ЛР. ЛР ИССЛЕДОВАНИЕ ИНТЕНСИВНОСТИ ШУМА. Методические указания по выполнению лабораторной работы Дисциплина Безопасность жизнедеятельности
 Скачать 0.69 Mb.
|
Кафедра: «Охрана труда и окружающей среды» В.В. Сафронов, Е.В. Щербакова ИССЛЕДОВАНИЕ ИНТЕНСИВНОСТИ ШУМА В ЗАВИСИМОСТИ ОТ РАССТОЯНИЯ ДО ИСТОЧНИКА Методические указания по выполнению лабораторной работы Дисциплина – «Безопасность жизнедеятельности» Для студентов всех специальностей ОрелГТУ Печатается по решению редакционно- издательского совета ОрелГТУ Орел 2003 Авторы: доцент, к.т.н. В.В. Сафронов доцент, к.т.н. Е.В. Щербакова Рецензент: доцент, к.т.н. В.Г. Ерёмин Методические указания содержат общие сведения о физических и физиологических характеристиках шума, его воздействии на человека и экосистемы, необходимые справочные данные и контрольные вопросы, а также описание и принцип работы измерителей шума, методику измерения шумовых характеристик. Предназначены для студентов всех специальностей ОрелГТУ. Редактор С.Ч. Алиева Технический редактор Т.П. Прокудина Орловский государственный технический университетЛицензия ИД № 00670 от 05.01.2000 г. Подписано к печати 15.07.2003 г. Формат 6084 1/16. Печать офсетная. Уч.-изд. л. 1,4. Усл. печ. л. 1,4. Тираж 100 экз. Заказ №.___ Отпечатано с готового оригинал-макета на полиграфической базе ОрелГТУ, 302020, г. Орел, Наугорское шоссе, 29. © ОрелГТУ, 2003 © Сафронов В.В., Щербакова Е.В., 2003 СОДЕРЖАНИЕ 1 Цель работы 4 2 Подготовка к работе 4 3 Теоретическая часть 4 4 Применяемые приборы и оборудование 8 5 Экспериментальная часть 10 6 Порядок выполнения работы 11 7 Контрольные вопросы 13 Литература 14 Приложение А. Справочные данные 15 Лабораторная работа № 18 ИССЛЕДОВАНИЕ ИНТЕНСИВНОСТИ ШУМА В ЗАВИСИМОСТИ ОТ РАССТОЯНИЯ ДО ИСТОЧНИКА Цель работыИзучение основных параметров шума, принципов нормирования, получение практических навыков проведения акустических измерений. Подготовка к работе2.1 Ознакомиться с общими сведениями о физических характеристиках шума, особенностями его воздействия на человека и экосистемы и нормативными требованиями. 2.2 Изучить устройство шумомера и порядок проведения экспериментальных исследований. 2.3 Проверить уровень усвоения материала по контрольным вопросам. 2.4 Доложить преподавателю о готовности к эксперименту и в его присутствии включить измеритель шума. Теоретическая частьШумом называют различные звуки, нарушающие тишину и оказывающие вредное или раздражающее действие на человека. С физической точки зрения, шум – совокупность звуков различной частоты и интенсивности. Частотный диапазон звуковых колебаний составляет 16… 20000 Гц. Колебания с частотой ниже 16 Гц называются инфразвуком, при частоте более 20 кГц – ультразвуком. Интенсивность звука – это энергия, переносимая звуковой волной в единицу времени, отнесенная к единице поверхности, расположенную перпендикулярно к направлению распространения волны I =  , (1)где I– интенсивность звука, Вт/м2; W – звуковая мощность источника, Вт; r – расстояние от источника звука, м. Один и тот же источник создает различную интенсивность звука на открытом воздухе, в помещениях большого и малого объема, при наличии мягкой мебели и др. условий. Для волны, распространяющейся в свободном звуковом поле (поле, свободном от отражения)  , (2)где p – среднеквадратичное значение звукового давления, Па; – плотность среды, кг/м3; с – скорость звука в среде, м/с (для воздуха при температуре 200С с = 344м/с). Уровень интенсивности звука LI, дБ  , (3)где I0 = 10-12 Вт/м2 – пороговое значение интенсивности. Звуковое давление – переменная составляющая давления воздуха, возникающая в результате звуковых колебаний. Самое слабое (пороговое) звуковое давление, воспринимаемое человеком с нормальным слухом на частоте 1000 Гц, составляет p0 = 210-5 Па, самое высокое, не вызывающее болевых ощущений - pmax = 2102 Па. С учетом большого диапазона значений и особенностей слухового восприятия человека, удобнее использовать понятие звукового давления Lp в децибелах (дБ):  , (4)гдеp– текущее среднеквадратичное значение звукового давления, Па; p0 – наименьшее значение звукового давления, Па. Таким образом, весь диапазон слышимых звуков укладывается в 140 дБ, что позволяет пользоваться при оценке шума целыми числами, так как изменение уровня меньше, чем на 1 дБ практически не ощутимо на слух. При Lр = 140 дБ звуковое восприятие сменяется чувством физической боли в ухе и может привести к разрыву барабанной перепонки. При нормальных атмосферных условиях LI = Lp. Определенное значение уровня звукового давления (УЗД) соответствует значению определенной частоты, то есть шум разлагается на спектральные составляющие. Спектр шума – зависимость УЗД от частоты, устанавливается с помощью специальных приборов для анализа шума. Слуховой аппарат человека такой анализ произвести не может. Для ориентировочной оценки шума, соответствующей слуховому восприятию человека, используют понятие уровень звука (УЗ) La,дБА. Значение УЗ определяется логарифмическим суммированием спектральных составляющих или с помощью приборов для измерения шума, имеющих частотную характеристику «А». Физиологическое действие шума обуславливают основные его физические характеристики: интенсивность звука, уровень звукового давления и частотный спектр, а также продолжительность воздействия. Длительное шумовое воздействие при  дБА (громкая речь) вызывает не только раздражающий эффект, но и способствует развитию различных заболеваний: потеря слуховой чувствительности; нарушение функций желудка и обмена веществ в организме, работоспособности клеток головного мозга и деятельности нервной системы. Такие болезни как гастрит, язва желудка и двенадцатиперстной кишки, чаще всего встречаются у людей, живущих или работающих в шумной обстановке.Действие шума обладает эффектом кумуляции, накапливаясь в организме, оно все больше угнетает нервную систему, приводя к неврозам: у людей появляется хроническое переутомление, замедляются психические реакции. Особенно раздражающими являются звуки высоких частот (выше 800 Гц). Под воздействием длительного систематического шума высокого уровня производительность труда в ряде случаев снижается до 60%. Австрийские ученые доказали, что шум становится причиной преждевременного старения в 30 случаях из 100 и сокращает жизнь людей в крупных городах на 8-12 лет. Звук оказывает определенное воздействие даже на растительную ткань, не имеющую нервной системы. Под влиянием негромкой мелодичной музыки усиливается жизнедеятельность протоплазмы - растения достигают большей высоты. Однако листья растений, находящихся в непосредственной близости от источника звука, повреждаются. Длительно звучащие искусственные звуки высоких тонов приводят к гибели не только растительных, но и животных организмов. Например, звук пролетающего реактивного самолета угнетающе действует на пчел, которые теряют на некоторое время способность к ориентации в пространстве, а их личинки погибают. Физиологическое действие шума на животных аналогично влияет на человека, что вынуждает искать новые экологические ниши. Для защиты редких и исчезающих видов в заповедниках и заказниках вводится запрет не только на отстрел, но и на шум: запрещается рубка леса и пение. С целью ограничения шумового воздействия на человека устанавливаются предельно допустимые значения уровня звука и предельный спектр шума (СН 2.2.4/2.1.8.562-96 и ГОСТ 12.1.003-83), которые учитывают вид трудовой деятельности, назначение помещений, характер территории застройки, время суток (таблицы А.1, А.2, А.3). Для рабочих помещений длительность воздействия в пределах допустимых значений не должна превышать восьми часов. Если фактические значения параметров шума превышают допустимые, то проводят мероприятия по его снижению: изоляция источника шума путем применения звукоизолирующих кожухов, капотов; акустическая обработка помещений звукопоглощающими материалами; применение акустических экранов вблизи источника звука средних и высоких частот (выше 300 Гц); повышение звукоизоляции окон, стен и др. При распространении звуковых волн в атмосфере на затухание звука влияет температура и относительная влажность воздуха (наибольшее затухание отмечается при t = 30оС и относительной влажности γ= 10% в области высоких частот). Неоднородность скорости ветра и наличие осадков незначительно снижают шум. Земная поверхность, поросшая травой или покрытая снегом, обеспечивает дополнительное затухание звука до 10 дБ. Если на пути звуковых волн находится полоса высоких (более 5 метров) лесонасаждений, то звук частично отражается от них, многократно рассеивается на деревьях, поглощается листвой и рыхлой почвой и снижается на 0,1 дБА на 1 метр. Расширение лесополос свыше 25 м малоэффективно. При распространении звука в открытом пространстве наблюдается линейная зависимость снижения уровня на 6 дБА при удвоении расстояния от источника за счет геометрического расширения области, в которую распространяется звуковая энергия. Звуковое поле в помещении диффузное и состоит из поля прямого звука, идущего непосредственно от источника, и поля отраженного звука, содержащего звуковые волны, которые испытали несколько отражений от поверхности помещения. Акустика помещений зависит от места расположения источника, его экранирования, реверберации и звукопоглощающей способности, поэтому зависимость интенсивности от расстояния нелинейна. Применяемые приборы и оборудованиеУстановка для проведения экспериментальных исследований включает: источник шума и шумомер SPM-101 (RFT, ГДР), представляющий собой портативный батарейный прибор для измерения уровня звука от 30 до 130 дБА. Погрешность прибора составляет 1 дБА. Шумомер состоит из следующих основных элементов: микрофон для преобразования звукового давления в электрические сигналы, измерительный прибор, содержащий усилитель для повышения уровня сигнала, выпрямитель и показывающий прибор с определенными временными характеристиками (рис.1). Временная характеристика SLOW(медленно) включается при измерении постоянного во времени шума, характеристика FAST (быстро) успевает отслеживать изменение шума, имеющего небольшую длительность, и применяется для измерения нестационарного шума машин. Частотная характеристика «А» используется при измерении уровня La , дБА. Характеристика «Lin» предназначена для оценки уровней звукового давления в частотном диапазоне 31,5 … 8000 Гц при подключении к шумомеру внешних частотных фильтров через гнездо 7. Работа шумомера основывается на принципе преобразования звуковых колебаний в пропорциональные им электрические сигналы. Под воздействием звукового давления мембрана капсюля прогибается (рис.2), и его электроемкость меняется. При наличии поляризирующего напряжения, подаваемого на неподвижный электрод, изменение емкости капсюля приводит к повышению переменного напряжения на обкладках конденсатора, которым является мембрана и неподвижный электрод, и, следовательно, к появлению электрического напряжения на выходе, которое после преобразований фиксируется стрелочным индикатором. Шкала прибора проградуирована в децибелах. Внимание! Во избежание повреждения капсюля, категорически запрещается снимать защитную решетку, предохраняющую мембрану от разрыва, и подвергать микрофон резким толчкам и ударам.  Рисунок 1 – Общий вид шумомера1 – микрофон; 2 – переключатель поддиапазонов измерения; 3 – переключатель частотной характеристики; 4 – стрелочный прибор; 5 – регулятор калибровки; 6 – переключатель диапазона чувствительности; 7 – входное гнездо внешних фильтров; 8 – переключатель временных характеристик  Рисунок 2 – Устройство конденсаторного микрофона1 – мембрана; 2 – неподвижный электрод; 3 – изолятор; 4 – корпус; 5 – отверстие для выравнивания давления; 6 – звуковое давление; 7 – источник поляризующего напряжения; 8 – выход. 5 Экспериментальная часть5.1 Для оценки параметров шума на постоянных рабочих местах измерения проводят в точках, соответствующих размещению рабочих мест. Микрофон следует располагать на высоте 1,5 м над уровнем пола при работе стоя или на уровне головы человека при работе сидя в направлении к источнику шума. Микрофон должен быть удален от источника и от стен не меньше, чем на 1 м, а от человека, проводящего измерения, – не менее 0,5 м. Между источником шума и микрофоном не должно быть предметов, препятствующих свободному распространению звуковых волн. 5.2 В присутствии преподаватели подготовить шумомер к работе: переключатель 2 установить на отметку 70, диапазон чувствительности ручкой 6 – на отметку 2, включить временную характеристику «медленно» (поз. 8). 5.3 Включить источник шума, а затем шумомер, поставив выключатель 3 в положение «А». 5.4 Произвести измерение уровня звука La, дБА сначала на расстоянии r1 = 1 м от источника шума, затем при r2 = 2 м, r3 = 4 м. Если стрелка прибора находится в крайнем правом положении, необходимо немедленно переключателем 2 установить поддиапазон «80». Если положение стрелки ниже нулевой отметки на шкале, перевести поддиапазон на меньшее значение ручкой 2. Результат измерения определяется суммированием величины поддиапазона и единиц, отсчитанных по шкале прибора, округленных до целых значений. Порядок выполнения работы6.1 Отчет по лабораторной работе оформляется на стандартном листе формата А 1 в следующей последовательности: наименование университета и кафедры; номер группы, фамилия, инициалы студента; название и цель работы; краткое описание применяемого измерительного устройства. Оформить таблицу для записи результатов Таблица 1 – Результаты измерения и расчета
6.3 Рассчитать ожидаемые уровни звука в помещении, где находится источник шума для точек, на расстоянии r2 = 2 м, r3 =4 м от источника шума, по формуле для диффузного звукового поля в зоне прямого и отраженного звука  , (5)где La1– уровень звука, измеренный на расстоянии 1м от источника, дБА; Ф – фактор направленности, для источников шума с равнонаправленным излучением Ф=1; S – площадь воображаемой поверхности, м2, на которую распределяется излучаемая энергия. Для источника, расположенного на поверхности перекрытия S = 2r2, в двугранном углу, образованном ограждающими конструкциями, S = r2; В – постоянная помещения, м2, которая характеризует звукопоглощающие свойства помещения. Определяется ориентировочно, в зависимости от объема лаборатории В = 0,1 Vлаб. Результаты расчета записать в таблицу 1. 6.4 Сопоставить результаты измерения и расчетов и объяснить причину их расхождения. 6.5 Сделать вывод о соответствии уровня звука в помещении лаборатории требованиям санитарных норм (табл.А.1), считая шум постоянным. 6.6 По таблице А.3 установить, для какой территории и в какое время суток приемлемо значение Lа1, дБА от источника аналогичной звуковой мощности. 6.7 Произвести ориентировочный расчет распространения звука от источника, установленного на открытом воздухе по формуле:  , (6)где r1 и r2 – расстояние от источника шума до расчетной точки. Принять r2 = 2 м, r3 = 4 м. 6.8 Графически изобразить зависимость уровня звука (ось «Y») от расстояния (ось «Х») при распространении звука в помещении и на открытом воздухе. 6.9 Сделать вывод о спаде уровня звука при удвоении расстояния от источника. 6.10 Произвести ориентировочный расчет снижения уровня звука L в дБА в атмосфере на расстоянии r= 50 м от исследуемого источника при прохождении звука через полосу лесонасаждений шириной 20м  (7)где  - пространственный угол излучения, стер ( = 2); - коэффициент поглощения звука в воздухе ( 80 дБА/км при tB = 20oC и В = 60%); - дополнительное снижение звука в воздухе  ,где Lпов - снижение звука поверхностью земли с травяным или снежным по кровом (Lпов = 10дБА); пов – коэффициент ослабления звука лесополосами( зел = 0,1дБА/м);l – ширина лесополосы, м. 6.11 Указать, какой из факторов, учтенных в формуле (7), оказывает наибольшее влияние на снижение уровня звука от источника. 6.12 Заполнить таблицу 1, по результатам расчетов написать необходимые выводы. Контрольные вопросыДействие шума на организм человека и экосистемы. Дать определение основных физических характеристик шума. Какой из параметров шума наиболее соответствует слуховому восприятию человека? Как он определяется? Нормируемые характеристики шума. Принцип работы конденсаторного микрофона. Какие факторы влияют на интенсивность звука в свободном и диффузном звуковом поле? Что учитывается при установлении предельно допустимых значений параметров шума? Какие мероприятия проводят для снижения шума в помещениях? Почему для характеристики шума используют логарифмические единицы? Как необходимо располагать микрофон при измерениях? СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ Борьба с шумом на производстве: Справочник / Под общ. Ред. Е.Я. Юдина. – М.: Машиностроение, 1985. – 400 с. Контроль шума в промышленности: Предупреждение, снижение и контроль промышленного шума в Англии: Пер. с англ. / Под ред. Дж. Д. Вебба – Л.: Судостроение, 1981. – 312 с. Щербакова Е.В. Защита от шума. Методические указания. – Орел: ОрелГТУ, 1998. – 40 с. СН 2.2.4/2.1.8.562-96. Шум на рабочих местах, в помещениях жилых, общественных зданий и на территории жилой застройки: Санитарные нормы. – М.: Информ.-издат. Центр Минздрава России, – 1997. – 20 с. Лагунов Л.Ф. Борьба с шумом в машиностроении / Л.Ф. Лагунов, Г.Л. Осипов. – М.: Машиностроение, 1980. – 150 с. Янг С., Измерение шума машин: Пер. с англ. / С. Янг, А. Эллисон. – М.: Энергоатомиздат, 1988. – 144 с. приложение а (справочное) Таблица А.1 – Предельно допустимые уровни звукового давления, уровни звука и эквивалентные уровни звука для основных наиболее типичных видов трудовой деятельности и рабочих мест
Таблица А.2 – Предельно допустимые уровни звука и эквивалентные уровни звука на рабочих местах для трудовой деятельности различных категорий тяжести и напряженности в дБА
Таблица А.3 – Допустимые уровни звукового давления, уровни звука, эквивалентные и максимальные уровни звука, проникающего в помещения жилых и общественных зданий и шума на территории жилой застройки
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
