Беспорядочные звуковые колебания в атмосфере — это акустический шум.

Влияние шума на человека

Фото: http://healthinthecity.ru/zdorovie1.html

Понятие акустического шума связано со звуковыми волнами (звуками), под которыми понимают распространяющиеся в окружающей среде и воспринимаемые ухом человека упругие колебания в частотном диапазоне от 20 Гц до 20 кГц.

Шум оказывает влияние на весь организм человека.

Воздействие шума с различным уровнем звукового давления

Шумовое воздействие, сопровождающееся повреждением слухового анализатора, проявляется медленно прогрессирующим снижением слуха. У некоторых лиц серьезное шумовое повреждение слуха может наступить в первые месяцы воздействия, у других — потеря слуха развивается постепенно, в течение всего периода работы на производстве. Снижение слуха на 10 дБ практически неощутимо, на 20 дБ — начинает серьезно мешать человеку, так как нарушается способность слышать важные звуковые сигналы, наступает ослабление разборчивости речи.

  Подробнее см. пп. 5.1.3 учебника.

 Звуковые волны возникают при нарушении стационарного состояния среды вследствие наличия в ней какого-либо возмущающего воздействия.

Воздействие звукового излучения на человека. ГОСТ Р 527 97.1—2007. 

http://www.opengost.ru/iso/13_gosty_iso/13140_gost_iso/5179-gost-r-527

Скорость, с которой распространяется звуковая волна, называется скоростью звука. Скорость звука с (м/с) зависит только от характеристик среды распространения и может изменяться в очень широких пределах: 

где ρ — плотность среды, кг/м3; K— модуль объемной упругости среды, Па.

В воздухе при температуре 20°C скорость звука составляет 340 м/с. 

Любое колебательное движение характеризуется частотой f и периодом колебаний Т. Период колебаний T = 1/f соответствует временно́му интервалу, через который в каждой точке пространства временно́е развитие колебаний будет повторяться. Этому временно́му интервалу будет соответствовать пространственный интервал повторения волновой картины, так называемая длина волны λ(м), определяемая соотношением λ = c/f. В частотном диапазоне звуковых колебаний длины волн изменяются от нескольких десятков метров до нескольких сантиметров.

Область пространства, в которой распространяются звуковые волны, называется звуковым полем. В каждой точке звукового поля давление и скорость движения частиц воздуха изменяются во времени. 

Разность между мгновенным значением полного давления и средним давлением, которое наблюдается в невозмущенной среде, называется звуковым давлением p и измеряется в паскалях (Па).

 

При распространении звуковой волны происходит перенос энергии, который характеризуется интенсивностью звука I (Вт/м 2). Со звуковым давлением интенсивность связана следующим соотношением:

Величины звукового давления и интенсивности звука, с которыми приходится иметь дело в практике борьбы с шумом, могут меняться в широких пределах: по давлению до 108 раз, по интенсивности до 1016 раз. Оперировать такими цифрами неудобно. Поэтому были введены логарифмические величины — уровни звукового давления и интенсивности.

Уровень интенсивности звука (дБ) определяют по формуле

где I0 — пороговая интенсивность звука, соответствующая порогу слышимости на частоте 1000 Гц.

Уровень звукового давления (дБ)

где p0 — пороговое звуковое давление (p0 = 2·10–5 Па), выбранное таким образом, чтобы на частоте 1000 Гц уровни звукового давления были равны уровням интенсивности.

Пороговые значения звукового давления и интенсивность звука связаны соотношением

где p0, c0 — плотность и скорость звука при нормальных атмосферных условиях.

Величину уровня интенсивности применяют в формулах при акустических расчетах, а уровня звукового давления — для измерения шума и оценки его воздействия на человека, поскольку орган слуха чувствителен не к интенсивности, а к среднеквадратичному давлению. Связь между уровнем интенсивности и уровнем звукового давления определяется выражением 

При нормальных атмосферных условиях

Если имеется n одинаковых источников шума с уровнем звукового давления L, создаваемым каждым источником, то суммарный уровень шума (дБ)

Из этой формулы очевидно, что два одинаковых источника совместно создадут уровень на 3 дБ больший, чем каждый источник.

Классификация шумов

Ниже показаны звуковое давление и его уровни, создаваемые характерными источниками шума.

Показатели звукового поля некоторых источников шума

Звуковое давление, Па

Уровень звукового давления, дБ

Источник шума, расстояние до него

2000

160

Старт баллистической ракеты, 100 м

200

140

Взлет реактивного самолета, 15 м

20

120

В штамповочном цехе

2

100

Отбойный молоток, 1 м

0,2

80

Автомобиль, 7 м

0,02

60

Обычная речь, 1 м

0,002

40

В читальном зале

0,0002

20

Шепот, 1 м

Любой источник шума характеризуется прежде всего звуковой мощностью.

Звуковая мощность источника Р — это общее количество звуковой энергии, излучаемой источником шума в окружающее пространство за единицу времени.

Определение звуковой мощности

Если окружить источник шума замкнутой поверхностью площадью S, то звуковая мощность P источника (Вт) 

где In— нормальная к поверхности составляющая интенсивности звукового давления.

Если считать источник шума точечным (излучение  шума по всем направлениям одинаковое), то величину средней интенсивности звука на поверхности представленной сферы (Вт/м 2) можно определять по формуле 

В реальности  источники шума часто излучают звуковую энергию неравномерно по всем направлениям, т.е. обладают определенной направленностью излучения. Фактор направленности находят по формуле

Уровни звуковой мощности LP (дБ) установлены по аналогии с уровнем интенсивности звука и определяются по формуле

LP = 10 lg P/P0

где Р— звуковая мощность, Вт; Р0 — пороговая звуковая мощность (Р0 = 10–12 Вт).

Проведение акустических расчетов необходимо для оценки ожидаемых уровней шума на рабочих местах или в районе жилой застройки. Это позволяет еще на стадии проектирования разработать такие мероприятия, чтобы этот шум не превышал допустимые уровни.

В зависимости от того, где находится расчетная точка— в открытом пространстве или в помещении, применяют различные расчетные формулы.

При действии источника шума со звуковой мощностью P интенсивность шума Iоп в расчетной точке открытого пространства определяется выражением Iоп РФ/ (kS), здесь k— коэффициент, показывающий, во сколько раз ослабевает шум на пути распространения при наличии препятствий и затухания в воздухе (k³ ≥ 1). Если в атмосферном воздухе расстояние от источника до расчетной точки (PТ) не более 50 м, то можно положить k = 1. 

Расчет шума для открытого пространства

  Подробнее см. пп. 5.1.3 учебника.

В домах к шуму, проникающему снаружи, добавляется еще и структурный шум, распространяющийся по стенам и конструкциям. Он появляется при работе лифта, насосов, при проведении ремонтов и т.п.

При работе источника шума в помещении звуковые волны многократно отражаются от стен, потолка и различных предметов. Отражения могут увеличить шум в помещениях на 10—15 дБ по сравнению с шумом того же источника на открытом воздухе, в результате чего машина в помещении шумит больше, чем на открытом воздухе.

Интенсивность звука Iп в расчетной точке помещения складывается из интенсивности прямого звука Iпр, идущего непосредственно от источника, и интенсивности отраженного звука Iотр:

Iп = Iпр + Iотр = (РФ/S) + (4 P/B),

где В — постоянная перемещения, B = A(1 — αср); А — эквивалентная площадь поглощения, A = αсрSпов; αср — средний коэффициент звукопоглощения внутренних поверхностей помещения площадью Sпов. Коэффициент звукопоглощения a = Iпогл/Iпад, где Iпогл и Iпад— интенсивность соответственно поглощенного и падающего звука. Величина αср ≤ 1.

Расчет шума в помещении

Вблизи источника шума его уровень определяется в основном прямым звуком, а при удалении от источника — отраженным звуком. Выражение для определения уровня звукового давления  Lп в расчетной точке помещения в логарифмической форме имеет вид 

  Подробнее см. пп. 5.1.3 учебника.

Последнее изменение: пятница, 2 Сентябрь 2016, 14:58