Загальні положення. Прилади і обладнання: вимірювач шуму і вібрації ИШВ-1, джерело шуму (електричний двигун)

Прилади і обладнання: вимірювач шуму і вібрації ИШВ-1, джерело шуму (електричний двигун).

Загальні положення

З фізіологічної точки зору шум являє собою звуковий процес, несприятливий для сприймання і який негативно впливає на людину, з фізичної – безладне поєднання різних за частотою та інтенсивністю звуків.

Будь-який звук характеризується частотою інтенсивністю звуковим тиском Людина чує тільки ті звуки, частота яких знаходиться у межах від 20 до 20000 Гц. Коливання з частотою меншою 20 Гц (інфразвуки) і більшою 20000 Гц (ультразвуки) не викликають слухових відчуттів у людини.

Частина простору, в якому розповсюджуються звукові хвилі, називається звуковим полем. За наявністю джерела звуку відбувається невелике коливання тиску в середовищі. Різниця між миттєвим значенням повного тиску і середнім тиском, який спостерігається в незбуреному середовищі, називається звуковим тиском. Інтенсивність звуку вимірюють середньою кількістю звукової енергії, яка проходить за одиницю часу через одиничну площадку, перпендикулярну до напрямку розповсюдження звуку.

Інтенсивність звуку (Вт/м²) пов’язана з середнім квадратичним значенням звукового тиску (Па) залежністю:

, (3.1)

де – густина середовища, кг/м³;

– швидкість звуку в даному середовищі, м/с.

За нормальних атмосферних умов для повітряного середовища 410 Н с/м³.

Вухо людини здатне сприймати великий діапазон величин звукового тиску та інтенсивності звуку: на частоті 1000 Гц від 2 × 10^-5 до 20 Па і від 10^-12 до 1 Вт/м² відповідно. Оскільки оперувати таким діапазоном чисел незручно, а вухо людини здатне оцінювати не абсолютну, а відносну зміну звукового тиску, введені логарифмічні показники – рівні звукового тиску і рівні інтенсивності звуку, які вимірюються у децибелах (дБ).

Рівень звукового тиску L, дБ, визначається формулою:

, (3.2)

де – середнє квадратичне значення звукового тиску у даній точці;

2 × 10^-5 Па – значення звукового тиску, що відповідає порогу чутності на частоті 1000 Гц за нормальних атмосферних умов.

Рівень інтенсивності звуку , дБ, визначається за формулою:

, (3.3)

де – інтенсивність звуку у даній точці;

= 10^-12 Вт/м² – інтенсивність звуку, що відповідає порогу чутності на частоті 1000 Гц.

Рівні інтенсивності звуку і звукового тиску зв’язані наступним співвідношенням:

. (3.4)

За нормальних умов .

Поняття “рівень звукового тиску” використовують при вимірюваннях шуму та оцінці його дії на людину, поняття “рівень інтенсивності звуку” – при акустичних розрахунках.

У випадках, коли у деяку точку потрапляє шум від декількох джерел, додаються їхні інтенсивності, а не рівні:

, (3.5)

де , ,..., – рівні звукового тиску або рівні інтенсивності, які утворюються кожним джерелом у даній точці.

Якщо , то сумарний рівень:

, (3.6)

де – кількість джерел шуму.

В даний час використовують два методи вимірювання шуму.

При вимірюванні шуму першим методом шумоміром вимірюють сумарний рівень звукового тиску, що утворюється усім діапазоном частот, які чує людина (20...20000 Гц). Вимірювання виконують за шкалою А шумоміра. Чутливість (амплітудно-частотна характеристика) шкали А на різних частотах неоднакова (рис. 3.1) і, фактично, нагадує чутливість вуха людини. Отримання такої характеристики забезпечується введенням в електричну схему шумоміра спеціального коригувального фільтра. Сумарний рівень звукового тиску, виміряний за шкалою А шумоміра, прийнято позначати і називати рівнем звуку. Одиницю вимірювання рівня звуку позначають дБА.

Рис. 3.1 – Амплітудно-частотні характеристики (АЧХ) різних шкал шумоміра

Таким чином, при вимірюванні рівня звуку шумомір виступає ніби в ролі електричної моделі вуха людини.

Перший метод вимірювання шуму використовують для орієнтовної оцінки постійного шуму, а також для оцінки непостійного шуму, рівень звуку якого протягом робочого дня змінюється.

За характеристику непостійного шуму приймають еквівалентний рівень звуку , дБА:

, (3.7)

де – тривалість дії шуму з рівнем звуку .

Приклад. На робочому місці за допомогою шумоміра та хронометражного спостереження встановлено, що шум з рівнем звуку = 115 дБА спостерігався протягом 3 годин, з рівнем = 100 дБА – протягом 2 годин, з рівнем = 95 дБА – протягом 3 годин.

Тоді у відповідності з наведеною формулою (3.7) еквівалентний рівень звуку за 8 годин:

дБА.

Визначення еквівалентного рівня звуку непостійного шуму за допомогою звичайного шумоміра надто трудомістке, оскільки потребує вимірювань не тільки рівня шуму, але і часу, протягом якого ці рівні спостерігались. В останній час у практичній роботі стали використовувати так звані інтегруючі шумоміри, які відразу показують еквівалентний рівень звуку за заданий проміжок часу.

При вимірюванні шуму другим методом використовують шумомір і комплект октавних фільтрів. За допомогою фільтрів у шумі виділяють октавні смуги – частотні смуги, в яких верхня частотна границя у 2 рази більша за нижню . Коли мова йде про октавну смугу, то для неї, як правило, вказують не гранич­ні частоти, а середню геометричну частоту, яка визначається за формулою:

. (3.8)

Середні геометричні і граничні частоти октавних фільтрів, які викорис-товуються при вимірюванні шуму другим методом, наведені в таблиці 3.1.

Описаний метод є основним для вимірювання постійного шуму і дозволяє отримати так званий частотний спектр шуму – залежність рівня звукового тиску від частоти. Спектр шуму подають у вигляді графіка .

За характером спектру шум поділяють на широкосмуговий з безперервним спектром шириною більше октави і тональний, у спектрі якого є виражені дискретні тони.

Таблиця 3.1 – Середні геометричні і граничні частоти

Поиск по сайту: