презентация. Шум, инфразвук, ультразвук
 Скачать 1.11 Mb.
|
Шум, инфразвук, ультразвукФизические характеристики звука Звук или тон - это акустическое гармоническое колебание с определённой частотой. Он характеризуется: - частотой колебаний f (Гц), то есть числом колебаний в секунду; - звуковым давлением p (Па) - это разность между мгновенным давлением волны и атмосферным; - интенсивностью или силой звука I (вт/м2) равной потоку звуко- вой энергии, проходящей в единицу времени через 1м2 площади. Интенсивность пропорциональна квадрату звукового давления. По частоте колебаний звуки классифицируются: Инфразвук Слышимый звук Ультразвук 20Гц 20000Гц Звук и шум; основные характеристики Закон Вебера-Фехнера для звукаУровень ощущения звука L пропорционален логарифму интенсивности I, отнесённой к интенсивности Io на пороге слышимости. где I, p - действующие значения интенсивности и звукового давления; I0 =10-12 вт/м2, p0 =2*10-5 Па - интенсивность и звуковое давление на пороге слышимости. Уровень звука L оценивают в относительных логарифмических единицах - ДЕЦИБЕЛАХ (дБ). Шум и его характеристикиУровень интенсивности звука численно равен уровню звукового давления (УЗД). Шум - сложное колебание, комплекс звуков разных частот; его оценивают спектром, то есть зависимостью УЗД от частоты. Наиболее часто шум измеряют в октавных полосах частот. Полоса характеризуется средней частотой, а соотношение этих частот 1/2. 63 125 250 500 1000 2000 4000 8000 Гц 45 90 180 355 710 1400 2800 5600 11200 Граничные частоты октавных полос Восприятие частоты, также как и силы звука, относительно поэтому средние частоты октавных полос откладываются на графиках в логарифмическом масштабе (через одинаковые промежутки). Средние частоты октавных полос Построение спектра шумаПо характеру спектра шумы делят на широкополосные и смешанные, в которых присутствуют тональные составляющие. По временной характеристике их делят на постоянные и непостоянные, а последние оценивают эквивалентным уровнем звука. 60 80 100 L, дБ 63 125 250 500 1000 2000 4000 8000 f, Гц Нормативный спектр шума Превышение шума Кроме спектральной характеристики шум оценивают одним числом - уровнем звука в дБА. Это общий уровень шума, откорректированный в соответствии с кривой слышимости. Характеристики шумаСогласно ГОСТ 12.1.003-2014: постоянный, уровень которого за 8-часовой рабочий день изменяется не более чем на 5 дБА; непостоянный - изменяется на 5 дБА и более. Непостоянный шум подразделяется на: колеблющийся во времени (непрерывно изменяется); прерывистый (изменяется ступенчато на 5 и более дБА при длительности интервалов свыше 1 с; импульсный (состоит из сигналов, длительностью менее 1 с, если разница между дБА 1 на импульсном режиме и дБА составляет не менее 7 дБА). Интенсивность типичных шумов
Суммирование уровней шума90 дБ + 90 дБ = 80 дБ + 74 дБ = 100 дБ + 40 дБ = 70 дБ + 70 дБ + 70 дБ = 93 дБ 100 дБ 81 дБ 75 дБ Уровни шума являются логарифмическими величинами и их нельзя непосредственно складывать. Для этого применяют правило суммирования уровней: Для n одинаковых уровней L1 Lб - больший из суммируемых уровней δL - добавка к большему уровню, опре- деляемая по таблице в зависимос- ти от разности уровней. Если один из суммируемых уровней меньше другого на 10 дБ, то он не учитывается. Lсум. = 10lg(2*I / I0) = 10lg(I / I0)+10lg2 = L+3 дБ. Распространение шума в открытом пространствеИнтенсивность шума I в точке открытого пространства: где Ра - звуковая мощность источника шума, Вт; S - площадь измерительной поверхности, окружающей источник шума и проходящей через расчётную точку, м2. Простейшей моделью источника шума является точечный источник, излучающий сферическую волну. Распространение, воздействие и нормирование шума Распространение шума в открытом пространстве (продолжение)Если источник шума со звуковой мощностью Ра расположен на поверхности, то излучение шума происходит в полусферу S с радиусом r (м): S = 2πr2 r Переходя от абсолютных величин к относительным логарифмическим, уровни интенсивности шума L (дБ) от источника с уровнем звуковой мощности Lp (дБ) в точке открытого пространства можно определить по формуле: Уровни интенсивности шума при удвоении расстояния уменьшаются на 6 дБ. Распространение шума в помещении с источником шумаВ помещении, где установлен источник шума, интенсивность шума в любой точке складывается из интенсивности прямого шума Iпр. и шума многократно отражённого от стен помещения Iотр. Отражённый шум упрощённо считается диффузным, то есть имеющим одинаковую плотность звуковой энергии во всех точках помещения, а прямой шум спадает с расстоянием от источника. Интенсивность суммарного шума Распространение шума в помещении с источником шума (продолжение) Статистическая теория звукового поля в помещении, используя аппарат теории вероятностей, даёт зависимость для определения интенсивности отражённого шума: где Q - акустическая постоянная помещения (м2), которая характеризует его способность поглощать звуковую энергию; α - средний коэффициент звукопоглощения; Sп - полная площадь ограждений помещения, м2. Уровни шума (дБ) в помещении с источником шума Распространение шума в помещении с источником шума (продолжение) r Логарифмическая шкала расстояний Отражённый шум Суммарный шум Прямой шум Изменение уровней шума Зона прямого шума Зона отражённого шума График изменения уровней шума Распространение шума в помещение смежное с шумнымL1 Lв R -- звукопоглощающий материал в воздушном промежутке двустенной разделяющей конструкции Уровни шума L (дБ) в смежном помещении где L1 - уровни шума перед разделяющей стенкой, дБ; R - звукоизоляция разделяющей стенки, дБ; Lα - величина, учитывающая звукопоглощение в смежном помещении, дБ. Воздействие шума на человека. Нормирование шума1. Шум высоких уровней отрицательно влияет на ЦНС, желудок, двигательные функции, умственную работу, зрительный анализатор. Изменяется частота и наполнение пульса, кровяное давление, замедляются реакции, ослабляется внимание, ухудшается разборчивость речи. 2. Снижается чувствительность органа слуха, что приводит к временному повышению порога слышимости. При длительном воздействии шума высокого уровня возникают необратимые потери слуха и развивается профессиональное заболевание - тугоухость. Критерием риска потери слуха считается уровень 90 дБА, при ежедневном воздействии более 10 лет. Нормируемые параметры: уровни звукового давления в октавных полосах частот и уровень звука в дБА.
Нормы шума на рабочих местах (ГОСТ 12.1.003-2014) Снижение шумаКлассификация средств 1. Уменьшение шума в источнике возникновения Наиболее рациональное средство, но часто требует серьёзного конструктивного изменения машины. 2. Организационно- технические мероприятия Уменьшение времени воздействия шума (ДУ) Наушники, заглушки, шлемы 3. Средства коллективной защиты а) Архитектурно-планировочные мероприятия. б) Конструктивные средства. Кожухи, экраны, глушители звукопоглощающие и звукоизолирующие конструкции 4. Средства индивидуальной защиты (СИЗ) Принципы экранирования, звукоизоляции, звукопоглощенияКонструктивные средства уменьшения шума основаны на использовании этих принципов. 1. Экранирование - Источник шума способность преград создавать зону звуковой тени Зона звуковой тени Экран Эффективность экрана зависит от длины звуковой волны по отношению к размерам препятствия, то есть от частоты колебаний. В помещении из-за наличия отражённого шума эффект экрана меньше, чем в открытом пространстве. 2. Звукоизоляция - способность преград снижать звуковую энергию. И Ш И Ш Источник шума Интенсивность: падающего шума, отражённого шума прошедшего шума Звукоизоляция одностенной конструкции R (дБ) определяется законом «массы» где f - частота колебаний, Гц; δ - поверхностная масса стенки, кг/м2; А, С - эмпирические коэффициенты. 3. Звукопоглощение - способность пористых и рыхло-волокнистых материалов, а также резонансных конструкций поглощать звуковую энергию. В помещении с источником шума уровни шума определяются прямым и отражённым шумом. ИШ Звуко- погло- щаю- щий мате- риал Звукопоглощающий материал, установленный на стенах помещения, уменьшает составляющую отражённого шума. Прямой шум источника Отражённый шум Конструктивные средства уменьшения шумаРасширительная камера Глушитель со звукопоглотителем Для уменьшения аэродинамического шума систем вентиляции, шума газотурбонаддува и газовыхлопа двигателей применяют реактивные (рис.21, а) и активные (рис.21, б) глушители. а) б) Рис. 21 Звукоизоляция источника шума обеспечивается кожухом (рис.22 а), а звукоизоляция рабочего места - изолированной кабиной (рис.22 б) Рис. 22 ИШ ИШ а) Кожух со звукопоглотителем Изолированная кабина б) Рис. 23 Звукоизолирующий кожух, установленный на дизель. 1 - глушитель газовыхлопа; 2 - компенсатор; 3 - звукопоглотитель; 4 - глушитель воздухоприёма; 5 - резина; 6 - виброизоляторы. Рис. 24 Типы глушителей шума и характер заглушаемого ими спектра. а - звукопоглощающий патрубок; б - пластинчатый; в - камерный; г - камерный с трубами внутри; д - камерный несоосный со звуко- поглотителем; е - экранный. Рис. 26 Звукопоглощающие конструкции Плоские Объёмные 1 - защитный перфорированный экран; 2 - стеклоткань; 3 - звуко- поглощающий материал; 4 - стена или потолок; 5 - воздушный промежуток; 6 - плита из звукопоглощающего материала. Рис. 25 Двустенные звуко- изолирующие конструкции 1 - пластины; 2 - воздушный промежуток; 3 - звукопогло- титель; 4 - крепление. Рис. 27 Средства экранирования а - схема экрана; б - экранирование нескольких источников шума; в - экранирование источников механического шума; 1 - оборудо- вание; 2 - экран со звукопоглотителем; 3 - рабочее место; 4 - дисковая пила. а) б) Рис. 28 Средства индивидуальной защиты от шума а - наушники; б - шумозащитные шлемы. Ультразвук Источники ультразвука - оборудование, в котором генерируются ультразвуковые колебания для таких технологических операций как очистка, сварка, сушка, обезжиривание деталей. Влияние ультразвука на организм человека выражается в возникновении сдвигов в состоянии нервной, сердечно-сосудистой, эндокринных системах; низкочастотный ультразвук оказывает локальное действие, поражая нервный и сосудистый аппарат в местах контакта. Характеристикой ультразвука являются УЗД в 1/3 октавных полосах частот в диапазоне от 12,5 кГц до 100 кГц. Основное средство защиты - акустические экраны. Для защиты рук в месте контакта - СИЗ (перчатки). Инфразвук Источники инфразвука - вентиляторы, поршневые компрессоры, малооборотные установки, ДВС, а также движения потоков жидкости и газа. Действие инфразвука на состояние и поведение людей заключается в ощущениях: вращение, раскачивание, чувство страха, боль в ушах, нарушение работы вестибулярного аппарата. Характеристикой инфразвука являются УЗД со среднегеометрическими характеристиками 2, 4, 8, 16 и 32 Гц. Для защиты от инфразвука применяются методы и средства: снижение силового воздействия в источнике; применение глушителей; повышение частоты вращения; повышение жесткости ограждающих конструкций. |