Физические характеристики шума

Звуковые волны характеризуются длиной волны, частотой, скоростью распространения волн, интенсивностью, звуковым давленом и рядом других параметров.

К звуковым волнам относятся упругие волны тех частот, которые лежат в пределах слышимости человеческого уха, то есть примерно от 16 до 20000 Гц. Упругие волны с частотой менее 16 Гц называются инфразвуком, а выше 20000 Гц — ультразвуком. Ухо наиболее чувствительно на частотах от 1000 до 4000 Гц. Инфразвуки и ультразвуки не сопровождаются слуховым ощущением.

Интенсивность звука (I, Вт/см2) измеряется количеством энергии, переносимой звуковой волной за 1с через площадку в 1см , перпендикулярную направлению движения волны (1 Вт/см2 — 107 Эрг/см2).

Ухо человека чувствительно не к интенсивности, а к звуковому давлению (Р):

, Па

где Р — звуковое давление Па:,

F — нормальная сила, с которой звуковая волна действует на поверхность, Н;

S — площадь поверхности, на которую падает звуковая волна м2. Звуковое давление, воспринимаемое ухом изменяется пропорционально изменению интенсивности звука. Но в то время как интенсивность звука изменяется в n раз, звуковое давление изменяется раз.

Максимальные и минимальные значения звуковых давлений и интенсивностей, воспринимаемые человеком как звук, называется пороговыми.

Звуки малой интенсивности еле слышимые, называются порогом слышимости. Порогу слышимости на частоте 1000 Гц соответствует интенсивность Io = 10-12 Вт / м2 и звуковое давление Ро =2* 10-5 Па.

Максимальные значения ( порог болевого ощущения ) соответствуют звукам, которые вызывают болевые ощущения в органах слухи. Энергия звука на грани болевого ощущения в 1014 раз превышают энергию едва слышимого (порога слышимости) звука той же частоты. Такой огромный диапазон силы звука ( от порога слышимости к болевому порогу ) доступен благодаря способности человеческого уха реагировать нс на абсолютный прирост силы звука , а на относительное изменение этой величины. Эта физиологическая особенность обобщена законом Берта — Фехнера:

, дБ

или

, дБ

где L — уровень силы (интенсивности звука), дБ (децибел)

I — интенсивность слышимого звука, Вт/м2

I0 — интенсивность звука на пороге слышимости, Вт/м2

Р — звуковое давление слышимого звука, Па

P0 — звуковое давление на пороге слышимости, Па (равно 2*10-5 Па).

Уровень силы (интенсивности) звука — это логарифм отношений величин интенсивности отношений величин звука или звукового давления слышимого звука к значениям, соответствующим порогу слышимости при эталонной частоте в 1000 Гц.

Слышимый диапазон частот (20 Гц — 20 КГц) разбит на 8 стандартизованных октановых полос.

Каждая октановая полоса характеризуется среднегеометрической частотой fcp

где f1 — нижняя граница октановой полосы

f2 — верхняя граница октановой полосы

Стандартный среднегеометрический ряд частот: fcp = 63, 125, 250, 500, 1000, 2000, 4000, 8000 Гц.

Зависимость логарифмического уровня звукового давления (интенсивностью) от частоты представляет собой спектр шума.

При ориентировочной оценке за характеристику постоянного шума допускается использовать общий уровень шума допускается использовать общий уровень звука дБА, измеряемый по шкале А шумомера

где Pa - среднеквадратическое значение звукового давления с учетом коррекции А шумомера.

Характеристикой непостоянного шума является интегральный по времени критерий — эквивалентный (по энергии) уровень звука в дБА. Определяется он в соответствии с формулой

где Т — время осреднения.

Допускается в качестве характеристики непостоянного шума использовать дозу шума или относительную дозу

Па2*час

Доза учитывает акустическую энергию воздействия на человека за определенный период времени. Относительная доза Dотн определяется зависимостью

где

здесь Ра — допустимый уровень звука, Трд — время рабочей смены.

Соотношение между эквивалентным уровнем звука и относительной дозой шума (при допустимом уровне звука 85 дБА) в зависимости от времени действия шума приведено в таблице:

Классификация шумов

Шумы классифицируются по различным принципам и могут различаться по природе возникновения, по характеру и по временным характеристикам рис.1.1

Спектры шумов в соответствии, с указанной классификацией приведены на рис.1.2.