Это область акустических колебаний в диапазоне выше 20 гц

Это область акустических колебаний в диапазоне выше 20 гц

Непостоянные шумы делятся на колеблющиеся во времени, прерывистые и импульсные. Нормируемой характеристикой непостоянного шума является эквивалентный по энергии уровень звука (дБ А).

Для тонального и импульсного шума допустимый уровень звука должен быть на 5дБ меньше значений. Эквивалентный по энергии уровень звукового давления.

где фi - относительное время воздействия шума класса Li, % времени измерения;

Li - уровень звука класса i, дБ А.

При оценке шума допускается использовать дозу шума, так как Остановлена линейная зависимость доза-эффект по временному смещению порога слуха, что свидетельствует об адекватности оценки шума по энергии. Дозный подход позволяет также оценить кумуляцию шумового воздействия за рабочую смену.

ультразвук акустический организм

Нормирование допустимого шума в жилых помещениях, общественных зданиях и на территории жилой застройки осуществляется в соответствии с СН 2.2.4/2.1.8.562-96.

Оценивать и прогнозировать потери слуха, связанные с действием производственного шума, дает возможность стандарт ИСО 1999: (1975) "Акустика-определение профессиональной экспозиции шума и оценка нарушений слуха, вызванных шумом".

В производственных условиях нередко возникает опасность комбинированного влияния высокочастотного шума и низкочастотного ультразвука, например при работе реактивной техники, при плазменных технологиях.

Борьбу с шумом следует начинать уже на стадии проектирования любого технического или бытового проекта, для этого используются организационные, технические и медико-профилактические мероприятия. Рассмотрим подробнее технический метод снижения шума в производственных помещениях. При этом отметим, что снижение шума за счет акустической обработки помещений цехов, заключающейся в установлении звукопоглощающей облицовки, позволяет решить одновременно две задачи: улучшить условия труда и защитить население близлежащей жилой застройки от действия шума.

Звукоизолирующая способность ограждения зависит от его размеров, формы, расположения, материалов и т. д. Явление звукопоглощения объясняется преобразованием колебательной энергии шума в тепловую. Наибольшее звукопоглощение обеспечивают пористые и перфорированные материалы, ткань.

Выбор конструкции звукопоглощающей облицовки производится не только для получения максимального звукопоглощения в каких-либо полосах частот, но также для обеспечения дизайна, эстетики и работоспособности облицовки в конкретных условиях (наличие пыли, агрессивных сред и т. д.). В табл. 4.10 указаны санитарно-гигиенические нормы уровней звукового давления для восьми октавных полос по мере возрастания частоты (1--8) для ряда производственных помещений.

Медико-профилактические мероприятия подразумевают контроль параметров шумовой обстановки, с одной стороны, и контроль состояния здоровья работающих и населения с другой.

В системах связи значительное место занимают вопросы, связанные с предъявлением человеку звуковой информации (телевизионные и радиотехнические объекты, системы звуковой связи, информационно-справочные системы); поэтому соотношение шум -- полезный сигнал имеет определяющее значение в передаче звуковой информации.

Поскольку звуковой анализатор человека (наружное, среднее, внутреннее ухо, слуховой нерв и система нервных связей с мозгом) неодинаково чувствителен к звукам различной частоты, то субъективное восприятие звуковых сигналов отличается от звуковых характеристик звука, подчиняясь закону пороговых приращений Вебера -- Фехнера, поскольку звуки малой частоты воспринимаются как менее громкие по сравнению со звуками большей частоты той же интенсивности. Например, для среднего участка слышимого диапазона изменение звука по интенсивности и частоте составляет 0,1 интенсивности раздражителя. В пределах 60--2000 Гц при интенсивности звука 30 дБ различимая прибавка составляет 2--3 Гц, а в пределах 2000--16 000 Гц относительная величина энергетического порога примерно постоянна и составляет 0,02. Все это должно учитываться при конструировании радиоаппаратуры.

Кроме того, отметим, что длительность звукового раздражения, необходимая для возникновения ощущения, также зависит от частоты и интенсивности звука. С увеличением частоты и интенсивности временной порог чувствительности слухового анализатора сокращается. Для частот 1 кГц и более при интенсивности более 30 дБ слуховое ощущение возникает при длительности звукового раздражения около 0,001 с, а уменьшение интенсивности до 10 дБ увеличивает это время до 0,05 с. Минимальное время, необходимое для отчетливого ощущения доминирующей частоты в линейчатом спектре звука (высоты тона звука) 0,05 с.

В заключение отметим, что музыку можно считать частным случаем организованного человеком приятного для восприятия «шума»; так свидетельствуют специальные приборы -- статические анализаторы, измеряющие характеристики шумов. В связи с этим к оценке музыки как шума можно привлечь понятие статистической радиотехники, а именно что для восприятия музыки минимальное отношение сигнала к помехе должно быть не менее 20 дБ по акустическому давлению. Если слушатель находится, например, в метро, то для такого соотношения сигнал -- шум голов телефоны плейера должны развивать звуковое давление в 115--120 дБ. Это всего лишь на 8--10 дБ меньше, чем болевой предел. «Стрекот» от стереотелефонов «меломанов» первое свидетельство о частичной потере слуха. Кроме этого из-за широкого частичного спектра музыки и акустической нелинейности сред, в которых распространяется звук в голове, в результате биений отдельных частотных компонентов возникают инфразвуковые волны, отрицательно действующие на здоровье человека.

Особо важно отметить неумелое использование звука в замкнутом пространстве, например автомобиле, где установлено несколько мощных громкоговорителей, воспроизводящих звук в широкой полосе частот. Несмотря на малый коэффициент преобразования этой мощности в звук (КПД примерно 0,7 % при электрической мощности до 100 Вт и более), воздействие звука оказывается очень сильным, поскольку звук в замкнутом пространстве воспринимается всей поверхностью тела. Значит, практически организм подвергается мощной вибрационной атаке, и больные или наиболее слабые его органы могут просто отказать, что особенно опасно во время движения автомобиля, когда вибрации частично переходят в инфразвук.

При увеличении амплитуды колебаний резонирующих частот тела человека, особенно для частот ниже 20 Гц, значительно нарушается вестибулярная функция, возникает головная боль, обостряются хронические заболевания. В связи с этим было бы полезно проверять при техосмотрах автомобиля уровень максимального звукового давления в салоне, исходя из санитарных норм.

Параметры, характеризующие акустические колебания (шум).

Лекция № 14

Акустические колебания (шум).

Акустическими колебанияминазывают колебания упругой среды. Понятие акустических колебаний охватывает как слышимые, так и неслышимые колебания воздушной среды.

Акустические колебания в диапазоне частот 16 Гц. 20 кГц. воспринимаемые ухом человека с нормальным слухом, называют звуковыми. Акустические колебания с частотой менее 16 Гц называют инфразвуковыми, выше 20 кГц – ультразвуковыми. Область распространения акустических колебаний называют акустическим полeм. Часто акустические колебания называют звуком, а область их распространения – звуковым полем.

Шумом принято называть апериодические звуки различной интенсивности и частоты. С физиологической точки зрения шум - это всякий неблагоприятно воспринимаемый человеком звук.

Источники шума.Источниками шума на производстве является транспорт, технологическое оборудование, системы вентиляции, пневмо- и гидроагрегаты, а также источники, вызывающие вибрацию, т.к. колебания твердых тел вызывают колебания воздушной среды. Шум является одним из наиболее существенных негативных факторов производственной среды. Источники шума формируют звуковые волны, возникающие в результате нарушения стационарного состояния воздушной среды.

Параметры, характеризующие акустические колебания (шум).

Колебательная скорость v(м/с) - скорость колебания частиц воздуха относительно положения равновесия.

Скорость распространения звука (скорость звука) с (м/с) - скорость распространения звуковой волны. При нормальных атмосферных условиях (температура 20°С, давление 1034 гПа) скорость распространения звука в воздухе равна 344м/с.

Звуковое давление р (Па) - разность между мгновенным значением полного давления и средним давлением, которое наблюдается в невозмущенной среде

р = v*с,

где р - плотность среды (кг/м 3 ), рс - называют удельным акустическим сопротивлением (Па с/м), равное 410 Па с/м для воздуха, 1,5*10 6 Па с/м - для воды, 4.8*10 7 Па с/м - для стали.

При распространении звука со скоростью звуковой волны происходит перенос энергии, которая характеризуется интенсивностью звука.

Интенсивность звука I (Вт/м 2 ) - это энергия, переносимая звуковой волной в единицу времени, отнесенная к площади поверхности, через которую она распространяется.

I = р 2 / рс.

Как и для вибрации и по тем же самым причинам звуковое давление и интенсивность звука принято характеризовать их логарифмическими значениями – уровнями звукового давления и интенсивности звука.

Уровень звукового давления:

Lp = 10 lg(p 2 /p 2 0) = 20 Ig (р/р0),

где р - звуковое давление, Па; р0- пороговое звуковое давление равное 2 10 -5 Па.

Уровень интенсивности звука:

где I - интенсивность звука. Па; I0 - пороговая интенсивность звука, равная 10 -12 Вт/м 2 .

В качестве пороговых значений приняты минимальные значения звуковою давления и интенсивности звука, которые слышит человек при частоте звука в 1000 Гц, поэтому они получили названия порогов слышимости.

Важной характеристикой, определяющей распространение шума и его воздействие на человека, является его частота. Также как и для вибрации диапазон звуковых частот разбит на октавные полосы (f1/f2=2), характеризуемые их среднегеометрическими частотами fсг. Граничные и среднегеометрические частоты октавных полос (Гц) приведены ниже:

Классификация производственного шума(рис.2.15). Шумы классифицируется по частоте, спектральным и временным характеристикам, природе его возникновения.

По частоте акустические колебания различаются на инфразвук (f 20 000 Гц). Акустические колебания звукового диапазона подразделяются на низкочастотные (менее 350 Гц), среднечастотные (от 350 до 800 Гц), высокочастотные (свыше 800 Гц).

По спектральным характеристикам шум подразделяется на широкополосный с непрерывным спектром более одной октавы и тональный (дискретный) в спектре которого имеются выраженные дискретные тона (частоты, уровень звука на которых значительно выше уровня звука на других частотах). Примером широкополосного шум может являться шум реактивного самолета, непостоянного - шум дисковой пилы, с спектре шума которой имеется ярко выраженная частота с доминирующим уровнем звука.

По временным характеристикам шум подразделяется на постоянный и непостоянный. Постоянным считается шум, уровень которого в течение восьми часового рабочего дня изменяется не более чем на 5 дБ, непостоянным - если это изменение превышает 5 дБ. Непостоянные шумы в свою очередь разделяются на: колеблющиеся, уровень звука которых изменяется непрерывно во времени (например, шум транспортных потоков); прерывистые, уровень звука которых изменяется ступенчато (на 5 дБ и более), причем длительность интервалов, в которых уровень звука остается постоянным не менее 1 с. (например, шум прерывисто сбрасываемого из баллонов сжатого воздуха); импульсные, представляющие собой звуковые импульсы, длительностью менее 1 с. (например, шум агрегатов и машин, работающих в импульсном режиме).

По природе возникновения шум можно разделить на: механический, аэродинамический, гидравлический, электромагнитный.

Механические шумы возникают по следующим причинам: наличие в механизмах инерционных возмущающих сил, возникающих из-за движения деталей механизма с переменными ускорениями; соударение деталей в сочленениях вследствие неизбежных зазоров; трение в сочленениях деталей механизмов; ударные процессы (ковка, штамповка, клепка, рихтовка) и ряд других. Основными источниками возникновения шума механического происхождения являются подшипники качения и зубчатые передачи, а также неуравновешенные вращающиеся части машин.

Аэродинамические шумы возникают в результате движения газа, обтекания газовыми (воздушными) потоками различных тел. Аэродинамический шум возникает при работе вентиляторов. воздуходувок, компрессоров, газовых турбин. выпусков пара и газа в атмосферу, двигателей внутреннего сгорания. Причинами аэродинамического шума являются вихревые процессы, возникающие в потоке рабочей среды при обтекании тел и выпуске свободной струю газа, пульсации рабочей среды, вызываемые вращением лопастных колес вентиляторов, турбин, колебания, связанные с неоднородностью и пульсациями потока. Аэродинамический шум - один из самых значительных по уровни звука.

Гидравлические шумы. Эти шумы возникают вследствие стационарных и нестационарных процессов в жидкостях (кавитации, турбулентности, гидравлических ударов). Например, в насосах источником гидравлического шума является кавитация жидкости у поверхностей лопаток насоса при высоких окружных скоростях вращения рабочего колеса.

Электромагнитные шумы возникают в электрических машинах и оборудований, использующим электромагнитную энергию. Основной причиной возникновения электромагнитного шума является взаимодействие ферромагнитных масс под влиянием переменных во времени и пространстве магнитных полей, а также электрические (пондеромоторные) силы вызываемые взаимодействием электромагнитных полей, создаваемых переменными электрическими токами.

К акустическим колебаниям относят шум, инфразвук, ультразвук, которые могут быть как слышимыми, так и неслышимыми.

Акустические колебания в диапазоне 16 Гц – 20 КГц называют звуками. Колебания с частотой меньше 16 Гц – инфразвук. Колебания с частотой больше 20 КГц – ультразвук. Распространяясь в пространстве, звуковые колебания создают акустическое поле.

Органы слуха человека воспринимают звуковые волны с частотой 16-20000 Гц. Колебания с частотой ниже 16 Гц (инфразвук) и выше 20000 Гц (ультразвук) не вызывают слуховых ощущений, но оказывают биологическое воздействие на организм.

При звуковых колебаниях частиц среды в ней возникает переменное давление Р. В каждой точке звукового поля давление и скорость движения воздуха изменяются во времени. Разность между мгновенным значением давления и средним давлением, которые наблюдаются в невозмущенной среде, называют звуковым давлением; измеряется в Па.

Распространение звуковых волн сопровождается переносом энергии, величина которой определяется интенсивностью звука I.

Интенсивностью звука называется средний поток звуковой энергии в единицу времени в какой-либо точке среды, отнесенной к единице поверхности; измеряется в Вт/м 2 .

Минимальное звуковое давление Р0 и минимальная интенсивность звука I0, различаемые ухом человека, называются пороговыми. Интенсивности едва слышимых звуков (порог слышимости) и интенсивность звуков, вызывающих болевые ощущения (болевой порог), отличаются друг от друга более чем в миллион раз.

Интенсивность акустических колебаний I в атмосферном воздухе (интенсивность звука) зависит от мощности Р (Вт) источника звука, расстояния R (м) от источника до объекта воздействия (человека) и свойств среды (воздуха), в которой колебания распространяются. В этом случае:

I = P ∙ Ф / πR 2 ∙ K, (Вт/м 2 ),

Ф – фактор направленности излучений звука;

К - коэффициент, учитывающий уменьшение интенсивности звука на пути его распространения за счёт затухания в воздухе и на различных препятствиях (К = 1 при расстоянии до 50м и отсутствии препятствий).

Уровень интенсивности звука определяют по формуле:

I – интенсивность звука в данной точке;

I0 = 10 -12 Вт/м 2 – интенсивность звука, соответствующая порогу слышимости при частоте 1000 Гц.

Уровень звукового давления определяется по формуле

Р – звуковое давление в данной точке, Па;

Р0 – пороговое звуковое давление, равное 2∙10 -5 Па.

Логарифмическая единица, отражающая десятикратную степень увеличения интенсивности звука над уровнем другого, называется белом. Пользуются единицей в 10 раз меньшей – децибел (дБ). Диапазон звуков, воспринимаемых ухом человека, составляет 0-140 дБ.

Шум

Всякий нежелательный звук принято называть шумом. Шум - это механические колебания, распространяющиеся в твердой, жидкой или газообразной среде. Частицы среды при этом колеблются относительно положения равновесия. Звук распространяется в воздухе со скоростью 344 м/с.

Звуковые колебания различных частот при одинаковых уровнях звукового давления по-разному воздействуют на органы слуха человека.

Звуковую мощность и звуковое давление как величины переменные можно представить в виде суммы синусоидальных колебаний различной частоты.

Зависимость среднеквадратичных значений этих составляющих (или их уровней) от частоты называется частотным спектром шума.

Шум, в котором звуковая энергия распределена по всему спектру, называется широкополосным. Если прослушивается звук определенной частоты, то шум называется тональным. Шум, воспринимаемый как отдельные импульсы (удары), называется импульсным.

По характеру спектра шумы подразделяются на низкочастотные (максимальное звуковое давление меньше 400 Гц), среднечастотные (звуковое давление в пределах 400–1000 Гц) и высокочастотные (звуковое давление больше 1000 Гц).

Частотные спектры шума получают с помощью анализаторов шума, представляющих собой набор электрических фильтров, которые пропускают электрический звуковой сигнал в определенной полосе частот (полосе пропускания).

По временным характеристикам шумы подразделяются на постоянные и непостоянные.

Непостоянные шумы бывают колеблющимися по времени, уровень звука которых непрерывно изменяется во времени; прерывистыми, уровень звука которых резко падает до уровня фонового шума; импульсными, состоящими из сигналов менее 1с.

В зависимости от физической природы шумы могут быть:

§ механические – возникающие при вибрации поверхностей машин и при одиночных или периодических ударных процессах (штамповка, клепка, обрубка и т.п.);

§ аэродинамические – шумы вентиляторов, компрессоров, двигателей внутреннего сгорания, выпусков пара и воздуха в атмосферу;

§ электромагнитные – возникающие в электрических машинах и оборудовании за счет магнитного поля, обусловленного электрическим током;

§ гидродинамические - возникающие вследствие стационарных и нестационарных процессов в жидкостях (насосы).

По характеру действия шумы делятся на стабильные, прерывистые, воющие. Последние два особенно неблагоприятно действуют на слух.

Шум создается одиночными или комплексными источниками, находящимися снаружи или внутри здания. Это, прежде всего транспортные средства, техническое оборудование промышленных и бытовых предприятий, вентиляторные, газотурбокомпрессорные установки, санитарно-техническое оборудование жилых зданий, трансформаторы.

В производственной сфере шумы наиболее распространены в промышленности, сельском хозяйстве. Значительный уровень шума наблюдается в горнорудной промышленности, в машиностроении, в лесозаготовительной и деревообрабатывающей промышленности, в текстильной промышленности.

Для измерения шума применяются приборы - шумомеры. В шумомере (рис. 80) звук, воспринимаемый микрофоном, преобразуется в электрические колебания, которые усиливаются, пропускаются через фильтры, выпрямляются и регистрируются стрелочным прибором.

Воздействие шума на организм может проявляться в виде специфического поражения органа слуха, нарушений со стороны ряда органов и систем, снижения производительности труда, снижения внимания, повышения уровня травматизма.

В отрасли связи шум является одним из наиболее распространенных источников вредности.

Шум оказывает влияние на весь организм человека: угнетает центральную нервную систему, вызывает изменение скорости дыхания и пульса, способствует нарушению обмена веществ, возникновению сердечно-сосудистых заболеваний, гипертонической болезни, может приводить к профессиональным заболеваниям.

Шум вызывает нарушение нормальной функции желудка – уменьшается выделение желудочного сока, изменяется кислотность, что приводит к гастритам и язвам.

Шум действует на вестибулярный аппарат, вызывая нарушение координации движений, тошноту. Действуя на другие анализаторы, шум вызывает нарушение концентрации внимания, ухудшает восприятие цветовых и звуковых сигналов. При воздействии шума раньше возникает чувство усталости и развиваются признаки утомления.

Исключительно сильное влияние оказывает шум на быстроту реакции, сбор информации и аналитические процессы. Из-за шума снижается производительность труда и ухудшается качество работы. Шум затрудняет своевременную реакцию работающих на предупредительные сигналы внутрицехового транспорта (автопогрузчиков, мостовых кранов и т.п.), что способствует возникновению несчастных случаев на производстве.

Шум обладает кумулятивным (накапливающим) действием. Чем старше человек, тем резче его реакция на шумовое раздражение.

Количественные значения уровня шума, оказывающего воздействие на человека следующие. Шум с уровнем звукового давления до 30-35 дБ привычен для человека и не беспокоит его. Повышение этого уровня до 40-60 дБ в условиях среды обитания создает значительную нагрузку на нервную систему, вызывая ухудшение самочувствия и при длительном действии может быть причиной неврозов. При уровне шума 65 дБ (шум улицы, рынка, машинописного бюро) повышается кровяное давление, появляется быстрая утомляемость. Воздействие шума уровнем свыше 75 дБ может привести к потере слуха - профессиональной тугоухости. Уровень шума 90 дБ (шум поезда метрополитена) приводит к ухудшению деятельности желудочно-кишечного тракта, нарушению нервной деятельности. При шуме в 140 дБ (рев мотора самолета в 100 м) клетки коры головного мозга находятся в состоянии, близком к истощению, возникают механические колебания тканей и разрушение нервных клеток, могут быть нарушены связи между частями внутреннего уха. При действии шума высоких уровней (более 140 дБ) возможен разрыв барабанных перепонок, контузия, а при еще более высоких (более 160 дБ) и смерть.

Вредное воздействие шума зависит и от длительности нахождения человека в неблагоприятных в акустическом отношении условиях. Поэтому введено понятие дозы шума. Доза шума - интегральная величина, учитывающая акустическую энергию, воздействующую на человека за определенный период времени.

Специфическое шумовое воздействие, сопровождающееся повреждением слухового анализатора, проявляется медленно прогрессирующим снижением слуха. Длительное воздействие шума большой интенсивности приводит к патологическому состоянию слухового аппарата и его утомлению. Утомление может постепенно перейти в тугоухость и глухоту. Чаще всего снижение слуха развивается в течение 5–7 лет и более – ухудшается восприятие шепотной речи, появляются головные боли, шум и писк в ушах. Период отдыха, восстановления слухового восприятия, становится все длиннее.

У некоторых лиц серьезное шумовое повреждение слуха может наступить в первые месяцы воздействия, у других — потеря слуха развивается постепенно, в течение всего периода работы на производстве. Снижение слуха на 10 дБ практически неощутимо, снижение на 20 дБ начинает серьезно мешать человеку, так как нарушается способность слышать важные звуковые сигналы, наступает ослабление разборчивости речи.

Оценка состояния слуховой функции базируется на количественном определении потерь слуха и производится по показателям аудиометрического исследования. Основным методом исследования слуха является тональная аудиометрия. При оценке слуховой функции определяющими приняты средние показатели порогов слуха в области восприятия речевых частот (500, 1000, 2000 Гц), а также потеря слухового восприятия в области 4000 Гц.

Критерием профессионального снижения слуха принят показатель средней арифметической величины снижения слуха в речевом диапазоне, равный 11 дБ и более. Помимо патологии органа слуха при воздействии шума наблюдаются отклонения в состоянии вестибулярной функции, а также общие неспецифические изменения в организме: рабочие жалуются на головные боли, головокружение, боли в области сердца, повышение артериального давления, боли в области желудка и желчного пузыря, изменение кислотности желудочного сока. Шум вызывает снижение функции защитных систем и общей устойчивости организма к внешним воздействиям.

Допустимые шумовые характеристики рабочих мест регламентируются ГОСТ 12.1.003-83 "Шум, общие требования безопасности" (изменение I.III.89) и Санитарными нормами допустимых уровней шума на рабочих местах (СН 3223-85) с изменениями и дополнениями от 29.03.1988 года №122-6/245-1.

Основные мероприятия по борьбе с шумом - это технические мероприятия, которые проводятся по трем главным направлениям:

Ø устранение причин возникновения шума или снижение его в источнике;

Ø ослабление шума на путях передачи;

Ø непосредственная защита работающих.

Наиболее эффективным средством снижения шума является замена шумных технологических операций на малошумные или полностью бесшумные, однако этот путь борьбы с шумом не всегда возможен, поэтому большое значение имеет снижение шума в источнике. Снижение шума в источнике достигается путем совершенствования конструкции или схемы той части оборудования, которая производит шум, использования в конструкции материалов с пониженными акустическими свойствами, оборудования на источнике шума дополнительного звукоизолирующего устройства или ограждения, расположенного по возможности ближе к источнику.

Одним из наиболее простых технических средств борьбы с шумом на путях передачи является звукоизолирующий кожух, который может закрывать отдельный шумный узел машины (рис. 81).

Значительный эффект снижения шума от оборудования дает применение акустических экранов, отгораживающих шумный механизм от рабочего места или зоны обслуживания машины.

Применение звукопоглощающих облицовок для отделки потолка и стен шумных помещений (рис. 82) приводит к изменению спектра шума в сторону более низких частот, что даже при относительно небольшом снижении уровня существенно улучшает условия труда.

Для снижения аэродинамического шума применяют глушители. Глушители шума принято делить на абсорбционные, использующие облицовку поверхностей воздуховодов звукопоглощающим материалом; реактивные типа расширительных камер, резонаторов, узких отростков, длина которых равна ¼ длины волны заглушаемого звука; комбинированные, в которых поверхности реактивных глушителей облицовывают звукопоглощающим материалом; экранные.

Учитывая, что с помощью технических средств в настоящее время не всегда удается решить проблему снижения уровня шума большое внимание должно уделяться применению средств индивидуальной защиты. В качестве индивидуальных средств защиты рекомендуется применение наушников, вкладышей, шлемов защищающих ухо от неблагоприятного действия шума. Эффективность средств индивидуальной защиты может быть обеспечена их правильным подбором в зависимости от уровней и спектра шума, а также контролем за условиями их эксплуатации.

Ультразвук

Ультразвук применяют в машиностроении, металлургии, приборостроении, радиотехнике. Применяют ультразвук в промышленности при изготовлении стёкол, изделий из керамики, резании. С помощью ультразвука осуществляются процессы сварки, изготовления эмульсий, лужения. Ультразвук нашел также применение в медицине.

Ультразвук обладает главным образом локальным действием на организм, поскольку передается при непосредственном контакте с ультразвуковым инструментом, обрабатываемыми деталями или средами, где возбуждаются ультразвуковые колебания. Ультразвуковые колебания, генерируемые ультразвуком низкочастотным промышленным оборудованием, оказывают неблагоприятное влияние на организм человека. Под действием низкочастотного ультразвука у человека могут развиваться функциональные изменения центральной нервной системы, сердечно-сосудистой системы, слухового и вестибулярного аппарата. Наиболее характерны резкое утомление, головные боли и чувство давления в голове, затруднения при концентрации внимания, торможение мыслительного процесса, нарушение сна.

Контактное воздействие высокочастотного ультразвука на руки приводит к нарушению капиллярного кровообращения в кистях рук, снижению болевой чувствительности, т.е. развиваются периферические неврологические нарушения. Установлено, что ультразвуковые колебания могут вызывать изменения костной структуры с разрежением плотности костной ткани.

Характер изменений, возникающих в организме под воздействием ультразвука, зависит от дозы воздействия.

Малые дозы - уровень звука 80-90 дБ - дают стимулирующий эффект - микромассаж, ускорение обменных процессов. Большие дозы - уровень звука 120 и более дБ – дают поражающий эффект.

Основу профилактики неблагоприятного воздействия ультразвука на лиц, обслуживающих ультразвуковые установки, составляет гигиеническое нормирование.

В соответствии с ГОСТ 12.1.01-89 "Ультразвук. Общие требования безопасности", "Санитарными нормами и правилами при работе на промышленных ультразвуковых установках" (№ 1733-77) ограничиваются уровни звукового давления в высокочастотной области слышимых звуков и ультразвуков на рабочих местах.

Ультразвук, передающийся контактным путем, нормируется "Санитарными нормами и правилами при работе с оборудованием, создающим ультразвуки, передающиеся контактным путем на руки работающих" № 2282-80.

Меры предупреждения неблагоприятного действия ультразвука состоят в первую очередь в проведении мероприятий технического характера. К ним относятся:

§ создание автоматизированного ультразвукового оборудования с дистанционным управлением;

§ использование, по возможности, маломощного оборудования, что способствует снижению интенсивности шума и ультразвука на рабочих местах на 20-40 дБ;

§ размещение оборудования в звукоизолированных помещениях или кабинетах с дистанционным управлением;

§ оборудование звукоизолирующих устройств, кожухов, экранов из листовой стали или дюралюминия, покрытых резиной, противошумной мастикой и другими материалами.

При проектировании ультразвуковых установок целесообразно использовать рабочие частоты, наиболее удаленные от слышимого диапазона - не ниже 22 кГц.

Чтобы исключить воздействие ультразвука при контакте с жидкими и твердыми средами, необходимо устанавливать систему автоматического отключения ультразвуковых преобразователей при операциях, во время которых возможен контакт (например, загрузка и выгрузка материалов). Для защиты рук от контактного действия ультразвука рекомендуется применение специального рабочего инструмента с виброизолирующей рукояткой.

Если по производственным причинам невозможно снизить уровень интенсивности шума и ультразвука до допустимых значений, необходимо использование средств индивидуальной защиты - противошумов, резиновых перчаток с хлопчатобумажной прокладкой и др.

К мерам профилактики организационного плана следует отнести соблюдение режима труда и отдыха, запрещение сверхурочных работ. При контакте с ультразвуком более 50% рабочего времени рекомендуются перерывы продолжительностью 15 мин через каждые 1,5 часа работы. Значительный эффект дает комплекс физиотерапевтических процедур - массаж, водные процедуры, витаминизация и др.

Инфразвук

Развитие техники и транспортных средств, совершенствование технологических процессов и оборудования сопровождаются увеличением мощности и габаритов машин, что обусловливает тенденцию повышения низкочастотных составляющих в спектрах и появление инфразвука, который является сравнительно новым, не полностью изученным фактором производственной среды.

Обычно верхней границей инфразвуковой области считают частоты 16-25 Гц. Нижняя граница инфразвука не определена. Для инфразвука характерно малое поглощение. Двигаясь со скоростью 330 м/с в воздухе и 1650 м/с в воде, инфразвук на расстояниях, исчисляемых сотнями километров, ослабляется незначительно. Поэтому инфразвуковые волны в воздухе, воде и в земной коре могут распространяться на очень большие расстояния.

Частотный диапазон инфразвука лежит ниже порога слышимости и человеческое ухо не способно воспринимать эти акустические колебания.

Производственный инфразвук возникает за счет тех же процессов что и шум слышимых частот. Наибольшую интенсивность инфразвуковых колебаний создают машины и механизмы, имеющие поверхности больших размеров, совершающие низкочастотные механические колебания (инфразвук механического происхождения) или турбулентные потоки газов и жидкостей (инфразвук аэродинамического или гидродинамического происхождения).

Максимальные уровни низкочастотных акустических колебаний от промышленных и транспортных источников достигают 100-110 дБ.

Исследования биологического действия инфразвука на организм показали, что при уровне от 110 до 150 дБ и более он может вызывать у людей неприятные субъективные ощущения и многочисленные реактивные изменения, к числу которых следует отнести изменения в центральной нервной, сердечно-сосудистой и дыхательной системах, вестибулярном анализаторе. Отмечают жалобы на головные боли, головокружение, осязаемые движения барабанных перепонок, звон в ушах и голове, снижение внимания и работоспособности; может появиться чувство беспричинного страха, сонливость, затруднение речи. Специфическая для действия инфразвука реакция - нарушение равновесия. При воздействии инфразвука с уровнем 105 дБ отмечены психофизиологические реакции в форме повышения тревожности и неуверенности, эмоциональной неустойчивости.

Имеются данные о том, что инфразвук вызывает снижение слуха преимущественно на низких и средних частотах. Выраженность этих изменений зависит от уровня интенсивности инфразвука и длительности его действия.

Наиболее эффективным и практически единственным средством борьбы с инфразвуком является снижение его в источнике. При выборе конструкций предпочтение должно отдаваться малогабаритным машинам большой жесткости, так как в конструкциях с плоскими поверхностями большой площади и малой жесткости создаются условия для генерации инфразвука. Борьбу с инфразвуком в источнике возникновения необходимо вести в направлении изменения режима работы технологического оборудования - увеличения его быстроходности (например, увеличение числа рабочих ходов кузнечно-прессовых машин, чтобы основная частота следования силовых импульсов лежала за пределами инфразвукового диапазона).

Должны приниматься меры по снижению интенсивности аэродинамических процессов - ограничение скоростей движения транспорта, снижение скоростей истечения жидкостей (авиационные и ракетные двигатели, двигатели внутреннего сгорания, системы сброса пара тепловых электростанций и т.д.).

В борьбе с инфразвуком на путях распространения определенный эффект оказывают глушители интерференционного типа.

Выполненное в последнее время теоретическое обоснование течения нелинейных процессов в поглотителях резонансного типа открывает реальные пути конструирования звукопоглощающих панелей, кожухов, эффективных в области низких частот.

Вибрация

Вибрация - это механическое колебательное движение системы с упругими связями.

Производственная вибрация по своим физическим характеристикам имеет довольно сложную классификацию.

По направлению действия вибрацию подразделяют на: вертикальную, распространяющуюся по оси х, перпендикулярной к опорной поверхности; горизонтальную, распространяющуюся по оси у, от спины к груди; горизонтальную, распространяющуюся по оси z, от правого плеча к левому плечу.

По характеру спектра вибрация подразделяется на узкополосную и широкополосную; по частотному составу - на низкочастотную с преобладанием максимальных уровней в октавных полосах 8 и 16 Гц, среднечастотную - 31,5 и 63 Гц, высокочастотную - 125, 250, 500, 1000 Гц - для локальной вибрации; для вибрации рабочих мест - соответственно 1 и 4 Гц, 8 и 16 Гц, 31,5 и 63 Гц.

По временным характеристикам рассматривают вибрацию: постоянную, для которой величина виброскорости изменяется не более чем в 2 раза (на 6 дБ) за время наблюдения не менее 1 мин; непостоянную, для которой величина виброскорости изменяется не менее чем в 2 раза (на 6 дБ) за время наблюдения не менее 1 мин.

Непостоянная вибрация в свою очередь подразделяется на колеблющуюся во времени, для которой уровень виброскорости непрерывно изменяется во времени; прерывистую, когда контакт оператора с вибрацией в процессе работы прерывается, причем длительность интервалов, в течение которых имеет место контакт, составляет более 1 с; импульсную, состоящую из одного или нескольких вибрационных воздействий (например, ударов), каждый длительностью менее 1 с при частоте их следования менее 5,6 Гц.

Вибрацию по способу передачи на человека (в зависимости от характера контакта с источниками вибрации) условно подразделяют на: местную (локальную), передающуюся на руки работающего, и общую, передающуюся через опорные поверхности на тело человека в положении сидя (ягодицы) или стоя (подошвы ног). Общая вибрация в практике гигиенического нормирования обозначается как вибрация рабочих мест. В производственных условиях нередко имеет место сочетанное действие местной и общей вибрации.

В соответствии с ГОСТ 12.1.012-90 “ССБТ. Вибрационная безопасность. Общие требования безопасности” существуют следующие виды общей вибрации: транспортная, транспортно-технологическая, технологическая.

К источникам транспортной вибрации относят: тракторы, сельскохозяйственные машины (в том числе комбайны); автомобили грузовые, в том числе тягачи, скреперы, грейдеры, катки; снегоочистители.

К источникам транспортно-технологической вибрации относят: экскаваторы (в том числе роторные), краны промышленные и строительные, машины для загрузки (завалочные) для мартеновских печей в металлургическом производстве; горные комбайны, шахтные погрузочные машины, самоходные бурильные каретки; путевые машины, бетоноукладчики, напольный производственный транспорт.

К источникам технологической вибрации относят: станки металло- деревообрабатывающие, кузнечно-прессовое оборудование, литейные машины, электрические машины, насосные агрегаты и вентиляторы, оборудование для бурения скважин, буровые станки, машины для животноводства, очистки и сортировки зерна (сушилки), установки химической и нефтехимической промышленности.

Производственными источниками локальной вибрации являются ручные механизированные машины ударного, ударно-вращательного и вращательного действия с пневматическим или электрическим приводом.

Инструменты ударного действия основаны на принципе вибрации. К ним относятся клепальные, рубильные, отбойные молотки, пневмотрамбовки.

К машинам ударно-вращательного действия относятся пневматические и электрические перфораторы.

К ручным механизированным машинам вращательного действия относятся шлифовальные, сверлильные машины, электро- и бензомоторные пилы.

Локальная вибрация также имеет место при точильных, наждачных, шлифовальных, полировальных работах, выполняемых на стационарных станках с ручной подачей изделий; при работе ручными инструментами без двигателей, например, рихтовочные работы.

Характер воздействия на организм производственной вибрации определяется уровнями, частотным спектром, физиологическими свойствами человека.

При действии на организм общей вибрации в первую очередь страдает опорно-двигательный аппарат и нервная система. У рабочих вибрационных профессий отмечены головокружения, расстройство координации движений, симптомы укачивания. Под влиянием общей вибрации отмечается снижение болевой, тактильной и вибрационной чувствительности. Общая низкочастотная вибрация оказывает влияние на обменные процессы, проявляющиеся изменением углеводного, белкового, ферментного, витаминного и холестеринового обменов, биохимических показателей крови.

Вибрационная болезнь от воздействия общей вибрации регистрируется у водителей транспорта и операторов транспортно-технологических машин и агрегатов, на заводах железобетонных изделий. Для водителей машин, трактористов, бульдозеристов, машинистов экскаваторов, подвергающихся воздействию низкочастотной и толчкообразной вибраций, характерны изменения в пояснично-крестцовом отделе позвоночника. Рабочие часто жалуются на боли в пояснице, конечностях, в области желудка, на отсутствие аппетита, бессонницу, раздражительность, быструю утомляемость. В целом воздействие общей низко- и среднечастотной вибрации выражается общими вегетативными расстройствами с периферическими нарушениями, преимущественно в конечностях, снижением сосудистого тонуса и чувствительности.

Локальной вибрации подвергаются главным образом люди, работающие с ручным механизированным инструментом. Локальная вибрация вызывает спазмы сосудов кисти, предплечий, нарушая снабжение конечностей кровью. Одновременно колебания действуют на нервные окончания, мышечные и костные ткани, вызывают снижение кожной чувствительности, отложение солей в суставах пальцев, деформируя и уменьшая подвижность суставов. При локальном воздействии низкочастотной вибрации, особенно при значительном физическом напряжении рабочие жалуются на ноющие, ломящие, тянущие боли в верхних конечностях, часто по ночам.

Сроки развития периферических расстройств зависят не столько от уровня, сколько от дозы (эквивалентного уровня) вибрации в течение рабочей смены. Преимущественное значение имеет время непрерывного контакта с вибрацией и суммарное время воздействия вибрации за смену. У формовщиков, бурильщиков, заточников, рихтовщиков при среднечастотном спектре вибраций заболевание развивается через 8-10 лет работы. Обслуживание инструмента ударного действия (клепка, обрубка), генерирующих вибрацию среднечастотного диапазона (30-125 Гц), приводит к развитию сосудистых, нервно-мышечных, костно-суставных и других нарушений через 12-15 лет.

К факторам производственной среды, усугубляющим вредное воздействие вибраций на организм, относятся чрезмерные мышечные нагрузки, неблагоприятные микроклиматические условия, особенно пониженная температура, шум высокой интенсивности, психоэмоциональный стресс. Охлаждение и смачивание рук значительно повышают риск развития вибрационной болезни за счет усиления сосудистых реакций.

ГОСТ 12.1.012—90 “ССБТ. Вибрационная безопасность. Общие требования”, Санитарные нормы СН 12.4/2.1.8.556—96 “Производственная вибрация, вибрация в помещениях жилых и общественных зданий” регламентируют параметры производственной вибрации и правила работы с виброопасными механизмами и оборудованием. Документы устанавливают: классификацию вибраций, методы гигиенической оценки, нормируемые параметры и их допустимые значения, режимы труда лиц виброопасных профессий, подвергающихся воздействию локальной вибрации, требования к обеспечению вибробезопасности и к вибрационным характеристикам машин.

Основными методами борьбы с вибрациями машин и оборудования являются:

ü Уменьшение вибраций в источнике его возникновения (замена ударных механизмов безударными, применение шестерен со специальными видами зацеплений, балансировка и т.д.).

ü Отстройка от режима резонанса путем рационального выбора массы или жесткости колеблющейся системы, либо изменением угловой скорости.

ü Вибродемпфирование - снижение вибрации объекта путем превращения ее энергии в другие виды. Увеличение потерь энергии достигают разными приемами: использованием материалов с большим внутренним трением; использованием пластмасс, дерева, резины; нанесение слоя упруго-вязких материалов, обладающих большими потерями на внутреннее трение (рубероид, фольга, мастики, пластические материалы и др.). Хорошо демпфируют колебания смазочные масла.

ü Виброизоляция - уменьшение вибрации посредством введения в систему упругой связи, препятствующей передаче вибрации от источника колебаний к основанию или смежным элементам конструкций (применение прокладок из резины, пружины и т.д.).

ü Виброгашение - снижения вибрации путем введения в систему дополнительных реактивных сопротивлений. Чаще всего для этого вибрирующее агрегаты устанавливают на массивные фундаменты (рис. 83). Одним из способов увеличения реактивного сопротивления является установка виброгасителей. Наибольшее распространение получили динамические гасители. Колебания виброгасителя в каждый момент времени находятся в противофазе с колебаниями агрегата. Другим типом виброгасителей являются буферные емкости, служащие для превращения пульсирующего потока газа в равномерный.

ü Применение вибропоглощающих покрытий из фетра, войлока, резины, пластмассы и т.д.

ü Использование гибких вставок в воздуховодах, «плавающих полов», виброизолирующих опор (рис. 84).

ü Изменение конструктивных элементов машин и строительных конструкций.

Наиболее действенным средством защиты человека от вибрации является устранение непосредственно его контакта с вибрирующим оборудованием. Осуществляется это путем применения дистанционного управления, промышленных роботов, автоматизации и замены технологических операций.

Снижение неблагоприятного действия вибрации ручных механизированных инструментов на оператора достигается путем технических решений:

§ уменьшением интенсивности вибрации непосредственно в источнике (за счет конструктивных усовершенствований);

§ средствами внешней виброзащиты, которые представляют собой упругодемпфирующие материалы и устройства, размещенные между источником вибрации и руками человека-оператора.

В комплексе мероприятий важная роль отводится разработке и внедрению научно обоснованных режимов труда и отдыха. Например, суммарное время контакта с вибрацией не должно превышать 2/3 продолжительности рабочей смены; рекомендуется устанавливать 2 регламентируемых перерыва для активного отдыха, проведения физиопрофилактических процедур, производственной гимнастики по специальному комплексу.

В целях профилактики неблагоприятного воздействия локальной и общей вибрации работающие должны использовать средства индивидуальной защиты: для рук – виброизолирующие рукавицы, перчатки, вкладыши и прокладки; для ног – виброизолирующая обувь, стельки, подметки.

На предприятиях с участием санэпиднадзора медицинских учреждений, служб охраны труда должен быть разработан конкретный комплекс медико-биологических профилактических мероприятий с учетом характера воздействующей вибрации и сопутствующих факторов производственной среды.

Организационно-технические меры по защите от вибрации включают: периодический контроль вибрационной нагрузки на оператора при воздействии локальной вибрации не реже 2 раз в год, общей – не реже 1 раза в год; исключение контакта работающих с вибрирующими поверхностями за пределами рабочего места или зоны (ограждения, знаки, надписи); введение определенного режима труда; недопущение к работе лиц моложе 18 лет и не прошедших медосмотр.

К акустическим колебаниям относят шум, инфразвук, ультразвук, которые могут быть как слышимыми, так и неслышимыми.

Акустические колебания в диапазоне 16 Гц – 20 КГц называют звуками. Колебания с частотой меньше 16 Гц – инфразвук. Колебания с частотой больше 20 КГц – ультразвук. Распространяясь в пространстве, звуковые колебания создают акустическое поле.

Органы слуха человека воспринимают звуковые волны с частотой 16-20000 Гц. Колебания с частотой ниже 16 Гц (инфразвук) и выше 20000 Гц (ультразвук) не вызывают слуховых ощущений, но оказывают биологическое воздействие на организм.

При звуковых колебаниях частиц среды в ней возникает переменное давление Р. В каждой точке звукового поля давление и скорость движения воздуха изменяются во времени. Разность между мгновенным значением давления и средним давлением, которые наблюдаются в невозмущенной среде, называют звуковым давлением; измеряется в Па.

Распространение звуковых волн сопровождается переносом энергии, величина которой определяется интенсивностью звука I.

Интенсивностью звука называется средний поток звуковой энергии в единицу времени в какой-либо точке среды, отнесенной к единице поверхности; измеряется в Вт/м 2 .

Минимальное звуковое давление Р0 и минимальная интенсивность звука I0, различаемые ухом человека, называются пороговыми. Интенсивности едва слышимых звуков (порог слышимости) и интенсивность звуков, вызывающих болевые ощущения (болевой порог), отличаются друг от друга более чем в миллион раз.

Интенсивность акустических колебаний I в атмосферном воздухе (интенсивность звука) зависит от мощности Р (Вт) источника звука, расстояния R (м) от источника до объекта воздействия (человека) и свойств среды (воздуха), в которой колебания распространяются. В этом случае:

I = P ∙ Ф / πR 2 ∙ K, (Вт/м 2 ),

Ф – фактор направленности излучений звука;

К - коэффициент, учитывающий уменьшение интенсивности звука на пути его распространения за счёт затухания в воздухе и на различных препятствиях (К = 1 при расстоянии до 50м и отсутствии препятствий).

Уровень интенсивности звука определяют по формуле:

I – интенсивность звука в данной точке;

I0 = 10 -12 Вт/м 2 – интенсивность звука, соответствующая порогу слышимости при частоте 1000 Гц.

Уровень звукового давления определяется по формуле

Р – звуковое давление в данной точке, Па;

Р0 – пороговое звуковое давление, равное 2∙10 -5 Па.

Логарифмическая единица, отражающая десятикратную степень увеличения интенсивности звука над уровнем другого, называется белом. Пользуются единицей в 10 раз меньшей – децибел (дБ). Диапазон звуков, воспринимаемых ухом человека, составляет 0-140 дБ.

Шум

Всякий нежелательный звук принято называть шумом. Шум - это механические колебания, распространяющиеся в твердой, жидкой или газообразной среде. Частицы среды при этом колеблются относительно положения равновесия. Звук распространяется в воздухе со скоростью 344 м/с.

Звуковые колебания различных частот при одинаковых уровнях звукового давления по-разному воздействуют на органы слуха человека.

Звуковую мощность и звуковое давление как величины переменные можно представить в виде суммы синусоидальных колебаний различной частоты.

Зависимость среднеквадратичных значений этих составляющих (или их уровней) от частоты называется частотным спектром шума.

Шум, в котором звуковая энергия распределена по всему спектру, называется широкополосным. Если прослушивается звук определенной частоты, то шум называется тональным. Шум, воспринимаемый как отдельные импульсы (удары), называется импульсным.

По характеру спектра шумы подразделяются на низкочастотные (максимальное звуковое давление меньше 400 Гц), среднечастотные (звуковое давление в пределах 400–1000 Гц) и высокочастотные (звуковое давление больше 1000 Гц).

Частотные спектры шума получают с помощью анализаторов шума, представляющих собой набор электрических фильтров, которые пропускают электрический звуковой сигнал в определенной полосе частот (полосе пропускания).

По временным характеристикам шумы подразделяются на постоянные и непостоянные.

Непостоянные шумы бывают колеблющимися по времени, уровень звука которых непрерывно изменяется во времени; прерывистыми, уровень звука которых резко падает до уровня фонового шума; импульсными, состоящими из сигналов менее 1с.

В зависимости от физической природы шумы могут быть:

§ механические – возникающие при вибрации поверхностей машин и при одиночных или периодических ударных процессах (штамповка, клепка, обрубка и т.п.);

§ аэродинамические – шумы вентиляторов, компрессоров, двигателей внутреннего сгорания, выпусков пара и воздуха в атмосферу;

§ электромагнитные – возникающие в электрических машинах и оборудовании за счет магнитного поля, обусловленного электрическим током;

§ гидродинамические - возникающие вследствие стационарных и нестационарных процессов в жидкостях (насосы).

По характеру действия шумы делятся на стабильные, прерывистые, воющие. Последние два особенно неблагоприятно действуют на слух.

Шум создается одиночными или комплексными источниками, находящимися снаружи или внутри здания. Это, прежде всего транспортные средства, техническое оборудование промышленных и бытовых предприятий, вентиляторные, газотурбокомпрессорные установки, санитарно-техническое оборудование жилых зданий, трансформаторы.

В производственной сфере шумы наиболее распространены в промышленности, сельском хозяйстве. Значительный уровень шума наблюдается в горнорудной промышленности, в машиностроении, в лесозаготовительной и деревообрабатывающей промышленности, в текстильной промышленности.

Для измерения шума применяются приборы - шумомеры. В шумомере (рис. 80) звук, воспринимаемый микрофоном, преобразуется в электрические колебания, которые усиливаются, пропускаются через фильтры, выпрямляются и регистрируются стрелочным прибором.

Воздействие шума на организм может проявляться в виде специфического поражения органа слуха, нарушений со стороны ряда органов и систем, снижения производительности труда, снижения внимания, повышения уровня травматизма.

В отрасли связи шум является одним из наиболее распространенных источников вредности.

Шум оказывает влияние на весь организм человека: угнетает центральную нервную систему, вызывает изменение скорости дыхания и пульса, способствует нарушению обмена веществ, возникновению сердечно-сосудистых заболеваний, гипертонической болезни, может приводить к профессиональным заболеваниям.

Шум вызывает нарушение нормальной функции желудка – уменьшается выделение желудочного сока, изменяется кислотность, что приводит к гастритам и язвам.

Шум действует на вестибулярный аппарат, вызывая нарушение координации движений, тошноту. Действуя на другие анализаторы, шум вызывает нарушение концентрации внимания, ухудшает восприятие цветовых и звуковых сигналов. При воздействии шума раньше возникает чувство усталости и развиваются признаки утомления.

Исключительно сильное влияние оказывает шум на быстроту реакции, сбор информации и аналитические процессы. Из-за шума снижается производительность труда и ухудшается качество работы. Шум затрудняет своевременную реакцию работающих на предупредительные сигналы внутрицехового транспорта (автопогрузчиков, мостовых кранов и т.п.), что способствует возникновению несчастных случаев на производстве.

Шум обладает кумулятивным (накапливающим) действием. Чем старше человек, тем резче его реакция на шумовое раздражение.

Количественные значения уровня шума, оказывающего воздействие на человека следующие. Шум с уровнем звукового давления до 30-35 дБ привычен для человека и не беспокоит его. Повышение этого уровня до 40-60 дБ в условиях среды обитания создает значительную нагрузку на нервную систему, вызывая ухудшение самочувствия и при длительном действии может быть причиной неврозов. При уровне шума 65 дБ (шум улицы, рынка, машинописного бюро) повышается кровяное давление, появляется быстрая утомляемость. Воздействие шума уровнем свыше 75 дБ может привести к потере слуха - профессиональной тугоухости. Уровень шума 90 дБ (шум поезда метрополитена) приводит к ухудшению деятельности желудочно-кишечного тракта, нарушению нервной деятельности. При шуме в 140 дБ (рев мотора самолета в 100 м) клетки коры головного мозга находятся в состоянии, близком к истощению, возникают механические колебания тканей и разрушение нервных клеток, могут быть нарушены связи между частями внутреннего уха. При действии шума высоких уровней (более 140 дБ) возможен разрыв барабанных перепонок, контузия, а при еще более высоких (более 160 дБ) и смерть.

Вредное воздействие шума зависит и от длительности нахождения человека в неблагоприятных в акустическом отношении условиях. Поэтому введено понятие дозы шума. Доза шума - интегральная величина, учитывающая акустическую энергию, воздействующую на человека за определенный период времени.

Специфическое шумовое воздействие, сопровождающееся повреждением слухового анализатора, проявляется медленно прогрессирующим снижением слуха. Длительное воздействие шума большой интенсивности приводит к патологическому состоянию слухового аппарата и его утомлению. Утомление может постепенно перейти в тугоухость и глухоту. Чаще всего снижение слуха развивается в течение 5–7 лет и более – ухудшается восприятие шепотной речи, появляются головные боли, шум и писк в ушах. Период отдыха, восстановления слухового восприятия, становится все длиннее.

У некоторых лиц серьезное шумовое повреждение слуха может наступить в первые месяцы воздействия, у других — потеря слуха развивается постепенно, в течение всего периода работы на производстве. Снижение слуха на 10 дБ практически неощутимо, снижение на 20 дБ начинает серьезно мешать человеку, так как нарушается способность слышать важные звуковые сигналы, наступает ослабление разборчивости речи.

Оценка состояния слуховой функции базируется на количественном определении потерь слуха и производится по показателям аудиометрического исследования. Основным методом исследования слуха является тональная аудиометрия. При оценке слуховой функции определяющими приняты средние показатели порогов слуха в области восприятия речевых частот (500, 1000, 2000 Гц), а также потеря слухового восприятия в области 4000 Гц.

Критерием профессионального снижения слуха принят показатель средней арифметической величины снижения слуха в речевом диапазоне, равный 11 дБ и более. Помимо патологии органа слуха при воздействии шума наблюдаются отклонения в состоянии вестибулярной функции, а также общие неспецифические изменения в организме: рабочие жалуются на головные боли, головокружение, боли в области сердца, повышение артериального давления, боли в области желудка и желчного пузыря, изменение кислотности желудочного сока. Шум вызывает снижение функции защитных систем и общей устойчивости организма к внешним воздействиям.

Допустимые шумовые характеристики рабочих мест регламентируются ГОСТ 12.1.003-83 "Шум, общие требования безопасности" (изменение I.III.89) и Санитарными нормами допустимых уровней шума на рабочих местах (СН 3223-85) с изменениями и дополнениями от 29.03.1988 года №122-6/245-1.

Основные мероприятия по борьбе с шумом - это технические мероприятия, которые проводятся по трем главным направлениям:

Ø устранение причин возникновения шума или снижение его в источнике;

Ø ослабление шума на путях передачи;

Ø непосредственная защита работающих.

Наиболее эффективным средством снижения шума является замена шумных технологических операций на малошумные или полностью бесшумные, однако этот путь борьбы с шумом не всегда возможен, поэтому большое значение имеет снижение шума в источнике. Снижение шума в источнике достигается путем совершенствования конструкции или схемы той части оборудования, которая производит шум, использования в конструкции материалов с пониженными акустическими свойствами, оборудования на источнике шума дополнительного звукоизолирующего устройства или ограждения, расположенного по возможности ближе к источнику.

Одним из наиболее простых технических средств борьбы с шумом на путях передачи является звукоизолирующий кожух, который может закрывать отдельный шумный узел машины (рис. 81).

Значительный эффект снижения шума от оборудования дает применение акустических экранов, отгораживающих шумный механизм от рабочего места или зоны обслуживания машины.

Применение звукопоглощающих облицовок для отделки потолка и стен шумных помещений (рис. 82) приводит к изменению спектра шума в сторону более низких частот, что даже при относительно небольшом снижении уровня существенно улучшает условия труда.

Для снижения аэродинамического шума применяют глушители. Глушители шума принято делить на абсорбционные, использующие облицовку поверхностей воздуховодов звукопоглощающим материалом; реактивные типа расширительных камер, резонаторов, узких отростков, длина которых равна ¼ длины волны заглушаемого звука; комбинированные, в которых поверхности реактивных глушителей облицовывают звукопоглощающим материалом; экранные.

Учитывая, что с помощью технических средств в настоящее время не всегда удается решить проблему снижения уровня шума большое внимание должно уделяться применению средств индивидуальной защиты. В качестве индивидуальных средств защиты рекомендуется применение наушников, вкладышей, шлемов защищающих ухо от неблагоприятного действия шума. Эффективность средств индивидуальной защиты может быть обеспечена их правильным подбором в зависимости от уровней и спектра шума, а также контролем за условиями их эксплуатации.

Звук – это колебательный процесс в упругой среде под воздействие колеблющегося тела. Чтобы возник звук нужно колеблющееся тело. Звук распространяется сферически.

Возбудитель, вибратор, резонатор – во всех музыкальных инструментах.

Любое простое колебание подчиняется закону синуса(синусоида)

Амплитуда – это максимальное отклонение от точки покоя.

Длина волны – расстояние между двумя пиками.

Фазу измеряют в градусах (это чисто условное обозначение)

Частота f=1Гц(Hz) – количество полных колебаний в секунду.

Хороший микрофон не гарантия хорошего звука, нужно исходить из качества источника.

Чем выше частота, тем меньше длина волны.

Длина волны – это отрезок на предполагаемой прямой распространения звука на котором умещается одно полное колебание.

Дефракция и интерференция.

Дефракция – это способность звуковых волн огибать препятствия сопоставимых по размерам с длиной волны.

Высокие частоты являются направленными а низкие нет.

Интерференция – это способность волн к взаимодействию со взаимным усилением или ослаблением.(зависит от фазы)

Элементарный тон (чистый) – это синусоидальный тон одной частоты (колебание одной частоты). Такой звук может выдать только генератор частот. Близки к таким звукам камертон и флейта-пиколло.

В реальной жизни мы никогда не имеем дела с элементарными тонами. Это значит что все звуки что нас окружают представлены комбинацией многих элементарных тонов. Любой звук который мы слышим это много простых синусов вместе.

Звуковое давление – давление, которое оказывает звуковая волна на препятствие. p=1Па(Паскаль)

Академическое определение: Звуковое давление – разность между полным давлением воздуха при наличии звука и нормальным атмосферным давлением при отсутствии звука.

Реальный звук, спектр, тембр.

Тембр – специфическая окраска звука присущая определенному источнику.

Реальный звук – сложное колебание – состоит из основного тона и обертонов.

Обертон – повышение основного тона в целое число раз.

В акустике и музыке есть понятие основной звук и обертоны, в физике гармоники.

Основной тон = первая гармоника

Первый обертон = вторая гармоника

Спектр – это все частоты, которые составляют сложные колебания

По теореме Фурье – любое сложное колебание можно разложить на ряд простых.

Используя теорему Фурье можно построить гармонический ряд Фурье.

Форманта – область резонирования.

Звуковой диапазон – это область акустических колебаний способные вызывать слуховые ощущения человека.

От 20Гц до 20кГц

Верхняя частота с возрастом понижается. 1000Гц в 10 лет.

Звуковые частоты - это частоты, лежащие в пределах звукового диапазона.

Частоты которые лежат ниже 20Гц называется инфразвук.(человек их не слышит), но они оказывают на нас психо - эмоциональное воздействие.

Частоты, лежащие выше 20кГц, называются ультразвуком. Ультразвук человек не слышит и он не оказывает никакого действия на человека.

Частота звуковых колебаний определяет высоту звука – ТОН.

ТОН воспринимается громким или тихим в зависимости от интенсивности(силы) звука.

Сила звука это поток энергии который при распространении в пространстве ежесекундно проходит через каждый квадратный метр плоскости перпендикулярной к направлению распространения звуковой волны.

Увеличение звукового давления в 2 раза влечет за собой увеличение силы звука в 4 раза.

Динамический диапазон человеческого слуха.

Лежит в пределах от порога слышимости до болевого порога.

Порог слышимости - это такая величина силы звука способная вызвать у человека слуховые ощущения.

Болевой порог – это величина силы звука, при которой возникают болевые ощущения.

«Ухо состоит из наружного и внутреннего уха. Наружное ухо – ушная раковина, слуховой канал до барабанной перепонки. Задача ушной раковины уловить звук и послать в слуховой канал.

За барабанной перепонкой есть 3 маленькие косточки. Молоточек, наковальня и стремечко. Служат для передачи колебания от барабанной перепонки к улитке и усиливают звук. За 3мя косточками находится «улитка». Внутри неё находится жидкость и там же находятся чувствительные волоски.

Волоски, воспринимающие высокие частоты находятся вначале улитки. Низкие частоты глубоко внутри.»

Чувствительность человеческого уха зависит от частоты приходящего сигнала, следовательно уровень порога слышимости для разных частот разный.

Согласно основному психо-физиологическому закону Веббера-Фехнера наш слух имеет логарифмическую зависимость.

Децибелл – это логарифмическая величина.

1 Белл – это десятикратное увеличение интенсивности звука. Поскольку Белл большая величина мы пользуемся десятыми частями Белла.

дБ – десятая часть Белла.

Порог слышимости это самый тихий звук - 2х10 -5 Па

Громкость – это субъективное ощущение звука, возникающее у слушателя под воздействием звуковых колебаний.

Ощущение громкости зависит от: возраста, пола, этнической принадлежности, эмоционального состояния, силы звука, условий прослушивания, длительности воздействия, спектрального состава и т.д.

Уровень громкости – это величина численно равная уровню эталонного тона частоты 1000Гц, измеряется в фонах.

Спокойное дыхание 10

Шелест страниц 20

Детский плач 80

Тихая жилая комната в городе – 30-40дБ

Абсолютная громкость изменяется в сонах. 1сон = 1Гц с уровнем звук давления 40дБ

Уровень громкости зависит от частоты.

Существуют кривые равной громкости (кривые Флетчера-Менсона)

Они показываю каким должен быть уровень громкости на разных частотах чтобы они казались равными по громкости.

Неравномерность кривых больше при малых уровнях громкости следовательно частотная зависимость чувствительности слуха больше при малых уровнях прослушивания; с ростом громкости кривые «выпрямляются», следовательно на больших уровнях прослушивания частотная зависимость чувствительности слуха меньше.

С помощью кривых Флетчера-Менсона уровень звукового давления дБ можно перевести в Фоны и наоборот.

Для нас всегда низкие и верхние частоты кажутся тише, чем средние.

Частоты 3-5кГц – частоты разборчивости. Разборчивость речи и артикуляция муз. инструментов.

Частоты >12кГц – частоты, отвечающие за «прозрачность» звучания.

Эффект биноуральной демаскировки – способность человека при одновременном звучании нескольких источников звука переключать своё внимание на один из них, выделять его.

Это область акустических колебаний в диапазоне выше 20 гц

В современном мире в условиях НТП шум стал одним из серьезных отрицательных факторов окружающей среды. Рост городов, бурное развитие транспорта, внедрение в производство и быт техники сопровождается увеличением акустического загрязнения. Источником шума являются колебания, возникающие при соударении, трении, скольжении твердых тел, истечении жидкостей, газов и т.д. В последние годы рост шума в городах связан с резким увеличением движения транспорта (автомобильного, рельсового, воздушного). Существующие источники шума можно представить схемой.

Уровень шума в крупных городах сегодня достиг интенсивности промышленных шумов (80-100 дБ). В настоящее время шум рассматривается как один из факторов, вызывающий повышенную заболеваемость. Длительное воздействие шума может привести к развитию такого профессионального заболевания, как "шумовая болезнь".

Защита городской, производственной и жилой среды от шума имеет большое гигиеническое и социально-экономическое значение. В ряде документов, принятых в нашей стране и за рубежом, направленных на охрану окружающей среды, подчеркивается необходимость снижения уровня шума.

Физические характеристики шума. Шумом называют нежелательный звук или совокупность беспорядочно сочетающихся звуков различной частоты и интенсивности, оказывающих неблагоприятное воздействие на организм, мешающих работе и отдыху.

По физической сущности шум - это механические колебания частиц упругой среды (газа, жидкости, твердого тела), возникающие под воздействием какой-либо возмущающей силы. Регулярные периодические колебания называют звуком, а непериодические, случайные колебательные процессы - шумом.

Основные физические характеристики звуковых волн: частота, длина волны, интенсивность, звуковое давление.

Частота колебаний f- число полных колебаний, совершенных в течение одной секунды. Единица измерения частоты - герц (Гц) равна одному колебанию в секунду.

Акустические колебания, частотой 16 Гц - 20 кГц, воспринимаемые человеком с нормальным слухом, называют звуковыми. Акустические колебания с частотой менее 16 Гц называются инфразвуком, выше 20 кГц - ультразвуком (неслышимые звуки).

Расстояние между двумя соседними сгущениями или разрежениями в звуковом поле характеризует длину волны - l, которая измеряется в метрах и связана с частотой f и скоростью звука с следующим соотношением:

с - скорость звука в среде распространения для воздуха 334 м/с при температуре 20 °С и нормальном атмосферном давлении.

Распространение звуковых волн сопровождается переносом энергии в пространстве. Количество энергии переносимое звуковой волной за 1 с через площадь в 1 м 2 , расположенной перпендикулярно направлению распространения звуковой волны называется интенсивностью или силой звука (I) и измеряется, Вт/м.

Распространяясь в упругой среде в виде чередующихся участков сгущения и разряжения, звуковая волна оказывает на нее давление. Звуковое давление (Р) представляет собой переменное давление, возникающее дополнительно к атмосферному, в той среде, через которую проходят звуковые волны. Звуковое давление измеряется в Паскалях (Па).

Минимальное звуковое давление Р0 и минимальная интенсивность звука I0, различаемые ухом человека, называются пороговыми. Интенсивности едва слышимых звуков и звуков, вызывающих болевые ощущения, отличаются друг от друга в миллион раз. Поэтому для оценки шума удобно измерять относительные уровни значений интенсивности и звукового давления в логарифмических единицах, взятые по отношению к пороговым значениям Р0 и Iо.

Единица измерения уровней звукового давления и интенсивности звука - децибел (дБ). Уровень интенсивности звука определяется по формуле:

где I - интенсивность звука в данной точке, Вт/м; I0 - интенсивность звука, соответствующая порогу слышимости, равному 10 12 Вт/м 2 при частоте 1000 Гц. Уровень звукового давления определяется по формуле:

где Р - звуковое давление в данной точкеПа; Р0 - пороговое звуковое давление, равное 2 × 10 15 Па.

Так как органы слуха человека обладают неодинаковой чувствительностью к звуковым колебаниям различной частоты, весь диапазон частот на практике разбит на октавные полосы.

Октава - полоса частот с верхней граничной частотой fв, которая равна удвоенной нижней частоте , т.е.

Октавная полоса характеризуется среднегеометрической частотой

По официальной классификации шумы подразделяются:

- по характеру спектра на широкополосные (с непрерывным спектром шириной более одной октавы), и тональные, в спектре которых имеются выраженные дискретные тона;

- по временным характеристикам на постоянные (уровень за 8 час. раб. день изменяется не более 5 дБ), и непостоянные (уровень меняется за 8 час. раб. дня не менее 5 дБ). Непостоянные делятся: колеблющиеся во времени - постоянно изменяются по времени; прерывистые - резко прерываются с интервалом 1 с. и более; импульсные - сигналы с длительностью менее 1 с.

Особенности восприятия звука человеком. Ухо человека может воспринимать и анализировать звуки в диапазоне частот от 16-20 Гц до 20000 Гц. Границы частотного восприятия зависят от возраста человека, состояния органа слуха. Так у пожилых людей верхняя граница слышимой области ниже и составляет 12000-10000 Гц.

Область слышимых звуков ограничена 2-мя кривыми (рис. 2.1). Нижняя кривая - порог слышимости (сила едва слышимых звуков различной частоты), верхняя - порог болевого ощущения (сила звука, при которой нормальное слуховое ощущение переходит в болезненное). Слуховой аппарат человека наиболее чувствителен к звукам средних и высоких частот (800-4000 Гц) и наименее чувствителен к низким частотам (20-100Гц).

Рис. 2.1. Слуховой диапазон.

Для стандартного тона частотой 1000 Гц порог слуха молодого человека составляет 0 дБ, что соответствует звуковому давлению Ро=2 × 10 -5 Па, и интенсивности 1=10 -12 Вт/м 2 . Болевым порогом считается звук интенсивностью 140 дБ, что соответствует звуковому давлению Р==200 Па, и 1=102 Вт/м 2 .

Звуковые ощущения оценивают и по порогу дискомфорта, наблюдаемому при уровне звукового давления более 120 дБ, при котором появляется ощущение касания, слабой боли, щекотания.

Влияние шума на организм. Интенсивное шумовое воздействие вызывает в слуховом анализаторе изменения - специфическую реакцию организма: происходит возбуждение клеток анализатора и его утомление, затем стойкое снижение остроты слуха.

Утомляющее и повреждающее слух действие шума пропорционально его высоте (частоте). Наиболее выраженные и ранние изменения наблюдаются на частоте 4000 Гц. При этом импульсный шум действует более неблагоприятно, чем непрерывный. Снижение слуха на 10 дБ практически неощутимо, на 20 дБ едва заметно, потеря слуха более чем на 20 дБ начинает серьезно мешать человеку, особенно когда к этому добавляются возрастные изменения слуха.

В развитии профессиональной тугоухости имеют значение суммарное время воздействия шума в течение рабочего дня и наличие пауз, а также общий стаж работы. Начальные стадии профессионального поражения наблюдаются у рабочих со стажем 5 лет, выраженные (поражение слуха на все частоты, нарушение восприятия шепотной и разговорной речи) - свыше 10 лет.

Шум, являясь общебиологическим раздражителем, оказывает влияние не только на органы слуха, но и на многие органы и системы организма, в первую очередь на ЦНС, функциональные изменения, в которой происходят раньше, чем наблюдается нарушение слуховой чувствительности. Поражение нервной системы под действием шума сопровождается раздражительностью, ослаблением памяти, апатией, эмоциональной неустойчивостью, замедлением скорости психических реакций, нарушением сна и т.д. Шум увеличивает напряжение физиологических функций в процессе труда и снижает работоспособность. Действие шума может привести к заболеваниям ЖКТ, к сдвигам в обменных процессах, нарушению функционального состояния ССС.

Звуковые колебания могут восприниматься не только органами слуха, но и непосредственно через кости черепа (костная проводимость). Уровень шума, передаваемого этим путем, на 20-30 дБ меньше уровня, воспринимаемого ухом. При высоких уровнях шума передача за счет костной проводимости возрастает и усиливает вредное действие на организм человека. При действии высоких уровней шума (более 145 дБ) возможен разрыв барабанной перепонки (рис. 2.2.).

Рис. 2.2. Воздействие шума на организм человека.

Таким образом, воздействие шума может привести к сочетанию профессиональной тугоухости (неврит слухового нерва) с функциональными расстройствами центральной нервной, вегетативной, сердечно-сосудистой и других систем, которые могут рассматриваться как профессиональное заболевание - шумовая болезнь. Случаи заболевания встречаются у лиц, работающих на ткацких станках, с рубильными, клепальными молотками, обслуживающих прессо-штамповочное оборудование, у испытателей - мотористов и других профессиональных групп, длительно подвергающихся интенсивному шуму.

Нормирование уровня шума. Возрастающее неблагоприятное действие шума на организм человека имеет существенные социально-гигиенические и экономические последствия, поэтому проблема борьбы с шумом приобретает важное значение.

Основой всех правовых, организационных и технических мер по снижению производственного шума является гигиеническое нормирование его параметров с учетом влияния на организм.

При нормировании шума используют два метода: по предельному спектру шума; уровню звука в дБ. Первый метод является основным для постоянных шумов и позволяет нормировать уровни звукового давления в восьми октавных полосах частот со среднегеометрическими частотами 63, 125, 250, 500, 1000, 2000, 4000 и 8000 Гц. Совокупность 8 допустимых уровней звукового давления называется предельным спектром. Шум на рабочих местах не должен превышать допустимых уровней, значения которых приведены в нормах ГОСТ 12.1.003-83, соответствующих рекомендациям Технического комитета акустики при Международной организации по стандартизации.

Второй метод нормирования общего уровня шума, измеренного по шкале А шумомера, которая имитирует кривую чувствительности уха человека, и называемого уровнем звука в дБА, используется для ориентировочной оценки постоянного и непостоянного шума, так как в этом случае мы не знаем спектра шума. Уровень звука (дБА) связанс предельным спектром зависимостью LА=ПС+5.

Предельно допустимые нормы шумового воздействия на человека устанавливаются в децибелах (Дб). Под оптимальным шумовым фоном понимают энергию шума 20 Дб, городской шум имеет в среднем уровень 30-40 Дб, предельно допустимый шум для самолетов над землей - 50 дБ. Шум в 90 Дб вызывает болезненные ощущения.

ПДУ шума устанавливают органы здаровоохранения (в России - Госкомсанэпиднадзор). Совместно с этой службой строительные ведомства разрабатывают и утверждают санитарные нормы и правила, предусматривающие меры защиты от шума.

Уровни шумов от различных источников и реакция организма на акустические воздействия приведены в следующей таблице 2.1.

Звук – это колебательный процесс в упругой среде под воздействие колеблющегося тела. Чтобы возник звук нужно колеблющееся тело. Звук распространяется сферически.

Возбудитель, вибратор, резонатор – во всех музыкальных инструментах.

Любое простое колебание подчиняется закону синуса(синусоида)

Амплитуда – это максимальное отклонение от точки покоя.

Длина волны – расстояние между двумя пиками.

Фазу измеряют в градусах (это чисто условное обозначение)

Частота f=1Гц(Hz) – количество полных колебаний в секунду.

Хороший микрофон не гарантия хорошего звука, нужно исходить из качества источника.

Чем выше частота, тем меньше длина волны.

Длина волны – это отрезок на предполагаемой прямой распространения звука на котором умещается одно полное колебание.

Дефракция и интерференция.

Дефракция – это способность звуковых волн огибать препятствия сопоставимых по размерам с длиной волны.

Высокие частоты являются направленными а низкие нет.

Интерференция – это способность волн к взаимодействию со взаимным усилением или ослаблением.(зависит от фазы)

Элементарный тон (чистый) – это синусоидальный тон одной частоты (колебание одной частоты). Такой звук может выдать только генератор частот. Близки к таким звукам камертон и флейта-пиколло.

В реальной жизни мы никогда не имеем дела с элементарными тонами. Это значит что все звуки что нас окружают представлены комбинацией многих элементарных тонов. Любой звук который мы слышим это много простых синусов вместе.

Звуковое давление – давление, которое оказывает звуковая волна на препятствие. p=1Па(Паскаль)

Академическое определение: Звуковое давление – разность между полным давлением воздуха при наличии звука и нормальным атмосферным давлением при отсутствии звука.

Реальный звук, спектр, тембр.

Тембр – специфическая окраска звука присущая определенному источнику.

Реальный звук – сложное колебание – состоит из основного тона и обертонов.

Обертон – повышение основного тона в целое число раз.

В акустике и музыке есть понятие основной звук и обертоны, в физике гармоники.

Основной тон = первая гармоника

Первый обертон = вторая гармоника

Спектр – это все частоты, которые составляют сложные колебания

По теореме Фурье – любое сложное колебание можно разложить на ряд простых.

Используя теорему Фурье можно построить гармонический ряд Фурье.

Форманта – область резонирования.

Звуковой диапазон – это область акустических колебаний способные вызывать слуховые ощущения человека.

От 20Гц до 20кГц

Верхняя частота с возрастом понижается. 1000Гц в 10 лет.

Звуковые частоты - это частоты, лежащие в пределах звукового диапазона.

Частоты которые лежат ниже 20Гц называется инфразвук.(человек их не слышит), но они оказывают на нас психо - эмоциональное воздействие.

Частоты, лежащие выше 20кГц, называются ультразвуком. Ультразвук человек не слышит и он не оказывает никакого действия на человека.

Частота звуковых колебаний определяет высоту звука – ТОН.

ТОН воспринимается громким или тихим в зависимости от интенсивности(силы) звука.

Сила звука это поток энергии который при распространении в пространстве ежесекундно проходит через каждый квадратный метр плоскости перпендикулярной к направлению распространения звуковой волны.

Увеличение звукового давления в 2 раза влечет за собой увеличение силы звука в 4 раза.

Динамический диапазон человеческого слуха.

Лежит в пределах от порога слышимости до болевого порога.

Порог слышимости - это такая величина силы звука способная вызвать у человека слуховые ощущения.

Болевой порог – это величина силы звука, при которой возникают болевые ощущения.

«Ухо состоит из наружного и внутреннего уха. Наружное ухо – ушная раковина, слуховой канал до барабанной перепонки. Задача ушной раковины уловить звук и послать в слуховой канал.

За барабанной перепонкой есть 3 маленькие косточки. Молоточек, наковальня и стремечко. Служат для передачи колебания от барабанной перепонки к улитке и усиливают звук. За 3мя косточками находится «улитка». Внутри неё находится жидкость и там же находятся чувствительные волоски.

Волоски, воспринимающие высокие частоты находятся вначале улитки. Низкие частоты глубоко внутри.»

Чувствительность человеческого уха зависит от частоты приходящего сигнала, следовательно уровень порога слышимости для разных частот разный.

Согласно основному психо-физиологическому закону Веббера-Фехнера наш слух имеет логарифмическую зависимость.

Децибелл – это логарифмическая величина.

1 Белл – это десятикратное увеличение интенсивности звука. Поскольку Белл большая величина мы пользуемся десятыми частями Белла.

дБ – десятая часть Белла.

Порог слышимости это самый тихий звук - 2х10 -5 Па

Громкость – это субъективное ощущение звука, возникающее у слушателя под воздействием звуковых колебаний.

Ощущение громкости зависит от: возраста, пола, этнической принадлежности, эмоционального состояния, силы звука, условий прослушивания, длительности воздействия, спектрального состава и т.д.

Уровень громкости – это величина численно равная уровню эталонного тона частоты 1000Гц, измеряется в фонах.

Спокойное дыхание 10

Шелест страниц 20

Детский плач 80

Тихая жилая комната в городе – 30-40дБ

Абсолютная громкость изменяется в сонах. 1сон = 1Гц с уровнем звук давления 40дБ

Уровень громкости зависит от частоты.

Существуют кривые равной громкости (кривые Флетчера-Менсона)

Они показываю каким должен быть уровень громкости на разных частотах чтобы они казались равными по громкости.

Неравномерность кривых больше при малых уровнях громкости следовательно частотная зависимость чувствительности слуха больше при малых уровнях прослушивания; с ростом громкости кривые «выпрямляются», следовательно на больших уровнях прослушивания частотная зависимость чувствительности слуха меньше.

С помощью кривых Флетчера-Менсона уровень звукового давления дБ можно перевести в Фоны и наоборот.

Для нас всегда низкие и верхние частоты кажутся тише, чем средние.

Частоты 3-5кГц – частоты разборчивости. Разборчивость речи и артикуляция муз. инструментов.

Частоты >12кГц – частоты, отвечающие за «прозрачность» звучания.

Частоты 20 000 Гц). Акустические колебания звукового диапазона подразделяются на низкочастотные (менее 350 Гц), среднечастотные (от 350 до 800 Гц), высокочастотные (свыше 800 Гц).

По спектральным характеристикам шум подразделяется на широкополосный с непрерывным спектром более одной октавы и тональный (дискретный), в спектре которого имеются выражен­ные дискретные тона (частоты, уровень звука на которых значи­тельно выше уровня звука на других частотах). Спектры широ­кополосного и тонального шума представлены на рис. 2.16. При­мером широкополосного шума может являться шум реактивного самолета, тонального — шум дисковой пилы, с спектре шума ко­торой имеется ярко выраженная частота с доминирующим уров­нем звука.

По временным характеристикам шум подразделяется на по­стоянный и непостоянный. Постоянным считается шум, уровень

которого в течение 8-часового рабочего дня изменяется не более чем на 5 дБ; непостоянным — если это изменение превышает 5 дБ. Непостоянные шумы в свою очередь разделяются на колеб­лющиеся, уровень звука которых изменяется непрерывно во вре­мени (например, шум транспортных потоков); прерывистые, уровень звука которых изменяется ступенчато (на 5 дБ и более), причем длительность интервалов, в которых уровень звука оста­ется постоянным не менее 1 с (например, шум прерывисто сбра­сываемого из баллонов сжатого воздуха); импульсные, представ­ляющие собой звуковые импульсы, длительностью менее 1 с (например, шум агрегатов и машин, работающих в импульсном режиме). Временные характеристики колеблющегося, импульс­ного и импульсного шумов показаны на рис. 2.16, б.

По природе возникновения шум можно разделить на механиче­ский, аэродинамический, гидравлический, электромагнитный.

Механические шумы возникают по следующим причинам: на­личие в механизмах инерционных возмущающих сил, возникаю­щих из-за движения деталей механизма с переменными ускоре­ниями; соударение деталей в сочленениях вследствие неизбеж­ных зазоров; трение в сочленениях деталей механизмов; ударные процессы (ковка, штамповка, клепка, рихтовка) и ряд других. Основными источниками возникновения шума механического происхождения являются подшипники качения и зубчатые пере­дачи, а также неуравновешенные вращающиеся части машин.

Аэродинамические шумы возникают в результате движения газа, обтекания газовыми (воздушными) потоками различных тел. Аэродинамический шум возникает при работе вентилято­ров, воздуходувок, компрессоров, газовых турбин, выпусков пара и газа в атмосферу, двигателей внутреннего сгорания. При­чинами аэродинамического шума являются вихревые процессы, возникающие в потоке рабочей среды при обтекании тел и вы­пуске свободной струи газа; пульсации рабочей среды, вызывае­мые вращением лопастных колес вентиляторов, турбин; колеба­ния, связанные с неоднородностью и пульсациями потока. Аэ­родинамический шум — один из самых значительных по уровню звука.

Гидравлические шумы возникают вследствие стационарных и нестационарных процессов в жидкостях (кавитация, турбулент­ность, гидравлические удары). Например, в насосах источником гидравлического шума является кавитация жидкости у поверхно­стей лопаток насоса при высоких окружных скоростях вращения рабочего колеса.

Электромагнитные шумы возникают в электрических маши­нах и оборудовании, использующим электромагнитную энергию. Основной причиной возникновения электромагнитного шума является взаимодействие ферромагнитных масс под влиянием переменных во времени и пространстве магнитных полей, а так­же электрические (пондеромоторные) силы, вызываемые взаи­модействием электромагнитных полей, создаваемых переменны­ми электрическими токами.

Воздействие акустических колебаний (шума) на человека. Шум звукового диапазона на производстве приводит к снижению вни­мания и увеличению ошибок при выполнении работы. В резуль­тате снижается производительность труда и ухудшается качество выполняемой работы. Шум замедляет реакцию человека на по­ступающие от технических объектов и внутрицехового транспор­та сигналы, что способствует возникновению несчастных случа­ев на производстве.

На рис. 2.17 представлена характеристика слухового воспри­ятия человека с нормальным слухом. Предельные значения уровней звукового давления изображены двумя кривыми. Нижняя кривая соответствует порогу слышимости.

Как видно, при определенных частотах человек слышит отрицательные уровни звука. Это объясняется тем, что логарифмическая шкала уровней звукового давления построена таким образом, что за пороговое значение уровня звукового давления р0 принят порог слышимо­сти на частоте 1000 Гц (Lp = 0 дБ). Однако порог слышимости человека на частотах 2000. 4000 Гц меньше. Верхняя кривая со­ответствует порогу болевого ощущения (Lp= 120. 130 дБ). Звуки, превышающие по своему уровню порог болевого ощущения, мо­гут вызвать боли и повреждения в слуховом аппарате (перфора­ция или даже разрыв барабанной перепонки). Область на частот­ной шкале, лежащая между двумя кривыми, называется обла­стью слухового восприятия.

Шум влияет на весь организм человека. Он угнетает цен­тральную нервную систему, вызывает изменения скорости дыха­ния и пульса, способствует нарушению обмена веществ, возник­новению сердечно-сосудистых заболеваний, язвы желудка, ги­пертонической болезни, может привести к профессиональному заболеванию.

Шум с уровнем звукового давления до 30. 45 дБ привычен для человека и не беспокоит его. Повышение уровня звука до 40. 70 дБ создает дополнительную нагрузку на нервную систему, вызывает ухудшение самочувствия и при длительном воздейст­вии может стать причиной неврозов. Длительное воздействие шума с уровнем свыше 80 дБ может привести к ухудшению слу­ха — профессиональной тугоухости. При действии шума свыше 130 дБ возможен разрыв барабанных перепонок, контузия, а при уровнях звука свыше 160 дБ вероятен смертельный исход.

Помимо снижения слуха рабочие, подвергающиеся постоян­ному воздействию шума жалуются на головные боли, головокру­жение, боли в области сердца, желудка, желчного пузыря, повы­шенное артериальное давление. Шум снижает иммунитет чело­века и устойчивость человека к внешним воздействиям.

Инфразвук с уровнем от до 150 дБ вызывает неприятные субъективные ощущения и различные функциональные измене­ния в организме человека: нарушения в центральной нервной системе, сердечно-сосудистой и дыхательной системах, вестибу­лярном аппарате. Возникают головные боли, осязаемое движе­ние барабанных перепонок, звон в ушах и голове, снижается внимание и работоспособность, появляется чувство страха, угне­тенное состояние, нарушается равновесие, появляется сонли­вость, затруднение речи. Инфразвук вызывает в организме чело­века психофизиологические реакции — тревожное состояние, эмоциональная неустойчивость, неуверенность в себе.

Ультразвук может действовать на человека как через воздуш­ную среду, так и контактно на руки — через жидкую и твердую среды. Воздействие через воздушную среду вызывает функцио­нальные нарушения нервной, сердечно-сосудистой и эндокрин­ной систем, а также изменения свойств и состава крови, артери­ального давления. Контактное воздействие на руки приводит к нарушению капиллярного кровообращения в кистях рук, сниже­нию болевой чувствительности, изменению костной структу­ры — снижению плотности костной ткани.

Гигиеническое нормирование акустических колебаний. Норми­рование шума звукового диапазона осуществляется двумя метода­ми: по предельному спектру уровня звука и по дБА.

Первый метод является основным для постоянных шумов. По этому методу устанавливаются ПДУ звукового давления в де­вяти октавных полосах со среднегеометрическими значениями частот 63, 125, 250, 500, 1000, 2000, 4000, 8000 Гц. В соответствии с ГОСТ 12.1.003—83 шум на рабочих местах не должен превы­шать установленные значения (табл. 2.6).

На рис. 2.18 показаны некоторые предельные спектры уров­ня звукового давления. Каждый спектр имеет свой индекс ПС. Например ПС-80 означает, что допустимый уровень звукового давления в октавной полосе со среднегеометрическим значением частоты 1000 Гц равен 80 дБ.

Второй метод применяется для нормирования непостоянных шумов и в тех случаях, когда не известен спектр реального шума на рабочем месте. Нормируемым параметром в этом случае яв­ляется эквивалентный (по энергии) уровень звука широкополос­ного постоянного шума, оказывающий на человека такое же воздействие, как и реальный непостоянный шум, измеряемый по шкале А шумомера. Измерители шума (шумомеры) имеют специальную шкалу А. При измерении по шкале А характери­стика чувствительности шумомера имитирует кривую чувстви­тельности уха человека. Уровень звука, определенный по шкале А, имеет специальное обозначение LA и единицу измерения — дБА и применяется для ориентировочной оценки уровня шума. Уровень звука в дБА связан с предельным спектром следующей зависимостью:

Допустимые уровни звукового давления зависят от частоты звука от вида работы, выполняемой на рабочем месте. Более вы­сокие частоты неприятнее для человека, поэтому чем выше час­тота, тем меньше допустимый уровень звукового давления. Чем более высокие требования к вниманию и умственному напряже­нию при выполнении работы, тем меньше допустимые уровни звукового давления.

Для тонального и импульсного шума допустимые уровни должны приниматься на 5 дБ меньше значений, указанных в ГОСТ 12.1.003-83 (табл. 2.6).

Таблица 2.6. Допустимые уровни звукового давления, уровни звука и эквивалентные уровни звука на рабочих местах в производственных помещениях и на территории предприятия по ГОСТ 12.1.003—83 (извлечение)

1 Star2 Stars3 Stars4 Stars5 Stars (Пока оценок нет)
Загрузка...
Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Добавить комментарий

7 + 1 =

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!:

map