Тема 2.5. Шум, інфразвук та ультразвук.

1. Поняття про шум, інфразвук і ультразвук.

2. Характеристика та класифікація шумів.

3. Нормування і вимірювання шуму.

4. Дія шуму на організм людини.

5. Методи та засоби захисту від шуму.

6. Інфразвук.

7. Ультразвук.

1. Поняття про шум, інфразвук і ультразвук.

З фізичної точки зору звук – це хвильові коливання пружного середовища, що поширюється з певною швидкістю в газоподібному, рідкому або твердому середовищі під дією механічних коливань. Частина простору, в якому поширюються звукові хвилі називаються звуковим полем.

Шум –це будь-який неприємний або небажаний звук, який наносить шкоду здоров’ю людини, знижує її працездатність, а також може сприяти отриманню травми внаслідок зниження сприйняття попереджувальних сигналів.

Більшість технологічних процесів на виробництві супроводжується дією шуму на працюючих, що виникає при роботі машин, енергетичних установок, приводів тощо.

Органи слуху людини сприймають звукові хвилі як звук в діапазоні частот від 16 до 20000 Гц. Коливання з частотою менше 16 Гц називають інфразвуком, а коливання з частотою більше 20000 Гц – ультразвуком. Інфразвук та ультразвук органами слуху людини не сприймається (людина їх не чує), але вони проявляють біологічну дію на організм людини.

Людина сприймає звуки в широкому діапазоні інтенсивності (від нижнього порога чутності до верхнього – больового порога). Але звуки різних частот сприймаються неоднаково, найбільша чутність звуку людиною відбувається у діапазоні 800…4000 Гц, а найменша – в діапазоні 20…100 Гц.

2. Характеристика та класифікація шумів.

Звукова хвиля, яка поширюється в звуковому полі, характеризується такими величинами:

● звуковий тиск, Р, Па;

● інтенсивність звуку, І, Вт/м²;

● частота коливань, , Гц;

● коливальна швидкість, ν, м/с.

Звуковий тиск – це різниця між миттєвим значенням тиску в даній точці середовища при проходженні через цю точку звукових хвиль і середнім тиском, який спостерігається в цій точці при відсутності звукових хвиль.

Інтенсивність звуку – це потік енергії, яку переносить звукова хвиля в одиницю часу, віднесеній до одиниці площі поверхні, перпендикулярної напряму поширення звукової хвилі.

Частота коливань – це кількість повних коливань за одну секунду.

Коливальна швидкість - це миттєва швидкість розповсюдження звукової хвилі в повітряному середовищі.

Мінімальний звуковий тиск Р_о = 2 • 10^-5 Па, що сприймається людиною як звук, називають порогом чутності. Звуковий тиск величиною Р_б = 2 • 10² Па і більше викликає больові відчуття і називається больовим порогом. Для інтенсивності звуку ці величини мають такі значення: І_о = 10^-12 Вт/м², І_б = 10² Вт/м².

На практиці користуються не абсолютними значеннями І (Р), а їх логарифмічними рівнями, визначеними з відношення фактичної величини І (Р) до його порогового значення І_о (Р_о). Якщо І (Р) більша від І_о (Р_о) в 10 раз, тобто І/І_о =10 (Р/Р_о = 10), то вважають, що рівень інтенсивності звуку (звукового тиску) дорівнює 1 Б (бел), при І/І_о = = 100 (Р/Р_о = 100) – 2 Б, при І/І_о = 1000 (Р/Р_о = 1000) – 3 Б і т.д.

В логарифмічних одиницях:

lg = lg = lg 10 = 1Б.

Рівень інтенсивності звуку, дБ (1Б = 10дБ), визначається:

L_I = 10 • lg .

Рівень звукового тиску, дБ, визначається:

L_р = 10 • lg = 20 • lg .

Звукова потужність звуку, дБ, визначається:

L_w = 10 • lg ,

де W – звукова потужність, Вт;

W_o – порогова потужність, W_o = 10^-12 Вт.

Як відомо, слуховий апарат людини має різну чутливість до звуків різних частот, тому для оцінки дії шуму на людину необхідно знати його частотний спектр. Залежність рівнів звукового тиску, або інтенсивності, від частоти звуку називають частотним спектром.

Інтенсивність шуму вимірюють як у всій зоні сприйманих частот, так і в октавних смугах частот. Якщо діапазон частот від 16 до 20000 Гц поділити на інтервали так, щоб у кожному з них вища частота була більша від нижчої в 2 рази, то такий інтервал називається октавою.

На практиці користуються значеннями середньо геометричних частот кожної октави, які визначаються за формулою

= .

У діапазоні частот 16…20000 Гц середньогеометричними частотами октав є: 31,5, 63, 125, 250, 500, 1000, 2000, 4000, 8000, 16000 Гц.

Як оцінювальний показник шуму застосовується такий показник як рівень звуку в дБA:

L_A = 20 • ,

де Р_а – середньоквадратичний звуковий тиск, Па;

Р_о – пороговий середньоквадратичний звуковий тиск, Па.

Залежно від походження шуми класифікуються на такі види: механічні, аеродинамічні, гідродинамічні і електромагнітні.

За характером спектра дії шуми класифікують на широкосмугові і тональні.

● широкосмугові - мають безперервний спектр шириною більш ніж одна октава; ● тональні – у їх спектрі є кілька яскраво виражених звуків.

За спектром шуми класифікують на суцільні, дискретні, та змішані.

● суцільні – спектри, в яких спектральні складові розташовані за шкалою частот безперервно;

● дискретні – коли спектральні складові розділено ділянками нульової інтенсивності;

● змішані – поєднання спектрів суцільного та дискретного.

За часовими характеристиками шуми класифікують на постійні та непостійні.

● постійні шуми – це шуми, рівень звуку яких за 8-годинний робочий день змінюється в часі не більше ніж на 5 дБА;

● непостійні шуми - це шуми, рівень звуку яких за 8-годинний робочий день змінюється в часі більше 5 дБА.