Показатели звукового поля некоторых источников шума

Если считать источник шума точечным, то величину средней интенсивности звука на поверхности этой сферы (Вт/м²) можно определять по формуле

.

Это выражение предполагает излучение шума по всем направлениям одинаковым, что справедливо для точечного источника, размеры которого малы по сравнению с излуча­емыми им волнами. Однако источники шума часто излуча­ют звуковую энергию неравномерно по всем направлениям, т.е. обладают определенной направленностью излучения. Эта неравномерность излучения характеризуется коэффици­ентом Ф - фактором направленности, показывающим от­ношение интенсивности звука, создаваемой направленным источником в данной точке I, к интенсивности I_ср, которую развил бы в этой же точке источник, имеющий ту же звуко­вую мощность и излучающий звук в сферу одинаково. Фак­тор направленности рассчитывают по формуле

.

Шумовыми характеристиками, которые указываются в прилагаемой к машине технической документации, явля­ются:

1. уровни звуковой мощности шума L_p в октавных полосах частот со среднегеометрическими частотами 63, 125, 250, 500, 1000, 2000, 4000, 8000 Гц;

2. характеристики направленности излучения шума машиной.

Уровни звуковой мощности L_p (дБ) устанавливают по ана­логии с уровнем интенсивности звука:

,

где Р - звуковая мощность, Вт; Р_о - пороговая звуковая мощность, Р_о = 10^-12 Вт.

Проведение акустических расчетов необходимо для оцен­ки ожидаемых уровней шума на рабочих местах или, напри­мер, в районе жилой застройки. Это позволяет еще на ста­дии проектирования разработать такие мероприятия, чтобы этот шум не превышал допустимые уровни. Задачи акусти­ческого расчета - это:

• определение шума в расчетной точке по заданным характеристикам источника шума;

• расчет необходимого снижения шума.

В зависимости от того, где находится расчетная точка - в открытом пространстве или в помещении, - применяют различные расчетные формулы.

При действии источника шума со звуковой мощностью Р (рис. 2.9) интенсивность шума I в расчетной точке открыто­го пространства определяется выражением

,

где Ф - фактор направленности; S - площадь поверхности, проходящая через расчетную точку, на которую распреде­ляется излучаемая звуковая энергия.

В частности, для полусферы это соответствует площади поверхности S = 2πr² (здесь r - расстояние между источни­ком звука и точкой наблюдения); - коэффициент, показы­вающий, во сколько раз ослабевает шум на пути распрост­ранения при наличии препятствий и затухания в воздухе, 1. Если в атмосферном воздухе расстояние от источника до расчетной точки не более 50 м, то можно считать, что = 1.

В логарифмической форме выражение для определения интенсивности шума L_oп в расчетной точке открытого про­странства можно записать в виде

,

где =1 м².

В домах к шуму, проникающему снаружи, добавляется еще и структурный шум, распространяющийся по стенам и конструкциям. Он появляется при работе лифта, насосов, при проведении ремонтов и т.п.

При работе источника шума в помещении звуковые вол­ны многократно отражаются от стен, потолка и различных предметов. Отражения могут увеличить шум в помещениях на 10-15 дБ по сравнению с шумом того же источника на открытом воздухе.

Рис. 2.9. Расчет шума для открытого пространства

Рис. 2.10. Расчет уровня шума в помещении

Интенсивность звука I в расчетной точке помещения (рис. 2.10) складывается из интенсивности прямого звука I_пр, идущего непосредственно от источника, и интенсивности отраженного звука I_отр:

,

где В - постоянная перемещения, В = A(1 – α_ср); А - экви­валентная площадь поглощения, А = α_срS_n; α_ср - средний коэффициент звукопоглощения внутренних поверхностей помещения площадью S_n. Коэффициент звукопоглощения α = I_погл/ I_пад , где I_погл и I_пад - соответственно интенсивность поглощенного и падающего звука. Величина α 1.

Вблизи источника шума его уровень определяется в ос­новном прямым звуком, а при удалении от источника - от­раженным. В производственных помещениях величина α_ср редко превышает 0,3-0,4. В этих случаях постоянная помеще­ния В может быть без больших погрешностей принята рав­ной эквивалентной площади звукопоглощения А, т.е. В ≈ А.

Выражение для определения уровня звукового давления L_n в расчетной точке помещения в логарифмической форме имеет вид

.

Если источник шума и расчетную точку разделяют какие-либо препятствия, например перегородки, кабины и т.п., то в эту формулу нужно добавить со знаком минус величи­ну снижения уровня звуковой мощности.

Соотношение между уровнями звукового давления в рас­четной точке для помещения и открытого пространства имеет вид

,

где - добавка, обусловленная влиянием в расчетной точке отраженного звука. В зависимости от расположения расчетной точки и значения коэффициента α_ср эта добавка может достигать значений 15 дБ.

Инфразвук - звуковые колебания, не превышающие по частоте 20 Гц, т.е. нижнюю границу слухового восприятия человека.

Инфразвуковые колебания возникают в разнообразных условиях и могут быть обусловлены как природными явлени­ями, например обдуванием ветром зданий, металлических конструкций, так и работой различных машин и механизмов. Высокие уровни инфразвука возникают вблизи работающих виброплощадок, внутри салонов автомобилей, движущихся со скоростями порядка 100 км/ч. Существует множество природных источников инфразвука: извержение вулканов, смерчи, штормы. Известно, что перед землетрясением люди и особенно животные испытывают чувство беспокойства. Штормы также оказывают на людей негативное воздействие.

Инфразвук даже небольшой мощности действует болез­ненно на уши, заставляет колебаться внутренние органы, поэтому человеку кажется, что внутри него все вибрирует. Именно инфразвуки, по всей видимости, являются одной из главных причин тяжелой и непреходящей усталости жи­телей городов и работников шумных предприятий. Воздей­ствие инфразвука может приводить к ощущению голово­кружения, вялости, потери равновесия, тошноты. Было установлено, что летчики и космонавты, подвергнутые дей­ствию инфразвука, решали простые арифметические зада­чи медленнее, чем обычно.

Можно выделить две наиболее опасные для человека зо­ны воздействия инфразвука, определяемые его уровнем и временем воздействия.

Первая зона - смертельное воздействие инфразвука при уровнях, превышающих 185 дБ с экспозицией свыше 10 мин.

Вторая зона - действие инфразвука с уровнями от 185 до 145 дБ - вызывает эффекты, явно опасные до человека.

Действие инфразвука с уровнями ниже 120 дБ, как пра­вило, не приводит к каким-либо значительным последст­виям.

Ультразвук находит широкое применение в медицине, машиностроении и металлургии. По способу распростране­ния ультразвук подразделяют на воздушный и контактный. По частотному спектру ультразвук классифицируют на: низкочастотный - колебания 1,25 ∙ 10⁴-1,0 ∙ 10⁵ Гц и высо­кочастотный - свыше 1,0 ∙10⁵ Гц. В медицине применяют ультразвуковые исследования с частотой до 3 ∙ 10⁶ Гц.

Низкочастотные ультразвуковые колебания хорошо рас­пространяются в воздухе. Биологический эффект воздейст­вия их на организм зависит от интенсивности, длительнос­ти воздействия и размеров поверхности тела, подвергаемого действию ультразвука. Длительное систематическое влия­ние ультразвука, распространяющегося в воздухе, вызывает функциональные нарушения нервной, сердечнососудистой и эндокринной систем, слухового и вестибулярного анали­заторов. У работающих на ультразвуковых установках от­мечают выраженную сосудистую гипотонию, снижение эле­ктрической активности сердца и мозга. Изменения ЦНС в начальной фазе проявляются нарушением рефлекторных функций мозга (чувство страха в темноте в ограниченном пространстве, резкие приступы с учащением пульса, чрезмер­ной потливостью, спазмы в желудке, кишечнике, желчном пузыре). Наиболее характерны жалобы на резкое утомле­ние, головные боли и чувство давления в голове; затрудне­ния при концентрации внимания, торможение мыслитель­ного процесса, бессонницу.

Контактное воздействие высокочастотного ультразвука на руки приводит к нарушению капиллярного кровообра­щения в кистях рук, снижению болевой чувствительности. Установлено, что ультразвуковые колебания могут вызвать изменения костной структуры с разрежением плотности ко­стной ткани. При контактной передаче ультразвука на руки зарегистрированы профессиональные заболевания.

Неионизирующие электромагнитные поля и излучения. Электромагнитное взаимодействие характерно для заря­женных частиц. Переносчиком энергии между такими час­тицами являются фотоны электромагнитного поля или из­лучения. Длина электромагнитной волны (м) в воздухе связана с ее частотой f (Гц) соотношением λ f = с, где с - скорость света.

Электромагнитные поля и излучения разделяют на неионизирующие, в том числе лазерное излучение, и ионизирующие. Неионизирующие электромагнитные поля (ЭМП) и излуче­ния (ЭМИ) имеют спектр колебаний с частотой до 10²¹ Гц.

Неионизирующие электромагнитные поля естественного происхождения являются постоянно действующим факто­ром. К ним относятся: атмосферное электричество, радио­излучения Солнца и галактик, электрические и магнитные поля Земли.

В условиях техносферы действуют также неионизирующие техногенные источники электрических и магнитных полей и излучений. Их классификация приведена в табл. 2.9.

Применение техногенных ЭМП и ЭМИ различных час­тот систематизировано в табл. 2.10.

Основными источниками электромагнитных полей радио­частот являются радиотехнические объекты (РТО), телевизи­онные и радиолокационные станции (РЛС), термические цехи и участки (в зонах, примыкающих к предприятиям). ЭМП промышленной частоты чаще всего связаны с высоковольт­ными линиями (ВЛ) электропередачи, источниками магнит­ных полей, применяемыми на промышленных предприятиях.

Зоны с повышенными уровнями ЭМП, источниками ко­торых могут быть РТО и РЛС, имеют размеры до 100-150 м.

Таблица 2.9