Физические характеристики шума

Оглавление

1. Физические характеристики  шума………………………………………….3

2. Действие шума и вибрации  на организм человека……………………..….6

3. Нормирование шума и  вибрации………………………………………..…11

4. Устранение или уменьшение  шума в источниках его образования……..12

5.Снижение шума методом  звукоизоляции……………………………….....16

6.Снижение шума методом  звукопоглощения……………………………….17

7. Общие способы борьбы  с вибрацией………………………………..……..19

8. Защита от инфразвука…………………………………………………...…..19

9. Средства индивидуальной  защиты от шума и вибрации……………...…..21

Библиографический список …………………………………………………...22

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Физические характеристики шума

Шумом называется беспорядочное  сочетание различных по частоте  и интенсивности звуков. В практике борьбы с шумом под ним понимают любые звуки, оказывающие вредное  или раздражающее воздействие на человеческий организм.

По физической сущности шум - это механические колебания частиц упругой среды (газа, жидкости, твердого тела), возникающие под воздействием какой-либо возмущающей силы. Регулярные периодические колебания называют звуком, а непериодические, случайные  колебательные процессы - шумом.

 Основные физические  характеристики звуковых волн: частота,  длина волны, интенсивность, звуковое  давление.

 Частота колебаний  f- число полных колебаний, совершенных  в течение одной секунды. Единица  измерения частоты - герц (Гц) равна  одному колебанию в секунду.

 Акустические колебания,  частотой 16 Гц - 20 кГц, воспринимаемые  человеком с нормальным слухом, называют звуковыми. Акустические  колебания с частотой менее  16 Гц называются инфразвуком,  выше 20 кГц - ультразвуком (неслышимые  звуки).

Расстояние между двумя  соседними сгущениями или разрежениями в звуковом поле характеризует длину  волны - l, которая измеряется в метрах и связана с частотой  f и скоростью звука с следующим соотношением:

 с - скорость звука  в среде распространения для  воздуха 334 м/с при температуре  20 °С и нормальном атмосферном  давлении.

 Распространение звуковых  волн сопровождается переносом  энергии в пространстве. Количество  энергии переносимое звуковой  волной за 1 с через площадь  в 1 м2, расположенной перпендикулярно  направлению распространения звуковой волны называется интенсивностью или силой звука (I) и измеряется, Вт/м.

 Распространяясь в  упругой среде в виде чередующихся  участков сгущения и разряжения, звуковая волна оказывает на  нее давление. Звуковое давление (Р) представляет собой переменное  давление, возникающее дополнительно  к атмосферному, в той среде,  через которую проходят звуковые  волны. Звуковое давление измеряется  в Паскалях (Па).

Минимальное звуковое давление Р0 и минимальная интенсивность  звука  I0, различаемые ухом человека, называются пороговыми. Интенсивности едва слышимых звуков и звуков, вызывающих болевые ощущения, отличаются друг от друга в миллион раз. Поэтому для оценки шума удобно измерять относительные уровни значений интенсивности и звукового давления в логарифмических единицах, взятые по отношению к пороговым значениям Р0 и Iо.

 Единица измерения  уровней звукового давления и  интенсивности звука - децибел  (дБ). Уровень интенсивности звука  определяется по формуле:

,

 где I - интенсивность звука в данной точке, Вт/м; I0 - интенсивность звука, соответствующая порогу слышимости, равному 1012 Вт/м2 при частоте 1000 Гц. Уровень звукового давления определяется по формуле:

 где Р - звуковое  давление в данной точке Па; Р0 - пороговое звуковое давление, равное 2 × 1015 Па.

 Так как органы слуха  человека обладают неодинаковой  чувствительностью к звуковым  колебаниям различной частоты,  весь диапазон частот на практике  разбит на октавные полосы.

Суммарный уровень шума от нескольких источников. Предположение  о том, что с увеличением числа  работающих машин или агрегатов  в помещении происходит значительное усиление шума, не вполне правильно. Уровни шума, выражаемые в децибелах, складывать арифметически нельзя.

Суммарный уровень шума L от n одинаковых источников в равноудаленной от них точке определяется по формуле

где L1—уровень шума одного источника; n —число источников шума.

При нескольких различных  источниках шума суммирование производится последовательно.

Допустим, что нужно узнать суммарный уровень шума от четырех  станков с уровнями 102, 99, 97 и 95 дБ.

 Определим первую разность  уровней: 102 — 99 = 3 дБ. Величине 3 дБ  соответствует добавка 1,8 дБ. Прибавляем  ее к наибольшему значению, получаем 103,8 дБ. Определяем следующую разность  уровней: 103,8 — 97 = 6,8 дБ, а затем  прибавляем добавку 0,8 дБ. Общий  уровень возрос до 103,8 + 0,8 = 104,6 дБ. Следующая разность уровней 104,6 — 95 = 9,6 дБ даст добавку 0,4 дБ. Таким образом, общий уровень  шума от всех четырех станков  составит 104,6 + 0,4= 105 дБ, т. е. возрастет  всего на 3 дБ против уровня  шума наиболее шумного станка.

Порог слышимости — минимальная  величина звукового давления, при  которой звук данной частоты может  быть ещё воспринят ухом человека. Величину порога слышимости принято  выражать в децибелах, принимая за нулевой  уровень звукового давления 2·10−5Н/м2 или 20·10−6Н/м2 при частоте 1 кГц (для  плоской звуковой волны). Порог слышимости зависит от частоты звука. При  действии шумов и других звуковых раздражителей порог слышимости для данного звука повышается, причём повышенное значение порога слышимости сохраняется некоторое время  после прекращения действия мешающего  фактора, а затем постепенно возвращается к исходному уровню. У разных людей  и у одних и тех же лиц  в разное время порог слышимости может различаться. Он зависит от возраста, физиологического состояния, тренированности.

Диапазон уровней звукового  давления и уровней интенсивности  звука, воспринимаемых слуховым аппаратом  человека, составляет от 0 дБ (порог  слышимости) до 120 дБ (порог болевого ощущения).

Действие шума и вибрации на организм человека

Шум звукового диапазона  замедляет реакцию человека на поступающие  от технических устройств сигналы, это приводит к снижению внимания и увеличению ошибок при выполнении различных видов работ. Шум угнетает центральную нервную систему (ЦНС), вызывает изменения скорости дыхания  и пульса, способствует нарушению  обмена веществ, возникновению сердечно-сосудистых заболеваний, язвы желудка, гипертонической  болезни. При воздействии шума высоких  уровней (более 140 дБ) возможен разрыв барабанных перепонок, контузия, а при ещё  более высоких (более 160 дБ) — и  смерть.

Воздействия шума на человека можно условно подразделить на две  группы:

• специфические (слуховые) — воздействия на слуховой анализатор, которые выражаются в слуховом утомлении, кратковременной или постоянной потере слуха, расстройствах четкости речи и восприятия акустических сигналов;

•  системные (внеслуховые) — воздействия на отдельные системы  и организм в целом (на заболеваемость, сон, психику).

Уровни коммунального  шума почти всегда значительно ниже предела, установленного для рабочей  зоны (85-90 дБ). Снижению остроты слуха  способствуют коммунальные шумы, максимальные значения которых достигают указанного верхнего предела (от телевизора, ударных  музыкальных инструментов, транспорта).

В настоящее время лиц, обладающих «отличным» слухом, среди  молодежи и взрослых намного меньше, чем 20 лет назад. Изменения в органе слуха происходят в период полового созревания. Причиной является насыщенная техникой жизненная среда, а у  молодежи — громкая музыка.

Изучение влияния шума на жителей разного пола и возраста показало, что более чувствительны  к нему женщины и лица старших  возрастных групп. В целом установлено, что воздействие шума на человека двоякое. Поэтому здесь важна  субъективная реакция на шум. Установлено, например, что люди умственного труда, люди с развитой чувствительностью (представители творческих профессий) ощущают воздействие шума острее, чем представители других форм занятости. Поэтому с субъективной точки  зрения шум можно определить как  всякий нежелательный, мешающий, вредный  звук.

Человек за шумовой стресс расплачивается преждевременным старением  и смертью. По данным австралийских  ученых, шум сокращает жизнь человека на 8-12 лет.

Уровень шума в 20-30 дБ практически  безвреден для человека. Это естественный шумовой фон, без которого невозможна человеческая жизнь.

По характеру нарушения  физиологических функций шум  разделяется на несколько категорий:

• раздражающий (96-114 дБ) —  препятствует языковой связи, вызывает нервное напряжение, бессонницу, потерю аппетита и вследствие этого снижение работоспособности, общее переутомление;

•  вредный (115-120 дБ) —  нарушает физиологические функции  на длительный период и вызывает развитие хронических заболеваний, которые  непосредственно связаны со слуховым восприятием: ухудшение слуха, гипертония, туберкулез, язва желудка;

•  травмирующий (до 150 дБ) — резко нарушает физиологические  функции организма человека; человек  его практически не переносит;

• смертельный (180 дБ) — приводит к летальному исходу.

Вибрация (от лат. vibratio — колебаться, дрожать) в русском языке имеет синонимы: сопряжение, тряска — и относится к механическим колебаниям. Принято считать, что основным признаком вибрации являются относительно малые отклонения тела или его точек при механических колебаниях. Другим признаком вибрации считается частота перемещений, совершаемых телом или его точками в единицу времени. При колебаниях тела частота может быть очень незначительной (низкой), а при вибрациях - более высокой.

Вибрация и ее высокий фон  представляют опасность для здоровья человека в тех местах, где ощущается  вибрационный фон. Источниками вибрации в окружающей среде являются транспорт, установки промышленных предприятий; в жилых зданиях и сооружениях  — инженерно-технологическое оборудование. По интенсивности колебаний наибольшее воздействие оказывает на человека городской транспорт, особенно трамвай, железнодорожные составы поездов, в том числе метро мелкого  заложения и открытые радиусы. Вибрация, возникающая в зданиях от движения поездов и трамваев, имеет регулярный прерывистый характер. По мере удаления источника амплитуда колебаний  снижается.

Вибрация характеризуется частотой f, т.е. числом колебаний и секунду (Гц), амплитудой А, т.е. смещением волн, или высотой подъема от положения равновесия (мм), скоростью V (м/с) и ускорением. Весь диапазон частот вибраций также разбивается на октавные полосы: 1, 2, 4, 8, 16, 32, 63 125, 250, 500, 1000, 2000 Гц. Абсолютные значения параметров, характеризующих вибрацию, изменяются в широких пределах, по этому используют понятие уровня параметров, представляющего собой логарифмическое отношение значения параметра к опорному или пороговому его значению.

Воздействие вибраций на человека может быть двух видов:

1.непосредственное воздействие — при колебаниях всего тела или сдельных его частей;

2.косвенное (визуальное) — при колебании различных предметов, находящихся в поле зрения.

Нормируются только вибрации первого  вида воздействия. Косвенные же колебания  способны больше оказывать психологическое  воздействие на человека и достаточно просто устранимы.

Кроме того, непосредственное действие вибрации на человека может быть как  местным, когда колебания передаются на отдельные части или органы тела, так и объемным, когда колебания  передаются на человека от окружающей (пульсирующей) среды, например колебания  водной среды на погруженное тело человека.

При работе в условиях вибраций производительность труда снижается, растет число травм. На некоторых рабочих местах в  сельскохозяйственном производстве вибрации превышают нормируемые значения, а в некоторых случаях они  близки к предельным. Не всегда соответствуют  нормам уровни вибраций на органах  управления. Обычно в спектре вибрации преобладают низкочастотные вибрации отрицательно действующие на организм. Некоторые виды вибрации неблагоприятно воздействуют на нервную и сердечно-сосудистую системы, вестибулярный аппарат. Наиболее вредное влияние на организм человека оказывает вибрация, частота которой  совпадает с частотой собственных  колебаний отдельных органов, примерные  значения которых следующие (Гц): желудок - 2...3; почки - 6...8; сердце - 4...6; кишечник- 2...4; вестибулярный аппарат - 0,5..Л,3; глаза - 40...100 и т.д.

Воздействие на мускульные рефлексы достигает 20 Гц; нагруженное массой оператора сиденье на тракторе имеет  собственную частоту вибрации 1,5...1,8 Гц, а задние колеса трактора - 4 Гц. Организму  человека вибрация передается в момент контакта с вибрирующим объектом: при действии на конечности возникает  локальная вибрация, а на все тело - общая. Локальная вибрация поражает нервно-мышечные ткани и опорно-двигательный аппарат и приводит к спазмам  периферических сосудов. При длительных и интенсивных вибрациях в  некоторых случаях развивается  профессиональная патология (к ней  чаще приводит локальная вибрация): периферическая, церебральная или церебрально-периферическая вибрационная болезнь. В последнем  случае наблюдаются изменения сердечной  деятельности, общее возбуждение  или, наоборот, торможение, утомление, появление болей, ощущение тряски внутренних органов, тошнота. В этих случаях вибрации влияют и на костно-суставной аппарат, мышцы, периферийное кровообращение, зрение, слух. Местные вибрации вызывают спазмы сосудов, которые развиваются с концевых фаланг пальцев, распространяясь на всю кисть, предплечье, и охватывают сосуды сердца.