Методы измерения и контроля шума

 

Условия контроля и измерения шума на рабочих местах устанавливаются стандартами ГОСТ 12.1.003-2014 и ГОСТ ISO 9612-2016 «Акустика. Измерения шума для оценки его воздействия на человека. Метод измерений на рабочих местах», вводимого с 1 сентября 2017 года.

Согласно ГОСТ ISO 9612 организация или подразделение (далее - испытательная лаборатория), выполняющее измерение на рабочем месте, должна предварительно проанализировать рабочую обстановку и на основе результатов анализа выбрать номинальный (представительный) рабочий день, в который будут проведены измерения, и оптимальную стратегию измерений.

Применяют три основные стратегии измерения, различающиеся базовым элементом измерения:

a) на основе рабочей операции, когда проведенный анализ работ, выполняемых в течение дня данным работником, позволяет разбить их на ряд представительных рабочих операций, для каждой из которых потом выполняют несколько измерений;

б) на основе трудовой функции, когда выборочные измерения проводят в процессе выполнения данной рабочей функции;

в) на основе рабочего дня, когда значение измеряемой величины получают непрерывным измерением шума на рабочем месте в течение всего рабочего дня.

При этом под наименованиями этих стратегий понимают:

– рабочая) операция (task) – четко выделяемая часть действий работника в течение рабочей смены;

– трудовая функция (job) – поставленный в соответствие конкретному работнику элемент производственного процесса, который включает в себя все рабочие операции, выполняемые работником в течение рабочего дня или рабочей смены. Трудовую функцию чаще всего идентифицируют профессией работника, иногда для определенности указывая дополнительные атрибуты (например, «сварщик, технологическая линия А», рис. 2.14);

– номинальный (рабочий) день (nominal day) – рабочий день, выбранный для оценки шумового воздействия. Номинальный день определяют на основе анализа производимых работ в зависимости от цели измерений. Например, это может быть типичный (представительный) с точки зрения шумового воздействия на работника день из заданного количества рабочих дней или день, в который воздействие шума максимально. При оценке воздействия шума на рабочем месте базовым интервалом времени обычно является одна рабочая смена. Однако возможны ситуации, когда необходимо оценить воздействие на более длительном интервале времени, например за неделю и более.

Оптимальная стратегия подразумевает разумный компромисс между затратами на проведение измерений и точностью результатов измерений. Обычно для целей оценки шума на рабочем месте достаточна точность технического метода по ГОСТ ISO 9612, однако в ряде случаев может потребоваться применение метода, обеспечивающего более высокую точность (например, включающего измерения шума непосредственно в слуховом канале работника, применение средств измерений более высокого класса точности, увеличение продолжительности проведения измерений и т.п.).

Рис. 2.14. Пример трудовых функций и рабочих операций
в иерархии производства:

 Трудовая функция 1 – монтажник строительных лесов; трудовая функция 2 – сварщик; трудовая функция 3 – маляр; трудовая функция 4 – кладовщик; операция 1 – планирование работ; операция 2 – зачистка; операция 3 – сварка

 

Конечным результатом анализа рабочей обстановки будет составление испытательной лабораторией методики выполнения измерений на данном рабочем месте, в которой будут определены последовательность выполняемых в процессе измерений операции и способ расчета характеристик неопределенности измерения для выбранной стратегии измерений. В качестве оптимальной стратегии может быть выбрана одна из трех стратегий, предлагаемых ГОСТ ISO 9612, комбинация этих стратегий или иная стратегия в случае, если испытательной лабораторией доказана ее целесообразность. Рекомендации по выбору оптимальной стратегии измерений шума в зависимости от характера выполняемых работ приведены в табл. 2.33.

Этапы организации работ по измерению шума на рабочем месте:

Этап 1. Анализ рабочей обстановки. Анализ рабочей обстановки должен предоставить информацию о характере работы и рабочем месте, достаточную для выбора стратегии и планирования измерения.

Этап 2. Выбор стратегии измерения. Применяют три основные стратегии измерения, различающиеся базовым элементом измерения, которым может быть либо рабочая операция, либо трудовая функция, либо рабочий день (табл. 2.33).

Этап 3. Проведение измерений. Основной измеряемой величиной является L_{pA , eqTe}. При необходимости проводят также измерения L_{p ,С peak}. Измерение проводят в соответствии с выбранной стратегией.

Этап 4. Проверка на ошибки и анализ источников неопределенности измерения. Должна быть проведена оценка источников возможных ошибок и неопределенности измерения.

Этап 5. Вычисления и представление результата измерения.
В зависимости от выбранной стратегии измерения рассчитывают значение L_{EX ,8 h} и соответствующую ему неопределенность измерения, которые в совокупности составляют результат измерения.

Таблица 2.33

Рекомендации по выбору стратегии измерения шума
 в зависимости от характера выполняемых работ

Характер выполняемых работ	Стратегия измерения на основе
	рабочей операции	трудовой функции	рабочего дня
Фиксированное рабочее место, простая или единичная операция	+*	–	–
Фиксированное рабочее место, сложные или множественные операции	+*	+	+
Нестационарное рабочее место, известная структура дня, небольшое число операций	+*	+	+
Нестационарное рабочее место, известная структура дня, большое число операций или сложная структура дня	+	+	+*
Нестационарное рабочее место, неизвестная структура дня	–	+	+*
Фиксированное или нестационарное рабочее место, множественные операции неизвестной продолжительности	–	+*	+
Фиксированное или нестационарное рабочее место, неопределенные операции	–	+*	+
+ Возможная стратегия. *Рекомендуемая стратегия.

Измерения выполняют с использованием средств измерений следующих типов:

– персональный дозиметр шума, который находится у работника при измерении шума на его рабочем месте:

– интегрирующий-усредняющий шумомер. который оператор устанавливает в определенных точках или удерживает в руках, перемещаясь вслед за работником.

Персональные дозиметры шума могут быть использованы для любых видов измерений в любой рабочей обстановке. Если необходимо проводить долговременные измерения на рабочем месте работника, который в течение рабочего дня перемещается с места на место, выполняет сложные или плохо формализуемые рабочие задания или большое число разных операций, то использование персонального дозиметра шума является предпочтительным. Если же работник в течение рабочего дня находится преимущественно на одном и том же месте, выполняя при этом одну или несколько рабочих операций,
то в этом случае удобно использовать шумомер. установленный в фиксированном положении или удерживаемый руками оператора.

Проверку работоспособности средства измерений на месте его применения проводят в отношении всей измерительной цепи, включая микрофон. Данная процедура предназначена для подтверждения достоверности полученных результатов измерений и отличается от калибровки в лабораторных условиях. При проведении проверки работоспособности акустический калибратор, удовлетворяющий
требованиям к приборам класса 1 no IEC 60942:2003 последовательно соединяют с каждым микрофоном и записывают значение уровня звука на одной или нескольких частотах калибратора в пределах
диапазона частот измерений. Эту операцию выполняют в условиях малошумного помещения.

Проверку работоспособности на месте проводят перед каждой серией измерений и в начале каждой дневной серии измерений. В конце каждой серии измерений и после окончания дневной серии измерений проверку работоспособности выполняют снова. Если уровень звукового давления на какой-либо частоте калибратора в конце серии измерений отличается от полученного в начале серии измерений
более чем на 0,5 дБ, то результаты измерений в данной серии считают недостоверными.

Измерения персональным дозиметром шума. Микрофон персонального дозиметра шума закрепляют на плече работника на высоте приблизительно 0,04 м над ним и на расстоянии не менее 0,1 м от входного отверстия наружного слухового прохода со стороны уха, где шум максимален. Микрофон и соединительный кабель фиксируют таким образом, чтобы движения работника и его одежда не искажали результаты измерений.

Выбранный способ крепления не должен мешать работнику выполнять его функции и не должен создавать для него дополнительные производственные риски. Кроме того, он не должен способство-
вать появлению ложных источников шума. Обследуемый работник должен бьггь проинформирован о цели измерений. Он должен быть предупрежден о необходимости носить установленный прибор в течение измерений и выполнять при этом свои функции обычным образом.

После проверки работоспособности персонального дозиметра шума выполняют операции сброса его показаний и повторного пуска в соответствии с инструкцией изготовителя. Прикрепляют дозиметр
шума к обследуемому работнику, следя, чтобы при этом не производились дополнительные шумы, регистрируемые прибором. Фиксируют время начала измерения. По завершении измерения персональный дозиметр шума останавливают в соответствии с инструкцией изготовителя и снимают его с работника. Фиксируют время окончания измерения.

Все выделяющиеся пики в записи прибора, которые в ходе наблюдений не были соотнесены с соответствующими изменениями шумовой обстановки, должны быть проанализированы, и результаты
анализа должны быть указаны в протоколе измерений.

Измерения интегрирующим-усредняющим шумомером. Результат измерения интегрирующим-усредняющим шумомером должен быть представительным для шумового воздействия на ухо работника. Если звуковое поле на рабочем месте работника однородно, то вопрос выбора точки измерений не так важен, как в случае поля с сильной неравномерностью.

Предпочтительным является проведение измерений в отсутствие обследуемого работника на рабочем месте. Микрофон располагают в точке, где должна находиться голова работника при обычном
способе выполнения работ, в центральной плоскости головы на линии между глазами, так, чтобы его измерительная ось совладала с направлением взгляда работника. При этом следует учитывать, что
работник при выполнении рабочих операций может принимать разные позы с разным расположением и ориентацией головы. Усредненная характеристика шумового воздействия на работника может быть
получена перемещением точки измерения в пределах рабочего места, например при движении микрофона с постоянной скоростью по траектории в виде лежащей цифры «восемь» (знака бесконечности).

Если в отсутствие работника результаты измерения на рабочем месте нельзя считать представительными, то измерения проводят во время выполнения работником своих функций, размещая микро-
фон на расстоянии от 0,1 до 0,4 м от входного отверстия наружного слухового прохода со стороны уха, где шум максимален.

Если характер деятельности работника или особенности его рабочего места не позволяют соблюсти условие расположения микрофона в пределах 0,4 м от уха работника, то рекомендуется оценку
шумового воздействия выполнять с помощью средства измерений, переносимого работником.

Если работник находится на очень близком расстоянии от источника шума, то это требует тщательного исследования звукового поля вокруг работника. При этом в протоколе измерений должно быть
точно указано место расположения микрофона и направление его измерительной оси.

Если определить типичное положение головы работника во время его работы невозможно, то микрофон устанавливают следующим образом:

– для стоящего работника – на высоте 1,55 ± 0,08 м над уровнем поверхности, на которой стоит работник;

– для сидящего работника – в центральной плоскости сиденья на высоте 0,80 ± 0,05 м над его поверхностью при установке сиденья посредине диапазонов перемещения по вертикали и горизонтали.

Если работник при выполнении рабочего задания совершает перемещения относительно звукоизлучающей машины, то результаты измерений с помощью стационарно установленного микрофона
могут дать завышенную или наоборот, заниженную оценку шумового воздействия даже в том случае, когда рабочее место работника хорошо определено и неизменно в пространстве. В таких случаях рекомендуется проводить измерения с использованием персонального дозиметра шума.

Если работник находится поблизости от источника шума, то даже незначительные изменения в положении микрофона могут привести к значительным изменениям результата измерений. При наличии в шуме отчетливо выраженных тональных составляющих возможно образование стоячих волн. Чтобы определить вариации уровня звукового давления, микрофон устанавливают в разных точках в пределах рабочего места. Эти вариации интерпретируют как изменения уровня звукового давления со временем и соответствующим образом усредняют. При сканировании микрофона в пределах рабочего места работника разрешение по времени должно быть выбрано достаточно малым, чтобы обеспечить точное измерение зависимости уровня звукового давления от времени L (t). Для последующего расчета составляющей неопределенности измерения, связанной с неравномерностью звукового поля, полученную функцию L (f) разбивают на три, а лучше на шесть временных интервалов равной длительности. Уменьшить данную составляющую можно проведением дополнительных измерений с помощью средства измерений с фиксированным положением относительно работника.

Если работник надевает головной телефон (например, секретари, телефонисты, летчики, авиадиспетчеры) или шлем (например, летчики или мотоциклисты), то измерение шума на их рабочих местах требует применения специальных методов. При источниках шума, расположенных близко к уху, измерения могут быть проведены непосредственно в ушном канале.

Согласно МУ 1844–78, точки измерения на рабочих местах (рабочих зонах) выбирают на расстоянии 2 м от стен здания. Для обеспечения точности и достоверности результатов измерения уровни звука и октавные уровни звукового давления постоянного шума должны изме­ряться в каждой точке не менее трех раз. В качестве результата таких измерений постоянного шума принимают средний уровень звука и средние октавные уровни звукового давления.

Средний уровень L_{c p} звука или звукового давления в октавной полосе частот определяется по результатам нескольких измерений в соответствии МУ 1844–78 по формуле:

                   (2.51)

где L _i – измеренные уровни звука, L_Ai, дБА, или звукового давления, L_i, дБ, в одной октавной полосе частот; n – число измерений уровней звука или уровней звукового давления в одной октавной полосе.

Величину энергетической суммы уровней можно полу­чить с помощью табл. 2.34.  Для этого суммирование измеренных уровней L ₁, L ₂, L ₃,..., L_n производят попарно последовательно следующим образом. По разности двух уровней L ₁ и L ₂ по табл. 2.34 определяют добавку ∆ L, которую прибавляют к большему уровню L ₁ в результате чего получают уровень L_{l ,2} = L ₁ + ∆ L. Уровень L_{l ,2} суммируют таким же образом с уровнем L ₃ и получают уровень L_1,2,3 и т. д. Окончательный результат L _сум округляют до целого числа децибел.

При равных слагаемых уровнях (например, когда надо получить энергетиче­скую сумму уровней от нескольких одинаковых источников), т. е. при L_l = L ₂ = L ₃ =... = L_n = L, значение L_{cy мм} можно определять по формуле:

                         (2.52)

Таблица 2.34

Добавка ∆ L для разностей слагаемых уровней

Разность слагаемых уровней Li - Li +1, дБ (Li > Li +1)	0	1	2	3	4	5	6	7	8	10
Добавка ∆ L, прибавляемая к большему из уровней Li, дБ	3	2,5	2,2	1,8	1,5	1,2	1	0,8	0,6	0,4

 

Значения величины 10 lg n в зависимости от n приведены в табл.  2.35.

Таблица 2.35

Значения величины 10 lg n, дБ

Число уровней или источников n	1	2	3	4	5	6	8	10	20	30	50	100
10 lg n, дБ	0	3	5	6	7	8	9	10	13	15	17	20

 

Если разность между наибольшим и наименьшим измеренными уровнями не превышает 5 дБ, то среднее значение равно среднему ариф­метическому значению всех измеренных уровней:

                                     (2.53)

2.4.1.4. Средства и приборы контроля и измерения шума
на рабочих местах при проведении СОУТ

 

Измерительные приборы, применяемые для измерения виброакустических факторов на рабочих местах (в том числе вибрации), носят общее название – шумомеры. Они должны соответство­вать требованиям ГОСТ 17187–2010 «Шумомеры. Общие технические требования и методы испытаний». В ГОСТ 9612-2016  рекомендует  измерять экви­валентные уровни звука интегрирующими и усредняющими шумомерами, соответствующими ГОСТ Р 53188.1-2008, МЭК 61672-1-2002.

Измерительная система шумомера состоит из измерительного микрофона, воспринимающего изменение звукового давления, усилителя и показывающего прибора (обычно с цифровой индикацией). Практически во всех шумомерах обя­зательно имеется интегрирующая система с частотной коррекцией «А» для полу­чения уровня звука в дБА. В специальных приборах имеются частотные октавные анализаторы (фильтры), позволяющие получать уровни звукового давления в октавных полосах частот в нормируемом диапазоне от 31,5 до 8000 Гц, а также сис­тема частотной коррекции «А». В интегрирующих шумомерах и дозиметрах про­исходит также непрерывное интегрирование сигнала по времени с выводом на экран или эквивалентного уровня звука или дозы шума (по абсолютной величине или относительного значения в долях или процентах нормативной для восьмича­совой рабочей смены величины).

Измерительные микрофоны преобразовывают звуковое давление в электри­ческий сигнал, являясь датчиком относительного (дифференциального) давле­ния в газах.

а	б

Рис. 2.15. Шумомеры-виброметры Ассистент (а); Экофизика-110 (б)

 

Наиболее распространены для практических измерений
при СОУТ капсюль­ные конденсаторные микрофоны. Их капсюль представляет плоский воздушный конденсатор, у которого одна обкладка служит мембраной, воспринимающей звуковые колебания. Выполняется эта обкладка из тонкой (20 – 30 мкм) дюралюминиевой фольги или из еще более тонкой металлизированной с одной стороны полимерной пленки. Вторая обкладка, массивная и неподвижная, располагается с небольшим зазором (20 – 40 мк). Принцип действия конденсаторного микрофо­на заключается в том, что когда под действием звуковой волны мембрана колеб­лется, изменяется емкость капсюля, а следовательно, и ток в цепи. При возраста­нии емкости возникает ток заряда, а при ее уменьшении – ток разряда; таким об­разом, в цепи будет протекать переменный ток, создающий на сопротивлении нагрузки переменное напряжение, соответствующее звуковому давлению на мембране капсюля.

Применяемые микрофоны диаметром 1/2" (0,5 дюйма), 1/4" (0,25 дюйма) или 1" (1 дюйм) имеют чувствительность 30 – 50 мВ/Па и частотный диапазон 20 Гц – 20 кГц.

 

 

Инфразвук

Инфразвук – это звуковые колебания и волны, распространяющиеся в воз­душной среде, с частотами, лежащими ниже границы полосы слышимых (акусти­ческих) частот 20 Гц.

Из-за большой длины волны инфразвук меньше поглощается в воздухе и лег­че огибает препятствия, что позволяет распространяться на большие расстояния с незначительными потерями энергии.

Под воздействием инфразвука возникает вибрация крупных предметов и строительных конструкций, из-за резонансных эффектов и возбуждения вторич­ного индуцированного шума в звуковом диапазоне имеет место усиление инфра­звука в отдельных помещениях.

Источниками инфразвука являются средства наземного, воздушного и вод­ного транспорта, пульсация давления в газовоздушных смесях (форсунки боль­шого диаметра) и другие. Его наиболее типичные источники – компрессоры, мощ­ные вентиляционные системы и системы кондиционирования, реактивные дви­гатели самолетов и ракет, салоны автомобилей, автобусов, бульдозеров.

В СН 2.2.4/2.1.8.583-96, а также  СанПиН 2.2.4.3359-16 дана классификация инфразвука и установлены ги­гиенические нормы при его воздействии на работающих.

По характеру спектра инфразвук подразделяется на следующие виды:

− широкополосный инфразвук с непрерывным спектром шириной более од­ной октавы;

− тональный инфразвук, в спектре которого имеются слышимые дискретные составляющие. Гармонический характер инфразвука устанавливают в октавных полосах частот по превышению уровня в одной полосе над соседни­ми не менее чем на 10 дБ.

По временным характеристикам инфразвук подразделяется на:

− постоянный инфразвук, уровень звукового давления которого изменяется за время наблюдения не более чем в два раза (на 6 дБ) при измерениях по шкале шумомера «линейная» на временной характеристике «медленно»;

− непостоянный инфразвук, уровень звукового давления которого изменяет­ся за время наблюдения не менее чем в два раза (на 6 дБ) при измерениях по шкале шумомера «линейная» на временной характеристике «медленно».

Нормируемыми характеристиками постоянного инфразвука являются:

– уровни звукового давления (L_p) в октавных полосах со среднегеометриче­скими частотами 2, 4, 8 и 16 Гц, измеряются в дБ, определяемые по фор­муле:

дБ,                         (2.54)

где Р – среднеквадратичное значение звукового давления, Па; Р₀ – исходное значение звукового давления в воздухе, равное 2·10^-5 Па;

– для одночисловой оценки – общий (линейный) уровень звукового давле­ния, дБ_лин, представляющий величину, измеряемую по шкале шумомера «линейная» (при условии, если разность между уровнями, измеренными по шкалам «линейная» и «А» на характеристике шумомера «медленно», со­ставляет не менее 10 дБ) или рассчитанная путем энергетического сумми­рования уровней звукового давления в октавных полосах частот без коррек­тирующих октавных поправок.

Нормируемыми характеристиками непостоянного инфразвука являются экви­валентные по энергии уровни звукового давления (L _экв), измеряемые в дБ, в ок­тавных полосах частот со среднегеометрическими частотами 2, 4, 8 и 16 Гц и эк­вивалентный общий уровень звукового давления, измеряемый в дБ_лин, опреде­ляемые по формуле:

,                       (2.55)

где Т – период наблюдения, ч; t_i – продолжительность действия шума с уровнем L_i, ч; n – общее число промежутков действия инфразвука; L_i – логарифмический уровень инфразвука в i -й промежуток времени, дБ.

Эквивалентный уровень звукового давления может быть установлен при не­посредственном инструментальном измерении или путем расчета по измеренно­му уровню и продолжительности воздействия.

В качестве дополнительной характеристики для оценки инфразвука (напри­мер, в случае тонального инфразвука) могут быть использованы уровни звукового давления в третьоктавных полосах со среднегеометрическими частотами 1,6; 2; 2,5; 3,15; 4; 5; 6,3; 8; 10; 12,5; 16 и 20 Гц; их следует пересчитывать в уровни в октавных полосах частот.

Предельно допустимые уровни инфразвука на рабочих местах для различных видов работ при проведении СОУТ приведены в табл. 2.36.

СанПиН 2.2.4.3359-16 также устанавливает в качестве нормируемой характеристики максимальный общий уровень инфразвука, измеренный с временной коррекцией S.

При воздействии на работающих в течение рабочего дня (смены) как посто­янного, так и непостоянного инфразвука для оценки условий труда измеряют или рассчитывают с учетом продолжительности их действия эквивалентный общий уровень звукового давления.

Таблица 2.36