 |
АвтоАвтоматизацияАрхитектураАстрономияАудитБиологияБухгалтерияВоенное делоГенетикаГеографияГеологияГосударствоДомДругоеЖурналистика и СМИИзобретательствоИностранные языкиИнформатикаИскусствоИсторияКомпьютерыКулинарияКультураЛексикологияЛитератураЛогикаМаркетингМатематикаМашиностроениеМедицинаМенеджментМеталлы и СваркаМеханикаМузыкаНаселениеОбразованиеОхрана безопасности жизниОхрана ТрудаПедагогикаПолитикаПравоПриборостроениеПрограммированиеПроизводствоПромышленностьПсихологияРадиоРегилияСвязьСоциологияСпортСтандартизацияСтроительствоТехнологииТорговляТуризмФизикаФизиологияФилософияФинансыХимияХозяйствоЦеннообразованиеЧерчениеЭкологияЭконометрикаЭкономикаЭлектроникаЮриспунденкция
Восприятие шума и единицы его измерения
Колебания, воспринимаемые человеком как слышимые звуки, лежат в диапазоне от 16 Гц до 20 кГц. Колебания с частотами ниже 16 Гц называются инфразвуком, выше
20 кГц – ультразвуком.
По частотному составу шум делится на: низкочастотный f ≤ 300 Гц; среднечастотный f = 300…800 Гц; высокочастотный f ≥ 800 Гц.
Высокочастотные шумы оказывают более вредное воздействие на организм человека, чем низкочастотные.
Область слышимых звуков также ограничена определёнными значениями звукового давления. Международной организацией по стандартизации (ИСС) минимальное давление, способное вызывать ощущение едва слышимого звука (нижний абсолютный порог ощущений – порог слышимости звука), принято Ро = 2 · 10-5 Па на частоте 1000 Гц. Этому давлению соответствует пороговая интенсивность Io = 10-12 Вт/м2.
Максимальное звуковое давление, способное вызывать болевые ощущения,
Ро = 2 ∙ 102 Па и соответственно Io = 102 Вт/м2.
В соответствии с основным психофизическим законом Вебера-Фехнера между субъективными ощущениями человека и физическими раздражителями (в данном случае звуком) существует логарифмическая зависимость, которая показывает, что с ростом силы раздражителя ощущения изменяются гораздо медленнее, т.е. прирост ощущений пропорционален логарифму отношений энергий сравниваемых раздражений.
Поэтому для оценки эффективности звука наиболее объективной оказалась шкала, которая даёт возможность судить о звуке не по абсолютной величине его интенсивности, а по уровню интенсивности, представляющему собой логарифм отношения фактически создаваемой интенсивности I к минимальной пороговой интенсивности Io.
Уровень интенсивности (уровень силы звука)
L = lg I / Io = lg I / 10-12 (4)
Если воспользоваться формулой (1), получим выражение для уровня звукового давления:
L = lg (P / Po)2 = 2 lg P / Po = 2 lg P / 2·10-5 (5)
Зависимости (4) и (5) свидетельствуют о том, что уровень интенсивности звука и уровень звукового давления – синонимы. За единицу измерения уровня интенсивности и уровня звукового давления в этих формулах принят бел (Б). Слуховой анализатор человека способен различать прирост звука в 0,1 Б. Поэтому на практике пользуются разрядной единицей от бела – децибелом (дБ) – величиной в 10 раз меньшей, чем бел. В этом случае выражения (4) и (5) можно записать:
L = 10 lg I / Io = 20 lg P / Po (6)
Нетрудно убедиться, что увеличение интенсивности звука в 10, 100, 1000, 10000 раз соответствует увеличению его уровня соответственно на 10, 20, 30,40 дБ и т.д. Поэтому, если один источник генерирует звук с уровнем интенсивности 50 дБ, а второй – с уровнем 100 дБ, то нельзя сказать, что интенсивность (сила) звука второго источника в два раза больше первого. В действительности сила звука второго источника больше первого в 100000 раз.
Логарифмический масштаб оправдан и при оценке восприятия частоты. Увеличение частоты звука субъективно воспринимается как возрастание величины его тона. При этом ухо фиксирует изменение не на какое-то количество единиц, а в какое-то число раз. Например, увеличение частоты звука со 100 до 200 Гц соответствует такому же ощущению изменения высоты тона, как при увеличении с 1000 до 9000 Гц.
Уровень интенсивности звука, выраженный в дБ, является физической характеристикой звука, которая не позволяет судить о физическом ощущении громкости, т.к. не учитывает различную чувствительность слухового анализатора к звукам разной частоты. Поэтому для субъективной оценки интенсивности звука введено понятие уровня громкости с единицей измерения – фон. Уровень громкости звука определяют путём уравнивания его со звуком частотой 1000 Гц, для которого уровень интенсивности (бел) принят за уровень громкости (фон). Путём сравнения громкости звуков различной частоты с громкостью звука частотой 1000 Гц были получены диаграммы кривых равной громкости. Звуки различной частоты и интенсивности, расположенные на одной кривой, производят впечатление звуков одинаковой громкости.
Для оценки воздействия шума на организм человека необходимо знать распределение уровня звукового давления по частотам. Зависимость уровней звукового давления от частот называется частотным спектром шума.
Частотные полосы – полосы, на которые разделяют весь слуховой диапазон частот.
При анализе шума уровни звукового давления могут измеряться как в октавных, так и в полу- и третьоктавных полосах.
Октава – диапазон частот, в котором верхняя граничная частота в 2 раза больше нижней (fв / fн = 2 / 1), например 63, 125, 250 … Гц
Третьоктава – отношение частот (fв / fн = 5 / 41), например 55, 63, 80, 100…
В практических расчётах и при нормировании шума пользуются стандартным рядом октавных полос, среднегеометрическое значение которых составляет 63, 125, 250, 500, 1000, 2000, 4000, 8000 Гц.
Для октавной полосы среднегеометрическое значение определяется по формуле:
f = √ fв · fн = 1.41 fн (7)
Общий уровень шума – уровень звукового давления во всём слуховом диапазоне, равный суммарному уровню во всех частотных полосах.
Сложение полосовых уровней, как и уровней нескольких источников шума, производится по формуле:
Lобщ = 10 lg (100.1L1 + 100.1L2 +……..100.1Ln). (8)
где L1, L2,…..Ln – уровни в отдельных частотных полосах и уровни шума от различных источников.
Поиск по сайту: