Розділ «3.4. Характеристика виробничих віброакустичних коливань та їх вплив на організм людини»

Шум — безладне сполучення неприємних для людини звуків. Звук становить собою коливальний рух часток пружного середовища, що поширюються хвилеподібно.

Зона простору, у якій поширюються звукові хвилі, зветься звуковим полем. У кожній точці звукового поля тиск та швидкість руху змінюються у часі (рис. 3.3).

Різниця між миттєвим значенням повного тиску та середнім тиском, що спостерігається у непорушному середовищі, зветься звуковим тиском. Звуковий тиск р (Па) є одним з основних фізичних параметрів шуму. На слуховий апарат людини діє середній квадрат звукового тиску:

де р - звуковий тиск, Па; Т — період коливання, с; t — час, с.

При поширенні звукової хвилі відбувається перенесення енергії. Середній потік енергії у якій-небудь точці середовища за одиницю часу, віднесений до одиниці поверхні, яка є нормальною щодо напрямку поширення хвилі, зветься інтенсивністю звуку в певній точці (Вт/м2):

де р с - питомий акустичний опір середовища; р — густина середовища, у якій поширюється звук, кг/м3; с - швидкість звуку в цьому середовищі, м/с.

Мінімальне значення звукової енергії І0, що сприймається вухом людини як звук, називається порогом чутності. Поріг чутності при частоті 1000 Гц дорівнює 2*10 у -5 ступені Н/м2 (Па). Верхня межа, де звук, що сприймається, викликає відчуття болю - "больовий поріг" - відповідає інтенсивності звуку 10 у 2 ступені Вт/м2 та звуковому тиску 2*10 у другому ступені Н/м2 (Па) (рис. 3.4).

Значення звукового тиску та інтенсивності звуку можуть змінюватися у практиці боротьби із шумом у широких межах: тиску - до 10 у 8 ступені разів; інтенсивності - до 10 у 16 ступені разів. Зрозуміло, що оперувати такими цифрами незручно. До того ж вухо людини здатне реагувати на відносну зміну параметра шуму, а не на абсолютну.

Відповідно до закону Вебера-Фехнера, який визначає залежність між відчуванням та подразниками, ті відчуття людини, що виникають при різного роду подразненнях, є пропорційними логарифму кількості енергії подразника. Саме тому в акустиці вимірюють не абсолютні значення звукового тиску та інтенсивності звуку, а їх логарифмічні рівні L, дБ, взяті за пороговим значенням інтенсивності звуку І0 або пороговим тиском Р0. Величину рівня інтенсивності Li застосовують при акустичних розрахунках

а звуковий тиск Lр - для вимірювання шуму та оцінки його впливу на людину. Джерело шуму (ДШ) характеризується рівнями звукової потужності в октавних смугах Lр (дБ) та параметром спрямованості випромінювання шуму машиною. Рівень звукової потужності визначається за формулою:

де Р - звукова потужність, Вт; Р0 - порогова звукова потужність, що дорівнює 10~12 Па.

При випромінюванні звукових коливань у півпростір (у замкнених приміщеннях) (рис. 3.5) звукова потужність джерела Р може бути визначена за формулою:

де І - інтенсивність звуку прямої та відбитої хвиль; П - площа півпростору, в якому поширюються звукові хвилі; r — відстань від джерела шуму до точки вимірювання (ТВ).

Якщо виміряти інтенсивність звуку / навколо джерела шуму, можна визначити потужність джерела Р, що дає змогу легко провести акустичний розрахунок, тобто визначити інтенсивність шуму від джерела на будь-якій відстані від нього (прямий Іпр та відбитий Івідб звуки) за наступними формулами:

де Sогор - площа захисних конструкцій, м2;  - коефіцієнт звукопоглинання стін, стелі; 4 - враховується чотириразове відбиття.

Зменшення шуму оцінюють виходячи зі зміни рівня звукового тиску (рівня інтенсивності):

L1 – L2 = 20 lg P1/P0 – 20 lg P2/P0 = 20 lg P1/P2 = 10 lg I1/I2 (3.38)

Наприклад, якщо шум агрегату знизити за інтенсивністю у 1000 разів, то рівень інтенсивності буде знижений так:

У разі, коли у розрахункову точку потрапляє шум від кількох джерел, складають їх інтенсивності (не рівні):