Общие сведения
С ростом технического прогресса, с широким внедрением разнообразного современного оборудования со все увеличивающимися мощностями человеку все чаще приходится подвергаться действию шума высокой интенсивности. Поэтому защита человека от шума в последние десятилетия стала одной из актуальнейших проблем.
Шум оказывает вредное влияние на весь организм человека и, в первую очередь, на центральную нервную и сердечно-сосудистую системы. Длительное воздействие интенсивного шума может привести к профессиональной тугоухости и глухоте. Перераздражая центральную нервную систему, шум приводит к замедлению нервных реакций, к понижению внимания, работоспособности и, как результат, - к снижению производительности труда, ухудшению качества работы и возникновению травматизма.
Шум как физическое явление - это волновое колебание упругой среды.
Шум как физиологическое явление представляет собой неблагоприятный фактор внешней среды и определяется как беспорядочное сочетание звуков различной частоты и интенсивности, неприятное для восприятия, мешающее работе и отдыху.
По частоте звуковые колебания подразделяются на инфразвуковые - с частотой колебаний менее 20 Гц, звуковые - от 20 до 20000 Гц и ультразвуковые - более 20000 Гц.
Пространство, в котором распространяются звуковые волны, называется звуковым полем. Физическое состояние среды в звуковом поле характеризуется звуковым давлением, интенсивностью и колебательной скоростью частиц воздуха.
Звуковое давление - это разность между мгновенным значением давления в среде вследствие распространения звуковых колебаний и давлением на пороге слышимости.
Интенсивностью или силой звука называется количество энергии, переносимое звуковой волной за I с через площадку в I м2, перпендикулярную направлению движения волны.
В интервале звуковых частот наименьшая сила звука, при которой возникает слуховое ощущение, называется пороговой. Эта величина зависит от частоты и имеет минимальное значение при частоте около 1000 Гц. По мере увеличения силы звука при неизменной частоте громкость звука возрастает, но до определенного предела, после которого наступает болевое ощущение.
При увеличении интенсивности (силы) звука, начиная от порога слышимости, до болевого порога воспринимаемая органами слуха громкость увеличивается приблизительно пропорционально логарифму интенсивности. Так, например, увеличение звука в 10 раз ощущается на слух какувеличение громкости в 2 раза.
Для оценки слухового ощущения введено понятие – уровень интенсивности (силы) звука, который характеризует превышение данной силы звука по отношению к эталонной силе звука.
Уровень силы звука измеряется в децибелах (дБ) и определяется из выражения
|
Приложение 2
Допустимые уровни звукового давления на рабочих местах
Приложение 1
График для определения суммарного уровня шума
двух источников с уровнями L1 и L2, (L1≥L2)
где L - уровень интенсивности, дБ;
J - интенсивность (сила) звука на данном уровне, Вт/м2;
J0 - эталонная интенсивность (сила) звука, лежащая на пороге слышимости при частоте 1000 Гц, Вт/м2.
Сила звука в условиях свободного звукового поля, когда отсутствуют отраженные звуковые волны, пропорциональна квадрату звукового давления:
|
где Р - мгновенное значение звукового давления, Па;
ρ - плотность среды, кг/м3;
ρс - удельное акустическое сопротивление среды (волновое сопротивление), Н·с/м3;
с - скорость звука в данной среде, м/с.
Следовательно, уровень силы звука можно определить по величине звукового давления из выражения
|
где Р - звуковое давление на данном уровне, Н/м2;
Р0 - звуковое давление на пороге слышимости при частоте 1000 Гц (Р0 = 2*10-5 Н/м2).
Суммарный уровень нескольких одинаковых источников шума в точке равноудаленной от них определяется по формуле
|
где L1 - уровень шума одного источника, дБ;
N - количество одинаковых источников шума.
Уровень шума двух неодинаковых источников шума опреде-
ляется на выражения
|
где L1 - уровень шума более сильного источника, дБ;
ΔL - добавка в дБ, зависящая от разности уровней шума этих источников.
Добавка определяется из графика (прил. 1). Общий уровень шума любого количества источников с различными уровнями определяется последовательным суммированием, т. е. к суммарному уровню двух источников прибавляется добавка (ΔL) от третьего и т.д.
При нормирования шума используют два метода: нормирование по предельному спектру шума, нормирование уровня звука в дБА.
Первый метод нормирования является основным для постоянных шумов. Здесь нормируются уровни звуковых давлений в восьми октавных полосах частот со среднегеометрическими частотами: 63, 125, 250, 500, 1000, 2000, 4000, 8000 Гц.
Среднегеометрическая частота октавы определяется из выражения
|
Таким образом, шум на рабочих местах не должен превышать допустимых уровней, значения которых приведены в ГОСТ 12.1.003-83 (прил.2).
Второй метод нормирования общего уровня шума, измеренного по шкале А шумомера (прил. 2).
Для тонального и импульсного шума допустимые уровни должны приниматься на 5 дБ меньше значений, указанных в прил. 2
Измеренные уровни звукового давления в каждой полосе час-
5. Что такое октавные полосы и спектр шума?
6. Методика снятия спектральных характеристик шума?
7. Каковы принципы нормирования предельно допустимого уровня шума?
8. Классификация шумов.
9. Принцип действия шумомера?
10. Как определяется суммарный уровень шума нескольких неодинаковых источников?
11. Какие применяются способы защиты от шума?
уровень шума от двух источников, измеренный по шкале "А" шумомера.
Содержание отчета
1. Цель и задачи лабораторной работы.
2. Схема установки.
3. Характеристика (назначение) помещения (дается преподавателем).
4. Таблица экспериментальных данных.
Таблица 1
5. График спектров исследуемых шумов с нормируемыми кривыми предельного спектра.
6. Результаты расчетов по определению суммарного уровня шума и уровня шума в расчетной точке после установки кожуха.
7. Краткие выводы.
Контрольные вопросы
1. Каково воздействие шума на организм человека?
2. Что такое шум?
3. Что называется уровнем шума?
4. Почему шумы принято характеризовать относительными величинами?
тот и уровни звука должны быть ниже нормативных значений для соответствующих рабочих мест. Если имеются превышения, необходимо предусмотреть мероприятия по шумоглушению. В этом случае требуемое снижение уровня шума ΔLтр определяется по формуле
|
где L - измеренные значения уровней шума, дБ.
Lн - нормативные значения уровней шума, дБ.
Одним из эффективных способов уменьшения шума является заключение источника в звукоизолирующий кожух.
Требуемая звукоизолирующая способность стенок кожуха определяется по формуле
|
где ΔLтр - требуемое снижение уровней шума, дБ;
Sк - площадь поверхности кожуха, м2;
Sист - площадь воображаемой поверхности, вплотную окружающей источник шума, м2.
В современных шумомерах используют две частотные характеристики чувствительности А и С. Характеристика А имитирует кривую чувствительности уха человека, характеристика С практически линейна в измеряемом диапазоне частот.
Материал и конструкцию ограждения кожуха подбирают таким образом, чтобы звукоизолирующая способность кожуха была для каждой октавной полосы частот больше требуемой.
Уровень шума в расчетной точке после установки кожуха на источник шума рассчитывается по формуле
|
где L1 - уровень шума в расчетной точке до установки кожуха, дБ;
Rк - звукоизолирующая способность реальной конструкции стенок кожуха, дБ (прил.3).
Оборудование
Для анализа характеристик шума в работе используется измеритель шума ИШВ-1, измеряющий уровни звука по частотным характеристикам А, В, С и ЛИН по ГОСТ 17187-71.
В качестве источников шума используются генераторы звука: высокочастотный - 2, низкочастотный - 3 (рис.1). Генераторы и микрофон помещены в шумоизмерительную камеру, изготовленную из древесностружечной плиты. Для наглядности передняя панель выполнена из оргстекла. Шумоизмерительная камера позволяет создать в лаборатории нормальные условия. Схема установки показана на рис.1. Для измерения звукопоглощающих и звукоизолирующих способностей материалов в шумоизмерительную камеру помещают экран 8 из различных материалов и защитные кожухи 7.
Измерительный микрофон 4 шумомера 5 (рис.1) состоит из микрофонного капсуля и предварительного усилителя. Микрофон (емкостного типа) преобразует звуковое давление в электрическое переменное напряжение. Это напряжение поступает на усилительную часть шумомера и усиливается им до величины, необходимой для нормальной работы среднеквадратичного детектора, и затем поступает на стрелочный прибор, проградуированный в дБ действующих значений измеряемых уровней звукового давления. Значение измеряемой величины определяется суммированием
Вариант Б
1. Измерить уровень шума низкочастотного генератора 3 с применением звукоизолирующего кожуха. Результаты измерений занести в табл.1.
2. Измерить уровень шума низкочастотного генератора 3 с применением экрана- (преподаватель предлагает 2 экрана из различных материалов), Результаты измерений занести в табл. 1.
3. Построить спектры шума.
4. Сделать вывод.
Вариант В
1. Измерять суммарный уровень шума от двух источников с применением звукоизолирующих кожухов. Результаты измерений занести в табл. 1.
2. Измерить суммарный уровень шума от двух источников с применением экрана (преподаватель предлагает 2 экрана из различных материалов). Результаты измерений занести в табл.1.
3. Построить спектры шумов.
4. Сделать вывод.
7. Расчетным путем определить суммарный уровень шума от двух источников по формуле (5).
8. Определить требуемую звукоизолирующую способность стенок кожуха, rтр.к., необходимую для снижения уровня шума до допустимых величин.
9. Определить уровень шума в расчетной точке после установления кожуха (материал стенок кожуха указывает преподаватель) из прил.3. За величину уровня шума в расчетной точке принимают суммарный
При измерении низкочастотных составляющих сигнала могут возникнуть флюктуации стрелки показывающего прибора. Для устранения флюктуации следует переключатель РОД РАБОТЫустановить в положение МЕДЛЕННО.
2. Измерить уровень шума высокочастотного генератора 2 (рис. 1) без применения средств зашиты. Результаты измерений занести в табл. 1.
3. Измерить уровень шума низкочастотного генератора 3 без применения защиты. Результаты измерений занести в табл. 1.
4. Измерить суммарный уровень шума от двух генераторов без применения защиты. Результаты измерений занести в табл. 1.
5. Построить спектры шума и, предварительно получив у преподавателя тип помещения, сравнить измеренные значения с нормируемыми параметрами.
5. Оценить эффективность применения средств защиты от шума. Для этого студенту рекомендуется преподавателем один из следующих вариантов.
Вариант А
1. Измерить уровень шума высокочастотного генератора 2 с применением звукоизолирующего кожуха. Результаты измерений занести в табл. 1.
2. Измерить уровень шума высокочастотного генератора 2 с применением экрана (преподаватель предлагает 2 экрана из различных материалов). Результаты измерений занести в табл.1
3. Построить спектры шума.
4. Сделать выводы.
положений ДЕЛИТЕЛЬ 1, ДЕЛИТЕЛЬ II и показания по шкале прибора.
Измерение уровней звукового давления в октавных полосах частот осуществляется с помощью встроенных в прибор измерительных октавных фильтров. Октавные фильтры имеют коэффициент передачи, близкий к единице, и включаются в измерительный тракт в положении переключателя РОД ИЗМЕРЕНИЯ - ФИЛЬТРЫ. Для поддержания постоянного коэффициента усиления измерительного тракта в аппаратуре предусмотрена электрическая калибровка измерительного прибора.
Меры безопасности при выполнении лабораторной работы (по шуму)
1. Включать установку в работу только после разрешения преподавателя.
2. Перед включением источника шума в сеть убедитесь в исправности электрического провода, вилки и розетки.
3. Во время работы источника шума (установки) запрещается оставлять ее без присмотра.
4. Прежде чем производить измерения на шумомере, нужно знать смысл переключения каждого тумблера на нем.
5. При проведении исследования запрещается трогать и открывать дверцы с источником шума.
6. Во окончании работы установку необходимо обесточить, привести рабочее место в порядок о неполадках сообщить преподавателю.
 |
Порядок выполнения работы
1. Включить шумомер.
1.1. Для этого необходимо на панели прибора переключателя установить в следующие положения:
- ДЕЛИТЕЛЬ I - в положение 80,
- ДЕЛИТЕЛЬ II - в положение 40,
- РОД ИЗМЕРЕНИЯ - в положение ЛИН,
- РОД РАБОТЫ- быстро,
- ЗВУК ВИБРАЦИИ - звук.
Если при измерениях стрелка прибора находится в левой части шкалы, она выводится в правую часть изменением положения переключателей ДЕЛИТЕЛЬ I, а затем - ДЕЛИТЕЛЬ II.
Отсчет показания по прибору производится суммированием показаний переключателей ДЕЛИТЕЛЬ I, ДЕЛИТЕЛЬ II и стрелочного индикатора.
1.2. Измерить уровни звукового давления в октавных полосах частот.
При этом переключатель РОД ИЗМЕРЕНИЯ установить в положение ФИЛЬТРЫ, переключатель ЧАСТОТА поочередно в положения 16, 32,...8000 Гц. Данные измерения производятся только после измерения по характеристике ЛИН.
При измерении уровней звукового давления в октавных полосах частотпользуются только переключателем ДЕЛИТЕЛЬ II, устанавливая его в каждой октавной полосе частот в такое положение, при котором стрелка измерительного прибора устанавливается в правой части шкалы. Пользоваться переключателем ДЕЛИТЕЛЬ I не допускается!
МИНИСТЕРСТВО ВЫСШЕГО И СРЕДНЕГО СПЕЦИАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ РСФСР
КРАСНОЯРСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ
ИССЛЕДОВАНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ ЗАЩИТЫОТ ПРОИЗВОДСТВЕННОГО ШУМА
МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ ПО ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЕ ДЛЯ СТУДЕНТОВ ВСЕХ СПЕЦИАЛЬНОСТЕЙ
Красноярск
1990 г.