8. Шум від автомобільного транспорту та методи його зниження

8.1 Характеристики шуму

Під терміном «шум» розуміється неритмічне, безладне змішання звуків, несприятливо впливає на людину і заважає сприйняттю корисних сигналів.

До звуковим, тобто сприйманим людським вухом, відносяться коливання в діапазоні частот від 16 до 20000 Гц. Коливання менше 16 Гц називаються інфразвуком , частотою більше 20000 Гц - ультразвуком .

Основними характеристиками шуму є:

- Звуковий тиск;

- Інтенсивність звуку;

- Повна акустична потужність джерела випромінювання шуму;

- Розподіл енергії коливань за частотою (спектр).

Звуковий тиск p - це різниця між значеннями повного тиску середовища при наявності і відсутності в ній звукових хвиль. Одиницею виміру тиску є паскаль: 1 Па = 1 Н/м2.

Енергія, що переноситься звуковою хвилею характеризується інтенсивністю звуку. Інтенсивність звуку J можна заміряти в будь-якій точці звукового поля як потік енергії, що проходить за одиницю часу через одиничну площадку:

,

де - середньоквадратичне значення звукового тиску, Па; _2 p

ρ - щільність середовища, у якій поширюється звук, кг / м ³ ;

з - швидкість звуку в даному середовищі, м / с.

Звуковий тиск та інтенсивність звуку не дають однозначної характеристики джерела випромінювання, так як їх величина залежить від розташування точки вимірювання. Для характеристики джерела випромінювання використовують повну акустичну потужність W , що випромінюється в навколишній простір:

,Вт

де - середньоквадратичне по сфері значення звукового тиску, Па;

r - радіус сфери, в точках якої вимірюють тиск, м.

Величини звукового тиску, інтенсивності звуку і звукової потужності змінюються в дуже широких межах. Так, наприклад, звуковий тиск самого тихого звуку, який може бути сприйнятий людиною, становить 2.10 ^-5 Па, для дуже гучного звуку величина звукового тиску може досягати 2.10 ⁴ Па. Як видно, відношення цих величин складає 10 ⁹ . При такому діапазоні зміни користуватися абсолютними значеннями величин дуже незручно. У таких випадках застосовуються відносні величини, виражені в логарифмічних одиницях - децибелах (дБ). Застосування логарифмічною шкали до того ж відповідає психо-физиологічному сприйняттю звуку людиною.

Таким чином, шум прийнято оцінювати відносними величинами - рівнем звукового тиску , рівнем інтенсивності звуку і рівнем звукової потужності по відношенню до одиниці порівняння. За одиницю порівняння для звукового тиску прийнята порогова величина p0 = 2.10 ^-5 Па, значення якої стандартизовано.

Рівень звукового тиску визначається за формулою:

де p - звуковий тиск в даній точці.

Рівень інтенсивності звуку становить:

де J - інтенсивність звуку в даній точці;

J 0 = 10 ^-12 Вт / м ² - порогова інтенсивність звуку на частоті 1000 Гц (що відповідає p 0 = 2.10 ^-5 Па).

Рівень звукової потужності визначається за формулою:

де W - звукова потужність;

W0 = 10 ^-12 Вт - порогове значення звукової потужності.

Важливою характеристикою звукового поля є розподіл енергії коливань по частоті - спектр . Аналіз спектра прийнято проводити в смугах частот певної ширини. Ці смуги обмежуються нижньої f н і верхньої f в граничними частотами, при цьому за середню приймається середньо геометрична частота смуги, яка визначається за формулою:

В акустиці для аналізу спектра найчастіше використовують октавні й третьоктавні смуги. Для октави верхня і нижня граничні частоти відрізняються в два рази, тобто f в / f н = 2, для третьоктави f в / f н = 1,26.

В даний час гігієнічне нормування шуму, у тому числі і шуму автомобіля, виробляється в діапазоні частот від 45 до 11200 Гц в стандартизованих октавних смугах (табл.3.1).

Таблиця 8.1

Стандартизовані октавні смуги

Граничні частоти октавних смуг, Гц	f в	90	180	355	710	1400	2800	5600	11200
	f н	45	90	180	355	710	1400	2800	5600
Середня частота смуги, Гц		63	125	250	500	1000	2000	4000	8000

Для дослідження загального рівня шумів і їх спектрів застосовують шумоміри. Шумомір складається з датчика (мікрофону), що сприймає

звуковий тиск, підсилювача і вихідного ланки (покажчика), проградуйованого в децибелах. Амплітудно-частотна характеристика шумоміра може коригуватися трьома стандартними способами корекції А , В і С (рис. 8.1).

Корекція типу А наближено враховує особливості сприйняття людиною звуків різних частот. Види корекцій В та С використовуються при аналізі шумів з високим рівнем гучності. Лінійна характеристика застосовується для вимірювання звукового тиску, а також при роботі з зовнішніми фільтрами. Сумарний рівень звукового тиску, виміряний за шкалою А шумоміра, прийнято позначати дБА.

Рис. 8.1. Криві частотної корекції шумоміра