Характеристики шума

Звук – это ощущение, вызываемое действием звуковой энергии на слуховые органы. Шум – это беспорядочное сочетание звуков различной частоты и амплитуды.

Человек воспринимает как слышимый звук колебания с частотой от 16Гц до 20кГц. Наиболее чувствительным является слух к колебаниям с частотой от 1000 до 4000Гц. Звук с частотой ниже 16Гц – инфразвук; выше 20кГц – ультразвук. Они тоже оказывают влияние на человека, но не сопровождаются звуковыми ощущениями. Звук характеризуется амплитудой, частотой, интенсивностью и звуковым давлением.

Интенсивность звука – это поток энергии, проходящий через единицу поверхности, перпендикулярной направлению распространению звука:

, Вт/м², где W – поток звуковой энергии

Слух чувствителен не к интенсивности звука, а к звуковому давлению. Давление звуковой волны – это сила, нормально действующая от нее на единицу поверхности: , Па

Порог слышимости – это наименьшая звуковая энергия и звуковое давление, воспринимаемое слухом. Порог слышимости имеет разные значения для звуков разной частоты. В акустике принято за условный порог слышимости значения I и Р при частоте w = 1000Гц: I₀ = 10^-12 Вт/м²; Р₀ = 2*10^-5 Па. Скорость движения частиц при этом v₀ = 5*10^-8 м/с.

Интенсивность звука может меняться в очень широких пределах – примерно в 10¹⁵ раз. Поэтому на практике по предложению А.Г. Белла пользуются уровнями в децибелах (дБ) по отношению к порогу слышимости.

Уровень интенсивности звука . Учитывая, что , где r - плотность среды; с – скорость звука, то можно получить:

Уровень звукового давления , т.е. децибел (дБ) – это уровень звукового давления, 20 lg отношения которого к нулевому порогу равно единице. ( = 1дБ ® = 1/20 ® = » 1, 12)

Максимально воспринимаемый слухом уровень звука – 130дБ (13Б). При дальнейшем росте звукового давления возникают болевые ощущения. Это порог болевых ощущений. Он соответствует интенсивности звука I=10Вт/м² и звуковому давлению Р=2*10²Па. Кратковременное действие шума более 150дБ вызывает необратимую травму органов слуха, т.е повреждение барабанной перепонки и слуховых косточек, и наступление глухоты.

Длительное действие шума, превышающего предельно допустимый уровень ПДУ (80дБА), ведет к снижению чувствительности к звукам высоких частот. Это происходит вследствие перерождения слуховой нервной ткани в соединительную (пресбиакузис). Шум снижает работоспособность, внимание, часто становится поэтому причиной производственного травматизма и профзаболеваний. Кроме того, шум негативно воздействует на центральную нервную систему, приводит к расстройству внутренних органов, недомоганию (шумовая болезнь), вызывает гипертонию.

Примерные уровни шума: дыхание – 10дБ; шелест листвы – 20дБ; офис – 60дБ; оживленная городская улица – 90дБ; отбойный молоток – 110дБ; наушники на максимальной громкости – 130дБ (т.е. болевой порог); реактивный двигатель на взлете или выстрел крупнокалиберного орудия – 150дБ.

Примеры уровней шума на металлургическом предприятии: фурма доменной печи – 112дБА; вентилятор подачи воздуха в конвертер – 125ДБА; завалочная машина мартеновской печи – 109дБА; электросталеплавильная печь – 118-126дБА (в зависимости от емкости); рабочая клеть слябинга 1150 – 117дБА, блюминга 1300 – 111дБА; гильотинные ножницы цеха горячей прокатки листа – 107-111дБА; рабочие клети сортопрокатных станов – 96-115дБА.