Звукът е физическите и физиологични характеристики на звука. Характеристики на слуховото усещане

Контролно-измервателни устройства.

съоръжения лична защитаот вибрации.

Организационни мерки за защита от излагане на вибрации.

Те включват използването на специални режими на труд и почивка за работниците с опасни за вибрации професии. В съответствие с GOST 12.1.012-90 се допуска увеличаване на нивото на вибрации, при условие че времето на излагане на работниците е намалено, което трябва да бъде

t \u003d 480 (V 480 / V f) 2,

където V 480- нормативна стойност на скоростта на вибрациите за 8-часов работен ден,

V е- действителна стойност на скоростта на вибрациите.

Във всички случаи времето за работа при обща вибрация не трябва да бъде повече от 10 минути, а при локални - 30 минути.

Ръкавиците, ръкавиците и подплатата се използват като лични предпазни средства срещу вибрации при работа с ръчни електрически инструменти в съответствие с GOST 12.4 002-74.

Ръкавиците са изработени от памучни и ленени тъкани. Палмарната част е удвоена с гума от пяна отвътре. За защита от общи вибрации се използват специални обувки в съответствие с GOST 12.4.024-76 (полуботушки за мъже и жени, антивибрационни, които имат многослойна гумена подметка).

Комплектът за измерване на вибрации ИВШ-1 включва: вибрационен преобразувател (сензор), измервателен усилвател, лентови филтри, регистриращо устройство. Измерването на вибрационната скорост се извършва върху повърхностите на работното място или върху повърхността на ръчна машина. Измерването на общите вибрации се извършва съгласно GOST 12.1.043-84, а местните - съгласно OST 12.1.042-84.

Звук- това са еластични трептения в твърда, течна или газообразна среда, възникващи в резултат на въздействието върху тези среди на смущаваща сила и възприемани от органите на слуха на живия организъм.

шум- това са случайни флуктуации от различно физическо естество, характеризиращи се със сложността на времевата и спектралната структура. В ежедневния живот под шум се разбират различни видове нежелани акустични вибрации, които възникват в процеса на извършване на различни видове работа и пречат на възпроизвеждането или възприемането на речта, нарушават процеса на почивка и др.

Човешкият слухов орган (приемник на звукови стимули) се състои от три части: външно ухо, средно ухо и вътрешно ухо.

Звукови вибрации, навлизащи във външната Ушния канали достигане тъпанчето, предизвикват неговите синхронни трептения, които се възприемат от края на слуховия нерв. Възбужданията, възникващи в клетките, след това се разпространяват по нервите и навлизат в централната нервна система. Интензивността на усещанията (Ln o) при получаване на звук или шум (чувствителност) зависи от интензивността на стимула (Ln. p).

Ln o = 10 Ln. Р

Така например, в условия на пълна тишина, чувствителността на слуха е максимална, но намалява при наличие на допълнително излагане на шум. Умереното намаляване на слуховата чувствителност позволява на тялото да се адаптира към условията външна средаи играе защитна роля срещу силни и дълготрайни шумове.

Заглушаване на един звук с друг се нарича маскиране, който често се използва на практика за изолиране на полезен сигнал или потискане на нежелан шум (маскиране на изпратен сигнал по високочестотни линии, получаване на сигнали от изкуствени спътници.)

Към физическите характеристики на звукавключват: честота, интензитет (сила на звука) и звуково налягане.

Честота на трептене (f=1/T=w/2p), където T е периодът на трептене, w е кръговата честота. Мерна единица (Hz).

Човешкото ухо възприема осцилаторните движения на еластична среда като чути в честотния диапазон от 20 до 20 000 Hz.

Целият звуков честотен диапазон е разделен на 8 октавни ленти. Октава е лента, в която стойността на горната гранична честота (f1) е два пъти по-голяма от стойността на долната гранична честота (f2), т.е. f1/f2 = 2. Обхватът на една трета октава е честотната лента, в която това съотношение е f1/f2 = 1,26. За всеки октавна лентасе задава стойността на средната геометрична честота:

Редица средни геометрични честоти в октавни ленти имат формата:

63; 125; 250; 500; 1000; 2000 г.; 4000; 8000 Hz.

Разграничаване:

Нискочестотен спектър - до 300 Hz;

Средна честота - 300-800Hz;

Висока честота над 800Hz.

Съгласно GOST 12.1.003-83 "SSBT. Шум. Общи изисквания за безопасност" шумът обикновено се класифицира според спектрални и времеви характеристики.

Според естеството на спектъра шумът се разделя на:

- широколентов, с непрекъснат спектър с ширина повече от една октава;

Тонал, в спектъра на който има чуваеми дискретни тонове.

Според времевите характеристики шумът се разделя на:

Константи, чиито нива се променят с течение на времето с не повече от 5 dBA (помпени, вентилационни агрегати, производствено оборудване);

- непостоянни, чиито нива по време на осемчасов работен ден се променят във времето с повече от 5 dBA.

Периодичните шумове се разделят на:

Флуктуиращи във времето шумове, чиито нива се променят непрекъснато във времето;

Прекъснат, шум, чиито нива рязко падат до нивото на фоновия шум и продължителността на интервалите. през което нивото остава постоянно и надвишава фоновото ниво, е 1 секунда или повече;

Пулс, състоящ се от един или повече звукови сигнали, всеки с продължителност по-малко от 1 секунда. (сигнал на изкуствен спътник).

Звук– флуктуации в честотния диапазон на човешкия слух, разпространяващи се под формата на вълни в еластична среда. шум - произволна комбинация от звуци с различна сила и честота. Източник на шум е всеки процес, който причинява локална промяна в налягането или механични вибрации в твърди, течни и газообразни среди.

Звуковите усещания се възприемат от човешките слухови органи, когато са изложени на звукови вълни с честота в диапазона от 16 Hz до 20 хиляди Hz. Вибрациите под 16 Hz се наричат инфразвук, а тези над 20 000 Hz се наричат ултразвук.

Произходът на шума може да бъдемеханични, аерохидродинамични и електромагнитни.

механичен шумвъзниква в резултат на удари в шарнирните части на машините, тяхната вибрация, по време на механична обработка на детайли, в зъбни колела в търкалящи лагери и др. Силата на звуковото излъчване на вибриращата повърхност зависи от интензитета на вибрациите на вибриращите повърхности, техните размери, форми, начини на закрепване и др.

Аерохидродинамичен шумвъзниква в резултат на пулсация на налягането в газове и течности по време на тяхното движение в тръбопроводи и канали (турбомашини, помпени агрегати, вентилационни системии др.).

електромагнитен шуме резултат от разтягане и огъване на феромагнитни материали, когато са изложени на променливи електромагнитни полета (електрически машини, трансформатори, дросели и др.).

Проявява се въздействието на шума върху човекаот субективно раздразнение към обективно патологични променифункции на органите на слуха, централната нервна система, на сърдечно-съдовата система, вътрешни органи.

Естеството на шумовото въздействие се дължинеговите физически характеристики (ниво, спектрален състав и др.), продължителността на експозицията и психофизиологичното състояние на човек.

Намалява се от шумвнимание, производителност. Шумът нарушава съня и почивката на хората.

Цялото разнообразие от невротични и кардиологични разстройства, нарушения на стомашно-чревния тракт, слуха и др., които възникват под въздействието на шума, комбинирани в комплекс от симптоми на "шумова болест" .

От физическа гледна точка звукът се характеризира честота на вибрациите, звуково налягане, интензитет или сила на звука.В съответствие със санитарните правила и норми 2.2.4/2.1.8.10-32-2002 „Шум на работните места, в помещенията на жилищни, обществени сгради и на територията на жилищни сгради“ основните шумови характеристики са честота на вибрации, звуково налягане и ниво на звука.

Звуково налягане Р(Pa) - променливият компонент на налягането на въздуха или газа в резултат на звукови вибрации, Pa.

Когато звукова вълна се разпространява, енергията се прехвърля. Енергията, пренесена от звукова вълна за единица време през повърхност, перпендикулярна на посоката на разпространение на вълната, се нарича интензитет на звука аз(W/m2) :

където Р– звуково налягане, Pa; ρ – плътност на средата за разпространение на звука, kg/m 3 ; C е скоростта на звука във въздуха, m/s.

Човешкият слухов апарат има неравномерна чувствителност към звуци с различни честоти. Човешкият слухов орган е способен да възприема звукови вибрации в определен диапазон от интензитети, ограничени от горен и долен праг, в зависимост от честотата на звука (фиг. 1).

праг на слухаима минимална стойност при около 1000 Hz. Интензитет или сила на звука аз отой е равен на 10 -12 W / m 2 и по отношение на звуковото налягане П о– 2x10 -5 Pa. Праг на болка с честота от 1000 Hz по интензитет аз максравно на 10 W / m 2, а по отношение на звуковото налягане - R макс\u003d 2x10 -5 Pa. Следователно, за справкаполучава се звук с честота 1000 Hz Между прага на слуха и прага на болката се намира зона на слуха .

Човешкото ухо реагира не на абсолютна, а на относителна промяна в звука. Според закона на Вебер-Фехнер, дразнещият ефект на шума върху човек е пропорционален на десетичния логаритъм на квадрата на звуковото налягане. Следователно логаритмичните нива се използват за характеризиране на шума:

ниво на интензитет на звука Л Ии ниво на звуково налягане L P .Те се измерват в децибели и се определят съответно по формулите:

, dB,

където азИ йо-действителен и прагов интензитет на звука, съответно, W/m 2 ; РИ R o- действително и прагово звуково налягане съответно, Pa.

мерна единица бялокръстен на Александра Греъм Бел- учен, изобретател и бизнесмен от шотландски произход, един от основателите на телефонията (инж. Александър Греъм Бел; 3 март 1847 г. (18470303), Единбург, Шотландия - 2 август 1922 г., Бадек, Нова Скотия, Канада).

Фигура 1. Зона на човешкото слухово възприятие

Един bel е изключително малка стойност, едва забележима промяна в силата на звука съответства на 1 dB (съответства на промяна в интензитета на звука с 26% или звуковото налягане с 12%).

Логаритмичната скала в dB (0…140) позволява да се определи чисто физическа характеристика на шума, независимо от честотата. Въпреки това, най-високата чувствителност на човешкия слухов апарат се проявява при честоти от 800...1000 Hz, а най-ниската - при 20...100 Hz. Следователно, за да се приближат резултатите от субективните измервания към субективното възприятие, концепцията коригирано ниво на звуково налягане. Същността на корекцията е въвеждането на корекции в измерената стойност на нивото на звуковото налягане в зависимост от честотата. Най-използваната корекция НО.Коригирано ниво на звуково налягане L A \u003d L P - ΔL AНаречен ниво на звука.

Физическите характеристики на акустичните и по-специално на звуковите вълни са от обективен характер и могат да бъдат измерени с подходящи инструменти в стандартни единици. Слуховото усещане, възникващо под действието на звукови вълни, е субективно, но неговите характеристики до голяма степен се определят от параметрите на физическото въздействие.

7. Акустика

Скорост на акустичната вълна vопределя се от свойствата на средата, в която се разпространяват – нейния модул на еластичност Еи плътност p:

Скорост на звукавъв въздуха е около 340 m/s и зависи от температурата (плътността на въздуха се променя с промяна на температурата). в течна среда и меки тъканиВ организма тази скорост е около 1500 m/s, в твърди тела е 3000-6000 m/s.

Формулата (7.1), която определя скоростта на разпространение на акустичните вълни, не включва тяхната честота, така че звуковите вълни с различни честоти в една и съща среда имат почти еднаква скорост. Изключение правят вълните с такива честоти, които се характеризират със силно поглъщане в дадена среда. Обикновено тези честоти са извън звуковия обхват (ултразвук).

Ако звуковите вибрации представляват периодично

Ориз. 7.1.

процес, такива звуци се наричат тоновеили музикални звуци. Те имат дискретен хармоничен спектър, представляващ набор от хармоници със специфични честоти и амплитуди. Първият хармоник на честотата w се нарича основен тон,и хармоници от по-висок порядък (с честоти 2co, 3co, 4co и др.) - обертонове. Чисти(или просто) тонсъответства на звукови вибрации, имащи само една честота. На фиг. Фигура 7.1 показва спектъра на сложен тон, в който са представени четири хармонични компонента: 100, 200, 300 и 400 Hz. Амплитудната стойност на основния тон се приема за 100 %.

Непериодични звуци, наречени шумовеимат непрекъснат акустичен спектър (фиг. 7.2). Те се причиняват от процеси, при които амплитудата и честотата на звуковите вибрации се променят във времето (вибрация на машинните части, шумолене и др.).

Ориз. 7.2.

Интензитет на звука I,както беше отбелязано по-рано, е енергията на звукова вълна на място от единица площ за единица време и се измерва в W / m 2.

Тази физическа характеристика определя нивото на слухово усещане, което се нарича сила на звукаи е субективен физиологичен параметър. Връзката между интензитета и силата на звука не е право пропорционална. Засега само отбелязваме, че с увеличаване на интензитета се увеличава и усещането за сила на звука. Силата на звука може да се определи количествено чрез сравняване на слуховите усещания, причинени от звукови вълни от източници с различна интензивност.

Когато звукът се разпространява в среда, възниква допълнително налягане, което се движи от източника на звук към приемника. Величината на това звуково налягане Pсъщо така представлява физическите характеристики на звука и неговата среда за разпространение. Свързано е с интензивността. азсъотношение

където p е плътността на средата; Ие скоростта на разпространение на звука в средата.

стойността Z - riНаречен специфичен акустичен импедансили специфичен акустичен импеданс.

Честотата на звуковите хармонични трептения определя тази страна на звуковото усещане, която се нарича височина на звука.Ако звуковите вибрации са периодични, но не се подчиняват на хармоничния закон, тогава височината се оценява от ухото по честотата на основния тон (първият хармоничен компонент в серията на Фурие), чийто период съвпада с периода на сложен звуков ефект.

Имайте предвид, че възможността за оценка на височината на звука на човешкия слухов апарат е свързана с продължителността на звука. Ако времето на експозиция е по-малко от 1/20 s, тогава ухото не е в състояние да оцени височината на звука.

Звуковите вибрации, близки по честота с едновременно звучене, се възприемат като звуци с различна височина, ако относителната честотна разлика надвишава 2-3%. При по-малка честотна разлика има усещане за непрекъснат звук със средна височина.

Спектралният състав на звуковите вибрации (виж фиг. 7.1) се определя от броя на хармоничните компоненти и съотношението на техните амплитуди и характеризира тембързвук. Тембърът, като физиологична характеристика на слуховото усещане, до известна степен зависи и от скоростта на нарастване и променливостта на звука.

Звукът като физическо явление се характеризира със звуково налягане П(Pa), интензитет аз(W / m 2) и честота е(Hz).

Звукът като физиологично явление се характеризира с нивото на звука (телефони) и силата на звука (сън).

Разпространението на звуковите вълни е придружено от пренос на вибрационна енергия в пространството. Неговото количество, преминаващо през района
1 m 2, разположен перпендикулярно на посоката на разпространение на звуковата вълна, определя интензитета или силата на звука аз,

W/m 2, (7.1)

където Ее потокът на звукова енергия, W; С- Площ, m2.

Човешкото ухо не е чувствително към интензитета на звука, а към натиска. Р, изобразена от звукова вълна, която се определя от формулата

където Фе нормалната сила, с която звуковата вълна действа върху повърхността, N; Се повърхността, върху която пада звуковата вълна, m 2 .

Интензитетите на звука и нивата на звуковото налягане, с които трябва да се работи на практика, варират значително. Трептенията на звуковите честоти могат да се възприемат от човешкото ухо само при определен интензитет или звуково налягане. Праговите стойности на звуковото налягане, при които звукът не се възприема или звуковото усещане се превръща в болка, се наричат съответно праг на слуха и праг на болка.

Прагът на чуваемост при честота 1000 Hz съответства на интензитет на звука от 10 -12 W/m 2 и звуково налягане от 2·10 -5 Pa. При интензитет на звука 1 W/m 2 и звуково налягане 2·10 1 Pa (при честота 1000 Hz) се създава усещане за болка в ушите. Тези нива се наричат праг на болка и надвишават прага на слуха съответно с 10 12 и 10 6 пъти.

За да се оцени шума, е удобно да се измерва не абсолютната стойност на интензитета и налягането, а тяхното относително ниво в логаритмични единици, характеризиращи се със съотношението на реално създадения интензитет и налягане към техните стойности, съответстващи на прага на слуха. В логаритмична скала увеличаването на интензитета и налягането на звука с 10 пъти съответства на увеличаване на усещането с 1 единица, наречено бяло (B):

, Бел, (7.3)

(9.3)

където аз o и Р o - начални стойности на интензитета и звуковото налягане (интензитет и налягане на звука на прага на слуха).

За първоначалната цифра 0 (нула) Bel е приет праг за чуване стойността на звуковото налягане 2·10 -5 Pa (праг на чуване или възприятие). Целият диапазон на енергия, възприеман от ухото като звук, се вписва при тези условия в 13-14 B. За удобство те използват не бяло, а единица 10 пъти по-малка - децибел (dB), което съответства на минималното увеличение на силата на звука различим от ухото.

Понастоящем е общоприето интензитетът на шума да се характеризира чрез нива на звуково налягане, определени по формулата

, dB, (7.4)

където Р- RMS стойност на звуковото налягане, Pa; Р o - начална стойност на звуковото налягане (във въздух Р o = 2·10 -5 Pa).

Третата важна характеристика на звука, която определя неговата височина, е честотата на вибрациите, измерена чрез броя на пълните вибрации, направени за 1 s (Hz). Честотата на трептене определя височината на звука: колкото по-висока е честотата на трептене, толкова по-висок е звукът. Въпреки това, в реалния живот, включително в производствени условия, най-често срещаме звуци с честота от 50 до 5000 Hz. Човешкият слухов орган реагира не на абсолютно, а на относително увеличаване на честотите: удвояването на честотата на трептене се възприема като повишаване на тона с определена величина, наречена октава. По този начин октавата е диапазон, в който горната гранична честота е равна на два пъти долната честота.

Това предположение се дължи на факта, че когато честотата се удвои, височината се променя със същото количество, независимо от честотния интервал, в който се случва тази промяна. Всяка октавна лента се характеризира със средна геометрична честота, определена по формулата

където е 1 – долна гранична честота, Hz; е 2 – горна гранична честота, Hz.

Целият честотен диапазон на звуците, чувани от човек, е разделен на октави със средни геометрични честоти от 31,5; 63; 125; 250; 500; 1000; 2000 г.; 4000 и 8000 Hz.

Разпределението на енергията върху честотите на шума е неговият спектрален състав. При хигиенната оценка на шума се измерват както неговият интензитет (сила), така и спектралният състав по отношение на честотите.

Възприемането на звуците зависи от честотата на вибрациите. Звуците, които са еднакви по интензивност, но различни по честота, се възприемат от ухото като неравномерно силни. Когато честотата се промени, нивата на интензитета на звука, които определят прага на слуха, се променят значително. Зависимостта на възприемането на звуци с различни нива на интензитет от честотата се илюстрира с т. нар. криви на еднаква сила на звука (фиг. 7.1). За да се оцени нивото на възприемане на звуци с различни честоти, се въвежда концепцията за нивото на силата на звука, т.е. условно намаляване на звуци с различни честоти, но една и съща сила на звука до същото ниво при честота от 1000 Hz.

Ориз. 7.1. Криви на еднаква сила на звука

Нивото на силата на звука е нивото на интензивност (звуково налягане) на даден звук с честота 1000 Hz, който е еднакво силен с него за ухото. Това означава, че всяка една крива на силата на звука съответства на едно ниво на силата на звука (от ниво на силата на звука 0, съответстващо на прага на слуха, до силата, равна на 120, съответстваща на прага на болка). Нивото на силата на звука се измерва в извънсистемна безразмерна единица - phon.

Оценката на звуковото възприятие с помощта на ниво на силата на звука, измерено във фони, не дава пълна физиологична картина на ефекта на звука върху слуховия апарат, т.к. Увеличение на нивото на звука с 10 dB създава усещането за удвояване на силата на звука.

Количествена връзка между физиологичното усещане за сила на звука и нивото на силата на звука може да бъде получена от скалата на силата на звука. Скалата за силата на звука се формира лесно, като се вземе предвид съотношението, че стойността на силата на звука на един син съответства на нивото на силата на звука от 40 phon (фиг. . 7.2).

Ориз. 7.2. Обемна скала

Продължителното излагане на шум при високи нива на интензитет може да причини десенсибилизация слухов анализатор, както и причиняват нарушения на нервната система и засягат други функции на тялото (нарушават съня, пречат на извършването на натоварващи умствена работа), така че за различни стаи и различни видовеработи, се установяват различни допустими нива на шум.

Шумът под 30-35 dB не се чувства уморителен или забележим. Това ниво на шум е приемливо за читални, болнични отделения, дневни през нощта. За конструкторски бюра, офис помещения се допуска ниво на шум от 50-60 dB.

Класификация на шума

Индустриалният шум може да бъде класифициран според различни критерии.

По произход - аеродинамични, хидродинамични, метални и др.

Според честотната характеристика - нискочестотни (1-350 Hz), средни честоти (350-800 Hz), високочестотни (повече от 800 Hz).

Според спектъра - широколентов (шум с непрекъснат спектър с ширина повече от 1 октава), тонален (шум, в спектъра на който има изразени тонове). Широколентовият шум с еднакъв интензитет на звука на всички честоти обикновено се нарича "бял". Тоналната природа на шума за практически цели се установява чрез измерване в честотни ленти 1/3 октава чрез превишаване на нивото в една лента над съседните с най-малко 10 dB.

Според времевите характеристики шумът се разделя на постоянен или стабилен и непостоянен. Постоянен шум е шумът, чието ниво на звука по време на 8-часов работен ден или при измерване в помещенията на жилищни и обществени сгради, на територията на жилищното застрояване, се променя във времето с не повече от 5 dBA при измерване на времева характеристика на шумомера "бавно".

Прекъснат шум е шум, чието ниво на звука по време на 8-часов работен ден, по време на работна смяна или по време на измервания в помещенията на жилищни и обществени сгради, на територията на жилищното застрояване се променя с течение на времето с повече от 5 dBA при измерване във времето. характеристика на шумомера "бавно".

Периодичният шум може да бъде променлив, периодичен и импулсивен:

променлив във времето шум е шум, чието ниво на звука се променя непрекъснато във времето;

периодичен шум - това е шум, чието ниво на звука се променя стъпаловидно (с 5 dBA или повече), а продължителността на интервалите, през които нивото остава постоянно, е 1 s или повече;

импулсен шум е шум, състоящ се от един или повече аудиосигнала, всеки с продължителност по-малко от 1 s, с нива на звука в dBA ази dBA, измерени съответно на времевите характеристики "импулс" и "бавен", се различават с най-малко 7 dB.

Последните два вида шум (прекъснат и импулсен) се характеризират с рязка промяна в звуковата енергия с течение на времето (свирки, бипкания, удари на ковашки чук, изстрели и др.).

Характеристики на постоянния шум на работните места са нивата на звуково налягане в dB в октавни ленти със средни геометрични честоти 31,5; 63; 125; 250; 500; 1000; 2000 г.; 4000; 8000 Hz, определено по формула (7.4).

Допуска се за характеристика на постоянния широколентов шум на работните места нивото на звука в dBA, измерено върху „бавната“ времева характеристика на шумомера, определена по формулата:

, dBA, (7,6)

където P (A) е средно квадратната стойност на звуковото налягане, като се вземе предвид корекцията "A" на шумомера, Pa

Характеристика на периодичния шум на работните места е еквивалентното (по отношение на енергията) ниво на звука в dBA.

Еквивалентно (енергийно) ниво на звука, Л A(eq), в dBA на даден периодичен шум, е нивото на звука на непрекъснат широколентов шум, който има същото RMS звуково налягане като дадения периодичен шум за определен интервал от време и се определя по формулата

, dBA, (7,7)

където потупване)е текущата стойност на средноквадратичното звуково налягане, като се вземе предвид корекцията " НО„Звукомер, Pa; стр 0 - началната стойност на звуковото налягане (във въздух стр 0 = 2 10 -5 Pa); т– продължителност на шума, ч.

шум- това е набор от звуци с различна интензивност и височина, произволно променящи се във времето и причиняващи неприятни субективни усещания у работниците. От физиологична гледна точка шумът е всеки нежелан звук, който пречи на възприемането на полезни звуци под формата на производствени сигнали и реч.

Шумът като физически фактор е вълнообразно механично колебателно движение на еластична среда (въздух), което по правило има случаен произволен характер. В този случай източникът му е всяко трептящо тяло, изведено от стабилно състояние от външна сила.

Характерът на разпространението на осцилаторно движение в среда се нарича звукова вълна,и областта на околната среда, в която се разпространява - звуково поле.

Звукпредставлява осцилаторно движение на еластична среда, възприемано от нашия орган на слуха. Движението на звукова вълна във въздуха е придружено от периодично повишаване и намаляване на налягането. Периодичното повишаване на налягането на въздуха в сравнение с атмосферното налягане в непроменена среда се нарича звуково налягане.Колкото по-голям е натискът, толкова по-силно е дразненето на органа на слуха и усещането за сила на звука. В акустиката звуковото налягане се измерва в N/m2 или Pa. Звуковата вълна се характеризира с честота f, Hz, интензитет на звука аз W/m 2 звукова мощност W,вт Скоростта на разпространение на звуковите вълни в атмосферата при 20 °C и нормално атмосферно налягане е 344 m/s. Скоростта на звука не зависи от честотата на звуковите вибрации и е постоянна стойност при постоянни параметри на средата. С повишаване на температурата на въздуха с 1 °C скоростта на звука се увеличава с приблизително 0,71 m/s.

Органите на слуха на човека възприемат звукови вибрации в честотния диапазон от 16 до 20 000 Hz, зоната на най-голяма слухова чувствителност е в района на 50-5000 Hz. Вибрациите с честота до 16 Hz (инфразвук) и над 20 000 Hz (ултразвук) не се възприемат от човешкото ухо.

Интензитетът на шума (звука) се измерва както в целия честотен диапазон (обща звукова енергия), така и в определен диапазон от честотната лента - в рамките на октави.

октава- това е честотният диапазон, в който горната честотна граница е два пъти по-ниска (например 40-80, 80-160 Hz). За обозначаване на октава обаче обикновено не се посочва честотният диапазон, а т.нар. средни геометрични честоти,които характеризират лентата като цяло и се определят по формулата

където f 1 и f 2 - съответно най-ниската и най-високата честота, Hz.

Така че, за октава от 40-80 Hz, средната геометрична честота е 62,5 Hz; за октава 80-160 Hz - 125 Hz и др.

При акустичните измервания интензитетът се определя в рамките на честотни ленти, равни на октава, половин октава и една трета от октава.

Средногеометричните честоти на октавните ленти са стандартизирани и за санитарно-хигиенната оценка на шума са 31,5; 63; 125; 250; 500; 1000; 2000 г.; 4000; 8000 Hz.

Нарича се минималното количество звук, който може да се чуе от ухото праг на слуха(I 0 \u003d 10 -12 W / m 2), съответства на звуковото налягане P 0 = 2-Ю "5 Па.

Праг на болкавъзниква при сила на звука, равна на 10 2 W / m 2, и съответното звуково налягане е 2 * 10 2 Pa. Както можете да видите, промените в звуковото налягане на чуваемите звуци са огромни и възлизат на около 10 7 пъти. Следователно, за удобство на измерването и санитарно-хигиенното регулиране на интензитета на звука и звуковото налягане се вземат не абсолютни физически, а относителни единици, които са логаритмите на съотношенията на тези количества към условното нулево ниво, съответстващо на прага на слуха на стандартен тон с честота 1000 Hz.

Ниво на интензитет на звука L, dB, определено по формулата

където аз- интензитет на звука, W/m 2 ; I 0 - интензитет на звука, приет като праг на чуваемост, равен на 10 -12 W/m 2 . Тъй като интензитетът на звука е пропорционален на квадрата на звуковото налягане, тази формула може да се запише като

Тези логаритми на съотношенията се наричат съответно нива на интензитет на звукаили по-често нива на звуково наляганете се изразяват в белах(Б).

Освен това за санитарно-хигиенна оценка на въздействието на шума върху човешкото тяло се използва такъв индикатор като нивото на звука, определено по скалата А на шумомер с размер в dBA.

Тъй като човешкият слухов орган е в състояние да различи промяна в нивото на интензитета на звука с 0,1 B, по-удобно е за практическа употреба да има единица 10 пъти по-малко - децибел(dB).

Използването на децибелната скала е много удобно, тъй като целият огромен диапазон от звукови звуци се вписва в по-малко от 140 dB. При излагане на звук над 140 dB са възможни болка и разкъсване на тъпанчето.

В производствените условия, като правило, има шумове с различна интензивност и честота, които се създават в резултат на работата на различни механизми, агрегати и други устройства.

Производственият шум, който е сложен звук, може да бъде разложен на прости компоненти, чието графично представяне се нарича спектър(фиг. 2.4). Това е комбинация от осем нива на звуково налягане при всички средни геометрични честоти. Характерът може да е различен в зависимост от преобладаващите честоти.

Ориз. 2.4.Основни видове шумови спектри: но -дискретни (линейни); б- твърдо; в -смесени

Ако в този набор са представени нормативните стойности на нивата на звуково налягане, то се нарича ограничен спектър(PS). Всеки от ограничаващите спектри има свой собствен индекс, например PS-80, където 80 е стандартното ниво на звуково налягане (dB) в октавната лента с f = 1000 Hz.

Съгласно GOST 12.1.003 шумът се класифицира според следните характеристики:

♦ по естеството на спектъра: широколентов достъп,с непрекъснат спектър, широк повече от една октава; тонален,в спектъра на които има чуваеми тонове. Тоналният характер се определя от превишението на нивото на шума в една лента над съседните ленти от една трета октава с най-малко 10 dB;

♦ по времеви характеристики: постояненИ непостоянен;

♦ шумът се отличава по честотна характеристика ниско, средноИ висока честота,имащи съответно граници от 16-350, 350-800 и над 800 Hz.

Периодичните шумове от своя страна се делят на:

♦ включен колебаещи се във времетонивото на звука, което се променя непрекъснато във времето;

♦ прекъсващ,нивото на звука, което се променя на стъпки (с 5 dBA или повече), и продължителността на интервалите, през които нивото остава постоянно, е 1 s или повече;

♦ импулс,състоящ се от един или повече звукови сигнали, всеки с продължителност по-малко от 1 s, докато нивата на звука се различават с най-малко 7 dB.

Характеризирането на шума в децибели в рамките на честотите не винаги е достатъчно. Известно е, че звуците с еднакъв интензитет, но различни честоти се възприемат от ухото като неравномерно силни. Звуци с ниска или много висока честота (близо Горна границавъзприемани честоти) се възприемат като по-тихи в сравнение със звуците в средната зона. Следователно, за да се сравняват звуци с различен честотен състав по отношение на тяхната сила, се използват единици за сила на звука - фоновеИ сън.

Единицата за сравнение условно се приема като звук с честота 1000 Hz. IN международни препоръкипрез последните години за стандарт се приема звук с честота 2000 Hz.

Ниво на силата на звука на шума(звук) е нивото на сила на звук, равно на този шум с честота на трептене 1000 Hz, за което нивото на силата на звука в децибели условно се приема като ниво на силата на звука във фони. Един фон е силата на звука при 1000 Hz и ниво на интензитет 1 dB. При 1000 Hz нивата на звука са равни на нивата на звуковото налягане. Например, звук с честота на трептене 100 Hz и сила 50 dB се възприема като равен на звук с честота на трептене 1000 Hz и сила 20 dB (20 фона). При ниски нива на сила на звука и ниски честоти несъответствията между интензитета на звука в децибели и нивото на силата на звука във фоновете са най-големи. С увеличаването на силата на звука и честотата тази разлика се изглажда.

Ориз. 2.5.Криви на еднаква сила на звуците

На фиг. 2.5 показва равни криви на силата на звука, характеризиращи нивата на силата на звука в рамките на чуваемостта. Вижда се, че човешкият слухов орган има най-висока чувствителност при 800-4000 Hz, а най-ниска - при 20-100 Hz.

Наред с оценката на силата на шума във фона се използва и друга единица за сила на звука - сън, който по-ясно отразява промяната в субективно възприеманата сила на звука и ви позволява да определите колко пъти един звук е по-силен от друг. С увеличаване на обема с 10 фона, нивото на силата на звука в синовете се увеличава с 2 пъти.

Скалата за силата на звука в сънищата ви позволява да определите колко пъти силата на шума е намаляла след въвеждането на определени мерки за борба с него или колко пъти шумът на едно работно място е по-силен от шума на друго.

При едновременното разпространение на няколко звукови вълни е възможно да се увеличи или намали силата на шума в резултат на интерференционни явления.

Вибрация- това са механични трептения и вълни в твърди тела или по-точно това са механични, най-често синусоидални, трептения, които възникват в машини и апарати.

Според метода на въздействие върху човек вибрациите се разделят на общ,предава се през опорните повърхности към тялото на седящ или стоящ човек, и местенпредавани чрез човешки ръце.

Общата вибрация, в зависимост от източника на нейното възникване, се разделя на три категории:

♦ транспорт: засяга операторите на мобилни машини и Превозно средствопо време на движението им (1-ва категория);

♦ транспортно-технологични: с ограничено движение само по специално подготвени повърхности на производствени помещения (2-ра категория);

♦ технологичен: засяга операторите на стационарни машини или се предава на работни места, които нямат източници на вибрации (категория 3).

♦ на постоянни работни места в производствени помещения;

♦ на работни места в складове, столови, битови, дежурни и други спомагателни производствени помещения, където няма машини и механизми, генериращи вибрации;

♦ на работни места в административните и обслужващи помещения на управлението на завода, конструкторски бюра, лаборатории, учебни центрове, компютърни центрове, здравни центрове, офис помещения, работни стаи и други помещения за умствени работници.

На обща вибрация най-често са изложени транспортни работници, оператори на мощни матрици, щанцови преси и др.

Основни физически параметри на вибрацията: честота е, Hz; амплитуда на трептене A, m; скорост на трептене V,Госпожица; осцилаторно ускорение но, m/s 2 .

Според естеството на спектъра вибрациите се разделят на:

♦ до теснолентовс разположен честотен спектър
в тясна лента. В същото време нивото на контролирана пара
метра в октавната честотна лента с повече от 15 dB над
няма стойности в съседни ленти от една трета октава;

♦ широколентов достъпс честотен спектър, разположен
широка лента (широчина повече от една октава).

Според времевите характеристики вибрациите се разделят на:

♦ включен постоянен,за които спектралният или коригиран с честота нормализиран параметър по време на времето на наблюдение (най-малко 10 минути или времето на технологичния цикъл) се променя с не повече от 2 пъти (6 dB), когато се измерва с времева константа от 1 s;

♦ непостоянен,за които спектралният или коригиран с честота нормализиран параметър по време на времето за наблюдение (най-малко 10 минути или времето на технологичния цикъл) се променя повече от 2 пъти (6 dB), когато се измерва с времева константа от 1 s.

Прекъсната вибрация е:

♦ колебливвъв времето, за което стойността на нормализирания параметър се променя непрекъснато във времето;

♦ прекъсващкогато въздействието на вибрацията върху човек е прекъснато и продължителността на интервалите, през които вибрацията е засегната, е повече от 1 s;

♦ импулс,състояща се от един или повече вибрационни въздействия (удари), всеки с продължителност по-малко от 1 s.

На локални вибрации са изложени основно лицата, работещи с ръчни механизирани електрически или пневматични инструменти.

Както и за шума, целият спектър на вибрационните честоти, възприемани от човек, може да бъде разделен на октавни и една трета октава честотни ленти със средни геометрични честоти на октавни ленти 1; 2; 4; 8; 16; 32; 63; 125; 250; 500; 1000 и 2000 Hz.

Стойността V0\u003d 510 -8 m / s, съответстваща на средноквадратната вибрационна скорост при стандартен праг на звуково налягане от 2 10 -5 Pa, въпреки че прагът на възприемане на вибрации за човек е много по-висок и равен на 10 -4 m / с. За стойност се приема нулевото ниво на осцилаторно ускорение а = 3-10 -4 m/s 2 . При скорост на колебания от 1 m/s човек изпитва болка.

Тъй като абсолютните стойности на параметрите, характеризиращи вибрациите, варират в много широк диапазон, е по-удобно да се измерват нереални стойности

на тези параметри и логаритмите на техните съотношения към праговите.

Ниво на скоростта на вибрация L v , dB, определено по формулата

където V- действителна стойност на скоростта на вибрациите, m/s; V0- прагова стойност на скоростта на вибрация (510 -8 m/s).

Спектрите на нивата на вибрационната скорост са основните характеристики на вибрациите; те могат да бъдат, точно както за шума, дискретни, непрекъснати и смесени.

SanPiN 2.2.4/2.1.8.10-33-2002 дава връзката между нивата на скоростта на вибрация в децибели и нейните стойности в метри в секунда, както и между логаритмичните нива на вибрационното ускорение в децибели и неговите стойности в метри в секунда на квадрат.

2.4.2. Въздействие шум, вибрации идруги колебания в човешкото тяло

Шумът и вибрациите могат в по-голяма или по-малка степен да активират временно или трайно да потиснат определени психични процеси в човешкото тяло. Физиопатологичните последици могат да се проявят под формата на нарушение на функциите на слуха и други анализатори, например вестибуларния апарат, координиращ функциите на мозъчната кора, нервната или храносмилателната система, кръвоносна система. Освен това шумът влияе върху метаболизма на въглехидратите, мазнините и протеините в тялото.

Звуците с различни честоти, дори с еднакъв интензитет, се възприемат различно. Нискочестотните звуци се възприемат като относително тихи, но с увеличаване на честотата им обемът на възприятието се увеличава и когато се приближават до горната високочестотна граница на звуковия спектър, обемът на възприятието отново пада.

Областта на слухово възприятие, достъпна за човешкото ухо, е ограничена от праговете на слуха и усещането за болка (фиг. 2.6). Границите на тези прагове, в зависимост от

Ориз. 2.6.Зона на слухово възприятие: P - реч; М - музика; C - праг на слуха; B - праг на болка

ти се променят значително с честотата. Това обяснява, че високочестотните звуци са по-неприятни за човек от нискочестотните (при същите нива на звуково налягане).

Професионалният шум с различна интензивност и спектър, който засяга работниците продължително време, може в крайна сметка да доведе до намаляване на остротата на слуха при последните, а понякога и до развитие на професионална глухота. Установено е, че загубата на слуха обикновено настъпва при излагане на шум в честотния диапазон 3000-6000 Hz, а разбираемостта на речта е нарушена при честота 1000-2000 Hz. Най-голяма загуба на слуха при работещите се наблюдава през първите десет години на работа, като тази опасност нараства с възрастта.

Вибрацията засяга централната нервна система (ЦНС), стомашно-чревния тракт, балансови органи ( вестибуларен апарат), причинява световъртеж, изтръпване на крайниците, ставни заболявания. Продължителното излагане на вибрации води до професионална болест- вибрационна болест, ефективно лечение

Ориз. 2.7.Видове въздействие на вибрациите върху човешкото тяло

което е възможно само за ранни стадии, а възстановяването на нарушените функции протича изключително бавно и при определени условия в организма могат да възникнат необратими процеси, придружени от пълна загуба на работоспособност.

На фиг. 2.7 обобщава въздействието на вибрациите върху човешкото тяло.

с изключение вредни ефективърху човешкото тяло, вибрациите водят до разрушаване на сгради, конструкции, комуникации, повреда на оборудването. Неговото отрицателно въздействие е и в намаляване на ефективността на работа на машини и механизми, преждевременно износване на въртящите се части поради техния дисбаланс, понижаване на точността на контролно-измервателните уреди (CIP), нарушаване на функционирането на системите за автоматично управление и др.

чрез инфразвукПрието е да се наричат вибрации, разпространяващи се във въздуха с честота под 16 Hz. Ниската честота на инфразвуковата вибрация определя редица особености на нейното разпространение в заобикаляща среда. Поради голямата дължина на вълната, инфразвуковите вибрации се абсорбират по-малко в атмосферата и по-лесно заобикалят препятствия, отколкото вибрациите с по-висока честота. Това обяснява способността на инфразвука да се разпространява на значителни разстояния с малка загуба на енергия. Ето защо стандартните мерки за борба с шума в този случай са неефективни.

Под въздействието на инфразвука възникват вибрации на големи елементи на строителните конструкции и поради резонансни ефекти и възбуждане на вторичен индуциран шум в звуковия диапазон може да се получи инфразвуково усилване в някои помещения.

Източниците на инфразвук могат да бъдат средства за сухопътен, въздушен и воден транспорт, пулсации на налягането в газовъздушни смеси (дюзи с голям диаметър) и др.

Компресорите са най-характерният и широко разпространен източник на ниски акустични вибрации. Отбелязва се, че шумът от компресорните магазини е нискочестотен с преобладаване на инфразвука, а в кабините на операторите инфразвукът става по-изразен поради затихването на високочестотните шумове.

Мощните вентилационни и климатични системи също са източници на инфразвукови вибрации. Максималните нива на тяхното звуково налягане достигат съответно 106 dB при 20 Hz, 98 dB при 4 Hz, 85 dB при 2 и 8 Hz.

В честотния диапазон от 16-30 Hz, прагът за възприемане на инфразвукови вибрации за слуховия анализатор е 80-120 dBA, и праг на болка- 130-140 dBA.

Ефектът на инфразвука върху човек се възприема като физическо натоварване: нарушава се пространствената ориентация, морска болест, храносмилателни разстройства, зрителни нарушения, замаяност и периферна циркулация. Степента на експозиция зависи от честотния диапазон, нивото на звуковото налягане и продължителността на експозицията. Трептения с честота 7 Hz пречат на концентрацията и предизвикват чувство на умора, главоболиеи гадене. Най-опасните трептения с честота 8 Hz. Те могат да причинят феномена на резонанс на кръвоносната система, водещ до претоварване на сърдечния мускул, сърдечен ударили дори разкъсване на някои кръвоносни съдове. Инфразвукът с нисък интензитет може да предизвика повишена нервност, да предизвика депресия.

Ултразвуковото оборудване и технологии се използват широко в различни клонове на човешката дейност с цел активно въздействие върху вещества (запояване,

заваряване, калайдисване, механична обработка, обезмасляване на части и др.); структурен анализ и контрол на физико-механичните свойства на материята и материалите (дефектоскопия); за обработка и предаване на радарни и компютърни сигнали; в медицината - за диагностика и терапия различни заболяванияизползване на звукови изображения, изрязване и съединяване на биологични тъкани, стерилизиране на инструменти, ръце и др.

Ултразвуковите устройства с работни честоти 20-30 kHz се използват широко в индустрията. Най-често срещаните нива на звук и ултразвуково налягане на работните места в производството са 90-120 dB.

ултразвукобичайно е да се разглеждат трептения над 20 kHz, които се разпространяват както във въздуха, така и в течна и твърда среда. В промишлената санитария се разграничават контактни и въздушни видове ултразвук (San-PiN 9-87-98 и SanPiN 9-88-98).

контактен ултразвук- това е ултразвук, предаван, когато ръцете или други части на човешкото тяло влязат в контакт с неговия източник, детайли, устройства за тяхното задържане, озвучени течности, скенери на медицинска ултразвукова апаратура, търсещи глави на ултразвукови дефектоскопи и др.

въздушен ултразвукса ултразвукови вибрации във въздуха.

От тези определения следва, че ултразвукът се предава на човек чрез контакт с въздух, вода или директно от вибрираща повърхност (инструменти, машини, апарати и други възможни източници).

Праговете за слухово възприемане на високочестотни звуци и ултразвуци са при честота 20 kHz - 110 dB, 30 kHz - до 115 dB и 40 kHz - до 130 dB. Условно ултразвуковият диапазон се разделя на нискочестотен - 1.1210 4 -1.0 10 5 Hz, разпространяващ се по въздух и контакт, и високочестотен - 1.0 10 5 -1.0 10 9, разпространяващ се само чрез контакт.

Високочестотният ултразвук практически не се разпространява във въздуха и може да засегне работниците главно, когато ултразвуковият източник влезе в контакт с отворената повърхност на тялото.

Нискочестотният ултразвук, напротив, има общ ефект върху работниците чрез въздуха и локален поради контакта на ръцете с детайлите, в които се възбуждат ултразвукови вибрации.

Ултразвуковите вибрации директно при източника на тяхното образуване се разпространяват в посока, но вече на малко разстояние от източника (25-50 см) се превръщат в концентрични вълни, изпълвайки цялото работно помещение с ултразвук и високочестотен шум.

Ултразвукът има значителен ефект върху човешкото тяло. Както вече беше отбелязано, ултразвукът може да се разпространява във всички среди: газообразни, течни и твърди. Следователно в човешкото тяло той засяга не само самите органи и тъкани, но и клетъчните и други течности. Когато се разпространява в течна среда, ултразвукът причинява кавитация на тази течност, тоест образуването в нея на най-малките празни мехурчета, пълни с парите на тази течност и разтворените в нея вещества, и тяхното компресиране (колапс). Този процес е придружен от образуване на шум.

При работа с мощни ултразвукови устройства операторите се оплакват от главоболие, което по правило изчезва при спиране на работата; бърза умора; нарушение на нощния сън; чувство на непреодолима сънливост през деня; замъглено зрение, усещане за натиск върху очни ябълки; слаб апетит; постоянна сухота в устата и скованост на езика; болки в корема и др.