Особенности работы с оборудованием стенда

1. Генератор промышленных шумов имеет возможность генерировать три типа шума. В работе используется один из этих режимов; преподаватель может предложить Вам провести эксперимент для другого типа шума.

1.2.Как следует из анализа спектра промышленных шумов (рис. 1), максимальный уровень шума имеет место при частоте, близкой к 1000 Гц. С целью полного использования возможностей стенда по точности измерений желательно, чтобы максимальный уровень шума был близок к пределу измерений прибора 4 шумомера (например, математическое ожидание уровня шума составляло 115 дБ при максимально возможном значении 120 дБ), поэтому при первоначальной установке уровня шума необходимо экспериментально найти этот уровень (и во время экспериментов по подавлению исходного шума не менять его).

1.3. Прибор 4 шумомера переделан из микроамперметра, на шкалу которого по данным образцового прибора нанесены уровни шума. Для повышения точности измерений рекомендуется использовать график зависимости дБ (μА), размещенный на крышке камеры 1.

2. Прибор 3 «Шум – 1м» (см. табл. 2) измеряет интенсивность уровня суммарного шума при всех частотах. В соответствии с табл. 2 измерения проводятся по шкале Б (уровень шума 35-130 дБ).

Эти измерения проводятся в конце каждого эксперимента (пустая камера 1; камера с преградой 7; камера с облицовкой 8). При этом данные измерений на всех частотах необходимо использовать для предварительной установки уровня измерений шума.

2.1. Особенностью прибора «Шум – 1м» является выбор уровня шума через каждые 10 дБ (переключатель «диапазон»).

2.2.Предполагается, что студенты будут использовать этот прибор при выполнении раздела «безопасность жизнедеятельности» в дипломном проекте. Поэтому при выполнении лабораторной работы необходимо приобрести навык работы с прибором; он может быть проверен преподавателем.

2.3.Прибор не требует никаких действий студента, кроме работы с переключателем «диапазон».

2.4.В производственных условиях при наличии добавочного устройства этот прибор способен снимать полный спектр шума. В этом случае необходимо ознакомиться с заводской инструкцией и паспортом прибора.

Подготовка к работе

1. Ознакомиться с настоящим описанием работы.

2. Подготовить заготовку для записи и обработки результатов эксперимента.

3. Получить допуск у преподавателя, продемонстрировав готовность п.п. 1и2.

Порядок проведения эксперимента

Задание 1. Измерить спектр шума в камере без средств шумопоглощения и звукоизоляции.

Как отмечалось выше, измерения проводить при максимальном уровне шума порядка 115 дБ; использовать градуировочную кривую.

Прибором «Шум – 1м» измерить общий уровень шума.

Результаты эксперимента нанести на график приложения и сделать выводы.

Задание 2. Вставить преграду 7 в камеру 1 и повторить эксперимент.

 

Примечание. В этом эксперименте исходный уровень сигнала, определяемый генератором шума 3, не изменяется.

Задание 3. Вынуть преграду 7, уложить поглощающие шум прокладки, повторить эксперимент.

Задание 4.. Построить L, L _пр, L _обл, сравнить графики с нормирующей кривой ПС-80 рис. 6 и сделать выводы.

Задание 5. Найти экспериментальные значения коэффициентов ослабления шума (вычесть из исходного уровня шума по заданию 1 уровни, полученные при выполнении заданий 2 и 3).

Задание 6. Найти расчетные значения коэффициентов ослабления шума (по формулам (3 – 4).

 

Результаты измерений спектра шума в камере
без средств шумопоглощения

Частота, Гц									Шум 1 м
Уровень L,дБ

Результаты измерений спектра шума в камере
со звукоизолирующей преградой

Частота, Гц									Шум 1 м
L пр, дБ
L - L пр, дБ
∆L расч, дБ

 

Примечание.

1. L _пр, дБ – шум с преградой.

2. L - L _пр, дБ – экспериментальное ослабление шума.

3. ∆L _расч, дБ – расчетное ослабление шума.

 

Выводы: …

 

Результаты измерений спектра шума в камере с облицовкой

Частота, Гц									Шум 1 м
L обл, дБ
L-L обл, дБ
∆L обл, дБ
ПС-80

S ₁=… м² ; S ₂ =… м²; A ₁=…; A ₂=…; α ₁=…; α ₂=…

 

Выводы: …

 

Рис.6. Норма ПС – 80 шума в производственных помещениях

Вопросы тестовых заданий

1. Каковы границы спектральной чувствительности слышимых шумов для человека?

2. Дать классификацию шумов в соответствии с ГОСТ 12.1.003-89.

3. Почему в качестве основной характеристики шума используется уровень звукового давления?

4. Каковы методы нормирования производственных шумов?

5. В чем заключается принцип действия звукоизоляции?

6. В чем заключается принцип действия звукопоглощения?

7. Привести расчетные формулы для оценки эффективности звукоизоляции и звукопоглощения.

8. За счет какого физического явления применение акустических экранов для ослабления низкочастотных шумов малоэффективно?

9. Какое воздействие на организм человека оказывают шумы с уровнем звукового давления (60¸70) дБ?

10. Пояснить, как снимается частотный спектр шума.

11. Что такое акустическая обработка помещений?

12. При каких значениях уровня звукового давления наблюдается снижение слуховой чувствительности и возникает болевой порог восприятия шума?

13. Что такое предельный спектр шума?

14. Назвать индивидуальные средства защиты от шума и уровни снижения шума с их помощью.

15. Что такое акустическое загрязнение среды обитания человека?

16. Как оценить суммарный уровень интенсивности звуковой энергии для нескольких источников шума?

17. К какой частоте звука наиболее чувствителен организм человека?

18. Что такое штучные поглотители?

19. Как изменится уровень звукового давления, если звуковое давление возросло в n раз?

Список рекомендуемой литературы

1. Безопасность жизнедеятельности: учебник / под ред. С.В. Белова. М.: Высш. шк., 2001. 485 с.

2. Инженерная экология и экологический менеджмент / под ред. Н.И. Иванова и И.М. Фадина. М.: Логос, 2002. 528 с.

3. Техническая акустика транспортных машин: справочник / под ред. Н.И. Иванова. СПб.: Политехника, 1985. 400 с.

4. Борьба с шумом на производстве: справочник / под ред. Е.Я. Юдина. М.: Машиностроение, 1985. 400 с.

5. Иванов Н.И. Основы виброакустики: учебник./ Н.И. Иванов, А.С. Никифоров. СПб.: Политехника, 2000. 482 с.

6. Охрана труда в машиностроении / под ред. Е.Я. Юдина. М.: Машиностроение 1976. С 120-157.

Лабораторная работа 4

 

ИССЛЕДОВАНИЕ НАПРЯЖЕНИЙ
ПРИКОСНОВЕНИЯ И ШАГА

Цель работы – исследовать параметры напряжения прикосновения и напряжения шага в зоне растекания тока замыкания на землю и определить опасные зоны.

Теоретические положения

Рассмотрим распределение потенциала вдоль поверхности грунта на примере простейшего заземлителя полусферической формы (рис. 1).

Рис. 1. Распределение потенциала на поверхности земли вокруг полушарового заземлителя

Примем, что земля однородна и ток растекается равномерно и симметрично. При постоянном токе и токе промышленной частоты 50 Гц поле растекания тока можно считать стационарным.

Для этого случая применим закон Ома в дифференциальной форме: , где Е – напряженность электрического поля растекания тока в грунте с удельным сопротивлением ρ.

Плотность тока δ в земле на расстоянии χ от центра полушара определяется как отношение тока замыкания I ₃ к площади поверхности полусферы 2π х²: .

Для определения потенциала поверхности с радиусом х выделим элементарный слой толщиной dx. Падение напряжения в этом слое - . Отсюда

.

Максимальное значение потенциала будет при х = r:

.

Минимальное значение потенциала φ _х =0 будет иметь точка
х = ∞.

Как следует из приведенных выше выражений потенциал вдоль поверхности земли вокруг полушарового заземлителя изменяется по закону двухсторонней гиперболы:

. (1)

В реальных условиях уже при расстоянии от заземлителя x ≥ 20 метров плотность тока в грунте мала за счет большой поверхности стекания тока и можно считать – = 0.

 

Напряжением прикосновения U _пр называется разность потенциалов между двумя точками электрической цепи, которых одновременно касается человек. Для человека, который стоит за земле и касается оказавшегося под напряжением заземленного корпуса (рис. 2) напряжение прикосновения определяется разностью между потенциалом корпуса (заземлителя) φ_з, которого касается рука человека и потенциалом точки поверхности земли φ _х, на которой находятся ноги человека.

(2)

где - коэффициент напряжения прикосновения.

Таким образом, напряжение прикосновения зависит от тока замыкания в землю I _з, удельного электрического сопротивления грунта, геометрии заземляющего устройства и расстояния х человека от места замыкания (заземлителя).

Чем дальше от заземлителя находится человек, тем больше U _пр и наоборот. Так, при х ≥20 м (случай 1 на рис. 2) потенциал основания φ_х ≈ 0 и U _пр=φ_з, а коэффициент α=1. Это наиболее опасный случай прикосновения.

При наименьшем значении х, т.е. когда человек стоит непосредственно на заземлителе (случай 2 на рис. 2) и коэффициент напряжения прикосновения α = 0. Это безопасный случай.

Рис. 2. Напряжение прикосновения при одиночном заземлителе:
I – потенциальная кривая; II – кривая, характеризующая изменение напряжения прикосновения U _пр при изменении расстояния от заземлителя х

При нахождении человека на грунте вблизи заземлителя или провода, с которого стекает ток I _з (рис. 3), он оказывается в поле растекания тока и попадает под напряжение шага.

Напряжение шага – это разность потенциалов между двумя точками цепи тока замыкания, находящимися на расстоянии шага, на которых одновременно стоит человек.

, (3)

где - коэффициент напряжения шага (0≤β≤1).

Наибольшие значения U _ш и β будут при наименьшем расстоянии от заземлителя, когда человек одной ногой стоит непосредственно на заземлителе, а другой – на расстоянии шага а от него (случай 1 рис. 3).

Наименьшие значения U _ш и β будут за пределами поля растекания тока при х ≥ 20 м (случай 3 рис. 3).

 

Напряжения прикосновения и шага определяют падение напряжения в теле человека – I_h × R_h.

 

Рис. 3. Напряжение шага при одиночном заземлителе