АКУСТИЧНІ ВЕЛИЧИНИ

Звуковими хвилями називаються коливні збурення, що поширюються від джерела шуму в навколишнє середовище.

Довжина хвилі — це відстань, котру проходить звукова хвиля протягом періоду коливання (відстань між двома сусідніми шарами повітря, що мають однаковий звуковий тиск, виміряний одночасно).

В ізотропному середовищі довжина хвилі прямо пропорційна швидкості поширення звукових хвиль С (для повітря С=340 м/с при 1=20 °С) і обернено пропорційна частоті коливань /, Гц

Я = у (2.39)

Швидкість звуку залежить від фізичних властивостей тіла (густини, пружності тиску тощо), в котрому поширюється звук та від температури. В повітрі збільшення швидкості складає 0,6 м/с при підвищенні температури на 1 °С.

Частота коливань / — число коливань за одну секунду. Одне коливання за секунду — 1 Гц. Октавна смуга частот — смуга в котрій

ОСНОВИ ФІЗІОЛОГИ, ППЄНИ ПРАЩ ТА ВИРОБНИЧОЇ САНІТАРІЇ

верхня гранична частота в два рази перевищує нижню. Третиннооктавна смуга — смуга, в котрій співвідношення граничних частот складає 1,26.' Середньогеометрична частота октавної смуги:

де }₁ — нижня гранична частота, Гц, /₂ — верхня гарнична частота, Гц.

Чутні звуки обмежуються певною частотою звуку. Людина чує звуки в частотному діапазоні 16—20000 Гц. Звуки з частотою ЗО—300 Гц вважаються низькими, з частотою 300—800 Гц — середніми, з частотою. понад 800 Гц — високими.

Крім швидкості звуку С, розрізняють швидкість коливного руху частинок в звуковій хвилі у, котра залежить від амплітуди коливань (тобто від звукового тиску р) та частоти

°"^,(м/с) (2.41)

Величина рС називається питомим акустичним опором середовища, через котре поширюється звук. Для повітря при нормальному тиску (барометричний тиск 760 мм, £=20 °С, густина р=0,001205 г/см³, С=344 м/с, рС=41г/см²с).

Питомий опір має важливе значення при розгляді проблем відбивання та поглинання звуків.

Звук, що поширюється в повітряному середовищі, називається повітряним звуком, в твердих тілах — структурним. Частина повітря, охоплена коливним процесом, називається звуковим полем. Вільним називається звукове поле, в котрому звукові хвилі поширюються вільно, без перешкод (відкритий простір, акустичні умови в спеціальній заглушеній камері, облицьованій звукопоглинальним матеріалом).

Дифузним називається звукове поле, в котрому звукові хвилі надходять до кожної точки простору з однаковою ймовірністю з усіх сторін (зустрічається в приміщеннях, внутрішні поверхні котрих мають високі коефіцієнти відбивання звуку).

В реальних умовах (приміщення або територія підприємства) структура звукового поля може бути якісно близькою (або проміжною) до граничних значень — вільного або дифузного звукового поля.

Розділ 2

Повітряний звук поширюється у вигляді поздовжніх хвиль, тобто хвиль, в котрих коливання частинок повітря співпадають з напрямком руху звукової хвилі. Найбільш поширена форма поздовжніх звукових коливань — сферична хвиля. її випромінює рівномірно в усі сторони джерело звуку, розміри котрого малі порівняно з довжиною хвилі.

Структурний звук поширюється у вигляді поздовжніх та поперечних хвиль. Поперечні хвилі відрізняються від поздовжніх тим, що коливання в них відбуваються в напрямку, перпендикулярному напрямку поширення хвилі. Рух звукової хвилі в повітрі супроводжується періодичним підвищенням та пониженням тиску Тиск, що перевищує атмосферний, називається акустичним, або звуковим тиском. Чим більший звуковий тиск, тим гучніший звук.

Мірою інтенсивності звукових хвиль в будь-якій точці простору є величина звукового тиску — надлишковий тиск в даній точці середовища порівняно з тиском за відсутності звукового поля. Одиниця вимірювання звукового тиску р, Н/м²; 1 Н/м²=1 Па (Паскаль). Існують нижня та верхня межі чутності. Нижня межа чутності називається порогом чутності, верхня — больовим порогом. Порогом чутності називається найменша зміна звукового тиску, котру ми відчуваємо. При частоті 1000 Гц (на цій частоті вухо має найбільшу чутливість) поріг чутності складає р₀ = 2-Ю⁵ Н/м². Поріг чутності сприймає приблизно 1% людей.

Больовий поріг — це максимальний звуковий тиск, котрий сприймається вухом як звук. Тиск понад больовий поріг може викликати пошкодження органа слуху. При частоті 1000 Гц за больовий поріг прийнято звуковий тиск Р=20 Н/м². Відношення звукових тисків при больовому порозі та порозі чутності складає 10⁶. Це діапазон звукового тиску, що сприймається вухом.

Для більш повної характеристики джерел шуму введено поняття звукової енергії, що випромінюється джерелами шуму в навколишнє середовище за одиницю часу.

Величина потоку звукової енергії, що проходить за 1 с через площу 1 м², перпендикулярно до напрямку поширення звукової хвилі, є мірою інтенсивності звуку або сили звуку. Сила звуку виражається залежністю:

/ = ^і7^,Вт/м² (2.42)

ОСНОВИ ФІЗІОЛОГИ, ГІГІЄНИ ПРАНІ ТА ВИРОБНИЧОЇ САНІТАРІЇ

При пороговому значенні звукового тиску р₀ = 2-10 ⁵ Н/м<

порогове значення сили звуку І₀ = 10~'² Вт/м².

Силою звуку характеризується гучність. Чим більший потік енергії що випромінюється джерелом звуку, тим вища гучність. Звукові потужність джерела:

(Л/ = /х5, (2.43

де 8 — площа.

При випромінюванні в сферу радіусом г — 5=4 лг², в напівсферу — 5=2лг^г.

Якщо джерело звуку знаходиться біля стіни, випромінювання відбувається в чверть сфери.

При великому числі джерел звуку їх звукова потужність рівна сумі потужностей окремих джерел:

IV = \Л/_{1 +} \М₂+...+\Л/_п,Вт (2.44]

В зв'язку з тим, що між слуховим сприйняттям та подразненням існує приблизна логарифмічна залежність, для вимірювання звукового тиску, сили звуку та звукової потужності прийнята логарифмічна шкала. Це дозволяє великий діапазон значень (за звуковим тиском — 10⁶, за силою звуку — 10¹²) вкласти в порівняно невеликий інтервал логарифмічних одиниць. В логарифмічній шкалі кожен наступний ступінь цієї шкали більший від попереднього в 10 разів. Це умовно вважається одиницею вимірювання 1 бел (Б). В акустиці використовується дрібніша одиниця — децибел (дБ), рівна 0,1 Б.

Величина, виражена в белах або децибелах, називається рівнем цієї величини. Якщо сила одного звуку більша від іншого в 100 разів, то рівні сили звуку відрізняються на Ід 100=2 Б, або 20 дБ.

Рівень сили звуку в белах і децибелах виражається формулами:

^ь = ¹9-г, Б (2.45]

'о

£ = 10/₃- _{дБі (2}.46]

'о

де/₀=10-¹²Вт/м². 160

Розділ 2

Якщо в формулу (2.35) підставити замість / його значення з формули (2 42), а замість І₀ р₀²/(рС), то отримаємо рівень звукового тиску

К=201д^- (2.47)

Ро

Існує розмежування областей застосування термінів „рівень звуку" та ..рівень звукового тиску". Для характеристики простих звуків в октавних смугах частот застосовується термін «рівень звукового тиску»; для характеристики складних звуків (тобто не розкладених по октавних смугах) — «рівень звуку» в дБА (децибел за шкалою шумоміра А). Між логар рмічними одиницями дБ та відповідними їм звуковими тисками в Н/м існує наступний зв'язок: зміна рівня звукового тиску на 10 дБ відповідає зміні звукового тиску (котра характеризує гучність) в 3 рази.

Крім рівня звуку та рівня звукового тиску існує поняття рівня звукової потужності:

IV
К = ^10,3^, дБ, (2.48)

де \М₀=10^1г, Вт — порогове значення звукової потужності.

Спектром звукової потужності (звукового тиску) називається сукупність рівнів звукової потужності, виміряних в стандартних смугах частот — октавних, третиннооктавних, вузькосмугових.

Шумові характеристики джерел шуму, що визначаються згідно з ГОСТ 12.1.003-86.ССБТ „Шум, общие требования безопасности": спектр звукової потужності, коректований рівень звукової потужності, показник напрямленості випромінювання.

Нерівномірність випромінювання шуму джерела в різних напрямках виражається за допомогою фактора напрямленості:

^Ф = -^, (2-49)

РсЕР

де Р — середньоквадратичне значення звукового тиску в заданій точці, Н/м²;

Р_СЕР — середньоквадратичне значення звукового тиску в заданій точці при рівномірному випромінюванні тієї ж звукової потужності в сферу, Н/м².

основи Фізіолога, гігієни пращ та виробничої санґгарп

При розташуванні джерела на одній площині (на підлозі, стіні, біл екрана, котрий відбиває звукові хвилі) Ф=2\ поряд з двогранним куто Ф=4; поряд з тригранним — Ф=8.

Рівень звуку Ь_А, дБА, вимірюється шумоміром при ввімкненій корекц «А» та при вимкнених смугових фільтрах. Корекція «А» дозволяє здійснювач інтегральну оцінку, наближену до сприйняття шуму людським вухом.

Еквівалентний рівень (за енергією) звукового тиску Ь_е, дБ, або звуго дБА, дозволяє визначити середній рівень протягом періода усередненн Т з врахуванням часового інтервалу 1_:, с, протягом котрого рівен знаходиться в заданих межах:

І,=10/_ді|£,х10⁰¹\дБ, (2.50

де і— номер інтервале рівнів (ї=1, 2,...,п).

Поиск по сайту: