Основні характеристики шуму, ультра- та інфразвуку

ЗАХИСТ ВІД ШУМУ, УЛЬТРА- ТА ІНФРАЗВУКУ У ВИРОБНИЧОМУ СЕРЕДОВИЩІ

Основні характеристики шуму, ультра- та інфразвуку

Шум це хаотичне сполучення звуків різної частоти та інтенсивності, які знаходяться в межах чутливості органів слуху людини щодо частотного діапазону. Що стосується ультра- та інфразвуку, які теж вважаються звуковими коливаннями, то вони, на відміну від шуму, виходять за межі чутливості органів слуху людини за своїм частотним діапазоном. 3 фізичної точки зору будь який звук (шум, ультра- чи інфразвук) це хвильові коливання пружного середовища, що поширюються з певної швидкістю в газоподібній, рідкій або твердій фазі. Звукові хвилі виникають при порушенні стаціонарного стану сере­довища внаслідок впливу на них сили збудження і поширюючись у ньому утворюють звукове поле. Джерелами цих порушень можуть бути, наприклад, механічні коливання конструкцій або їx частин, нестаціонарні явища в газоподібних або рідких середовищах і т. ін.

Основними характеристиками таких коливань служить амплітуда звуково­го тиску (р,Па) та частота (f, Гц). Звуковий тиск це різниця міжмиттєвим значенням повного тиску у середовищі при наявності звуку та середнім тиском в цьому середовищі при відсутності звуку. Поширення звукового поля супроводжується переносом енергії, яка може бути визначена інтенсивністю звукуJ (Bт/м²). У вільному звуковому полі інтенсивність звуку та звуковий тиск зв'язані міжсобою співвідношенням

(2.20)

де: J – інтенсивність звуку, Вт/м²;

р – звуковий тиск, Па;

V – коливальна швидкість, м/сек (це швидкість, з якою коливаються частки середовища газу, рідини чи твердої речовини відносно свого положення рівноваги і знаходиться вона із співвідношення V=p/(ρ• C));

– густина середовища, кг/м³;

С – швидкість звукової хвилі в даному середовищі, м/с.

За частотою звукові коливання поділяються на три діапазони: інфразвукові з частотою коливань менше 20 Гц, звукові (ті, що ми чуємо) від 20 Гц до 20 кГц та ультразвукові більше 20 кГц. Швидкість поширення звукової хвилі С (м/с) залежить від властивостей середовища і насамперед від його густини. Так, в пoвітpi при нормальних атмосферних умовах С ~ 344 м/с; швидкість звукової хвилі в воді ~ 1500 м/с, у металах ~ 3000…6000 м/с.

Людина сприймає звуки, які ми чуємо (в подальшому просто звук), в широкому діапазоні звукового тиску та інтенсивності (вид нижнього порога чутності до верхнього больового порога), при цьому звуки різних частот сприймаються неоднаково (рис. 2.12). Найбільша чутність звуку людиною має місце у діапазоні 800…4000 Гц. Найменша в діапазоні 20…100 Гц.

Динамічний діапазон по звуковому тиску, в якому людина відчуває звук без шкоди своєму здоров’ю, може сягати 10⁷ (це відношення звукового тиску верхнього больового порогу до звукового тиску нижнього порогу чутності на частоті 1000 Гц), при цьому еквівалентний йому динамічний діапазон по інтенсивності дорівнює 10¹⁴. Враховуючи цей факт, а також те, що слухове сприйняття людиною пропорційне логарифму кількості звукової енергії, для характеристики звуку використовують логарифмічні значення рівня звукової інтенсивності ()та рівня звукового тиску (), які виражаються у децибелах (дБ) і по абсолютному значенню дорівнюють один одному ( = ).

Таким чином, рівень інтенсивності та рівень тиску звука виражаються наступними формулами:

L_i = 10 lg J / J₀, дБ; (2.21)

L_p = 20 lg p / p₀, дБ; (2.22)

де , значення інтенсивності звука на нижньому порозі його чутності людиною на частоті 1000 Гц, =10 ^{– 12} Вт/м²;

p₀ значення звукового тиску на нижньому порозі його чутності людиною на частоті 1000 Гц, p₀ = 2^.10 ^{– 5} Па.

Рис. 2.12 Залежність рівня звукового тиску, що однаково сприймається людиною, від частоти звуку (криві рівної гучності)

На верхньому порозі больового відчуття на частоті 1000 Гц значення інтенсивності дорівнює = 10² Вт/м², а звукового тиску Па.

Оскільки сприйняття звуку людиною залежить від його частоти, то з метою приближення результатів об’єктивних вимірів до суб’єктивного сприйняття людиною вводять поняття коректованого рівня звукового тиску (рівня інтенсивності звуку). Корекція здійснюється за допомогою поправок, які додаються до існуючого рівня звукового тиску (рівня інтенсивності звуку) у відповідних октавних смугах частот. Ширина таких частотних смуг відповідає співвідношенню = 2, де верхня частота смуги, нижня частота тієї ж смуги. Центральну частоту смуги визначають за її середньо геометричним значенням . Стандарти значення корекції в цих частотних смугах наведені у таблиці 2.10. Значення загального рівня шуму з урахуванням вказаної корекції по частотним смугам називають рівнем звука (дБА).

На практиці спектральну характеристику шуму звичайно визначають як сукупність рівнів звукового тиску (інтенсивності звука) в октавних смугах частот із середньо геометричними значеннями частот 31,5; 63; 125; 250; 500; 1000; 2000; 4000 та 8000 Гц.

Таблиці 2.10

Поиск по сайту: