• Гідрологія і Гідрометрія
• Господарське право
• Економіка будівництва
• Економіка природокористування
• Економічна теорія
• Земельне право
• Історія України
• Кримінально виконавче право
• Медична радіологія
• Методи аналізу
• Міжнародне приватне право
• Міжнародний маркетинг
• Основи екології
• Предмет Політологія
• Соціальне страхування
• Технічні засоби організації дорожнього руху
• Товарознавство продовольчих товарів

Шум, параметри звукового поля.

План

1. Шум, параметри звукового поля.

2. Нормування шумів. Класифікація шумів.

3.Методи та засоби колективного і індивідуального захисту від шуму.

4. Інфразвук: джерела, основні методи та засоби захисту від інфразвуку.

5.Ультразвук: джерела, основні методи та засоби захисту від ультразвуку.

Зміст лекції

Шум – це одна з форм фізичного (хвильового) забруднення навколишнього середовища.

Шум – це хаотична сукупність різних за силою і частотою звуків, що заважають сприйняттю корисних сигналів і негативно впливають на людину. Фізична сутність звуку – це механічні коливання пружного середовища (повітря, рідини). Під час звукових коливань утворюються області зниженого і підвищеного тиску, що діють на слуховий аналізатор (мембрану вуха).

Шумове забруднення навколишнього середовища увесь час зростає. Особливо це стосується великих міст. Опитування жителів міст довело, що шум турбує більше 50% опитаних. Причому, в останні десятиліття рівень шуму зріс у 10-15 разів.

Зменшення рівня шуму поліпшує самопочуття людини і підвищує продуктивність праці. З шумом необхідно боротися як на виробництві так і в побуті. Уміння дотримуватися тиші – показник культури людини і її доброзичливого ставлення до навколишніх. Тиша потрібна людям так само, як сонце і свіже повітря. Шуми шкідливо впливають на здоров'я людей і тварин, знижують працездатність, спричинюють захворювання органів слуху (глухоту), нервової, ендокринної, серцево-судинної систем.

Шум у 100 дБ уже викликає нервові розлади, дратівливість. Коли рівень шуму перевищує 110 дБ, спочатку настає шумове «сп'яніння», яке часто супроводжується спалахами безпідставної агресії, або, навпаки, загальною депресією. Шум у 120 дБ призводить до необоротних ушкоджень нервових закінчень слухового аналізатора, дуже негативно впливає на серце, нервову систему, органи дихання. Звуковий тиск у 140 дБ викликає нестерпний фізичний біль, а його тривалий вплив призводить до смерті.

У шумних цехах у 1,5—2 рази вищий рівень захворюваності, часті випадки тимчасової втрати працездатності, браку в роботі, продуктивність праці нижча на 50—60 %.

В осіб «шумних» професій у 4 рази частіше розвиваються захворювання шлунка, набагато частіше — глухота, на 30 % нижча продуктивність фізичної праці (розумової — на 60 %).

Шуми, що генеруються звукоапаратурою під час естрадних концертів, можуть досягати рівня 120—130 дБ. Особливо часто це спостерігається на концертах молодих груп-початківців, котрі здебільшого не мають досвідчених звукооператорів. У подібних випадках реакцію публіки зумовлює не стільки емоційний вплив музики, скільки фізіологічне діяння звукового тиску високого рівня.

Лікарі визначили, що після концертів рок-музики, коли в залі генерується шум до 120 дБ у перших рядах і 100—110 дБ — в останніх, у 10 % слухачів виникають необоротні ушкодження внутрішнього вуха, а самі згадані концерти закінчуються сплесками агресивності, масовими психозами, жорстокими бійками й погромами.

У промислово розвинених країнах 20—30 % міських жителів страждають від неврозів або захворювань слухового апарату. Люди похилого віку переносять шум набагато важче, ніж молодь. Вважають, що шум спричинює передчасне старіння й скорочує життя на 8—12 років.

Але шум може впливати і позитивно. Такий вплив на людину чинить, наприклад, шелест листя дерев, помірний стукіт дощових крапель, рокіт морського прибою, Позитивний вплив спокійної приємної музики відомий з давніх часів. Тому різноманітні оздоровчі процедури супроводжують спокійною симфонічною або блюзовою музикою. Нерідко шум несе важливу інформацію. Автомобіліст уважно прислухається до звуків, які видає мотор, шасі, інші частини автомобіля, що рухається, бо будь-який сторонній шум може попередити аварію. Також за допомогою шум, спричиненого рухом кораблів т підводних човнів, їх виявляють і пеленгують. Шум відіграє велику роль в акустиці, радіотехніці, радіоастрономії і навіть медицині.

Для успішної боротьби з шумом потрібно знати його фізичні характеристики.

Шум складається із звуків, а звук, як фізичне явище, являє собою коливальний рух, який поширюється хвилеподібно у пружному середовищі (газоподібному, рідинному чи твердому). Звук, а значить і шум, характеризується швидкістю с, м/с; частотою f, Гц; звуковим тиском р, Па; інтенсивністю І, Вт/м².

Швидкість звуку залежить від характеристики середовища, в якому поширюється звукова хвиля. У газоподібному середовищі:

C = (k p / r)^0,5,

де k – показник адіабати (k = 1,44);

р, - тиск та густина середовища.

При нормальних атмосферних умовах (барометричний тиск р = 760 мм. рт. ст., температура t = 20 ºС) швидкість звуку в повітрі: с = 344 м/с.

Частота звуку визначається кількістю коливань пружного середовища за одиницю часу і вимірюється в герцах (1 Гц – це одне коливання за секунду). За частотою звукові (акустичні) коливання поділяються на три діапазони: інфразвукові (з частотою коливань менше 20 Гц); звукові (сприймаються органом слуху людини – від 20 до 20000 Гц); ультразвукові – більше ніж 20000 Гц. У свою чергу звуковий діапазон поділяється на низькочастотний - до 400 Гц, середньочастотний – 400–1000 Гц, високочастотний – більше 1000 Гц.

Звук, який поширюється у повітряному середовищі, називається повітряним звуком, а в твердих тілах – структурним звуком. Повітряний простір, в якому поширюються звукові хвилі, називається звуковим полем. У результаті коливань, які генеруються джерелом звуку, у повітрі виникає звуковий тиск - різниця між атмосферним тиском і значенням повного тиску у даній точці звукового поля. Поширення звукової хвилі супроводжується поширенням звукової енергії. Середній потік звукової енергії в будь-якій точці середовища за одиницю часу, віднесений до одиниці поверхні, перпендикулярної до напрямку поширення хвилі, називається інтенсивністю або силою звуку І в даній точці (вимірюється у Вт/м²). Співвідношення між інтенсивністю звуку І та звуковим тиском р має вигляд:

І = р² / r с,

де r та с – відповідно густина та швидкість звуку в даному середовищі.

Існує два порогових значення звукового тиску та інтенсивності звуку. Мінімальні значення звукового тиску та інтенсивності звуку, які сприймаються органом слуху людини як звук, називаються порогом чутності. При частоті звуку f = 1000 Гц, яка прийнята базовою у акустиці, поріг чутності має наступні значення: р₀ = 2 × 10^-5 Н/м², І₀ = 10 × 10^-5 Вт/м². Звуковий тиск р_б = 20 Н/м² та інтенсивність звуку І_б = 1 Вт/м², при яких починають виникати звукові відчуття в органі слуху людини, називаються порогом звукового відчуття. Великий діапазон значень між порогами чутності та звукового відчуття (за звуковим тиском – 10⁶, а за інтенсивністю звуку – 10¹²) викликає чималі труднощі при їх практичному використанні. Тому від абсолютних значень параметрів звуку р та І перейшли до відносних значень – рівнів (L), застосувавши для цього логарифмічну шкалу:

L = lg (I / I₀) = 2 lg (p / p₀), (Б)

де І та р – відповідно інтенсивність звуку та звуковий тиск у даній точці;

І₀ та р₀ – інтенсивність звуку та звуковий тиск на порозі чутності.

Оскільки орган слуху людини спроможний розрізняти зміни рівня сили звуку на 0,1 Б (бела), то на практиці в якості одиниці рівня сили звуку використовується децибел (дБ) – десята частина бела (Б):

L = 10 lg (I / I₀) = 20 lg (p / p₀), (дБ).

Загалом встановлено, що інтервал від порогу чутності до порогу больового відчуття становить 120 Дб.

Якщо у приміщенні знаходиться n однакових джерел із рівнем шуму кожного L, то сумарний рівень:

L_S = L + 10 lg n (дБ).

2. Нормування шумів. Класифікація шумів

Враховуючи значні технічні труднощі щодо зниження рівня шуму при вико­нанні виробничих процесів, доводиться орієнтуватися не на рівні шуму, що виклика­ють подразнення чи втомлення, а на такі допустимі рівні шуму, при яких виключаєть­ся імовірність набуття працівником професійних захворювань.

При нормуванні шуму до уваги беруться різні його види. Відповідно до ГОСТ 12.1.003-83 та ДСН 3.3.6.037-99 шуми класифікуються за характером спектра та часовими характеристиками. За першою ознакою шуми поділяються на широко смужні, з неперервним спектром шириною більш ніж одна октава, та вузько смужні або тональні, у спектрі яких є виражені дискретні тони. За часовими характеристи­ками шуми можуть бути постійними, якщо їх рівень шуму протягом робочої зміни (8 годин) змінюється не більш ніж на 5 дБА та не постійними. Останні поділяється на:

— мінливі, рівень шуму яких неперервно змінюється (коливається) в часі більш ніж на 5 дБА;

— переривчасті, рівень шуму яких змінюється ступінчасто на 5 дБА і більше, при цьому довжина інтервалів, під час яких рівень залишається сталим, становить 1 с і більше;

— імпульсні, які складаються з одного або декількох звукових сигналів, кожен з яких довжиною менше 1 с, при цьому рівні шуму відрізняються не менш ніж на 7 дБА.

Нормування шуму проводиться за двома методами: нормування за граничним спектром шуму та нормування рівня звуку в дБА. Перший метод нормування є основним для постійних шумів. Рівні звукового тиску (дБ) нормуються в октавних смугах частот. Октавна смуга частот (октава) —діапазон частот, у якому верхня гранична частота f_в вдвічі більша за нижню граничну частоту f_н. Октава характеризується середньогеометричним значенням частоти f_ср.ч = √f_с ×f_n. Частотний діапазон чутності органа слуху людини розподілений на дев'ять октав із середньогеометричними частотами 31,5; 63; 125;...; 8000 Гц. Сукупність граничнодопустимих рівнів звукового тиску в дев'яти октавних смугах частот і є граничним спектром (ГС) шуму. Зі зростанням частоти (більш неприємний шум) допустимі рівні зменшують­ся. Кожний із граничних спектрів має свій індекс, наприклад ГС-80, де 80 — допу­стимий рівень звукового тиску в октавній смузі з середньогеометричним значенням базової частоти 1000 Гц.

Нормування шуму за рівнем звуку в дБА засновано на вимірювані за шкалою А шумоміра, що імітує чутливість органа слуху до шуму різної гучності. Рівень звуку в дБА використовується для орієнтовної оцінки постійного та непостійного шуму, оскільки в цьому випадку є невідомим спектр шуму.

Параметрами непостійного шуму, які нормуються є еквівалентний рівень шуму (рівень постійного шуму, дія якого відповідає дії фактичного шуму із змінними рівня­ми за той же час) у дБА_екв та максимальний рівень шуму — у дБА.

Для тонального та імпульсного шуму допустимі рівні звукового тиску в октавних смугах частот, рівні шуму та еквівалентні рівні шуму на робочих місцях приймаються на 5 дБ менше за значення, а для шуму, що створюється в приміщеннях установками кондиціонування повітря, вентиляції та повітряного опа­лення — на 5 дБ менше ніж фактичні рівні шуму в приміщенні.

Максимальний рівень шуму, що коливається в часі та переривається, не пови­нен перевищувати 110 дБА. Максимальний рівень для імпульсного шуму не повинен перевищувати 125 дБА.

Для визначення відповідності рівнів шуму та рівнів звукового тиску нормованим значенням, а також для порівняльної оцінки різних заходів, спрямованих на зниження шуму проводять вимірювання шуму на робочих місцях і у виробничому приміщенні. Для цього використовується: шумомір ШМ-1, вимірювач шуму та вібрації ВШВ-003, акустична вимі­рювальна апаратура фірми ИГГ (Німеччина) та «Брюль і К'єр» (Данія). Принцип вимірю­вання шуму полягає в наступному: мікрофон для акустичних вимірювань сприймає шум і перетворює механічні коливання в електричні, які підсилюються і, пройшовши коректу­вальні фільтри та випрямляч, регіструються індикаторним приладом чи осцилографом.

3.Методи та засоби колективного і індивідуального захисту.

До колективних засобів захисту від шуму відноситься:

- боротьба з шумом в джерелі його виникнення.Це найбільш дієвий спосіб боротьби з шумом. Створюються малошумні механічні передачі, розроблено способи зниження шуму в підшипникових вузлах, вентиляторах.

- зниження шуму звукопоглинанням та звукоізоляцією.Об'єкт, який випромінює шум, розташовують у кожусі, внутрішні стінки якого покриваються звукопоглинальним матеріалом. Кожух повинен мати достатню звукопоглинальну здатність, не заважати обслуговуванню обладнання під час роботи, не ускладнювати його обслуговування, не псувати інтер'єр цеху. Різновидом цього методу є кабіна, в якій розташовується найбільш шумний об'єкт і в якій працює робітник. Кабіна зсередини вкрита звукопоглинальним матеріалом, щоб зменшити рівень шуму всередині кабіни, а не лише ізолювати джерело шуму від решти виробничого приміщення.

- зниження шуму звукоізоляцією.Суть цього методу полягає в тому, що шумовипромінювальний об'єкт або декілька найбільш шумних об'єктів розташовуються окремо, ізольовано від основного, менш шумного приміщення звукоізолювальною стіною або перегородкою. Звукоізоляція також досягається шляхом розташування найбільш шумного об'єкта в окремій кабіні. При цьому в ізольованому приміщенні і в кабіні рівень шуму не зменшиться, але шум впливатиме на менше число людей. Звукоізоляція досягається також шляхом розташування оператора в спеціальній кабіні, звідки він спостерігає та керує технологічним процесом. Звукоізоляційний ефект забезпечується також встановленням екранів та ковпаків. Вони захищають робоче місце і людину від безпосереднього впливу прямого звуку, однак не знижують шум в приміщенні.

- зниження шуму акустичною обробкою приміщення.Акустична обробка приміщення передбачає вкривання стелі та верхньої частини стін звукопоглинальним матеріалом. Внаслідок цього знижується інтенсивність відбитих звукових хвиль. Додатково до стелі можуть підвішуватись звукопоглинальні щити, конуси, куби, встановлюватись резонаторні екрани, тобто штучні поглиначі. Штучні поглиначі можуть застосовуватись окремо або в поєднанні з личкуванням стелі та стін. Ефективність акустичної обробки приміщень залежить від звукопоглинальних властивостей застосовуваних матеріалів та конструкцій, особливостей їх розташування, об'єму приміщення, його геометрії, місць розташування джерел шуму. Ефект акустичної обробки більший в низьких приміщеннях (де висота стелі не перевищує 6 м) витягненої форми. Акустична обробка дозволяє знизити шум на 8 дБА. Заходи щодо зниження шуму слід передбачати на стадії проектуванні промислових об'єктів та обладнання. Особливу увагу слід звертати на винесення шумного обладнання в окреме приміщення, що дозволяє зменшити число працівників в умовах підвищеного рівня шуму та заходи щодо зниження шуму з мінімальними витратами коштів, обладнання та матеріалів. Зниження шуму можна досягти лише шляхом знешумлення всього обладнання з високим рівнем шуму. Роботу щодо знешумлення діючого виробничого обладнання в приміщенні розпочинають зі складання шумових карт та спектрів шуму, на підставі яких виносять рішення щодо напрямку роботи.

– застосування малошумного обладнання, заміна металевих частин на пластмасу, установка глушителів і т. д;

– установка обладнання на демпфіруючих прокладках;

– розміщення джерел шуму в шкірі, приміщеннях і т. д. зі звукоізоляцією або звукопоглинанням;

– установка “антизвуку”, тобто джерела, рівного за величиною і проти-лежного за фазою звуку;

– архітектурно-планувальні методи (розміщення будівель, обладнання, захисні зелені смуги, екрани і т. д.);
– звукоізолюючі кабіни, акустичні екрани місць роботи;

– оснащення шумних машин і технологій засобами дистанційного телеавтоматичного управління.

Крім колективних засобів захисту, існують ще і індивідуальні засоби захисту.

До засобів індивідуального захисту від шуму належать:

– протишумні навушники, які закривають вушну раковину;

– протишумні вкладиші, що перекривають зовнішній слуховий прохід;

–протишумні шоломи – закривають усю голову. Їх застосовують у сполученні з навушниками;

– протишумні костюми.

4. Інфразвук: джерела, основні методи та засоби захисту від інфразвуку.

Інфразвук — це коливання в пружному середовищі, що мають однакову з шумом фізичну природу, але поширюються з частотою меншою за 20 Гц. Основними джерелами інфразвуку на виробництві є тихохідні масивні установки та механізми (вентилятори, поршневі компресори, турбіни, електроприводи та ін.), що здійснюють обертові та зворотно-поступальні рухи з повторенням циклу менше ніж 20 разів за секунду (інфразвук механічного походження). Інфразвук аеродинамічного походження виникає при турбулентних процесах у потоках газів чи рідин.

Хоча людина і не чує інфразвуку, він чинить несприятливий вплив на весь організм людини, в тому числі й на орган слуху, знижуючи його рівень чутності практично на всьому частотному діапазоні звукових хвиль. Інфразвукові коливання сприймаються людиною як фізичне навантаження, що викликає передчасне втомлення, запаморочення, біль голови, порушення функції вестибулярного апарату, зниження гостроти зору та слуху, появу почуття страху, загальну немічність. Медики виявили, що інфразвук може також впливати і на психіку людини.

Несприятливий вплив інфразвуку суттєво залежить від рівня звукового тиску, тривалості впливу та діапазону частот. Найбільш небезпечною вважається частота інфразвукових коливань близько 7 Гц, оскільки вона співпадає з альфа-ритмом біо­струмів мозку і може викликати резонансні явища.

Інфразвук поділяють на постійний і непостійний. У першого рівень звукового тиску змінюється не більш, а у другого — більш ніж на 10 дБ на 1 хв. Відповідно до ДСН 3.3.6.037-99 характеристиками інфразвуку, що нормуються на робочих місцях, є рівні звукового тиску в октавних смугах частот з середньогеометричними частотами 2, 4, 8 і 16 Гц (для постійного інфразвуку) та загальний еквівалентний рівень звуково­го тиску по шкалі «Лінійна» шумоміра в дБ_ин (для непостійного інфразвуку).

Традиційні методи боротьби з шумом, засновані на звукоізоляції та звукопогли­нанні, є малоефективні щодо інфразвуку, оскільки останній має значно вищу проник­ну здатність. Тому необхідно, перш за все, домогтися усунення або зниження рівня інфразвуку в джерелі, що його генерує. Для цього підвищують циклічність устатку­вання (більше 20 ц/с), жорсткість коливних конструкцій великих розмірів, встанов­люють глушники реактивного типу тощо.

5.Ультразвук: джерела, основні методи та засоби захисту від ультразвуку.

Ультразвук широко використовується в багатьох галузях промисловості для інтенсифікації процесів хімічного травлення, нанесення металевого покриття, очищення, змивання та знежирення деталей і виробів, дефектоскопії (оцінка якості зварних швів, структури сплаву) та ін.

Ультразвук так само як і інфразвук орган слуху людини не сприймає, однак він може викликати біль голови, загальну втому, розлади серцево-судинної та нервової систем.

За способом передачі від джерела до людини ультразвук поділяють на: повітряний (передається через повітря) та контактний (передається на руки людини, що працює через тверде чи рідинне середовище).

За спектром ультразвук поділяють на: низькочастотний та високочастотний.

Параметрами повітряного ультразвуку, що нормуються у робочій зоні є рівні звукового тиску в третинооктавних смугах з середньогеометричними частотами 12,5; 16,0; 20,0; 25,0; 31,5; 40,0; 63,0; 80,0; 100,0 кГц. Для контактного ультразвуку парамет­ром, що нормується, є пікове значення віброшвидкості в частотному діапазоні від 0,1 МГц до 10,0 МГц або його логарифмічний рівень. Допускається також застосову­вати як параметр інтенсивність ультразвуку.

Робота ультразвукових установок на більш високих частотах, для яких допустимі рівні звукового тиску є більш вищими, а також застосування засобів звукоізоляції (звукоізоляційні кожухи, захисні екрани, звукоізольовані кабіни, розміщення ультра­звукового устаткування в окремому звукоізольованому приміщенні) забезпечують захист від ультразвуку, який передається через повітря.

Для виключення впливу контактного ультразвуку роботи з коливними рідинними середовищами (завантаження, вивантаження) необхідно проводити при вимкненому джерелі ультразвуку, або використовувати для цього спеціальні інструменти, що мають ручки з еластичним покриттям, наприклад, гумовим. Як засоби індивідуального захисту, використовують протишумові навушники (дія через повітря) та двошарові рукавички із зовнішнім гумовим шаром (контактна дія).

Питання для самоперевірки

1. Визначте поняття «шум».

2. Приведіть джерела шуму взагалі.

3. Як впливає шум на працездатність і організм людини?

4 Поясніть, може чи ні шум впливати на організм людини позитивно.

5. Вкажіть, які засоби відносяться до колективних засобів захисту від шуму.

6. Вкажіть найбільш дієвий спосіб боротьби з шумом.

7. Схарактеризуйте метод зниження шуму звукопоглинанням.

8. Поясніть, у чому полягає суть методузниження шуму звукоізоляцією.

9. Схарактеризуйте метод зниження шуму акустичною обробкою приміщення.

10. Які ще існують методи зниження шуму?

11. Які засоби належать до засобів індивідуального захисту від шуму?

12. Схарактеризуйте основні методи та засоби захисту від ультразвуку.

13. Схарактеризуйте основні методи та засоби захисту від ультразвуку.

14. Дайте характеристику методів та засобів захисту від інфразвуку.

Література

1. Жидецький В. Ц. Основи охорони праці. - Львів: УАД - 2006 – 336 с, стор.144- 158.

Л е к ц і я 14

Тема: Електробезпека

Читайте також:

1. Аналітичні параметри
2. Аналітичні параметри
3. Артеріальний пульс, основні параметри
4. Будова, характеристики і параметри біполярного транзистора
5. Варіатори та їхні основні параметри
6. Види передавальних пристроїв РЛС РТВ та їх параметри
7. Вікна та їх основні параметри
8. Вплив методів перепроектування робіт на базові параметри роботи
9. ВТОРИННI ПАРАМЕТРИ ДОВГОЇ ЛIНIЇ
10. Втрата непараметричними критеріями згоди „свободи від розподілу” при складних гіпотезах
11. Геометричні, кінематичні, силові та динамічні параметри
12. Головні параметри кар’єрних полів

Переглядів: 5503