Основные характеристики шума кратко

Обновлено: 02.07.2024

Человек живёт в мире звуков от самого рождения на протяжении всей жизни. На лекции об освещении мы говорили, что 90% информации об окружающей среде человек получает от органов зрения. А из оставшихся 10% 5% приходится на органы слуха. В нашей лекции будут встречаться два понятия: звук и шум. Они в принципе однозначны, но понятие звук более широкое. Это музыка, шелест листьев, шум прибоя. Кроме того, это живая речь, которая отводит человеку особое место в природе. Понятие шум немного уже.

1 Шум – это неритмичное звукообразование, беспорядочное смешение звуков.

2 Шум – это всякий мешающий человеку звук.

Статистика показывает, что в последние годы шумность как в быту, так и на рабочих местах постоянно возрастает на 1-3 дБ в год.

В качестве примера увеличение шумности в быту можно вспомнить почти все бытовые устройства и приспособления: стиральные машины, пылесосы, бритвы, мопеды, электродрели.

Из истории борьбы с шумом

В некоторых городах древней Греции в целях борьбы с шумом запрещалось держать петухов. В Англии в XVII веке был принят закон, который запрещал сориться с жёнами с 9 часов вечера до 6 утра, чтобы шум не мешал окружающим.

Шум - это зло. В связи с тем, что тишина на планете стала дефицитной, борьба за тишину стала актуальной задачей.

По физической сущности шум - это волнообразно распространяющееся механическое колебательное движение частиц упругой (газовой, жидкой или твёрдой) среды, которое носит, как правило, беспорядочный, случайный характер.

Непосредственно примыкающие к источнику колебания частицы среды вовлекаются в колебательный процесс и смещаются, приходя в состояние ритмического сгущения и разряжения. Этот процесс в силу упругости среды распространяется последовательно на смежные частицы в виде волны.

Источниками шума могут быть:

1 Колебания тел или их поверхностей – вызывает механический шум (эффект используется в театре).

2 Нестационарные процессы в жидкости или газе, сопровождающиеся возникновением звуковых волн – аэрогидродинамический шум.

3 Переменные магнитные силы, приводящие к колебаниям рабочие органы электрических машин и аппаратов, – электромагнитный шум (стабилизатор напряжения к телевизору).

Если вам нужна помощь в написании работы, то рекомендуем обратиться к профессионалам. Более 70 000 авторов готовы помочь вам прямо сейчас. Бесплатные корректировки и доработки. Узнайте стоимость своей работы.

Основными параметрами, характеризующими шум, являются:

1 Амплитуда колебания – максимальное смещение от исходного положения частиц среды, проводящей звук, в результате вовлечения их в колебательный процесс источником колебания (например, ножками камертона).

2 Звуковое давление – это переменное давление, возникающее дополнительно к атмосферному давлению, в той среде, через которую происходят звуковые волны. Оно выражается в ньютонах на квадратный метр (Н/м2) или динах на квадратный сантиметр (дин/см2). В фазе сжатия звуковое давление положительно, в фазе разрежения – отрицательно. Обозначается буквой р (строчкой).

3 Скорость звука – это расстояние, на которое в течении одной секунды может распространяться волновой процесс. В воздухе при t = 20ºС и нормальном атмосферном давлении она равна 334 м/с, при повышении температуры – скорость звука увеличивается примерно на 0,71 м/с на каждый градус. Для сравнения:

в стали – 5000 м/с,

в резине – 40/60 м/с.

4 Длина волны – это расстояние между двумя соседними сгущениями или разряжениями в звуковой волне:

где С – скорость звука, м/с;

f – частота герц.

5 Сила звука (интенсивность) – это количество энергии, проходящее в результате распространения звука через площадь 1м2 , расположенную перпендикулярно направлению распространения звуковой волны в единицу времени. Интенсивность звука связана со звуковым давлением зависимостью

где ρ – плотность среды, Н/м3;

с – скорость распространения звука, м/с;

Р – звуковое давление, Н/м3.

Единица измерения силы звука - Вт/м2.

Несколько слов о наглядности силы звука.

2 Самолетам запрещалось переходить звуковой барьер над населёнными пунктами. Почему? Могут быть серьёзные разрушения и вылететь стёкла из окон.

3 В США большое значение придаётся рекламе. В этих целях над 10 добровольцами на высоте 10-20м пролетел на сверхзвуковой скорости самолёт. Сила звука была такой, что 6 человек погибли на месте, 4 - скончались в госпитале.

Частотный состав шума - это совокупность входящих в него частот. По ширине спектра шумы распределяются:

а) а узкочастотные, состоящие из ограниченного числа смежных частот;

б) широкополосные, включающие почти все частоты звукового диапазона.

По частоте преобразующих звуков шум делится на:

низкочастотный – до 400 Гц;

среднечастотный – от 400 до 1000 Гц;

высокочастотный – свыше 1000 Гц.

В процессе эволюции человек привык к звукам средней частоты, т.к. эти частоты в природе самые распространённые (пение птиц, шум леса и моря). Поэтому на человека шум такой частоты действует более благоприятно, чем такой же силы, но более высокой частоты. Это обстоятельство нужно учитывать при проектировании новых машин при выборе числа оборотов или частоты колебаний рабочих органов (вибросита, виброгрохоты, уплотнение формовочных смесей).

По величине интервалов между составляющими его звуками различают:

а) дискретный (линейный) шум – с интервалами;

б) сплошной шум – без интервалов;

в) смешанный шум.

По характеру изменений общей интенсивности во времени различают:

а) стабильные звуки – энергия звука во времени меняется незначительно;

б) прерывистые звуки – быстрое периодическое нарастание и спад энергии с паузами (ткацкие, швейные цехи).

При измерении производственных шумов спектр определяется в диапазоне 31,5 - 8000 Гц.

Этот интервал разбит на полосы, которые назвали октавами.

Октава – это такая полоса спектра, в которой верхняя граничная частота отличается от нижней граничной частоты в 2 раза. Тогда весь слышимый спектр примет вид

45-90(63), 90-180(125), 180-355(250), 355-710(500), 710-1400(1000), 1400-2800(2000), 2800-5600(4000), 5600-11200(8000).

Распространение звуковых волн сопровождается появлением ряда акустических явлений.

Наложение звуковых волн одинаковой частоты называется интерференцией.

Процесс огибания звуковой волной препятствий конечных размеров называется дифракцией.

Возникающие внутри замкнутых помещений звуковые волны, распространяясь от источника, многократно отражаются от перекрытий, создавая условия для появления гулкости помещения. Этот процесс называется реверберацией.

При совпадении частоты колебаний внешней среды с собственными колебаниями системы, амплитуда резко возрастает. Это явление называется резонансом.

В понятии шум в акустике заложен не только физический, но и физиологический смысл.

С физиологической точки зрения не каждое колебательное движение звукопроводящей среды воспринимается организмом как звуковое раздражение. Ухо человека способно улавливать механические колебательные движения среды, с частотой от 20 до 20000 Гц. Ниже 20 Гц и выше 20 тыс. Гц находятся соответственно области неслышимых человеком инфразвуков и ультразвуков.

В этом слышимом диапазоне (20-20000 Гц) выделяют два порога звуковой энергии, воспринимаемой человеком как звук.

Минимальная величина звуковой энергии воспринимаемая человеком как звук, называется слуховым порогом. Порог слышимости составляет I0 = 10-12 Вт/м2. Звуковое давление, соответствующее этой величине равно Р = 2×10-5 Н/м2.

Звуковая энергия, при которой воспринимаемый звук вызывает уже болевые ощущения – называется болевым порогом, она соответствует силе I = 102 Вт/м2 и звуковому давлению более Р = 20 Н/м2.

Диапазон большой: по силе (интенсивности) 1014;

по давлению -106 .

Оперировать такими цифрами неудобно, кроме того, ухо человека способно реагировать на относительные измерения интенсивности, а не на абсолютное значение параметра.

Для органов слуха важен не сам параметр звука, а изменение фактического параметра звука относительно значения принятого за пороговый отсчёт. Поэтому в акустике введено понятие уровень параметра как отношение фактического значения параметра к пороговому значению.

Международным соглашением в качестве порогового отсчёта принято звуковое давление Р=2×10-5 Н/м2 (это порог слышимости). Тогда уровень параметра по звуковому давлению можно представить в виде

L=lg(Pфак /Pпор), (5.3)

где lg – символ, который вводится для того, чтобы не оперировать большими цифрами: 1014, а lg1014 = 14.

Логарифм отношения параметра звука над принятым пороговым значением в акустике называется белом (Б).

Несколько цифр для сравнения: взрыв атомной бомбы 200 дБ – смертельный порог, ход часов 30 дБ, тихий разговор 30дБ, для наших учебных помещений нормальные условия работы 60 дБ, громкая музыка 110 дБ, токарный станок до 100 дБ.

Звуки одной интенсивности на разных частотах субъективно человек воспринимает по-разному (с разной громкостью). Поэтому вводится понятие громкость звука, шума. Единица громкости - фон.

Только на частотах 1000 Гц единицы в фонах и дБ совпадают.

Звуковая мощность источника Р – это общее количество звуковой энергии, изучаемой источником шума в окружающую среду за единицу времени, Вт:

Для любого физика шум – это колебательный процесс. Его возможно изобразить на бумаге, как чередование волн плотности: волны сгущения меняются местами с волнами разрежения. Этот процесс возможен лишь в упругой среде: звуковые колебания в вакууме, к примеру, не распространяются. Если тела совершают свои вибрации не в установленном порядке, человеческий слух воспринимает данные звуки как шум.

Что такое соотношение сигнал/шум?

Как мы говорили ранее, высокочастотные звуки отрицательно влияют не только на организм человека, но и на электронные приборы. Мало кому известно, но высокие звуковые волны могут стать причиной плохой телефонной связи или интернета. Чтобы понять, почему это происходит, давайте разберем, что такое соотношение сигнал/шум, более подробно.

Соответствие сигнал/шум (его зачастую обозначают как S/N или SNR) устанавливает мощность сигнала передачи данных. В случае, если степень звука на канале достаточно высока, это может стать причиной уменьшения быстроты интернета или качества связи.

Мало кому известно, почему в самолете запрещают пользоваться мобильными телефонами. Это связано именно с взаимодействием звука и сигнала. Работающий мобильный телефон может образовать лишнее количество шума, который спровоцирует неработоспособность самолета. Средство связи может стать причиной авиакатастрофы. Рекомендуем всегда выключать гаджеты на борту самолета, чтобы не ставить под угрозу свою жизнь.

Параметры шума

У всех звуков имеется собственный, уникальный набор параметров, благодаря которому мы можем их опознать. Звуковые колебания можно измерить по:

силе звука, напрямую зависящей от давления, которое производит звуковая волна;
частоте звука. Чем выше частота колебаний, тем выше звук, который мы слышим.

Разновидности шума. Ударные звуки

Мало кому известно, какие виды звуков существуют и что такое воздушный шум. Однако это важно знать каждому, чтобы понимать, как именно справляться с тем или иным видом. Известно три вида шума:

воздушный;
ударный;
структурный.

Ударный шум возникает в следствии механического влияния. Он доходит до наших ушей с помощью перекрытия. Например, от пола до стены и от стены до слухового аппарата. Таким шумом могут быть шаги соседа этажом выше или прыжки его ребенка.

Слух и шум

Для человеческого уха все источники шума лежат в диапазоне от 45 до 11 000 Гц. Если использовать музыкальный термин, то все разнообразие звуков (в том числе и шума) вошло в девять октавных полос.

Наши органы слуха не в состоянии отличить различить весь диапазон звуковых колебаний – слишком он велик. Но эволюцией предусмотрена инстинктивная реакция не на сам шум, а на его изменение. Именно поэтому человеческое ухо научилось различать кратность изменения звуковой волны.

Чтобы классификация шумов была адекватной и поддавалась научной оценке, изменение звукового давления выражаются в логарифмических единицах. Так гораздо удобнее изображать звуковые процессы графически. Обычно используется единица измерения шума – децибел, которая составляет одну десятую бела. Диапазон изменения звукового давления от порога слышимости до болевых ощущений, которые вызывает шум, составляет миллионы дБ.

Физические характеристики

Нередко выполняется замер шума, позволяющий определить степень его воздействия на человека. К физическим характеристикам этого относят:

силу (Вт/м);
частоту (Гц);
амплитуду (мин);
длину волны (м);
скорость распространения (м/с);
звуковое давление (Н/м2).

Характеристики шума учитываются при изоляции помещений, при установке оборудования. Только допустимые показатели могут быть комфортными для человека. Классификация шума позволяет распределить звуки по нескольким параметрам.

Виды шума

Для технических описаний все шумы можно разделить по временным и спектральным параметрам. По характеру спектральных полос шум различают:

широкополосный (ширина непрерывного спектра превышает ширину октавы);
тональный (превышение шума в одной третьоктавной полосе по сравнению с остальными более чем на 10 дБ).

Классификация шумов может происходить и по временным характеристикам. Постоянный шум меняет свою частоту не более чем на 5 дБА. Непостоянные звуковые колебания обладают большей амплитудой изменений и подразделяются на:

колеблющиеся – непрерывные изменения во времени;
прерывистые – изменения происходят ступенчасто, имеются интервалы постоянного шума одна и более секунды;
импульсные – чередование шума и тишины

Замер уровня шума измеряется специальными приборами — шумомерами.

Измерение шума

Показатели измерений позволяют определить шумовое влияние на работающего человека. Существуют нормы шума, необходимые для производственных и бытовых условий. Свои правила действуют и в многоквартирных домах, по которым определено, что этот показатель не должен быть больше 30 дБ.

Когда соседи проводят ремонт, то уровень шума может быть больше допустимого значения. Тем более что некоторые проводят такие работы и ночью, что незаконно. Тогда необходимо правильно измерить его, чтобы привлечь нарушителей к ответственности.

Измерение уровня шума выполняется профессионалами, которые имеют специальное устройство. У прибора есть чувствительный микрофон, с помощью которого происходит запись звуков, после чего они переносятся на монитор. Этот метод позволяет определить уровень в децибелах.

Чтобы самостоятельно выполнить замер шума, нужно использовать компьютер, планшет, айфон и другую технику. Потребуется установить специальное приложение. Оно может быть платным и бесплатным. Поскольку знать точные показатели необязательно, то выполненный замер позволит определить примерные характеристики.

Измерение уровня шума требуется и на рабочих местах в производственном помещении. При выполнении этой операции должно быть включено оборудовании вентиляции, кондиционирования воздуха и другие приборы.

Как работает шумомер

Источники шума и сравнительные уровни шума

Современный технологичный мир содержит множество источников шума. Это: различные виды транспорта, звуки работы каких либо устройств или оборудования, звуковая аппаратура и так далее.

Некоторые технологические процессы на производстве, например на предприятиях, производящих железобетонные конструкции, испытательных полигонах или стрельбищах, космодромах, могут являться источниками шума, доходящего до 120 дБА.

Допустимый уровень шума определяется стандартами ГОСТ 12.1.003-83. ССБТ. Нормирование шумового загрязнения проводится по допустимому спектру уровней шума и дБа. Данный метод помогает установить предельно допустимый уровень шумового воздействия в девяти октавных полосах.

Специфическое действие шума

адаптация: когда действует высокий уровень шума, слуховой порог достигает 10-15 дБ, но спустя 3 минуты острота нормализуется;
утомление: острота слуха снижается на 15-20 дБ в течение нескольких часов после воздействия звука;
прогрессирующая тугоухость: происходит потеря слуха обоих ушей.

Последняя стадия считается неизлечимой, поэтому необходимо диагностировать шумовую болезнь при слуховом утомлении и защитить человека от воздействия громких звуков.

Какие бывают шумы

Ученые не могли пройти мимо всего разнообразия звуковых раздражителей и придумали различные классификации того, что такое шум. Физика изучает эти звуковые явления и классифицирует их для удобства изучения. С некоторыми видами шума мы уже ознакомились ранее. Вот еще несколько вариантов ранжировки различных звуковых явлений по природе возникновения:

механические – звуки, возникающие при работе различных механизмов;
аэродинамические. Сюда входят шумы, возникающие при взлете самолета;
гидравлические. Эти шумы мы слышим при неисправностях в родной водопроводной системе: резкий перепад давления в системе может вызвать гидроудар, который воспринимается как резкий, неприятный шум;
электромагнитные. Возникают при работе одноименных устройств и приспособлений.

Шумы вокруг нас

Каждый день все люди, способные различать звуки, сталкиваются с различными видами звуковых колебаний. Навскидку можно определить силу звука, который издают различные источники шума, окружающие нас в повседневной жизни.

Обычный разговор: 40—45 дБ.
Шум работы в офисе, кабинете врача, юриста: 50—60дБ.
Звуки улицы: голоса прохожих, потоки транспорта: 70—80 дБ.
Шумы на фабрике (тяжпром): 70—110 дБ.
Старт современного авиалайнера: 120 дБ.
Максимальная громкость вувузелы: 130 дБ.

Человеческий организм довольно быстро приспосабливается к шуму. Достаточно сказать, что тот звуковой фон, который для нас стал привычным, наши предки расценили бы как нестерпимую звуковую какофонию. Но и выдерживать постоянную шумовую нагрузку человеческий организм не в состоянии. Шумы звукового диапазона притупляют реакцию человека на поступающие извне сигналы. Это приводит к снижению скорости адекватного реагирования и увеличению ошибок при выполнении определенных видов работ.

Неспецифическое действие шума

Под воздействием шума наблюдается возбуждение коры головного мозга, гипоталамуса и спинного мозга, интенсивно развивается запредельное торможение. Нервные процессы теряют уровновешенность, после чего будет истощение нервных клеток. К симптомам такого состояния относят раздражительность, эмоциональную нестабильность, ухудшение внимания.

Когда возбуждение переходит в гипофиз и корковое вещество надпочечников, то это является стрессом для организма. Это считается причиной изменений в работе сердца, сосудов и ЖКТ. Шумовая болезнь поражает слух, нервную систему.

Шум и природа

Шумовое загрязнение представляет опасность не только для человека. Научные исследования подтверждают, что мощные двигатели современных кораблей и подводных лодок дезориентируют водных обитателей, которые пользуются гидролокационным способом для поиска пищи и общения. Особенно страдают от постоянных колебаний звукового фона океана дельфины и некоторые виды китовых. Возможно, что достоверные, но необъяснимые случаи коллективного суицида китов как-то связаны с нарушением их ориентационных навыков. В ряде случаев массовое выбрасывание китов на берег было зафиксировано рядом с местами, где проходили военные учения, а значит – шумовые загрязнения в этом регионе были чрезвычайно высокими.

Шум и космос

Космический шум – это радиоволны, излучаемые звездами, отдаленными от нас миллиардами световых лет. Альтернативными источниками шумового явления могут стать вспышки сверхновых волн, турбулентность газовых туманностей и прочее. Любой космический процесс сопровождается выделением в вакуум радиоволн, которые можно изучить и классифицировать. Благодаря явлению космического шума мы можем узнать, как образовывались звезды и какая судьба, в конце концов, ожидает нашу Вселенную.

Эксплуатация современного промышленного оборудования и средств транспорта сопровождается значительным уровнем шума и вибрации, негативно влияющих на состояние здоровья работающих. Кроме шумового воздействия, вредное влияние на человека в процессе труда могут оказывать инфразвуковые и ультразвуковые колебания.

Человеческое ухо воспринимает как слышимые колебания, лежащие в пределах от 16 до 20 000 гц. Звуковой диапазон принято подразделять на низкочастотный (20 – 400 гц), среднечастотный (400 – 1000 гц) и высокочастотный (свыше 1000 гц). Звуковые волны с частотой менее 16 гц называются инфразвуковыми, а с частотами более 20 000 гц – ультразвуковыми (рис. 8.1). Инфразвуковые и ультразвуковые колебания органами слуха человека не воспринимаются. Распространяясь в пространстве, звуковые колебания создают акустическое поле.

рис. 8.1. ось частот звукового диапазона

Шум – это сочетание звуков различной частоты и интенсивности. С физиологической точки зрения шумом называют любой нежелательный звук, оказывающий вредное воздействие на организм человека.

Звуковые колебания, воспринимаемые органами слуха человека, являются механическими колебаниями, распространяющимися в упругой среде (твердой, жидкой или газообразной).

Рассмотрим основные физические характеристики шума:

1. Звуковое давление Р, Па – это дополнительное давление, возникающее в среде при прохождении через нее звуковой волны. Сила воздействия звуковой волны на барабанную перепонку человеческого уха и вызываемое ею ощущение громкости зависят от звукового давления.

2. Интенсивность звука J, Вт/м 2 – это количество звуковой энергии, проходящее за единицу времени через единицу площади поверхности, перпендикулярной к направлению распространения звуковой волны. Интенсивность звука используется для характеристики среднего потока энергии в какой-либо точке среды и выражается следующим образом:

где J — интенсивность звука, Вт/м 2 ;

Р – звуковое давление (разность между мгновенным значением полного давления и средним значением давления, которое наблюдается в среде при отсутствии звукового поля), Па;

– плотность среды, кг/м 3 ;

с – скорость звука в среде, м/с.

Уровень звукового давления Lр, дБ. Человеческое ухо, а также многие акустические приборы реагируют не на интенсивность звука, а на звуковое давление, уровень которого определяется по формуле

где Р — звуковое давление, Па;

Р₀ — пороговое звуковое давление (Р₀ =2 10 -5 Па на частоте 1000 Гц).

4. Уровень интенсивности LJ, дБ определяется по формуле

где LJ – уровень интенсивности (дБ);

J – интенсивность звука, Вт/м 2 ;

J_о – интенсивность звука, соответствующая порогу слышимости человеческого уха (J_о = 10 -12 Вт/м 2 на частоте 1000 Гц).

5. Период колебаний Т, с – минимальный интервал времени, через который происходит повторение движения тела.

6. частота колебаний f, Гц – обратная величина периоду колебаний, определяет число колебаний, произошедших за 1 секунду. Эти величины связаны между собой простым соотношением:

где f – частота колебаний в герцах (Гц);

Т – период колебаний в секундах, с.

7. Циклическая частота w, Гц – число колебаний, происходящих за 2 секунд. Между обычной и циклической частотами существует следующая связь:

Связь между уровнем интенсивности и уровнем звукового давления определяется следующим выражением:

где _о и С_о – соответственно плотность среды и скорость звука при нормальных атмосферных условиях, т. е. при t = 20 о С и Р_о= 10 5 Па;

и С – плотность среды и скорость звука в условиях измерения.

При распространении звука в нормальных атмосферных условиях L_J = Lр. При расчетах уровня шума используют величину интенсивности звука, а для оценки воздействия шума на человека – уровень звукового давления.

Срочно?
Закажи у профессионала, через форму заявки
8 (800) 100-77-13 с 7.00 до 22.00

В среде, которая обладает массой и упругостью, любое механическое возмущение создает шум. Без наличия упругой среды распространения звука не происходит. Чем плотнее среда, тем больше будет сила звука. Например, в сгущенном воздухе звуки передаются с большей силой, чем в разреженном.

Звук - это волнообразно распространяющиеся механические колебания упругой среды.

Шум - специфическая форма звука, нежелательная для человека, мешающая ему в данный момент работать, нормально разговаривать или отдыхать.

Основными физическими параметрами, характеризующими звук как колебательное движение, являются скорость, длина и амплитуда волны, частота, сила и акустическое давление.

Скорость звука - это расстояние, на которое в упругой среде распространяется звуковая волна в единицу времени. Скорость звука зависит от плотности и температуры среды.

Звуки различной частоты, будь то пронзительный свист или глухое рычание, распространяются в одной и той же среде с одинаковой скоростью.

Скорость звука является некоторой константой, характерной для данного вещества. Скорость распространения звука в воздухе (при 0°С) составляет 340 м/с, в воде - 1450 м/с, в кирпиче - 3000 м/с, в стали - 5000 м/с.

С изменением температуры среды изменяется скорость звука. Чем выше температура среды, тем с большей скоростью в ней распространяется звук. Так, на каждый градус увеличения температуры скорость звука в газах возрастает на 0,6 м/с, в воде - на 4,5 м/с.

В воздухе звуковые волны распространяются в виде расходящейся сферической волны, которая заполняет большой объем, так как колебания частиц, вызванные источником звука, передаются значительной массе воздуха. Однако с увеличением расстояния колебания частиц среды ослабевают.

Ослабление звука зависит также от его частоты. Звуки высоких частот поглощаются в воздухе больше, чем звуки низких частот.

Возможна субъективная оценка производственного шума. На рис. показана зависимость уровня звукового давления от расстояния.

Рис. График субъективной оценки шума: 1 - очень громкий разговор; 2 - громкий разговор; 3 - повышенный голос; 4 - нормальный голос

По этой зависимости можно ориентировочно установить величину уровня звукового давления, если два человека, находящихся в цехе, достаточно хорошо слышат и понимают речь при разговоре между собой. Например, если разговор нормальным голосом можно вести на расстоянии 0,5 м друг от друга, то это означает, что величина шума не превышает 60 дБ; на расстоянии 2,5 м при этой величине уровня звукового давления будет услышана и понятна только громкая речь.

Источники шума обладают определенной направленностью излучения. Наличие в атмосфере слоев воздуха с различной температурой приводит к преломлению звуковых волн.

Днем, когда температура воздуха с высотой уменьшается, звуковые волны от источника, расположенного вблизи поверхности земли, загибаются кверху и на некотором расстоянии от источника звук не слышен.

Если же с высотой температура воздуха повышается, звуковые волны загибаются книзу и звук доходит до более отдаленных точек земной поверхности. Этим объясняется тот факт, что ночью, когда верхние слои воздуха нагреваются за день, звук слышен на более далекие расстояния, чем днем, особенно при распространении его над поверхностью воды, почти полностью отражающей звуковые волны вверх.

Когда температура воздуха с высотой изменяется незначительно и ветер отсутствует, то звук распространяется, не испытывая заметного преломления. Например, в зимние морозные дни за несколько километров слышен гудок паровоза, далеко слышен скрип саней, стук топора в лесу и т. п.

Как любое волнообразное движение, звук характеризуется длиной волны. Длиной волны называется расстояние между двумя последовательными гребнями и впадинами.

Амплитудой волны называют расстояние, на которое частица среды отклоняется от своего положения равновесия.

Органы слуха человека воспринимают длины звуковых волн от 20 м до 1,7 см. Сила звука прямо пропорциональна длине звуковой волны.

Частота звука - число колебаний звуковой волны в единицу времени (секунду) и измеряется в Гц.

По частоте звуковые колебания подразделяют на три диапазона:

инфразвуковые колебания с частотой менее 16 Гц;

звуковые - от 16 до 20 000 Гц;

ультразвуковые - более 20 000 Гц.

Органы слуха человека воспринимают звуковые колебания в интервале частот 16 . 20 000 Гц.

Звуковой диапазон принято подразделять на низкочастотный -до 400 Гц, среднечастотный - 400 . 1000 Гц и высокочастотный -свыше 1000 Гц.

Инфразвуки не воспринимаются органом слуха человека, но могут воздействовать на организм в целом, вызывая тяжелые последствия. Дело в том, что внутренние органы человека имеют собственную частоту колебаний 6 . 8 Гц.

При воздействии инфразвука этой частоты возникает резонанс, т. е. частота инфразвуковых волн совпадает с собственной (резонансной) частотой внутренних органов, что сопровождается увеличением амплитуды колебаний системы. Человеку кажется, что внутри у него все вибрирует. Кроме того, инфразвуковые колебания обладают биологической активностью, которая объясняется также совпадением их частот с ритмом головного мозга. Инфразвук определенной частоты вызывает расстройство работы мозга, слепоту, а при частоте 7 Гц - смерть.

Основными источниками инфразвука на предприятиях общественного питания могут быть непрерывно работающие машины и механизмы, имеющие число циклов менее 20 в секунду, - механизмы для перемешивания салатов, нарезки свежих и вареных овощей, рыхлители, взбивальные машины и другие виды технологического оборудования, имеющего относительно небольшую частоту вращения основных рабочих органов.

Одна из особенностей инфразвука заключается в том, что он хорошо распространяется на большие расстояния и почти не ослабляется препятствиями. Поэтому при борьбе с ним традиционные методы звукоизоляции и звукопоглощения малоэффективны. В этом случае наиболее приемлем метод борьбы с инфразвуком как вредным производственным фактором в источнике его возникновения.

Ультразвук - упругие волны малой длины с частотой колебаний более 20000 Гц. Специфическая особенность ультразвука заключается в его возможности генерировать пучкообразные волны, которые могут переносить значительную механическую энергию. Эта способность ультразвука нашла широкое применение в различных отраслях промышленности, в том числе и пищевой. Так, например, обработка молока ультразвуком позволяет значительно снизить содержание в нем микрофлоры. Ультразвук используют на предприятиях, производящих животные и растительные жиры, при хлебопекарном и кондитерском производстве, на мясо- и рыбоперерабатывающих заводах, в виноделии и парфюмерии.

Наряду с многочисленными возможностями использования ультразвука в развитии технологических процессов он вредно воздействует на организм человека: вызывает нервные расстройства, головную боль, потерю слуховой чувствительности и даже изменение состава и свойств крови.

Защита от действия ультразвука может быть обеспечена изготовлением оборудования, излучающего ультразвук, в звукоизолирующем исполнении, устройством экранов, в том числе прозрачных, между оборудованием и работающим, размещением ультразвуковых установок в специальных помещениях.

При распространении звуковой волны в воздухе в нем образуются сгущения и разряжения, создающие добавочные давления по отношению к среднему внешнему давлению атмосферы. Именно на это давление, называемое звуковым, или акустическим, реагируют органы слуха человека. Единица измерения звукового давления - Н/м 2 или Па.

Звуковая волна в направлении своего движения несет с собой определенную энергию. Количество энергии, переносимой звуковой волной в единицу времени через площадку в 1 м 2 , расположенную перпендикулярно направлению распространения волны, называется силой звука, или интенсивностью звука (I), измеряется в Вт/м 2 .

Максимальные и минимальные звуковые давления и интенсивности звука, воспринимаемые человеком как звук, называют пороговыми.

Орган слуха человека способен различать прирост звука в 0,1 Б, поэтому на практике при измерении уровней звука используют внесистемную единицу децибел (дБ): 0,1 Б = 1дБ.

Увеличение шума на 1 дБ дает прирост звуковой энергии в 1,26 раза. Сравнивая силу двух шумов, например 10 и 20 дБ, нельзя сказать, что интенсивность второго в два раза больше первого. В действительности она будет больше в 10 раз.

Шкала громкости, воспринимаемая органом слуха человека, -от 1 до 130 дБ.

Давление звуковой волны на пороге болевого ощущения (130 дБ) равно примерно 20 Па.

Для лучшего представления уровня звука как силы слухового ощущения в децибелах можно привести следующие примеры: при

f= 1000 Гц нормальная разговорная речь соответствует 40 дБ, работа мотора легкового автомобиля - 50 дБ, двигателя самолета -100 . 110 дБ, шум магистральных улиц и площадей городов-60 дБ.

Физиологическое воздействие шума на организм человека зависит от спектра и характера звука.

Спектр - это графическое изображение разложения уровня звукового давления по частотным составляющим. Спектральные характеристики помогают определить наиболее вредные звуки и разработать мероприятия по борьбе с производственным шумом.

Различают три вида спектров шума: дискретный или тональный, сплошной или широкополостный и смешанный.

Дискретный (от лат. discretus- раздельный, прерывистый) спектр (рис. а) характеризует непостоянный звук, когда из общего уровня резко выделяются отдельные частоты, а на некоторых частотах вообще отсутствует какой-либо звук.

Рис. Спектры шума: а - дискретный; б - сплошной; в - смешанный

Дискретный спектр характерен, например, для шума, издаваемого сиреной спецмашин, пилой и т. п.

Сплошной спектр (рис. б) является совокупностью уровней звукового давления, близко расположенных друг к другу частот, когда на каждой частоте присутствует уровень звукового давления.

Этот спектр шума характерен для работы реактивного двигателя, двигателей внутреннего сгорания, выхлопе газов, истечении воздуха через узкое отверстие и т. п.

Смешанный спектр (рис. в) - это спектр, когда на фоне сплошного шума имеются дискретные составляющие.

На предприятиях чаще всего имеют место смешанные спектры -это шум технологического оборудования, вентиляторов, компрессоров и т. п.

По характеру шум может быть стабильным и импульсным.

Стабильный шум характеризуется постоянством уровней звукового давления, а для импульсного характерно быстрое изменение уровня звукового давления во времени на порядок 8 . 10 дБ/с. Импульсный шум воспринимается как отдельные, следующие друг за другом удары; его воздействие на организм человека носит более агрессивный характер, чем стабильный шум.

Читайте также: