Показатели звукового поля некоторых источников шума

Звуковое давление, Па	Уровень звуково­го давления. дБ	Источник шума, расстояние до него
2000	160	Старт баллистической ракеты, 100 м
200	140	Взлет реактивного самолета, 15 м
20	120	В штамповочном цехе
2	100	Отбойный молоток, 1 м
0,2	80	Автомобиль, 7 м
0,02	60	Обычная речь, 1 м
0,002	40	В читальном зале
0,0002	20	Шепот, 1 м

 

Любой источник шума характеризуется прежде всего звуко­вой мощностью. Звуковая мощность источника Р — это общее количество звуковой энергии, излучаемой источником шума в окружающее пространство за единицу времени (рис. 5.7).

Если окружить источник шума замкнутой поверхностью площадью 5, то звуковая мощность Р источника (Вт)

где 1„ — нормальная к поверхности составляющая интенсивности звукового давления.

Если считать источник шума точечным, то величину сред­ней интенсивности звука на поверхности этой сферы (Вт/м²) можно определять по формуле

7_ср = Р/4лг².

Это выражение предполагает излучение шума по всем направлениям одинаковым, что справедливо для точечного источника, размеры которого малы по сравнению с излучае­мыми им волнами. Однако источники шума часто излучают звуковую энергию неравномерно по всем направлениям, т. е. обладают определенной направленностью излучения. Эта неравномерность излучения характеризуется коэффициен­том Ф — фактором направленности, показывающим отно­шение интенсивности звука I, создаваемой направленным источником в данной точке, к интенсивности 1_ср, которую развил бы в этой же точке источник, имеющий среднюю зву-

 

 

ковую мощность Р_ср и излучающий звук в сферу одинаково. Фактор направленности находят по формуле

Ф = /Д_р=Р²/й²_р.

Шумовыми характеристиками, которые указываются в при­лагаемой к машине технической документации, являются сле­дующие характеристики:

1) уровни звуковой мощности шума Ь_Р в октавных поло­сах частот со среднегеометрическими частотами 63,125,250, 500, 1000,2000,4000,8000 Гц;

2) характеристики направленности излучения шума машиной.

Уровни звуковой мощности Ь_Р (дБ) установлены по аналогии с уровнем интенсивности звука и определяются по формуле

1_Р=1О1_&Р/Р_о,

где Р — звуковая мощность, Вт; Р_о — пороговая звуковая мощ­ность (Р_о = 10 ~¹² Вт).

Проведение акустических расчетов необходимо для оценки ожидаемых уровней шума на рабочих местах или в районе жилой застройки. Это позволяет еще на стадии проектиро­вания разработать такие мероприятия, чтобы этот шум не превышал допустимые уровни. Можно выделить следующие важные задачи акустического расчета:

— определение шума в расчетной точке по заданным харак­теристикам источника шума;

— расчет необходимого снижения шума.

В зависимости от того, где находится расчетная точка — в открытом пространстве или в помещении, применяют раз­личные расчетные формулы.

При действии источника шума со звуковой мощностью Р (рис. 5.8) интенсивность шума 7°^п в расчетной точке откры­того пространства определяется выражением Р^п = РФ/ (к5), где Ф — фактор направленности; 5 — площадь поверхности, проходящая через расчетную точку, на которую распределя­ется излучаемая звуковая энергия. В частности, для полу­сферы это соответствует площади поверхности 5=2 пг² (здесь г — расстояние между источником звука и точкой наблю­дения); к — коэффициент, показывающий, во сколько раз ослабевает шум на пути распространения при наличии пре­пятствий и затухания в воздухе (к > 1). Если в атмосферном воздухе расстояние от источника до расчетной точки (РТ) не более 50 м, то можно положить к = 1.

 

Рис. 5.8. Расчет шума для открытого пространства

 

В логарифмической форме определяют уровень интенсив­ности шума Ь_оп в расчетной точке открытого пространства

1_о„=1_р + 101₈Ф-Ю1₈5/5₍₎,

где 5° = 1 м².

 

 

М * [<«<Р ГЯ 3 Р=1 4 РЯ 5 |^| 6

Рис. 5.9. Зоны распространения шума и вибрации в г. Москве.
Шум: 1 —от авиации, 2 — автотранспорта, 3 — железнодорожного
транспорта, 4 —метрополитена, 5 —вибрации, б —промзон

На рис. 5.9 показаны зоны распространения шума и вибраций в г. Москве. На крупных магистралях шум достигает 80 дБ.

В домах к шуму, проникающему снаружи, добавляется еще и структурный шум, распространяющийся по стенам и кон­струкциям. Он появляется при работе лифта, насосов, при проведении ремонтов и т.п.

При работе источника шума в помещении звуковые волны многократно отражаются от стен, потолка и различ­ных предметов. Отражения могут увеличить шум в помеще­ниях на 10—15 дБ по сравнению с шумом того же источника на открытом воздухе, в результате чего машина в помещении шумит больше, чем на открытом воздухе.

Интенсивность звука 7^я в расчетной точке помещения (рис. 5.10) складывается из интенсивности прямого звука 1_яр, идущего непосредственно от источника, и интенсивности отраженного звука 1_отр:

2^п = /_пр + /_отр = (РФ/5) + (4Р/В),

где В — постоянная перемещения, В - А(1 — а_ср); А — эквивалент­ная площадь поглощения, А =  а_ср — средний коэффициент

звукопоглощения внутренних поверхностей помещения площадью •^пов- Коэффициент звукопоглощения а = /_ПОГЛ/4_ЗД, где /_погл и /_пад- интенсивность соответственно поглощенного и падающего звука. Величина а_ср< 1.

Вблизи источника шума его уровень определяется в основ­ном прямым звуком, а при удалении от источника — отражен­ным звуком. В производственных помещениях величина а_ср редко превышает 0,3—0,4. В этих случаях постоянная поме-

 

Рис. 5. 10. Расчет шума в помещении

щения В может быть без большой погрешности принята рав­ной эквивалентной площади звукопоглощения А, т. е. В - А.

Выражение для определения уровня звукового давления в расчетной точке помещения в логарифмической форме имеет вид

4=Г_р + 101₈(Ф/5 + 4/В).

Если источник шума и расчетную точку разделяют какие-либо препятствия, например перегородки, кабины и т.п., то в эту формулу нужно добавить со знаком минус величину снижения уровня звуковой мощности.

Соотношение между уровнями звукового давления в рас­четной точке для помещения и открытого пространства имеет вид

1_П = 1_ОП +101₈[1 ₊ 45/(ВФ)] = 4_п +Д4,

где Д1_П — добавка, обусловленная влиянием в расчетной точке отра­женного звука. В зависимости от расположения расчетной точки и значения коэффициента а_ср эта добавка может достигать значе­ний 15 дБ.

5.1.4. Инфразвук

Эта область включает в себя колебания, не превышаю­щие по частоте 20 Гц — нижней границы слухового воспри­ятия человека.

Инфразвуковые колебания возникают в разнообразных условиях и могут быть обусловлены как природными явле­ниями, например, обдуванием ветром зданий, металлических конструкций, так и работой различных машин и механизмов. Высокие уровни инфразвука возникают вблизи работающих сталеплавильных печей, внутри салонов автомобилей, дви­жущихся со скоростями порядка 100 км/ч.

Существует множество природных источников инфра­звука: извержение вулканов, смерчи, штормы. Известно, что перед землетрясением люди, и особенно животные, испы­тывают чувство беспокойства. Штормы также оказывают на людей негативное воздействие.

Инфразвук даже небольшой мощности действует болез­ненно на уши, заставляет колебаться внутренние органы, поэтому человеку кажется, что внутри у него все вибрирует. Именно инфразвуки, по всей видимости, являются причи­ной тяжелой и непроходящей усталости жителей городов и работников шумных предприятий. Воздействие инфра­звука может приводить к ощущению головокружения, вяло­сти, потери равновесия, тошноты. Было установлено, что летчики и космонавты, подвергнутые воздействию инфра­звука, решали простые арифметические задачи медленнее, чем обычно.

Можно выделить две наиболее опасные зоны влияния инфразвука, определяемые его уровнем и временем воздей­ствия.

Первая зона — смертельное воздействие инфразвука при уровнях, превышающих 185 дБ, и экспозиции свыше 10 мин.

Вторая зона — действие инфразвука с уровнями от 185 до 145 дБ — вызывает эффекты, явно опасные для человека.

Действие инфразвука с уровнями ниже 120 дБ, как правило, не приводит к каким-либо значительным последствиям.

5.1.5. Ультразвук

Он находит широкое применение в медицине, металлооб­рабатывающей промышленности, машиностроении и метал­лургии.

По частотному спектру ультразвук разделяется на низко- (колебания 1,12-10⁴—1,0-10⁵ Гц) и высокочастотный (колебания 1,0-10⁵—1,0-10⁹ Гц), а по способу распространения — на воз­душный и контактный.

Низкочастотные ультразвуковые колебания хорошо рас­пространяются в воздухе. Биологический эффект влияния их на организм зависит от интенсивности, длительности воздействия и размеров поверхности тела, подвергаемой действию ультразвука. Длительное систематическое влия­ние ультразвука, распространяющегося в воздухе, вызывает функциональные нарушения нервной, сердечно-сосудистой и эндокринной систем, слухового и вестибулярного анализа­торов. У работающих на ультразвуковых установках отмечают выраженную сосудистую гипотонию, снижение активности сердца и мозга. Изменения ЦНС в начальной фазе проявля­ ются нарушением рефлекторных функций мозга (чувство страха в темноте в ограниченном пространстве, резкие при­ступы с учащением пульса, чрезмерная потливость, спазмы в желудке, кишечнике, желчном пузыре). Наиболее харак­терны жалобы на следующие признаки недомогания: сильную утомляемость, головные боли и чувство давления в голове; затруднения при концентрации внимания, торможение мыс­лительного процесса; бессонницу.

Контактное воздействие высокочастотного ультразвука на руки приводит к нарушению капиллярного кровообра­щения в кистях рук, снижению болевой чувствительно­сти. Установлено, что ультразвуковые колебания могут вызвать изменения костной структуры с разрежением плот­ности костной ткани. При контактной передаче ультразвука на руки зарегистрированы профессиональные заболева­ния.

5.1.6. Электромагнитные поля и излучения

Электромагнитное взаимодействие характерно для заря­женных частиц. Переносчиком энергии между такими час­тицами являются фотоны электромагнитного поля или излучения. Длина электромагнитной волны X (м) в воздухе связана с ее частотой / (Гц) соотношением X/ = с, где с — ско­рость света (м/с).

Электромагнитные поля и излучения разделяют на неио­низирующие, в том числе лазерное излучение, и ионизирую­щие. Неионизирующие электромагнитные поля и излучения имеют спектр колебаний с частотой до 10²¹ Гц.

Неионизирующие электромагнитные поля естественного происхождения являются постоянно действующим факто­ром. К ним относятся атмосферное электричество, радио­излучения Солнца и галактик, электрические и магнитные поля Земли.

В условиях техносферы действуют также техногенные источники электрических и магнитных полей и излучений. Их классификация приведена в табл. 5.7.

Применение техногенных ЭМП и ЭМИ различных час­тот показано в табл. 5.8.