Нормирование акустического загрязнения

Воздействие механических колебаний любого происхождения (природного, бытового, производственного) на организм человека определяется частотой, интенсивностью и средой, через которую колебания передаются. Все механические колебания, в отличие от электромагнитных, являются упругими, требующими материальный носитель. В данном случае нас интересуют механические колебания частотного диапазона от 20 Гц до 20 кГц, которые воспринимаются слуховым аппаратом человека как звуки. Любой живой организм воспринимает звуки разных частот и интенсивностей неодинаково. Принято считать, что порогу слышимости человека соответствует звук частотой 1 кГц и интенсивностью 1012 Вт/м².

Шумом принято считать беспорядочное сочетание звуков различной частоты и интенсивности, отрицательно влияющих на состояние организма. Энергетической характеристикой постоянного шума являются уровни звукового давления.

В зависимости от вида спектральной зависимости L (f) шумы делят на тональные (состоящие из нескольких ярко выраженных звуков) и широкополосные (энергия распределена в частотном диапазоне равномерно). По временным характеристикам шумы делят на постоянные и непостоянные (см. параграф 7.2). В общем случае шум оказывает отрицательное воздействие на состояние человека, вызывая дискомфорт, чувство неуверенности, раздражительности, стесненности, тревоги, плохого самочувствия, что приводит к ослаблению важных функций жизнедеятельности, в частности к снижению производительности груда, возникновению ошибок и производственного травматизма, нервным заболеваниям.

Если частотный диапазон звуковых колебаний условно разделить на низкочастотный — до 1000 Гц и высокочастотный выше 1000 Гц, тогда можно выделить характерные области вредного влияния шума на организм человека. Так, низкочастотный шум с уровнем 80 дБ затрудняет разборчивость речи, вызывает снижение работоспособности, мешает нормальному отдыху; длительное воздействие шума с уровнем 100—120 дБ на низких частотах и 80—90 дБ на высоких частотах может вызвать необратимые потери слуха (тугоухость), характеризуемые постоянным изменением порога слышимости, а шум с уровнем 120—140 дБ независимо от частоты способен вызвать механические повреждения органов слуха. Импульсные и нерегулярные шумы обладают большей степенью воздействия на состояние человека в любом диапазоне.

Физиологической характеристикой звука является громкость. Для физиологической оценки шума используют кривые равной громкости. Уровень громкости в фонах численно равен уровню звукового давления в децибелах для звука частотой 1000 Гц, дающего то же субъективное ощущение звука (громкости), что и данный звук. Для звуков с частотой 1000 Гц децибелы и фоны численно равны; то же относится к звукам частотой от 400 до 5000 Гц с уровнем звукового давления больше 80 дБ.

Борьбу с шумом следует начинать уже на стадии проектирования любого технического или бытового проекта, для этого используются организационные, технические и медико-профилактические мероприятия. Рассмотрим подробнее технический метод снижения шума в производственных помещениях. При этом отметим, что снижение шума за счет акустической обработки помещений цехов, заключающейся в установлении звукопоглощающей облицовки, позволяет решить одновременно две задачи: улучшить условия труда и защитить население близлежащей жилой застройки от действия шума.

Звукоизолирующая способность ограждения зависит от его размеров, формы, расположения, материалов и т. д. Явление звукопоглощения объясняется преобразованием колебательной энергии шума в тепловую. Наибольшее звукопоглощение обеспечивают пористые и перфорированные материалы, ткань.

Выбор конструкции звукопоглощающей облицовки производится не только для получения максимального звукопоглощения в каких-либо полосах частот, но также для обеспечения дизайна, эстетики и работоспособности облицовки в конкретных условиях (наличие пыли, агрессивных сред и г. д.).

Медико-профилактические мероприятия подразумевают контроль параметров шумовой обстановки, с одной стороны, и контроль состояния здоровья работающих и населения — с другой.

В системах связи значительное место занимают вопросы, связанные с предъявлением человеку звуковой информации (телевизионные и радиотехнические объекты, системы звуковой связи, информационно-справочные системы); поэтому соотношение шум — полезный сигнал имеет определяющее значение в передаче звуковой информации.

На самочувствии человека наиболее неблагоприятно сказываются звуки высоких частот. Так, два звука, имеющие одинаковый уровень звукового давления, но разную частоту (например, 100 и 1000 Гц), воспринимаются ухом человека как разные громкости. Первый будет казаться более тихим, чем второй, так как ухо человека обладает большей чувствительностью на средних и высоких частотах, чем на низких. Например, для среднего участка слышимого диапазона изменение звука по интенсивности и частоте составляет 0,1 интенсивности раздражителя. В пределах 60—2000 Гц при интенсивности звука 30 дБ различимая прибавка составляет 2—3 Гц, а в пределах 2000—16 000 Гц относительная величина энергетического порога примерно постоянна и составляет 0,02. Все это должно учитываться при конструировании радиоаппаратуры.

Длительность звукового раздражения, необходимая для возникновения ощущения, также зависит от частоты и интенсивности звука. С увеличением частоты и интенсивности временной порог чувствительности слухового анализатора сокращается. Для частот 1 кГц и более при интенсивности более 30 дБ слуховое ощущение возникает при длительности звукового раздражения около 0,001 с, а уменьшение интенсивности до 10 дБ увеличивает это время до 0,05 с. Минимальное время, необходимое для отчетливого ощущения доминирующей частоты в линейчатом спектре звука (высоты тона звука), — 0,05 с.

Музыку можно считать частным случаем организации человеком приятного для своего восприятия «шума». Об этом свидетельствуют специальные приборы — статические анализаторы, измеряющие характеристики шумов. К оценке музыки как шума можно привлечь понятие статистической радиотехники, т. е. для восприятия музыки минимальное отношение сигнала к помехе должно быть не менее 20 дБ по акустическому давлению. Если слушатель находится, например, в метро, то для такого соотношения сигнал — шум головные телефоны плейера должны развивать звуковое давление в 115—120 дБ. Это всего лишь на 8—10 дБ меньше, чем болевой предел. «Стрекот» от стереотелефонов «меломанов» — первое свидетельство о частичной потере слуха. Кроме этого из-за широкого частичного спектра музыки и акустической нелинейности сред, в которых распространяется звук в голове, в результате биений отдельных частотных компонентов возникают инфразвуковые волны, отрицательно действующие на здоровье человека.

Особо важно отметить неумелое использование звука в замкнутом пространстве, например автомобиле, где установлено несколько мощных громкоговорителей, воспроизводящих звук в широкой полосе частот. Несмотря на малый коэффициент преобразования этой мощности в звук (КПД примерно 0,7% при электрической мощности до 100 Вт и более), воздействие звука оказывается очень сильным, поскольку звук в замкнутом пространстве воспринимается всей поверхностью тела. Значит, практически весь организм подвергается мощной вибрационной атаке, и больные или наиболее слабые его органы могут просто отказать, что особенно опасно во время движения автомобиля, когда вибрации частично переходят в инфразвук.

При увеличении амплитуды колебаний резонирующих частот тела человека, особенно для частот ниже 20 Гц, значительно нарушается вестибулярная функция, возникает головная боль, обостряются хронические заболевания. В связи с этим было бы полезно проверять при технических осмотрах автомобиля уровень максимального звукового давления в салоне исходя из санитарных норм.

Пример 7.1

Расчет эквивалентного уровня звука в одной из точек помещения. Источником шума в помещении здания являются транспортные потоки. Результаты измерений уровней звука в одной из точек помещения представлены в табл. 7.1.

Расчет эквивалентного уровня звука 1_Лэкв, дБА, в этой точке производят в следующей последовательности.

• 1. Измеренные уровни звука распределяют по интервалам, указанным в первой графе табл. 7.2. Так, например, уровень звука, равный 52 дБА, относят к интервалу от 48 до 52 дБА. Отсчеты уровней звука в каждом интервале заносят во вторую графу табл. 7.2 в виде отметок.
• 2. Подсчитанное число отсчетов уровней звука в каждом интервале заносят в третью графу табл. 7.2.
• 3. В зависимости от числа отсчетов определяют частные индексы для каждого интервала уровней звука и заносят их в четвертую графу табл. 7.2. Так, например, в интервале 43—47 дБА произведено 40 отсчетов уровней звука. Соответствующий частный индекс равен 386.
• 4. Подсчитывают суммарный индекс. В рассматриваемом примере суммарный индекс равен 21 705.
• 5. По табл. 7.1 определяют величину ДЬ_А, дБА, в зависимости от полученного суммарного индекса. Если значение полученного суммарного индекса отсутствует в табл. 7.1, величину AЬ_А определяют для суммарного индекса, ближайшего по величине к данному суммарному индексу.

Таблица 7.1

Результаты измерений уровней звука в одной из точек

помещения

Таблица 7.2

Интервалы уровней звука.

Суммарный индекс — 21 705.

Эквивалентный уровень звука А1_Лэкв⁼ 53 дБЛ.

Ближайшим по величине к суммарному индексу 21 705 является индекс 19 950, которому соответствует значение АЬ_л = 43 дБА.

Определяют значение эквивалентного уровня звука АЬ_Аэкв, дБА, по формуле.

Пример 7.2.

Расчет эквивалентного уровня звука в разных точках помещения. Источником шума в помещении здания является холодильная установка встроенного в это здание магазина. Длительность непрерывной работы холодильной установки составляет t_{ = 20 мин. Уровень звука при этом остается постоянным и в данном помещении равен AL_M = 44 дБА. Пауза в работе холодильной установки равна t₂— 10 мин, а уровень звука в рассматриваемом помещении в течение этой паузы — АЬ_л2 = 38 дБА.

Расчет эквивалентного уровня звука A?_Лэкв, дБА, в этом помещении производят в следующей последовательности.

1. В зависимости от времени ?, определяют поправки AL_Ai к величинам измеренных уровней звука L_Ai. В рассматриваемом примере поправка к уровню звука L_M = -2 дБ А, а к уровню звука Ад1 ~ Ад 2 ⁼ «5 дБ А.

2. Определяют скорректированные уровни звука (L_Aj + AL_Ai), дБА, суммируя полученные поправки с измеренными уровнями звука:

3. В зависимости от разности скорректированных уровней звука (L_M + AL_ax) и (L_A2 + А1_л2)* определяют добавку к более высокому уровню звука. При разности скорректированных уровней звука, равной 9 дБА, добавка равна 0,5 дБА.

Суммарный уровень звука L_Am = 42 + 0,5 = 42,5 дБА и является эквивалентным уровнем звука Ь_Ажв, дБА.

Таблицы по заполнению результатов расчета приведены ниже (табл. 7.3−7.4).

Результаты измерений уровней звука в разных точках помещения

Таблица 73

Место проведения измерений_.

Дата и время проведения измерений_.

Результаты скорректированных уровней звука

Таблица 7.4

Место проведения измерений_.

Дата и время проведения измерений Номер точки измерений_.