивают на отдельные полосы - октавы.

Октавой называется полоса частот, у которой отношение верхней граничной частоты f_в к нижней f_н равно двум:

= 2

Характеристикой каждой октавной полосы является ее среднегеометрическая частота, определяемая по выражению:

 

По спектру шумы подразделяются на:

- широкополосные – имеющие непрерывный спектр шириной более одной октавы;

- тональные - имеющие спектр с преобладанием какой-либо одной частоты;

- низкочастотные - имеющие спектр с преобладанием составляющих низких частот (до 300 Гц);

- среднечастотные - спектр расположен в полосе частот от 300 до 3000 Гц;

- высокочастотные - спектр расположен в полосе частот выше 3 кГц.

По временным характеристикам шумы подразделяются на постоянные и непостоянные (ГОСТ 12.1.003-83).

Постоянным называется шум, уровень звука которого за 8-часовой рабочий день (ра­бочую смену) изменяется во времени не более чем на 5 дБА (пояснения в разделе 5). Соот­ветственно для непостоянного шума эта величина превышает 5 дБА.

Непостоянные шумы подразделяются на:

- колеблющийся во времени шум - уровень шума непрерывно изменяется во време­ни;

- прерывистый шум - уровень звука ступенчато изменяется (на 5 дБА и более), при­чем длительность интервалов, в течение которых уровень остается постоянным составляет 1 с и более;

- импульсный шум - состоит из одного или нескольких звуковых сигналов, каждый длительностью, менее 1 с, при этом уровни звука в дБА, измеренные при включении харак­теристик, «медленно» и «импульс» шумомера (см. раздел 5) отличаются не менее чем на 7 дБ.

2. Нормирование шума.

В соответствии с ГОСТ 12.1.003-83 нормирование широкополосного постоянного и не­постоянного (кроме импульсного) шума осуществляется по приведенным в ГОСТе допусти­мым уровням шума в октавных полосах частот и уровням звука в дБА. В качестве харак­теристики постоянного широкополосного шума на рабочих местах при ориентировочной оценке допускается принимать уровень шума в дБА, измеренный на временной характери­стике «медленно» шумомера.

Допустимые значения уровней звукового давления в октавных полосах и уровней зву­ка в дБА для некоторых видов трудовой деятельности (рабочих мест) приведены в табл. 1.

Таблицы 1 Рабочие места Уровни звукового давления в дБ в октавных поло­сах со среднегеометрическими частотами, Гц Уровни звука в дБА                 1. Помещения КБ, лаборатории для теоретических работ                   2. Помещения экс­периментальных ла­бораторий                   3. Постоянные рабо­чие места в произ­водственных поме­щениях

 

3. Приборы для измерения уровня шума.

Приборы для измерения уровня шума называются шумомерами (ГОСТ 17187-71). Шумомерами измеряются среднеквадратичные значения уровня звукового давления. Блок-схема шумомера представлена на рис.1.

Принцип работы шумомера состоит в следующем.

Измеряемое звуковое давление поступает на измерительный микрофон, преобразую­щий механические упругие колебания в электрический сигнал, усиливается предваритель­ным усилителем и поступает на калиброванный измерительный делитель 1, измеряющий ве­личину этого сигнала. Затем сигнал поступает в блок частотной обработки, в котором уста­навливаются требуемые частотные характеристики измерения.

При измерении могут быть установлены следующие частотные характеристики:

· линейная, по всей полосе пропускания электромеханического тракта прибора;

· А - для измерения шума в местах нахождения людей; она сформирована исходя из физиологических особенностей восприятия звука слуховым органом человека (зависимость порога слышимости и болевого порога от частоты и др.) и имити­рует характеристику чувствительности уха; при измерениях на частотной ха­рактеристике А, единица измерения обозначается дБА;

· В, С, D - другие спектральные виды частотных характеристик;

· Фильтр, включающий блок встроенных электрических октавных фильтров, каж­дый из которых пропускает определенную полосу частот. Фильтры предназна­чены для измерения уровней звукового давления в октавных полосах частот (спектрального анализа шума).

После частотной обработки электрический сигнал поступает на калиброванный изме­рительный делитель 2, выполняющий те же функции, что и делитель 1, и на интегратор, служащий для изменения временных характеристик шумомера. Интегратор может быть включен на следующие временные характеристики:

· «Быстро»;

· «Медленно» - для измерения постоянного и непостоянного (кроме импульсного) шумов.

· «Импульс» - для измерения импульсного шума.

С интегратора сигнал поступает на индикатор (чаще всего стрелочный). Отсчет изме­ряемой величины уровня звукового давления берется в виде суммы значений положе­ ний делителя 1, делителя 2 и стрелочного индикатора.

 

 

 

 

 

На шумомерах устанавливаются переключатели дополнительных сервисных функций. В некоторых приборах переключатели частотных и временных характеристик совмещены с переключателями служебных функций, таких как, например, "Контроль питания". "Калибровка" и др.

Перед проведением измерений шумомеры обязательно калибруются в соответствии с инструкцией по эксплуатации прибора.

Из серий выпускаемых приборов используются: шумомер ШУМ-1, прибор ВШВ-003, измеритель шума и вибрации ИШВ-1 и др.

4. Ход работы:

· Выполнить замеры с помощью шумомера. Данные занести в таблицу.

 

· Выписать нормативные данные по источникам шума и призвести анализ с измеренными.

 

· Составить график зависимости источников шума (факт. замеров) от нормативов.

· Сделать вывод к работе.

 

Таблица 2

Источники шума	Уровень шума, дБ	Норма, дБ
1. Помещения без активного источника шума («тишина в помещении»)
2. Шепот человека
3. Поезд в метро
4. Фоновый шум в столовой днем
5. Шум работающего компьютера
6. Речь человека в помещении
7. Музыка в наушниках на максимальной громкости
8. Удар молотком по горной породе (магматической, тверд. более 7 по шк. Маоса)

 

ОСНОВНЫЕ КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

1.Что такое шум?

2. Каковы основные характеристики звуковой волны?

3. Какие звуки по частоте воспринимают слуховые органы человека?

4. Какие частоты наиболее неблагоприятны для человека?

5. Зависимость восприятия звука от его интенсивности и звукового давления (пороги).

6. Что такое уровень интенсивности (уровень звукового давления)?

7. Что такое октавная полоса? Ее характеристики.

8. Что такое уровень шума в дБА?

9. Принципы формирования шума на рабочих местах.

10. Как определяется уровень звукового давления (уровень шума) на шумомере ИШВ-1?