Субъективное ощущение звука и частотные коррекции шумомера

Лабораторная работа № 4. ИЗМЕРЕНИЕ И ОЦЕНКА ПАРАМЕТРОВ ШУМА РАБОЧЕЙ ЗОНЫ

Необходимое оборудование: анализатор шума и вибрации «Ассистент», источники шума (электродвигатель).

Цель работы

Научиться производить замеры и оценку параметров шума на соответствие гигиеническим нормативам.

 

Теоретическое введение

Определения и единицы измерения основных акустических величин

 

Шумом называют любой нежелательный звук или совокупность таких звуков.

Звуком называют изменения давления воздушной среды, воспринимаемые органом слуха. Тон звука оценивают числом колебаний в секунду, т. е. его частотой. Частота колебаний измеряется в герцах (Гц), один герц – одно колебание в секунду. Ухо человека воспринимает звуки с частотами в диапазоне от 20 до 20000 Гц.

Для гигиенической оценки шумов практический интерес представляет звуковой диапазон частот от 20 до  11000 Гц, включающий девять октавных полос со среднегеометрическими частотами 31,5, 63, 125, 250, 500, 1000, 2000, 4000 и 8000 Гц.

 

Звуковые колебания вызывают в воздушной среде чередующиеся повышения и понижения давления относительно атмосферного давления; разность между ними называют звуковым давлением. Звуковое давление измеряется в международной системе единиц в паскалях (1Па = 1 Н/м²).

Самый слабый звук (порог слышимости), обнаруживаемый слухом здорового человека, имеет амплитуду равную 20 миллионным долям паскаля (2*10^-5 Па). Удивительно, но человеческий слух также способен воспринимать звуки со звуковым давлением, в миллионы раз превышающим минимальное значение. Следовательно, шкала звукового давления в паскалях должна включать непомерно большие и ненаглядные числа. Для уменьшения шкалы звуковые давления выражают через уровни звукового давления (УЗД) в логарифмических единицах измерения – децибелах (дБ), который определяют по формуле:

 дБ,                                                          (1)

где:

L -уровень звукового давления, дБ,

r - измеряемая среднеквадратичная величина звукового давления, Па.

r₀=2×10^-5 Па - пороговая величина среднеквадратичного звукового давления (приближенно соответствующая порогу слышимости тона частоты 1000 Гц).

 

Ноль децибел соответствует звуковому давлению 2×10^-5 Па. Линейному увеличению звукового давления в 10 раз соответствует в логарифмическом масштабе увеличение уровня на 20 дБ. Следовательно, звуковому давлению 2*10^-4 Па соответствует уровень 20 дБ, давлению 2*10^-3  Па – уровень 40 дБ и т.д. Таким образом, применение логарифмической шкалы дает возможность сжать  миллионную шкалу в      Па до шкалы в 120 дБ.

 

Субъективное ощущение звука и частотные коррекции шумомера

Факторы, определяющие субъективную громкость звука очень сложны. Одним из таких факторов является зависимость чувствительности человеческого слуха от частоты звук – максимальная чувствительность в области 1000 Гц и минимумы на более высоких и низких частотах. Например, звук с УЗД 70 дБ на частоте 1000 Гц имеет такую же субъективную громкость, что и звук с УЗД 85 дБ на частоте 50 Гц. Усложняет это явление то, что частотная зависимость чувствительности слуха более выражена для тихих звуков (с низкими уровнями звукового давления) и уменьшается с увеличением УЗД.

Поэтому в шумомерах используются специальные схемы, чувствительность которых изменяется согласно частотным особенностям чувствительности человеческого слуха. В настоящее время в шумомерах широко применяются различные схемы частотной коррекции (А, В, С, D, Z). Наиболее широко используется частотная коррекция А (таблица 1), которая применяется при любой громкости.

 

Таблица 1 – Частотные коррекции шумомера в диапазоне звука

 

Номинальная частота, Гц	Относительная частотная характеристика, дБ
	А	C	Z
31.5 63 125 250 500 1000 2000 4000 8000	-39,4 -26,2 -16,1 -8,6 -3,2 0 +1,2 +1,0 -1,1	-3,0 -0,8 -0,2 0 0 0 -0,2 -0,8 -3,0	0 0 0 0 0 0 0 0 0

 

 

Классификация шумов

По природе возникновения шумы подразделяются на:

· механический;

· аэродинамический;

· гидравлический;

· электромагнитный.

Шумы содержат звуки различных частот и различаются между собой распределением уровней по отдельным частотам и характером изменения общего уровня во времени.

 

При гигиенической оценке шумы классифицируют следующим образом:

а) по частотному составу шумы делятся на:

 

- низкочастотные с преобладанием максимальных уровней звукового давления в октавных полосах до 250 Гц включительно;

- среднечастотные - в октавной полосе 500 Гц;

- высокочастотные - в октавных полосах 1000 Гц и выше;

 

б) по характеру спектра шумы подразделяют на:

 

- широкополосный шум с непрерывным спектром шириной более 1 октавы;

- тональный шум, в спектре которого имеются выраженные тона. Выраженным тон считается, если одна из третьоктавных полос частот превышает остальные не менее, чем на 10 дБ.

 

в) временным характеристикам шумы подразделяются на:

- постоянные (изменение L AS за время измерения £ 5 дБА);                  

- непостоянные (изменение L AS за время измерения > 5 дБА).

 

Непостоянные шумы подразделяют на:

- колеблющиеся во времени, уровень звука которых непрерывно изменяется во времени;

- прерывистые, уровень звука которых резко падает до уровня фонового шума, причем длительность интервалов, в течение которых уровень остается постоянными превышающим уровень фонового шума, составляет более одной секунды;

- импульсные, состоящие из одного или нескольких звуковых сигналов длительностью менее одной секунды (L AI - L AS > 7 дБА).

Непостоянный шум характеризуют эквивалентным (по энергии) уровнем (L_AT), который оказывает такое же действие на человека, как и постоянный шум этого же уровня.

 

Точки измерений

 

Измерения шума проводят на постоянных рабочих местах в помещениях, на территориях производственных предприятий, на производственных сооружениях и в машинах (у пультов управления, в кабинах и т.п.). Точки измерения на рабочих местах (рабочих зонах) выбираются на удалении не более 20 м друг от друга на расстоянии 2 м от стен здания.