Измерение параметров шума в производственных помещениях

Лабораторная работа № 2

Цель работы: Освоить методику определения параметров шума в производственных помещениях.

Приборы и оборудование:

1. Шумомер – шум – 1М.

2. Источник шума (электролобзик и т.д.).

1.1. Производственный шум

Производственный шум представляет собой совокупность всяких нежелательных звуков. Интенсивный шум приводит к тугоухости, а иногда и полной глухоте.

Действуя на органы слуха, шум влияет опосредованно через нервную систему на другие анализаторы, в частности, на светочуствительный аппарат.

Основными характеристиками шума являются частота звуковых колебаний, звуковое давление и интенсивность звука.

Частота звуковых колебаний, воспринимаемых человеческим ухом, находится в пределах от 16 Гц до 20 кГц, а звуки, лежащие в этом интервале частот, называются акустическими (акустика гр. akustikos - слуховой), т.е. слышимыми. Колебания с частотой менее 16 Гц, так же как и более 20 кГц, человеческим ухом не воспринимаются. Звуковые колебания с частотой менее 16 Гц называются инфразвуковыми, а колебания с частотой более 20 кГц – ультразвуковыми.

Звуковое давление P, Па (Н/м²) – это переменная составляющая атмосферного давления, представляющая собой разность между атмосферным давлением и давлением в определённой точке звукового поля.

(1)

где: - круговая частота, с ^-1;

- плотность среды, кг/м³;

- скорость звука, м/с (в воздухе – 341 м/с);

- амплитуда линейных колебаний частиц среды.

Интенсивность звука L, B_m/м² – это поток энергии, переносимый звуковой волной в единицу времени, отнесенный к единице площади поверхности, перпендикулярной к направлению распространения волны. Интенсивность звука связана со звуковым давлением зависимостью:

(2)

где: Р - звуковое давление, Па;

- скорость звука, м/с;

- плотность среды, кг/м³.

Звуковое давление и интенсивность звука изменяются по величине в очень больших пределах: по давлению – до 10⁸ раз, и по интенсивности – до 10¹⁶ раз. Такой огромный диапазон звуков доступен органам слуха благодаря тому, что ухо человека реагирует не на абсолютное изменение этих величин, а относительное, поскольку ощущения человека при воздействии энергии раздражителя (шума) пропорциональны не количеству этой энергии, а её логарифму. Поэтому для оценки воздействия шума на организм введены логарифмические величины – уровни интенсивности звука и звукового давления.

Как известно, логарифмическая шкала характеризуется тем, что в ней каждая последующая ступень отличается от предыдущей в 10 раз, что условно принимается за 1 бел (Единица названа в честь американского ученого А.Г. Белла (1847-1922), Б). Если, например, интенсивность одного звука больше другого в 100 раз, то это значит, что уровень силы первого звука на 2 бела больше второго, если в 1000 раз, то на 3 бела и т.д.

Орган слуха человека способен различать прирост звука на 0,1 Б, что составляет 1 дБ (децибел), поэтому уровень интенсивности звука измеряют в децибелах. В практике акустических измерений эта единица принята как основная.

Минимальная величина звуковой энергии, воспринимаемая ухом человека как звук, принимается за нулевой уровень (порог слышимости, слуховой порог) и составляет, при частоте 1000 Гц, 10^-12 Вт/м², звуковое давление при этом равно 10^-15 Па. Высший предел звуковой энергии, при котором звук вызывает болевые ощущения, соответствует интенсивности 10² Вт/м² при звуковом давлении 20 Па.

Уровень интенсивности звука L, дБ, определяется из выражения:

(3)

где - измеренная интенсивность звука в данной точке, Вт/м²;

- интенсивность звука, соответствующая нулевому уровню (порогу слышимости), Вт/м².

Поскольку интенсивность звука пропорциональна квадрату звукового давления, уровень его интенсивности определяется исходя из величины звукового давления.

(4)

где - измеренное звуковое давление в данной точке, Па;

- звуковое давление, соответствующее нулевому уровню (порогу слышимости), Па.

Пользование шкалой децибел удобно ещё и потому, что весь диапазон слышимых звуков умещается менее чем в 140 дБ. Однако эта шкала позволяет определить лишь физическую характеристику шума, поскольку она построена так, что пороговое значение звукового давления соответствует порогу слышимости на частоте 1000 Гц, а слуховой аппарат человека обладает различной чувствительностью к звуковой различной частоты. К звукам средних и высоких частот (от 800 до 4000 Гц) органы слуха более восприимчивы, чем к низким (от 20 до 100 Гц). С возрастом работающих диапазон восприятия звуков смещается в сторону высоких частот. Поэтому наряду с понятием уровня интенсивности звука введено понятие уровня громкости, единица измерения – фон. Поскольку уровень громкости в фонах на частоте 1000 Гц совпадает с уровнем звукового давления в децибелах, величину фона можно определить по любой точке ординаты частоты 1000 Гц. Оценка уровня громкости в фонах позволяет определить, во сколько раз один шум сильнее или слабее другого.

Для разработки мер по снижению шума и его гигиенической оценки используют спектральный анализ. Для этого весь слышимый диапазон частот подразделяется на октавные полосы (от лат. octave - восьмая), в каждом из которых верхняя граничащая частота равна удвоенной нижней частоте. Каждая октавная полоса характеризуется среднегеометрической частотой.

(5)

где - нижняя граничащая частота, Гц;

- верхняя граничащая частота, Гц;

Например, среднегеометрическая частота октавной полосы 63 Гц определяется из диапазона частот 45… 90 Гц, поскольку 45 Гц является нижней граничной частотой (), то т.е. 63 Гц.

Гост 12.1.003-83 ССБТ предусматривает октавные полосы со следующими среднегеометрическими частотами 63, 125, 250, 500, 1000, 2000, 4000, 8000 Гц. Уровни звуковых давлений (в децибелах) в перечисленных октавных полосах являются характеристикой постоянного шума на рабочих местах. Для ориентировочной оценки шумовой обстановки допускается использовать одночисловую характеристику – эквивалентный уровень, т.е. уровень звука в дБА, измеряемый по шкале А шумомера, приблизительно соответствующей частотной характеристике слуха человека.

Допустимые уровни звукового давления (дБ) в октавных полосах со среднегеометрическими частотами (Гц):

на рабочих местах производственных помещений, строительных площадок и в кабинах мелиоративных и строительных машин соответствует эквивалентному уровню звука 80 дБА.

Для удобства физиологической оценки воздействия шума на человека различают низкочастотный (до 300 Гц), среднечастотный (300…800 Гц) и высокочастотный (выше 800 Гц) шум.

Если в производственном помещении низкочастотный шум, то это значит, что максимальный уровень его давления или интенсивности лежит в диапазоне частот до 300 Гц.

По характеру спектра шум называют широкополосным, если он имеет непрерывный спектр шириной более одной октавы, или тональным, если в спектре имеются слышимые дискретные (прерывистые) тона, на 10 дБ превышающие шумы в соседних октавах.

Шум считается постоянным, если его уровень за 8-ми часовой рабочий день изменяется во времени не более чем на 5 дБА.

1.2. Средства и методы защиты от шума

Метод защиты от шума выбирают отдельно в каждом конкретном случае. Чаще всего используют не один метод, а несколько. Поэтому наиболее эффективным считается комплексный подход к защите от шума. Он представляет собой сочетание следующих методов: уменьшение шума в источнике, измерение направленности излучения шума, акустическая обработка помещений и рациональная планировка предприятий и цехов, уменьшение шума на пути его распространения.

Наиболее рациональным считается метод борьбы с шумом, основанный на уменьшении шума в источнике возникновения. Снижения шума машин добиваются главным образом путём повышения точности изготовления деталей и подбора материалов с незначительными колебаниями.

Важное значение в борьбе с шумом имеет повышение точности балансировки вращающихся деталей.

Для уменьшения колебаний, передающихся от одной неподвижной детали к другой, применяют прокладки и различные упругие вставки.

Для снижения аэрогидродинамического шума используют методы звуковой изоляции и установка глушителей.

Шум электромагнитного происхождения в трансформаторах снижают более плотной прессовкой пакетов.

Снижение шума за счёт изменения направленности его излучения достигается изменением ориентации в цехе воздухозаборных отверстий вентиляционных систем и компрессорных установок.

Для изоляции особо шумных установок применяют звукоотражающие экраны.

Большое значение для снижения уровня шума имеет правильная планировка территории и производственных помещений.

Важным методом борьбы с шумом в цехах является акустическая обработка помещений путем отделки стен звукопоглощающими материалами или установкой резонансных звукопоглотителей.

Наиболее эффективно поглощают звук пористые материалы за счет перехода энергии колеблющихся частиц воздуха в теплоту в следствии потерь на трение в порах материала. В качестве звукопоглощающего материала применяют капроновые волокна, поролон, минеральную вату, стекловолокно, пористый поливинилхлорид.

Особо шумные установки изолируют с помощью звукозащитных кожухов, колпаков или выносят за пределы производственных помещений.

На территории предприятия шум снижают за счёт рационального размещения разных по уровню шума объектов и путём отделения свободных пространств.

Если на рабочем месте не удаётся добиться существенного снижения шума, то используют индивидуальные средства защиты в виде наушников, специальных тампонов (беруши – береги уши) или тампонов без ваты.

1.3. Принцип работы шумомера

Шумомер 3 класса ШУМ-1М предназначен для ориентировочных измерений уровней стационарных не импульсных звуков (шумов) на частотных характеристиках А, В, С по Гост 17187-81 относительно опорного звукового давления 10^-5 Па, в лабораторных и производственных условиях.

К электрическому выходу шумомера возможно подключение внешних регистрирующих и анализирующих приборов, имеющих входное сопротивление не менее 10 кОм.

Питание шумомера осуществляется от двух батарей типа “Крона-ВЦ” (ГОСТ-17659-79).

Не допускается воздействие на микрофон шумомера акустического поля со звуковым давлением свыше 145 дБ и атмосферных осадков.

Принцип работы шумомера основан на измерении электрического сигнала, поступающего с конденсаторного измерительного микрофона, пропорционального звуковому давлению акустических шумов.

Конструктивно шумомер выполнен в металлическом корпусе. Корпус шумомера имеет конусную обтекающую форму. На лицевой панели шумомера размещены: переключатель диапазонов и измеряемых уровней (В1), переключатель рода работ (В2), переключатель БЫСТРО-МЕДЛЕНО (В3), гнезда выход (ШЧ), измерительный прибор (ИП) и ручка КАЛИБР (В4).

На ручке переключателя диапазонов против стрелки на корпусе шумомера обозначены уровни измеряемого звука.

На ручке переключателя рода работ обозначены операции, проводимые с помощью этого переключателя: выключение шумомера, выбор необходимой частотной характеристики А, В, С и др.

Переключатель БЫСТРО-МЕДЛЕНО предназначен для установки временной характеристики шумомера. Гнезда ВЫХОД предназначены для соединения шумомера с внешними регистрирующими приборами. Шкала измерительного прибора градуирована в децибелах.

На задней панели расположен отсек для батарей. В верхней части корпуса расположен входной усилитель, к которому с помощью резьбового соединения крепится капсюль конденсаторного микрофона.

1.4. Подготовка и порядок работы с ШУМОМЕРОМ

4.1 Общие указания

4.1.1. Для правильного применения шумомера необходимо внимательно ознакомиться с конструкцией и назначением всех его элементов и органов управления.

4.1.2. Для повышения точности измерений или при длительных измерениях следует закрепить шумомер в штативе. При измерении оператор должен находится за прибором на расстоянии 1-1,5 м. Возможно, производить измерения на вытянутой руке.

4.1.3. Установите переключатель род работы в положение Выкл., переключатель ДИАПАЗОН в положение 120 или 110.

Переключатель БЫСТРО-МЕДЛЕНО в положение БЫСТРО (кнопка нажата).

4.2. Подготовка к работе.

4.2.1. Выньте электронный блок из футляра.

4.2.2. Снимите крышку на задней панели шумомера и вставьте в батарейный отсек согласно указанной полярности две батареи “Крона-ВЦ”.

4.2.3. Снимите с капсюля и электронного блока защитные колпачки. Установите капсюль микрофона на электронный блок.

4.2.4. Подключите, при необходимости, к разъёму ВЫХОД внешние регистрирующие и анализирующие приборы. Полное входное нагрузочное сопротивление этих приборов должно быть не менее 10 кОм.

4.2.5. При длительном перерыве в работе необходимо обязательно вынуть батареи из отсека.

4.3. Включение и настройка шумомера.

4.3.1. Переведите переключатель РОД РАБОТЫ в положение БАТ. Если стрелка измерительного прибора находится левее черного сектора на шкале – батареи заменить.

4.3.2. Переведите переключатель РОД РАБОТЫ в положение КАЛИБР и вращение ручки КАЛИБР установите стрелку измерительного прибора на отметку, соответствующую установочному уровню капсюля микрофона (КФ) по нижней шкале прибора.

4.3.3. Установите поворотом переключатель ДИАПАЗОН в положение, соответствующее ожидаемому уровню звука.

При необходимости, для измерения прерывистых сигналов переключатель БЫСТРО-МЕДЛЕНО переведите в положение МЕДЛЕНО (путём отжатия кнопки).

1.5. Измерение уровня звука

5.1 Переключателем РОД РАБОТЫ установите требуемую частотную характеристику.

5.2 Поворотом ручки переключателем Диапазон влево (если стрелка находится правее уровня 10 дБ по шкале измерительного прибора) или вправо (если стрелка находится левее уровня 0 дБ по шкале измерительного прибора). Добейтесь, чтобы стрелка измерительного прибора находилась в секторе от 0 до 10 дБ.

5.3 Уровень измеряемого звука равен алгебраической сумме величин по шкале переключателя ДИАПАЗОН и значения по шкале измерительного прибора.

Например, переключатель ДИАПАЗОН находится на отметке 70, переключатель РОД РАБОТЫ в положении характеристика С и стрелка измерительного прибора на отметке 5 дБ (правее нуля). Измеренный уровень равен 75 дБ (С).

5.4.Выключить и уложить шумомер.

Для измерения уровня звука в учебных целях необходимо включить электролобзик.

1) Измерения произвести на расстоянии 0,5 метра от объекта с интервалом 0,5 м. в семи точках

2) Измерения провести в той же последовательности, что и в п.1, но между объектом испускания звука и измерительным прибором установить изолирующий предмет (картон, тканое полотно и т.д.), изолирующий предмет не перемещается.

3) Повторить задание п.2 с перемещением изолирующего предмета измерительным прибором.

4) Данные занести в таблицу 1.1:

Таблица 1.1

1.6. Оформление работы

1. Название работы

2. Указать цель и задачи работы.

3. Перечислить приборы и оборудование, используемое в работе.

4. Содержание работы (конспект).

5. На основании данных построить график зависимости величины шума (дБ) от расстояния (по вариантам).

6. Сделать вывод.

Вопросы

1. Что такое производственный шум.

2. Основные характеристики шума

3. Какая частота звуковых колебаний воспринимается человеческим ухом?

4. Какой диапазон частот звуковых колебаний не воспринимаются человеческим ухом?

5. Какие частоты колебания называются инфразвуковыми?

6. Какие частоты колебания называются ультразвуковыми?

7. Что такое звуковое давление?

8. Чему равно звуковое давление?

9. Что такое интенсивность звука?

10. Почему введены логарифмические величины?

11. Чем характеризуются логарифмические шкалы?

12. Что условно принимается за 1 бел?

13. На какую величину прироста звука способен различать орган слуха человека?

14. Какая величина звуковой энергии воспринимается человеческим ухом принимается за нулевой уровень?

15. При какой величине звуковой энергии звук вызывает болевые ощущения?

16. На какие октавные полосы средегеометрических частот подразделяется

Звук

17 В диапазоне каких частот звук различают: низкочастотный, среднечастотный, высокочастотный.

18. Средства и методы защиты от шума.

Поиск по сайту: