Исследование шума на рабочем месте

Цель работы: Исследование уровней шума на рабочем месте.

Основные понятия

 

Слуховой аппарат человека постоянно воспринимает звуки. Одни звуки вызывают положительные эмоции (музыка, шум волны, шелест деревьев), другие – действуют отрицательно. Особенно много неприятных звуков связано с производственной деятельностью.

Шум – это беспорядочное сочетание звуков различной интенсивности и частоты.

Источниками шума являются многочисленные машины, механизмы, транспорт, многие технологические процессы.

При длительной работе в шумных цехах у работающих происходит изменение слуха, развивается тугоухость. Признаком тугоухости является плохая слышимость разговора шепотом, состоящего из высоких тонов. Потеря слуха нередко сопровождается звоном или писком в ушах, из-за чего наступает бессоница. При дальнейшей потери слуха пострадавший начинает плохо слышать собственный голос.

Шум действует на центральную нервную систему, нарушает нормальную деятельность всего организма: ухудшает зрение, вызывает головные боли, изменяет ритм дыхания и сердечной деятельности, повышает кровяное и внутричерепное давление, нарушает пищеварение, изменяет объемы внутренних органов. Действуя на психику, шум повышает утомляемость, ослабляет внимание, память. Замедляет реакции, восприятие предупредительных и аварийных сигналов.

Шум представляет собой сочетание звуков различной интенсивности и частоты в частотном диапазоне 20 - 20000 Гц, не несущих полезной информации. В каждой точке пространства, в которой распространяются звуковые волны, давление и скорость движения частиц в воздухе изменяются во времени.

Разность между мгновенным значением полного давления и средним давлением для невозмущённой среды называется звуковым давлением Р, Па.

Интенсивность звука – I, Вт/м², т.е. количество звуковой энергии, проходящей в единицу времени через единицу поверхности, перпендикулярной к направлению распространения звуковой волны, связана со звуковым давлением зависимостью,

I = P²/r × c,

где: r – плотность среды;

с – скорость звука в среде.

Интенсивность звука и звуковое давление принято выражать в относительных единицах, называемых соответственно уровнем интенсивности звука и уровнем звукового давления. Размерность относительных единиц- децибел (дБ). Уровень звукового давления численно равен уровню интенсивности:

дБ

дБ

где: I₀, P₀ – соответственно минимальные (пороговые) значения интенсивности звука и звукового давления частотой 1000 Гц, воспринимаемые человеком.

I₀ = 10^-12 Вт/м²; Р₀ = 2 × 10⁵, Па

Максимальные значения уровней (порог болевого ощущения) составляют 140 Дб или соответственно:

I₀ = 10² Вт/м²; Р₀ = 2 × 10², Па

Производительный шум может быть представлен в виде сочетания гармонических колебаний различной частоты и интенсивности. Распределение энергии звуковых колебаний по диапазону частот – спектр шума – принято оценивать по значениям уровней интенсивности в октавных или третьоктавных полосах частот. Под октавой понимается полоса частот, в которой верхняя граничная f_b в два раза больше нижней граничной частоты f_н. Для удобства каждую октавную полосу обозначают одной величиной среднегеометрической частотой .

При одновременной работе N источников шума с различными уровнями интенсивности звука L_J суммарный уровень L_å определяется согласно принципу энергетического суммирования по формуле:

.

Если источники шума имеют одинаковые уровни интенсивности, то эта формула приводится к виду:

.

На основе принципа энергетического суммирования возможна интегральная оценка шума во всем диапазоне звуковых частот. Такую оценку проводят с помощью корректированной частотной характеристики, обозначаемой буквой "А" на шумомере. Уровень звука измеряют в децибелах с обязательным указанием индекса "А". Он связан с уровнем звукового давления в октавных полосах частотной формулой:

,

где: А_j – корректирующая поправка для j-той полосы, j-номер октавной полосы.

Значения DA_j, дБ, приведены в табл. 1.

Таблица 1

Значения DA_j, дБ

Номер октавной полосы
Среднегеометрическая частота
Корректирующая поправка	+26	+16	+9	+3		-1	-1	+1

Кроме корректированной частотной характеристики "А" применяются также корректированные частотные характеристики "В" и "С". Применение корректированных частотных характеристик позволяет оценить степень опасности шума для людей.

Нормирование допустимого для человека шума ведется на основе ГОСТ 12.1.003-83* в зависимости от спектра шума, характераегоизменения во времени, вида производственной деятельности человека и т.д.

По характеру спектра шум подразделяется на:

· широкополосный с непрерывным спектром шириной не более одной октавы;

· тональный, в спектре которого имеются выраженные дискретные тона; шум может считаться тональным, если его уровень в некоторой октавной полосе частот превышает уровень в соседних октавных полосах на 10 дБ и более.

По изменению во времени шумы разделяют на:

· постоянные, уровень звука которых за рабочую смену изменяется не более чем на 5 дБА при измерении на временной характеристике "медленно" шумомера;

· непостоянные, т.е. выходящие за границы указанных значений.

Непостоянные шумы делятся на:

· колеблющиеся во времени, уровень звука которых непрерывно изменяется во времени на 5 дБА и более при измерениях на временной характеристике "медленно";

· прерывистые, уровень звука которых резко изменяется, причём длительность интервалов, в течение которых уровень остаётся постоянным, составляет не менее 1с;

· импульсные, состоящие из одного или нескольких звуковых сигналов, каждый длительностью менее 1 с, а уровни звука, измеренные в децибелах при временных характеристиках "импульс" и "медленно" шумомера отличаются более, чем на 7 дБ.

По происхождению различают:

· механический шум, возникающий вследствие вибрации поверхностей машин и оборудования, а также одиночных или периодических ударов в сочленениях деталей, сборочных единиц или конструкций в целом;

· аэродинамический шум, возникающий вследствие стационарных или нестационарных процессов в газах (истечение сжатого воздуха или газа из отверстий; пульсация давления при движении потоков воздуха или газа в трубах или при движении в воздухе тел с большими скоростями, горении жидкого или распылённого топлива в форсунках);

· гидродинамический шум, возникающий вследствие стационарных или нестационарных процессов в жидкостях (гидравлические удары, турбулентность потока, кавитация и т.д.);

· электромагнитный шум, возникающий вследствие колебаний элементов электромеханических устройств под влиянием переменных магнитных сил (колебания статора и ротора электрических машин, сердечника трансформатора и др.);

· воздушный шум, распространяющийсяв воздушной среде отисточника возникновения до места наблюдения;

· структурный шум, излучаемый поверхностями колеблющихся конструкций стен, перекрытий, перегородок зданий в звуковом диапазоне частот.

Характеристикой постоянного шума, позволяющей произвести его санитарно-гигиеническую оценку, являются уровни звукового давления Lр, дБ, измеренные в октавных полосах звука La, дБ, на временной характеристике "медленно" шумомера.

Характеристикой любого непостоянного шума является интегральный или эквивалентный по энергии уровень звука. Эквивалентный по энергии уровень звука Lа_э, дБА (или уровень звукового давления в октавной полосе частот Lj_э, дБ) численно равен уровню постоянного широкополосного шума, который оказывает на человека разное (эквивалентное) действие. Расчет эквивалентного уровня звука производят по формуле:

где: n_i – число отсчетов значения уровня звука в интервале;

L_ai – среднее значение уровня звукового интервала, дБ;

N_э – общее число отсчетов;

k – число интервалов.

Гигиеническое нормирование шума основано на задании предельно допустимых уровней звукового давления в октавных полосах частот (предельных спектров). Предельные спектры обозначают сокращением ПС с цифровым индексом, соответствующим уровню звукового давления в децибелах в октавной полосе со среднегеометрической частотой 1000 Гц, через который проходит данный спектр. Так, например, ПС-80 обозначает предельный спектр, проходящий на частоте 1000 Гц через 80 дБ.

Нормы допустимого шума на рабочих местах регламентированы ГОСТ 12.1.003-83*, СН 2.2.4/2.1.8.562-96.

В научно-технической документации на машины должны быть указаны предельно допустимые значения шумовых характеристик (ПДШХ).

Шумовая характеристика машины – это технический показатель машины при строго регламентированных режимах ее работы в условиях испытаний. Основной шумовой характеристикой машины в соответствии с ГОСТ 12.1.023-80 являются уровни звуковой мощности L_pj в октавных полосах частот или корректированный уровень звуковой мощности:

,

где: n_i – корректирующая поправка, определяемая по табл. 1.

Предельно допустимые значения шумовых характеристик машин устанавливают исходя из требований обеспечения на рабочих местах допустимых уровней шума в соответствии с ГОСТ 12.1.003-83* при учете одновременной работы нескольких машин в помещении.

ПДШХ задают в виде спектра, представляющего собой совокупность предельно допустимых уровней звуковой мощности в октавных полосах частот, либо в виде предельно допустимого значения корректированного уровня звуковой, мощности.

Значение ПДЖХ вычисляют по формуле:

где: L_н – предельно допустимый уровень звука или уровень звукового давления;

S – площадь измерительной поверхности в виде полусферы радиусом R, в центре которой находится источник шума;

S₀ – 1 м²;

DY – поправка на групповую установку машин в типовых условиях эксплуатации.

Методические указания

Приборы и оборудование. Измеритель ВШВ-003; лабораторный источник шума.

Порядок выполнения работы

 

Изучить устройство и принцип действия измерителя шума ВШВ-003.

Измеритель ВШВ-003 построен по принципу преобразования звуковых и механических колебаний исследуемых объектов в пропорциональные им электрические сигналы, которые затем усиливаются и измеряются с помощью измерительного прибора (рис. 1).

Рис. 1. Измеритель шума ВШВ-003

 

В качестве преобразователя звуковых колебаний в электрические сигналы используется капсюль М 101. Электрические сигналы, пропорциональные звуковому давлению, усиливаются измерительным трактом до величины, необходимой для нормальной работы среднеквадратического детектора, и затем поступают на показывающий прибор проградуированный в децибелах средних квадратических значений уровня звука в безразмерных единицах.

Прибор измерительный состоит из:

· усилительной части;

· октавных фильтров;

· блока питания.

На передней панели прибора измерительного размещены следующие органы управления, а также разъемы:

· потенциометр – для регулировки коэффициента передачи при калибровке измерителя ВШВ-003;

· кнопка Калибр – для включения калибровочного генератора;

· гнездо – для подключения предусилителя;

· показывающий прибор – для отсчета измеряемых величин и контроля напряжения питания батарей;

· переключатели Делитель, В 1,2 – для уменьшения измеряемого сигнала и обеспечения нормальной работы узлов измерительного прибора;

· кнопка V – для включения интегратора при измерении виброскорости;

· кнопка КНZ – для включения фильтра нижних частей частоты среза 1кГц;

· кнопка Фильтры октавные, Н – для включения октавных фильтров;

· переключатель Фильтры октавные, Н – для подключения одного из 10 октавных фильтров;

· переключатель Род работы – для контроля батарей подключения временных характеристик или для отключения прибора измерительного;

· переключатель Фильтры – для подключения частотных характеристик А, В, С, ЛИН;

· посада: 20, 30... 130 В М101 – для отсчета совместно с показывающим прибором уровней звукового давления при использовании капсюля М 101;

· двенадцать светодиодов, расположенных под указанными шкалами – для выбора конкретного числового значения измеряемой величины напротив светящегося в этот момент светодиода

· гнездо О®- для подключения к прибору измерительных и регистрирующих приборов;

· гнездо ^ - для заземления прибора измерительного.