Акустические шумы. 
Основы теории звука

Акустические шумы — беспорядочные колебания частиц среды, в частности воздуха, отличающиеся сложностью временной и спектральной структурой. Источниками акустического слышимого и неслышимого шума, как и источником любого звука, могут быть любые колебания в твердых, жидких и газообразных средах.

Практически во всех отраслях производства шум является ним из основных вредных факторов. По данным статистики профессиональное заболевание «снижение слуха» занимает первое место среди всех профессиональных заболеваний Характер шума зависит от вида источника. Различают:

• 1. Механический шум, возникающие в результате движения отдельных деталей и узлов машин или механизмов с неуравновешенными массами, особенно сильный в неисправных системах;
• 2. Ударный шум, возникающий при некоторых технологических процессах;
• 3. Аэродинамический шум, возникающий при больших скоростях движения газообразных сред;
• 4. Взрывной или импульсный шум, возникающий при работе двигателей внутреннего сгорания.

Шум может характеризоваться физическими и физиологическими параметрами. С физической стороны шум характеризуется звуковым давлением, интенсивностью (силой) звука, плотностью звуковой энергии, уровнем звукового давления, частотой и плотностью дискретных составляющих и другими параметрами.

Шум, как физиологическое явление, характеризуется высотой, громкостью, областью возбужденных частот или тембром и продолжительностью действия.

Для анализа шума, его нормирования используют спектр шума. Частотный спектр шума — это зависимость уровня звукового давления от частоты. Спектр разбивается на активные полосы — октавы, так что отношение верхней границы частоты полосы к нижней равно 2, т. е.

f₂/f₁ = f₃/f₂ = … = f_n-1/f_n = 2.

Характеристикой частоты в активной полосе принимается средняя геометрическая частота.

.

В зависимости от характера шума его спектр может быть линейчатым или дискретным, непрерывным или сплошным, смешанным или линейчато-непрерывным.

По характеру спектра шум делится на:

широкополосный с непрерывном спектром шириной более одной октавы;

тональный, в спектре, которого имеются выраженные дискретные тона, т. е. уровень звукового давления в одной треть октавной полосе превышает над соседними не менее чем на 10 дБ.

По временным характеристикам шум следует подразделять на:

постоянный, уровень звука, которого за рабочую смену (8-часовой день) изменяется во времени не более чем на 5 дБА при измерениях на временной характеристике «медленно» шумомера, в противном случае шум считается непостоянным;

непостоянный шум, который, в свою очередь, подразделяют на:

колеблющийся во времени, уровень звука которого непрерывно изменяются во времени;

прерывистый, уровень звука которого ступенчато изменяется, причем длительность интервалов, в течение которых уровень остается постоянным, составляет 1 с и более;

импульсный, состоящий из одного или нескольких звуковых сигналов, каждый длительностью менее 1 с, при этом уровне звука, измеренные на временных характеристиках «импульс» (в дБАУ) и «медленно» (в дБА) шумолора отличаются не менее чем на 7 дБ.

По вероятностно-статистическим характеристикам шумы подразделяются на статистически стационарные и нестационарные. Практически наблюдаемый шум, возникающий в результате множества отдельных независимых источников, является квазистационарным. Шум с медленно меняющимися параметрами или длящийся короткие промежутки времени (меньше чем время усреднения в измерительных средствах) является нестационарным.

Акустические шумы представляют как научный, так и практический интерес, например, шумолокация и шумопеленгация (определение координат источника шума); диагностика машин и механизмов по изменению характера их шума, воздействующего на человека в условиях труда и отдыха.

Шум является общебиологическим раздражителем, влияет не только на слуховой анализатор, но и на структуры головного мозга, вызывает сдвиги в различных функциональных системах организма, нарушение периферического кровообращения, изменение артериального давления. Шум способствует развитию утомления, снижению производительности труда, появлению шумовой патологии тугоухости. Развитие тугоухости длительный и постепенный процесс. При действии интенсивного шума изменения со стороны нервной системы значительно более выражены, чем развитие тугоухости.

Характеристикой постоянного шума является уровень звукового давления L (дБ) в октавных полосах.

L = 20 lg (P/P₀),.

где Р — среднее квадратическое значение звукового давления, Па; Р₀ — пороговое значение звукового давления Р = 2.10^-5 Па.

Для непостоянного шума характеристикой является эквивалентный уровень звука в дБ (А), измеренный по шкале шумомера. В качестве характеристики непостоянного шума допускается использовать дозу шума, т. е. интегральную величину, учитывающую акустическую энергию, которая воздействует на человека за определенный период времени и измеряется в Па²•ч. Для непостоянного шума может использоваться относительная доза шума (%).

D_отн = D•100%/D_доп,.

где D_доп допустимая доза, Па²•ч.

Допустимый уровень постоянного шума на рабочих местах задается предельным спектром, т. е. в каждой активной полосе спектра задается допустимый уровень звукового давления. Причем для тонального и импульсивного шума допустимые уровни уменьшаются на 5 дБ. Шум от кондиционеров, вентиляции, воздушного отопления должен быть меньше допустимого на 5 дБ. В любом случае максимальный уровень звука непостоянного шума на рабочих местах не должен превышать 110 дБ (А), а импульсного шума 125 дБ (А).

Основой мероприятий по снижению производственного шума является гигиеническое нормирование. На каждый агрегат, являющийся источником шума, в технической документации указываются уровень звуковой мощности и фактор направленности, характеризующий уровень звукового давления. Допустимый уровень шума устанавливается с учетом характера работы, характера шума и продолжительности действия.

Регламентация шума определяется «Санитарными нормами допустимых уровней шума» 3223−85, ГОСТ ССБТ 12.1.003−83. Требования к шумовым характеристикам машин определяется ГОСТ ССБТ 12.1.023−80. Измерение шума должно производиться по ГОСТ ССБТ 12.1.050−86 с помощью шумомера.

Ключевые слова: шум, постоянный, широкополосный шум, дискретный, узкополосный, спектр, гигиеническое нормирование, допустимый уровень, измерение шума .

Контрольные вопросы

• 1. Что такое шум?
• 2. Опишите характер шума в зависимости от источника.
• 3. Охарактеризуйте шум как физиологическое явление.
• 4. Что такое спектр шума, дайте его характеристики.
• 5. Охарактеризуйте временные характеристики шума.
• 6. Какими документами регламентируется уровень шума?