Показатели звукового поля некоторых источников шума

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

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, создаваемой направленным источником в данной точке I, к интенсивности I_ср, которую развил бы в этой же точке источник, имеющий ту же звуковую мощность и излучающий звук в сферу одинаково. Фактор направленности рассчитывают по формуле

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

1) уровни звуковой мощности шума L_p 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 L_p (дБ) устанавливают по аналогии с уровнем интенсивности звука:

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, например, в районе жилой застройки. Это позволяет еще на стадии проектирования разработать такие мероприятия, чтобы этот шум не превышал допустимые уровни. Задачи акустического расчета - это:

• 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. 2.9) интенсивность шума I в расчетной точке открытого пространства определяется выражением

где Ф - фактор направленности; S - площадь поверхности, проходящая через расчетную точку, на которую распределяется излучаемая звуковая энергия.

В частности, для полусферы это соответствует площади поверхности S = 2πr² (здесь r - расстояние между источником звука и точкой наблюдения); - коэффициент, показывающий, во сколько раз ослабевает шум на пути распространения при наличии препятствий и затухания в воздухе, 1. Если в атмосферном воздухе расстояние от источника до расчетной точки не более 50 м, то можно считать, что = 1.

В логарифмической форме выражение для определения интенсивности шума L_o_п в расчетной точке открытого пространства можно записать в виде

где =1 м².

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.

Рис. 2.9. Расчет шума для открытого пространства

Рис. 2.10. Расчет уровня шума в помещении

Интенсивность звука I в расчетной точке помещения (рис. 2.10) складывается из интенсивности прямого звука I _пр, идущего непосредственно от источника, и интенсивности отраженного звука I _отр:

где В - постоянная перемещения, В = A (1 – α_ср); А - эквивалентная площадь поглощения, А = α_ср S_n; α_ср - средний коэффициент звукопоглощения внутренних поверхностей помещения площадью S_n. Коэффициент звукопоглощения α = I _погл/ I _пад, где I _погл и I _пад - соответственно интенсивность поглощенного и падающего звука. Величина α 1.

Вблизи источника шума его уровень определяется в основном прямым звуком, а при удалении от источника - отраженным. В производственных помещениях величина α_срредко превышает 0,3-0,4. В этих случаях постоянная помещения В может быть без больших погрешностей принята равной эквивалентной площади звукопоглощения А, т.е. В ≈ А.

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

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

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

Инфразвук - звуковые колебания, не превышающие по частоте 20 Гц, т.е. нижнюю границу 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 виброплощадок, 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 него все вибрирует. Именно инфразвуки, по всей видимости, являются одной из главных причин тяжелой и непреходящей 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 действию инфразвука, решали простые арифметические задачи медленнее, чем обычно.

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

Первая зона - смертельное воздействие инфразвука при уровнях, превышающих 185 дБ с экспозицией свыше 10 мин.

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

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

Ультразвук находит широкое применение в медицине, машиностроении и металлургии. По способу распространения ультразвук подразделяют на воздушный и контактный. По частотному спектру ультразвук классифицируют на: низкочастотный - колебания 1,25 ∙ 10⁴-1,0 ∙ 10⁵ Гц и высокочастотный - свыше 1,0 ∙10⁵ Гц. В медицине применяют ультразвуковые исследования с частотой до 3 ∙ 10⁶ Гц.

Низкочастотные ультразвуковые колебания хорошо распространяются в воздухе. Биологический эффект воздействия их на организм зависит от интенсивности, длительности воздействия и размеров поверхности тела, подвергаемого действию ультразвука. Длительное систематическое влияние ультразвука, распространяющегося в воздухе, вызывает функциональные нарушения нервной, сердечнососудистой и эндокринной систем, слухового и вестибулярного анализаторов. У работающих на ультразвуковых установках отмечают выраженную сосудистую гипотонию, снижение электрической активности сердца и мозга. Изменения ЦНС в начальной фазе проявляются нарушением рефлекторных функций мозга (чувство страха в темноте в ограниченном пространстве, резкие приступы с учащением пульса, чрезмерной потливостью, спазмы в желудке, кишечнике, желчном пузыре). Наиболее характерны жалобы на резкое утомление, 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.

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

Электромагнитные поля и излучения разделяют на неионизирующие, в том числе лазерное излучение, и ионизирующие. Неионизирующие электромагнитные поля (ЭМП) и излучения (ЭМИ) 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 неионизирующие техногенные источники электрических и магнитных полей и излучений. Их классификация приведена в табл. 2.9.

Применение техногенных ЭМП и ЭМИ различных частот систематизировано в табл. 2.10.

Основными источниками электромагнитных полей радиочастот являются радиотехнические объекты (РТО), телевизионные и радиолокационные станции (РЛС), термические цехи и участки (в зонах, примыкающих к предприятиям). ЭМП промышленной частоты чаще всего связаны с высоковольтными линиями (ВЛ) электропередачи, источниками магнитных полей, применяемыми на промышленных предприятиях.

Зоны с повышенными уровнями ЭМП, источниками которых могут быть РТО и РЛС, имеют размеры до 100-150 м.

Таблица 2.9