Вплив шуму на організм людини

Зміст Вступ

1. Теоретична частина

1.1 Захист від шуму

1.2 Звук. Основні характеристики звукового поля. Поширення звуку

1.3 Параметри звукової хвилі

1.4 Акустичне поле і його характеристики

1.5 Рівні акустичних величин

1.6 Виробничий шум, його джерела й характеристики

1.7 Характеристики й види виробничих шумів

1.8 Джерела виробничого шуму і їх характеристики

1.9 Вимір шуму. Шумоміри

1.10 Негативний вплив шуму на людину й захист від нього

1.11 Сприйняття шуму людиною

1.12 Шкідливі впливи шуму на організм людини

1.13 Нормування шуму

1.14 Акустичний розрахунок

1.15 Способи захисту від шуму

2. Розрахункова частина

2.1 Вихідні дані

2.2 Розрахунок

2.3 Відповідь Висновок Список використаних джерел

Вступ У сучасному суспільстві ми постійно піддаємося дії звуків. Більшість звуків приносять нам задоволення, але в деяких ситуаціях звук перетворюється на шум. Існують різні думки з приводу того, що вважати шумом, оскільки одні люди чутливіші до звуків, чим інші. Проте всі можуть погодитися, що шум — це небажаний звук. Зважаючи на наш слух, можна сказати, що гучний шум — це такий звук, який може привести до порушення слуху.

Шум — це хаотична сукупність різних за силою і частотою звуків, що заважають сприйняттю корисних сигналів і негативно впливають на людину.

Від дії шумів люди можуть отримувати фізичні та психічні травми. Внаслідок неперервного впливу на слух людей інтенсивного шуму може виникнути професійна глухота або різка втрата слуху — тугоухість. Шум руйнує нервову систему; наслідкові явища впливу шуму на людину володіють властивістю кумуляції: накопичуючись в організмі, він все більше та сильніше пригнічує нервову систему. Шум — причина передчасного стомлення, послаблення уваги та пам’яті, крім того шуми приводять до погіршення зору, аритмії серця, зміни швидкості дихання.

Шкідливий та небезпечний вплив шуму на організм людини встановлено тепер з повною визначеністю. Ступінь такого впливу, в основному, залежить від рівня та характеру шуму, форми та тривалості впливу, а також індивідуальних особливостей людини. Численні дослідження підтвердили той факт, що шум належить до загально фізіологічних подразників, які за певних обставин можуть впливати на більшість органів та систем організму людини. Так за даними медиків дія шуму може спричинити нервові, серцево-судинні захворювання, виразкову хворобу, порушення обмінних процесів та функціонування органів слуху тощо. Із загальної кількості захворювань, останнім часом значно зросла частка тих, які спричинені саме шумовим впливом. У зв’язку з цим, слід звернути увагу на ой факт, що протягом багатовікової еволюції людина так і не набула здатності адаптуватись до дії шуму, як і не було створено природного захисту для високочутливого та досконалого органу слуху людини від дії інтенсивного шуму.

Медики відзначають особливо несприятливу дію навіть незначних за рівнем шумів у години відпочинку і передовсім сну, коли найбільш повно повинні відновлюватись сили людини. Не зайве нагадати, що у зв’язку з вищезазначеним у нашій країні, як і у багатьох інших, діє заборона щодо порушення тиші у житлових масивах з 23.00 до 7.00.

Найбільш повно вивчено вплив шуму на слуховий апарат людини. У працівників «шумних» професій може виникнути професійне захворювання — туговухість, основним симптомом якого є поступова втрата слуху, перш за все в області високих частот з наступним поширенням на більш низькі частоти.

Крім безпосереднього впливу на орган слуху шум впливає на різні відділи головного мозку, змінюючи при цьому нормальні процеси вищої нервової діяльності. Цей, так званий, неспецифічний вплив шуму може виникнути навіть раніше ніж зміни в самому органі слуху. Характерними є скарги на підвищену втомлюваність, загальну слабкість, роздратованість, апатію, послаблення пам’яті, погану розумову діяльність і т. п.

Шум — причина передчасного стомлення, послаблення уваги та пам’яті, крім того шуми приводять до погіршення зору, аритмії серця, зміни швидкості дихання. Ступінь шкідливості шуму залежить від того, на скільки він відрізняється від звичного шуму. В нічий час шум 30 — 40 дБ є серйозним турбуючим фактором, а зі збільшенням його до 80 дБ й вище він може приводити до фізіологічної дії на людину. Дію шуму не можна оцінювати лише за станом слуху, в першу чергу спостерігаються порушення нервової системи та внутрішніх органів. Слуховий аналізатор через центральну нервову систему пов’язаний з різними органами життєдіяльності людини, тому шум впливає на весь організм. При шумі 90−100 дБ притупляється зір, з’являються головні болі та паморочиться голова, змінюється ритм дихання та сердечної діяльності, підвищується внутрічерепний та кров’яний тиски, порушується процес травлення їжі, відбуваються зміни у внутрішніх органах.

Паталогічні зміни в організмі, що виникли в результаті дії шуму, класифікуються як шумова хвороба. Звукові коливання можуть сприйматися не лише вухом, але й безпосередньо через кістки черепа, рівень шуму при цьому на 20−30 дБ менший за рівень, що сприймається вухом. При дії шуму високих рівнів більших за 145 дБ, можливий розрив барабанної перетинки.

У даний час вчені багатьох країн світу ведуть різноманітні дослідження з метою з’ясування впливу шуму на здоров’я людини. Дослідження показали, що шум завдає суттєвої шкоди здоров’ю людини, але й абсолютна тиша лякає і пригнічує її.

Шуми викликають функціональні розлади серцево-судинної системи; шкідливо впливають на зоровий і вестибулярний аналізатори; знижують рефлекторну діяльність, що часто стає причиною нещасних випадків і травм.

Зменшення рівня шуму покращує самопочуття людини і підвищує продуктивність праці. З шумом необхідно боротися як на виробництві, так і в побуті. Уміння дотримуватися тиші - показник культури людини і його доброго ставлення оточуючих. Тиша потрібна людям так само, як сонце і свіже повітря.

Нормування припустимих рівнів шуму засновано на ряді документів: ГОСТ 12.1.003−83 ССБТ. Шум. Загальні вимоги безпеки та ГОСТ 12.1.036−81 ССБТ. Шум. Припустимі рівні в житлових і суспільних будівлях.

У першу чергу потрібно використовувати колективні методи і засоби. Найефективнішими є заходи зниження шуму в джерелі його виникнення.

До засобів індивідуального захисту від шуму належать:

ь протишумні навушники, які закривають вушну раковину;

ь протишумні вкладиші, що перекривають зовнішній слуховий прохід;

ь протишумні шоломи — закривають усю голову. їх застосовують у сполученні з навушниками;

ь протишумні костюми;

ь застосування малошумного обладнання, заміна металевих частин на пластмасу, установка глушителів і т. д;

ь установка обладнання на демпфіруючих прокладках;

ь оснащення шумних машин і технологій засобами дистанційного телеавтоматичного управління.

Санітарні норми припустимого рівня шуму на промислових підприємствах і в житлових приміщеннях значно відрізняються, так як у цеху робітники підлягають впливу шуму у продовж однієї зміни — 8 годин, а населення великих міст — практично цілодобово. Крім того, необхідно враховувати у другому випадку наявність найбільш вразливих частин населення — дітей, людей похилого віку, хворих та інших.

На основі вище доведеного пропонуємо розробити курсовий проект та розрахувати шумове забруднення цеху механічної обробки деталей.

1. Теоретична частина

1.1 Захист від шуму Серед основних почуттів людини слух і зір відіграють найважливішу роль — дозволяють людині володіти звуковими й зоровими інформаційними полями.

Навіть швидкий аналіз системи людина — машина — навколишнє середовище дає підставу вважати однієї із пріоритетніших проблем взаємодії людини з навколишнім середовищем, особливо на локальному рівні (цех, ділянка), проблему шумового забруднення середовища.

Тривалий вплив шуму може привести до погіршення слуху, а в окремих випадках — до глухоти. Шумове забруднення середовища на робочому місці несприятливо впливає на працюючим: знижується увага, збільшується витрата енергії при однаковому фізичному навантаженні, уповільнюється швидкість психічних реакцій і т.п. У результаті знижується продуктивність праці і якість виконуваної роботи.

Знання фізичних закономірностей процесу випромінювання й поширення шуму дозволить приймати рішення, спрямовані на зниження його негативного впливу на людину.

1.2 Звук. Основні характеристики звукового поля. Поширення звуку Поняття звук, як правило, асоціюється зі слуховими відчуттями людини, що володіє нормальним слухом. Слухові відчуття викликаються коливаннями пружного середовища, які являють собою механічні коливання, що поширюються в газоподібному, рідкому або твердому середовищі й, що впливають на органи слуху людини. При цьому коливання середовища сприймаються як звук тільки в певній області частот (16 Гц-20 кГц) і при звукових тисках, що перевищують поріг чутності людини.

Частоти коливань середовища, що лежать нижче й вище діапазону чутності, називаються відповідно інфразвуковими й ультразвуковими. Вони не мають відносини до слуховим відчуттів людини й сприймаються як фізичні впливи середовища.

1.3 Параметри звукової хвилі

Звукові коливання часток пружного середовища мають складний характер і можуть бути представлені у вигляді функції часу a = a (t) (рис 1.1, а).

Найпростіший процес описується синусоїдою (мал. 1.1, б)

де a_max — амплітуда коливань;

= 2 f — кутова частота;

f — частота коливань.

Гармонійні коливання з амплітудою a_max і частотою f називаються тоном.

Складні коливання характеризуються ефективним значенням на тимчасовому періоді Т Рис. 1.1. Коливання часток повітря.

Для синусоїдального процесу справедливе співвідношення Для кривих іншої форми відношення ефективного значення до максимального становить від 0 до 1.

Залежно від способу порушення коливань розрізняють:

ь плоску звукову хвилю, створювану плоскою коливною поверхнею;

ь циліндричну звукову хвилю, створювану радіально коливною бічною поверхнею циліндра;

ь сферическую звуковую волну, сферичну крапковим джерелом коливань типу пульсуюча куля.

Основними параметрами, що характеризують звукову хвилю, є:

ь звуковий тиск p_{зв, Па;}

ь інтенсивність звуку I, Вт/м².

ь довжина звукової хвилі, м;

ь швидкість поширення хвилі з, м/с;

ь частота коливань f, Гц.

Якщо в суцільному середовищі збудити коливання, то вони розходяться в усі сторони. Наочним прикладом є коливання хвиль на воді. При цьому варто розрізняти швидкість поширення механічних коливань u (у нашім випадку видимі поперечні коливання води) і швидкість поширення дії, що обурює, з (поздовжні акустичні коливання).

З фізичної точки зору поширення коливань складається в передачі імпульсу руху від однієї молекули до іншої. Завдяки пружним міжмолекулярним зв’язкам рух кожної з них повторює рух попередньої. Передача імпульсу вимагає певної витрати часу, у результаті чого рух молекул у крапках спостереження відбувається із запізнюванням стосовно руху молекул у зоні порушення коливань. Таким чином, коливання поширюються з певною швидкістю. Швидкість розповсюдження звукової хвилі с — це фізична властивість середовища.

Довжина хвилі дорівнює довжині шляху, прохідного звуковою хвилею за один період Т:

де з — швидкість звуку, Т = 1/f.

Звукові коливання в повітрі приводять до його стиску й розрідження. В областях стиску тиск повітря зростає, а в областях розрідження знижується. Різниця між тиском, що існує в обуреному середовищі p_ср у цей момент, і атмосферним тиском p_атм, називається звуковим тиском (мал. 2.2). В акустику цей параметр є основним, через який визначаються всі інші.

p_зв = p_ср — p_атм (1.1)

Рис. 1.2. Звуковий тиск

Середовище, у якій поширюється звук, має питомий акустичний опір z_A, що виміряється в Па· с/м (або в кг/(м²· с) і являє собою відношення звукового тиску p_зв до коливальної швидкості часток середовища u

(1.2)

де з - швидкість звуку, м;

щільність середовища, кг/м³.

Звукова хвиля є носієм енергії в напрямку свого руху. Кількість енергії, стерпною звуковою хвилею за одну секунду через перетин площею 1 м², перпендикулярне напрямку руху, називається інтенсивністю звуку. Інтенсивність звуку визначається відношенням звукового тиску до акустичного опору середовища Вт/м²:

(1.3)

Для сферичної хвилі від джерела звуку з потужністю W, Вт інтенсивність звуку на поверхні сфери радіуса r дорівнює

тобто інтенсивність сферичної хвилі убуває зі збільшенням відстані від джерела звуку. У випадку плоскої хвилі інтенсивність звуку не залежить від відстані.

1.4 Акустичне поле і його характеристики Поверхня тіла, що робить коливання, є випромінювачем (джерелом) звукової енергії, що створює акустичне поле.

Акустичним полем називають область пружного середовища, що є засобом передачі акустичних хвиль. Акустичне поле характеризується:

ь звуковим тиском p_{звуковим}

ь акустическим сопротивлением z_А, Па*с/м.

Енергетичними характеристиками акустичного поля є:

ь интенсивность I, Вт/м²;

ь потужність звуку W, Вт — кількість енергії, що проходить за одиницю часу через охвативающую джерело звуку поверхня.

Важливу роль при формуванні акустичного поля грає характеристика спрямованості звукоизлучения Ф, тобто кутовий просторовий розподіл звукового тиску, що утвориться навколо джерела.

Всі перераховані величини взаимосвязани і залежать від властивостей середовища, у якій поширюється звук.

Якщо акустичне поле не обмежене поверхнею й поширюється практично нескінченно, то таке поле називають вільним акустичним полем.

Процес формування звукового поля в приміщенні пов’язаний з явищами реверберації й дифузії.

Якщо в приміщенні починає діяти джерело звуку, то в перший момент часу маємо тільки прямій звук. По досягненні хвилею звуковідбиваючої перешкоди картина поля міняється через появу відбитих хвиль. Якщо у звуковому полі помістити предмет, розміри якого малі в порівнянні з довжиною звукової хвилі, то практично не спостерігається перекручування звукового поля. Для ефективного відбиття необхідно, щоб розміри перешкоди, що відбиває, були більше або дорівнюють довжині звукової хвилі.

Звукове поле, у якому виникає велика кількість відбитих хвиль із різними напрямками, у результаті чого питома щільність звукової енергії однакова по всьому полю, називається дифузним полем.

Після припинення джерелом випромінювання звуку акустична інтенсивність звукового поля зменшується до нульового рівня за нескінченний час. Практично вважається, що звук повністю загасає, коли його інтенсивність падає в 10⁶ разів від рівня, що існує в момент його вимикання. Будь-яке звукове поле як елемент коливного середовища має власну характеристику загасання звуку — реверберацією («послезвучание»).

1.5 Рівні акустичних величин Людина відчуває звук у широкому діапазоні звукових тисків p_{звукових}.

Стандартним порогом чутності називають ефективне значення звукового тиску (інтенсивності), создаваемого гармонійним коливанням із частотою f = 1000 Гц, чотирикорпусн чутною людиною із середньою чутливістю слуху.

Стандартному порогу чутності відповідає звуковий тиск p_o=2· 10^-5 Па або інтенсивність звуку I_o=10^-12 Вт/м². Верхня межа звукових тисків, що відчуваються слуховим апаратом людини, обмежується болючим відчуттям і прийнятий рівним p_max = 20 Па й I_max= 1 Вт/м².

Величина слухового відчуття при перевищенні звуковим тиском p_зв стандартного порога чутності визначається за законом психофізики Вебера — Фехнера:

де q — деяка постійна, залежна від умов проведення експерименту.

З урахуванням психофізичного сприйняття звуку людиною для характеристики значень звукового тиску p_зв і інтенсивності I були уведені логарифмічні величини — рівні L (з відповідним індексом), виражені в безрозмірних одиницях — децибелах, дБ, названих на честь Грейма — Біле (збільшення інтенсивності звуку в 10 разів відповідає 1 Белу (Б) — 1Б = 10 дБ):

(1.5, а)

(1.5, б) Слід зазначити, що при нормальних атмосферних умовах L_p =L_I .

За аналогією були уведені також і рівні звукової потужності

(1.5, в) де W₀ =I₀· S₀ =10^-12Вт — гранична звукова потужність на частоті 1000 Гц,

S₀= 1 м².

Безрозмірні величини L_p, L_I, L_w досить просто виміряються приладами, тому їх корисно використовувати для визначення абсолютних значень p, I, W по зворотним до (2.5) залежностей:

(1.6, а)

(1.6, б)

(1.6, в) Рівень суми декількох величин визначається по їхніх рівнях L_i, i = 1, 2, …, n співвідношенням де n — кількість величин, що складаються.

Якщо складаються уровни, щоМ (L_i=L), то:

(1,8)

1.6 Виробничий шум, його джерела й характеристики Поняття шум досить суб'єктивно. Усякий небажаний у цей момент звук (або звуки) людина сприймає як шум. Ті самі звуки різними людьми можуть сприйматися по-різному.

Фізіологи й гігієністи визначають шум як звук, оцінюваний негативно й шкода, що наносить, здоров’ю.

Машини й механізми, використовувані на виробництві, є джерелами звуків різної частоти й інтенсивності, що змінюються в часі. Тому виробничий шум розглядають, як сукупність звуків різної інтенсивності й частоти, що безладно змінюються в часі й зухвалих у працюючі неприємні суб'єктивні відчуття.

1.7 Характеристики й види виробничих шумів Виробничий шум характеризується спектром, що складається зі звукових хвиль різних частот.

При дослідженні шумів звичайно чутний діапазон 16 Гц 20 кГц розбивають на смуги частот і визначають звуковий тиск, інтенсивність або звукову потужність, що доводяться на кожну смугу.

Як правило, спектр шуму характеризується рівнями названих величин, розподіленими по октавних смугах частот.

Смуга частот, верхня границя якої перевищує нижню у два рази, тобто f₂ = 2 f₁, називається октавою.

Для більше детального дослідження шумів іноді використовуються третьооктавні смуги частот, для яких

Таблиця 2.5 — Класифікація шумів

Октавна або третьооктавна смуга звичайно задається середньо геометричною частотою:

Існує стандартний ряд среднегеометрических частот октавних смуг, у яких розглядаються спектри шумів (f_сг хв = 31,5 Гц, f_{сг макс} = 8000 Гц).

По частотній характеристиці розрізняють шуми:

ь низькочастотні (f_сг < 250);

ь середньочастотні (250 < f_сг <= 500);

ь високочастотні (500 < f_сг <= 8000).

Виробничі шуми мають різні спектральні й тимчасові характеристики, які визначають ступінь їхнього впливу на людину. По цих ознаках шуми підрозділяють на кілька видів.

1.8 Джерела виробничого шуму і їхньої характеристики По природі виникнення шуми машин або агрегатів діляться на:

ь механічні,

ь аеродинамичні й гідродинамічні,

ь электромагнитні.

При роботі різних механізмів, агрегатів, устаткування одночасно можуть виникати шуми різної природи.

Будь-яке джерело шуму характеризується, насамперед, звуковою потужністю.

Звукова потужність джерела W, Вт — це загальна кількість звукової енергії, випромінюваної джерелом шуму в навколишній простір.

Якщо оточити джерело шуму замкнутою поверхнею площею S, то звукова потужність джерела:

де I (S), P (S) — закони розподілу інтенсивності звуку й звукового тиску по поверхні S.

Для характеристики джерела шуму використовується також рівень звукової потужності L_W, дБ:

де W₀ =I₀ · S₀ = P₀² · S₀/r c = 10^-12Вт — гранична звукова потужність на частоті 1000 Гц, I₀ =10^-12Вт/м², S₀ = 1 м².

Для визначення рівня звукової потужності джерела на деякому однаковому від нього відстані r в n крапках вимірюють рівень звукового тиску P_I і обчислюють:

(1.9)

де S — площа сфери радіусом r (якщо джерело розташоване на підлозі приміщення, то площа півсфери),

Оскільки джерела виробничого шуму, як правило, випромінюють звуки різної частоти й інтенсивності, те повну шумову характеристику джерела дає шумовий спектр — розподіл звукової потужності (або рівня звукової потужності) по октавних смугах частот.

Джерела шуму часто випромінюють звукову енергію нерівномірно по напрямках. Ця нерівномірність випромінювання характеризується коефіцієнтом Ф() - фактором спрямованості.

Фактор спрямованості Ф() показує відношення інтенсивності звуку I(), створюваного джерелом у напрямку з кутовою координатою до інтенсивності I_ср, що розвив би в цій же крапці ненаправлене джерело, що має ту ж звукову потужність і випромінюючий звук в усі сторони рівномірно де р_ср — звуковий тиск (усереднене в усіх напрямках на постійній відстані від джерела); p () — звуковий тиск у кутовому напрямку, обмірюване на тім же відстані від джерела.

Характеристику спрямованості випромінювання можна описати через відповідні рівні в дБ:

(1.10)

Стандартними шумовими характеристиками, які вказуються в прикладеній до машини технічної документації, є:

ь рівні звукової потужності, дБ в октавних полосах частот;

ь корегований по шкалі A рівень звукової потужності L_WА, дБА:

(1.11)

де L_Wi — рівень звукової потужності i — ой октави, дБ;

L_Ai — поправка по шкале А;

ь максимальний показник спрямованості випромінювання шуму G_max() в октавних смугах частот у дБ;

ь максимальний показник спрямованості випромінювання шуму G_max() дБА

1.9 Вимір шуму. Шумоміри Всі методи виміру шумів діляться на стандартні й нестандартні.

Стандартні виміри регламентуються відповідними стандартами й забезпечуються стандартизованими засобами виміру. Величини, що підлягають виміру, так само стандартизовані.

Нестандартні методи застосовуються при наукових дослідженнях і при рішенні спеціальних завдань.

Вимірювальні стенди, установки, прилади й звуковимірювальні камери підлягають метрологічній атестації у відповідних службах з видачею атестаційних документів, у яких вказуються основні метрологічні параметри, граничні значення вимірюваних величин і погрішності виміру.

Стандартними величинами, що підлягають виміру, для постійних шумів є:

ь рівень звукового тиску L_p, дБ, в октавних або третьоктавних смугах частот у контрольних крапках;

ь корректированний по шкалі А рівень звуку L_A, дБА, у контрольних крапках.

Для непостійних шумів виміряються эквивалентние уровни L_{pеквівалентні}

Стандартні шумові характеристики джерел шуму L_W, L_WА, G_max(), G_maxА() визначаються з використанням відповідних залежностей (2.9, 2.10, 2.11) по обмірюваних рівнях звукового тиску.

Шумовимірювальні прилади — шумоміри — складаються, як правило, з датчика (мікрофона), підсилювача, частотних фільтрів (аналізатора частоти), що реєструє приладу (самописа або магнітофона) і індикатора, що показує рівень вимірюваної величини в дБ. Шумоміри постачені блоками частотной коррекции с переключателями А, В, З, D і тимчасових характеристик c перемикачами F (fast) — швидко, S (slow) — повільно, I (pik) — імпульс. Шкалу F застосовують при вимірах постійних шумів, S — коливних і переривчастих, I — імпульсних.

По точності шумоміри діляться на чотири класи 0, 1, 2 і 3. Шумоміри класу 0 використовуються як зразкові засоби виміру; прилади класу 1 — для лабораторних і натурних вимірів; 2 — для технічних вимірів; 3 — для орієнтовних вимірів. Кожному класу приладів відповідає діапазон вимірів по частотах: шумоміри класів 0 і 1 розраховані на діапазон частот від 20 Гц до 18 кГц, класу 2 — від 20 Гц до 8 кГц, класу 3 — від 31,5 Гц до 8 кГц.

Для виміру еквівалентного рівня шуму при усередненні за тривалий період часу застосовуються інтегруючі шумоміри.

Прилади для виміру шуму будуються на основі частотних аналізаторів, що складаються з набору смугових фільтрів і приладів, що показують рівень звукового тиску в певній смузі частот.

Залежно від виду частотних характеристик фільтрів аналізатори підрозділяються на октавні, третьооктавні й вузькополосні.

Частотна характеристика фільтра К (f) =U_вих /U_вх являє собою залежність коефіцієнта передачі сигналу із входу фільтра U_вх на його вихід U_вих від частоти сигналу f.

Частотна характеристика типового октавного смугового фільтра показана на мал.2.6. Смуговий фільтр характеризується смугою пропущення B = f₂ — f₁, тобто областю частот між двома частотами f₁ і f₂, на яких частотна характеристика К (f) має значення (загасання) не більше 3 дБ.

Рис. 1.3. Частотна характеристика октавного фільтра f₁ і f₂ — частоти зрізу фільтра, f₀ = (f₁ * f₂)^½ — центральна частота фільтра Для виміру виробничих шумів переважно використовується прилад ВШВ-003-М2, що ставиться до шумомірів I класу точності й що дозволяє вимірювати корегований рівень звуку по шкалах А, В, З; рівень звукового тиску в діапазоні частот від 20 Гц до 18 кГц і октавних смугах у діапазоні середньогеометричних частот від 16 до 8 кГц у вільних і дифузійному звукових полях. Прилад призначений для виміру шуму у виробничих приміщеннях і житлових кварталах з метою охорони здоров’я; при розробці й контролі якості виробів; при дослідженнях і випробуваннях машин і механізмів.

1.10 Негативний вплив шуму на людину й захист від нього Слух дозволяє людині сприймати звукову інформацію. Разом з тим, насичення навколишнього простору шумами підвищеної інтенсивності може привести до перекручування звукової інформації й порушенню слуховій активності людини.

Прояв шкідливого впливу шуму на організм людини досить різноманітно.

Найбільше небезпечно тривалий вплив інтенсивного шуму на слух людини, що може привести до часткової або повної втрати слуху. Медична статистика показує, що приглухуватість в останні роки виходить на провідне місце в структурі професійних захворювань і не має тенденції до зниження.

Тому важливо знати особливості сприйняття звуку людиною, припустимі з погляду забезпечення здоров’я, високій продуктивності й комфортності рівні шуму, а також засобу й способи боротьби із шумом.

1.11 Сприйняття шуму людиною Сприйняття звуку людським вухом являє собою складний процес. Людське вухо неоднаково реагирує на звуки с різними частотами. Чутливість людського вуха помітно збільшується при частотах від 20 до 1000 Гц. Найбільшою чутливістю людське вухо володіє в діапазоні частот від 1000 Гц до 4000 Гц, де вона практично постійна. Після частоти 4000 Гц чутливість юшка знову зменшується. Щоб почути низький тон із частотою 50 Гц, потрібне звуковий тиск, в 100 разів перевищуючий звуковий тиск, що відповідає тону із частотою 1000 Гц.

Людина сприймає звуковий тиск і оцінює гучність звуку. Одиниця виміру рівня гучності звуку — фон — це рівень гучності звуку, для якого рівень звукового тиску равногромкого з ним звуку частотою 1000 Гц дорівнює 1 дБ, тобто

.

шум звук акустичний забруднення Рівень одинакової гучності звукових сигналів в фонах на разних частотах не відповідає рівню звукового тиску в децибелах і збігаються вони лише на частоті 1000 Гц .

Щоб оцінити рівень гучності шуму зі складним спектром одним числом, використовується стандартная частотная характеристика А, що наближається до частотної характеристики чутливості людського вуха. При цьому для корекції рівнів звукового тиску (приведення у відповідність із рівнями гучності) у кожній октавній смузі частот використовуються поправки по шкалі А.

Корегований по шкалі А рівень шуму L = L_ф називається акустичним рівнем шуму з одиницею виміру дБ (А) (або дБА).

Корекція по шкалі А використовується для оцінки шуму на робочих місцях і шумових характеристиках джерел шуму.

Шум виробничого походження міняється по інтенсивності, частоті й часу залежно від типу й кількості машин і механізмів, задіяних у технологічному процесі. Тому оцінку шумового забруднення середовища і його дій на людину доцільно проводити, використовуючи поняття еквівалентного рівня енергії шуму Е_экв, що визначається математичним методом і відповідає по енергії рівню відповідного постійного шуму, де t_ш — час дії шуму; Е_ш(t) — зміна енергії шуму в часі.

Еквівалентна енергія повинна бути менше максимально припустимої енергії, при якій з’являються негативні наслідки. Передбачається, що ушкодження, викликане впливом змінного шуму Е_ш(t), дорівнює ушкодженню, викликаному постійним шумом такої ж енергії Е_экв. Таким чином, якщо час впливу знижується в 2−3 рази, те максимально припустимий рівень звукової енергії можна збільшити в стільки ж раз відповідно. Такий підхід використовується при вимірі й нормуванні непостійних шумів.

1.12 Шкідливі впливи шуму на організм людини Прояв шкідливого впливу шуму на організм людини досить різноманітно.

Тривалий вплив інтенсивного шуму (вище 80 дБА) на слух людини приводить до його часткової або повної втрати. Залежно від тривалості й інтенсивності впливу шуму відбувається більше або менше зниження чутливості органів слуху, що виражається тимчасовим зсувом порога чутності, що зникає після закінчення впливу шуму, а при великій тривалості й (або) інтенсивності шуму відбуваються необоротні втрати слуху (приглухуватість), які характеризуються постійною зміною порога чутності.

Розрізняють наступні ступені втрати слуху:

ь I ступінь (легеня зниження слуху) — втрата слуху в області мовних частот становить 10 — 20 дБ, на частоті 4000 Гц — 20−60 дБ;

ь II ступінь (помірне зниження слуху) — втрата слуху в області мовних частот становить 21 — 30 дБ, на частоті 4000 Гц — 20−65 дБ;

ь III ступінь (значне зниження слуху) — втрата слуху в області мовних частот становить 31 дБ і більше, на частоті 4000 Гц — 20−78 дБ.

Дія шуму на організм людини не обмежується впливом на орган слуху. Через волокна слухових нервів роздратування шумом передається в центральні й вегетативну нервові системи, а через них впливає на внутрішні органи, приводячи до значних змін у функціональному стані організму, впливає на психічний стан людини, викликаючи почуття занепокоєння й роздратування. Людина, що піддається впливу інтенсивного (більше 80 дб) шуму, затрачає в середньому на 10−20% більше фізичних і нервово-психічних зусиль, щоб зберегти виробіток, досягнутий їм при рівні звуку нижче 70 дб (А). Установлено підвищення на 10−15% загальній захворюваності робочих гучних виробництв. Вплив на вегетативну нервову систему проявляється навіть при невеликих рівнях звуку (40−70 дб (А). З вегетативних реакцій найбільш вираженим є порушення периферичного кровообігу за рахунок звуження капілярів шкірного покриву й слизуватих оболонок, а також підвищення артеріального тиску (при рівнях звуку вище 85 дба).

Вплив шуму на центральну нервову систему викликає збільшення латентного (схованого) періоду зорової моторної реакції, приводить до порушення рухливості нервових процесів, зміні забуртованих показників, порушує біоелектричну активність головного мозку із проявом загальних функціональних змін в організмі (уже при шумі 50−60 дба), істотно змінює біопотенціали мозку, їхньому динаміку, викликає біохімічні зміни в структурах головного мозку.

При імпульсних і нерегулярних шумах ступінь впливу шуму підвищується.

Зміни у функціональному стані центральних і вегетативної нервових систем наступають набагато раніше й при менших рівнях шуму, чим зниження слухової чутливості.

У цей час шумова хвороба характеризується комплексом симптомів:

ь зниження слухової чутливості;

ь зміна функції травлення, що виражається в зниженні кислотності;

ь серцево-судинна недостатність;

ь нейроендокринний розлад.

Працюючі в умовах тривалого шумового впливу випробовують дратівливість, головні болі, запаморочення, зниження пам’яті, підвищену стомлюваність, зниження апетиту, болю у вухах і т.д. Вплив шуму може викликати негативні зміни емоційного стану людини, аж до стресових. Все це знижує працездатність людини і його продуктивність, якість і безпека праці. Установлено, що при роботах, що вимагають підвищеної уваги, при збільшенні рівня звуку від 70 до 90 дба продуктивність праці знижується на 20%.

Ультразвуки (понад 20 000 Гц) також є причиною ушкодження слуху, хоча людське вухо на них не реагує. Потужний ультразвук впливає на нервові клітки головного мозку й спинний мозок, викликає печіння в зовнішньому слуховому проході й відчуття нудоти.

Не менш небезпечними є інфразвукові впливу акустичних коливань (менш 20 Гц). При достатній інтенсивності інфразвуки можуть впливати на вестибулярний апарат, знижуючи слухову сприйнятливість і підвищуючи утому й дратівливість, і приводять до порушення координації. Особливу роль грають інфрачастотні коливання із частотою 7 Гц. У результаті їхнього збігу із власною частотою альфа — ритму головного мозку спостерігаються не тільки порушення слуху, але й можуть виникати внутрішні кровотечі. Інфразвуки (6 (8 Гц) можуть привести до порушення серцевої діяльності й кровообігу.

1.13 Нормування шуму Шум впливає на весь організм людини. Шуми середніх рівнів (менш 80 дБА) не викликають втрати слуху, але проте роблять стомлюючий несприятливий вплив, що складається з аналогічними впливами інших шкідливих факторів і залежить від виду й характеру трудового навантаження на організм.

Нормування шуму покликане запобігти порушенню слуху й зниження працездатності й продуктивності праці працюючих.

Для різних видів шумів застосовуються різні способи нормування.

Для постійних шумів нормуються рівні звукового тиску L_Pi (дБ) в октавних смугах зі среднегеометрическими частотами 63, 125, 250, 500, 1000, 2000, 4000, 8000 Гц. Для орієнтовної оцінки шумової характеристики робочих місць допускається за шумову характеристику приймати рівень звуку L у дБ (А), вимірюваний по тимчасовій характеристиці шумоміра «S — повільно» .

Нормованими параметрами переривчастого і імпульсного шуму в розрахункових крапках варто вважати еквівалентні (але енергії) рівні звукового тиску L_экв у дБ в октавних смугах частот зі середньогеометричними частотами 63, 125, 500, 1000, 2000, 4000 і 8000 Гц.

Для непостійних шумів так само еквівалентний рівень звуку в дб (А).

Припустимі рівні звукового тиску для робочих місць службових приміщень і для житлових і суспільних будинків і їхніх територій різні.

Нормативним документом, що регламентує рівні шуму для різних категорій робочих місць службових приміщень є ГОСТ 12.1.003−83 «ССБТ. Шум. Загальні вимоги безпеки» .

Припустимі рівні звукового тиску (еквівалентні рівні звукового тиску) у дБ в октавних смугах частот, рівні звуку й еквівалентні рівні звуку в дБА для житлових і суспільних будинків і їхніх територій варто приймати у відповідності зі СНіП 11−12−88 «Захист від шуму» .

1.14 Акустичний розрахунок Необхідність проведення заходів щодо зниження шуму визначається:

ь на діючих підприємствах на підставі вимірів рівнів звукового тиску на робочих місцях з наступним порівнянням цих рівнів із припустимими по нормах L_рдоп ,

ь на проектованих підприємствах — на підставі проведеного акустичного розрахунку.

Акустичний розрахунок включає:

ь виявлення джерел шуму й визначення їхніх шумових характеристик;

ь вибір розрахункових крапок і визначення припустимих рівнів звукового тиску L_доп для цих крапок;

ь розрахунок очікуваних рівнів звукового тиску L_р у розрахункових крапках;

ь розрахунок необхідного зниження шуму в розрахункових крапках;

ь розробка будівельно-акустичних заходів для забезпечення необхідного зниження шуму або по захисту від шуму (з розрахунком).

Акустичний розрахунок виконується у всіх розрахункових крапках для восьми октавних смуг зі середньогеометричними частотами від 63 до 8000 Гц із точністю до десятих часток дБ. Остаточний результат округляють до цілих значень.

Вихідними даними для акустичного розрахунку є:

ь геометричні розміри приміщення;

ь спектр шуму джерела (або джерел) випромінювання;

ь характеристика приміщення;

ь характеристика перешкоди;

ь відстань від центра джерела (джерел) до робочої крапки.

Вибір розрахункових крапок. Розрахункові крапки при акустичних розрахунках варто вибирати усередині приміщень будинків і споруджень, а також на території на робочих місцях або в зоні постійного перебування людей на висоті 1,2 — 1,5 м від рівня підлоги робочої площадки або планувальної оцінки території.

При цьому усередині приміщення, у якому одне джерело шуму або кілька джерел шуму з однаковими октавними рівнями звукового тиску, варто вибирати не менш двох розрахункових крапок: одну на робочому місці, розташованому в зоні відбитого звуку, а іншу — на робочому місці в зоні прямого звуку, створюваного джерелами шуму.

Якщо в приміщенні кілька джерел шуму, що відрізняються друг від друга по октавних рівнях звукового тиску на робочих місцях більш ніж на 10 дБ, то в зоні прямого звуку варто вибирати дві розрахункові крапки: на робочих місцях у джерел з найбільшими й найменшими рівнями звукового тиску L_p у дБ.

Розрахунок очікуваних рівнів звукового тиску L_р у розрахункових крапках. Залежно від того, де перебуває джерело шуму й розрахункові крапки (у вільному звуковому полі або в приміщенні), застосовують різні методики розрахунку:

Розрахунок очікуваних октавних рівнів звукового тиску в приміщенні:

ь с одним джерелом шуму;

ь с кількома джерелами шуму;

ь ізольованому від джерел шуму;

Розрахунок очікуваних октавних рівнів звукового тиску при поширенні звуку в свободном пространстве.

Розрахунок необхідного зниження рівнів звукового тиску. Рівні звукового тиску в розрахункових крапках не повинні перевершувати рівнів, припустимих по нормах у всіх октавних смугах із середніми геометричними частотами 63, 125, 250, 500, 1000, 2000, 4000, 8000 Гц.

Необхідне зниження рівнів звукового тиску визначається по формулі

дБ, де L_{pi, рт} рівень звукового тиску в i-ой октавній смузі, обумовлений у розрахункових крапках проектованого підприємства;

L_{рi, доп} рівень звукового тиску в тій же смузі частот відповідно до припустимих норм, обумовлений відповідно до ГОСТ 12.1.003−83.

Будівельно-акустичні заходи, виконувані для забезпечення необхідного зниження шуму, розглянуті у наступному розділі.

1.15 Способи захисту від шуму Відповідно до ДЕРЖСТАНДАРТУ 12.1.003−83 при розробці технологічних процесів, проектуванні, виготовленні й експлуатації машин, виробничих будинків і споруджень, а також при організації робочих місць варто приймати всі необхідні заходи щодо зниження шуму, що впливає на людину, до значень, що не перевищують припустимі.

Захист від шуму повинна забезпечуватися розробкою шумобезпечної техніки, застосуванням засобів і методів колективного захисту, у тому числі акустичний-акустичних-акустичні-будівельно-акустичних, застосуванням засобів індивідуального захисту.

У першу чергу варто використовувати засоби колективного захисту. Стосовно джерела порушення шуму колективні засоби захисту підрозділяються на засоби, що знижують шум у джерелі його виникнення, і засобу, що знижують шум на шляху його поширення від джерела до об'єкта, що захищається.

Зниження шуму в джерелі здійснюється за рахунок поліпшення конструкції машини або зміни технологічного процесу. Засоби, що знижують шум у джерелі його виникнення залежно від характеру шуму підрозділяються на засоби, що знижують шум механічного походження, аеродинамічного і гідродинимічного походження, електромагнітного походження.

Методи й засоби колективного захисту залежно від способу реалізації підрозділяються на будівельно-акустичні, архітектурно-планувальні й організаційно — технічні й містять у собі:

ь изменение направленности излучения шума;

ь рациональную планировку предприятий и производственних помещений;

ь акустическую обработку помещений;

ь применение звукоизоляции.

До архітектурно-планувальних рішень також ставиться створення санітарно-захисних зон навколо підприємств. У міру збільшення відстані від джерела рівень шуму зменшується. Тому створення санітарно-захисної зони необхідної ширини є найбільш простим способом забезпечення санітарно-гігієнічних норм навколо підприємств.

Вибір ширини санітарно-захисної зони залежить від установленого встаткування, наприклад, ширина санітарно-захисної зони навколо великих ТЕС може становити кілька кілометрів. Для об'єктів, що перебувають у межах міста, створення такої санітарно-захисної зони часом стає нерозв’язним завданням. Скоротити ширину санітарно-захисної зони можна зменшенням шуму на шляхах його поширення.

Засоби індивідуального захисту (СІЗ) застосовуються в тому випадку, якщо іншими способами забезпечити припустимий рівень шуму на робочому місці не вдається.

Принцип дії СІЗ — захистити найбільш чутливий канал впливу шуму на організм людини — вухо. Застосування СІЗ дозволяє попередити розлад не тільки органів слуху, але й нервової системи від дії надмірного подразника.

Найбільш ефективні СІЗ, як правило, в області високих частот.

СІЗ містять у собі протишумові вкладиші (беруши), навушники, шоломи й каски, спеціальні костюми.

2. Розрахункова частина

2.1 Вихідні дані

Таблиця 2.1 — Розрахункові дані

Таблиця 2.2 — Октавні рівні звуковї потужності L_w джерел шуму

2.2 Розрахунок Очікуваний рівень звукового тиску, створюваного крапковим джерелом визначається по формулі:

(2.1)

де L_p — рівень звукового тиску, дБ;

L_w — рівень потужності джерела (табл. 2.2), дБ;

Ф — фактор спрямованості звуку;

Щ — просторовий кут поширення звуку;

в — коефіцієнт поглинання звуку в повітрі.

Оскільки ждерелом розташування у вільному просторі, просторовий кут поширення його звуку Щ = 4р.

Коефіцієнт поглинання звуку в повітрі вибирається залежно від частоти. Але оскільки у всіх випадках r 50 м, поглинання в повітрі не враховується, тобто = 0.

Тому що джерела крапкові, то фактор спрямованості звуку не враховується (Ф = 1).

З табл. 2.2 вибираємо октавні рівні звукової потужності L_w для заданих джерел шуму.

Виконуємо розрахунок очікуваного рівня звукового тиску L_p по формулі (4.1) для кожної октавної смуги зі середньогеометричними частотами 63, 125, 250, 500, 1000, 2000,4000 та 8000.

Для першого джерела: r = 3 м, тоді

Таким чином для 1 джерела

f₁ = 63 Гц, тоді L_p= 40 — 21 = 19 дБ;

f₂ = 125 Гц, тоді L_p= 59 — 21 = 38 дБ;

f₃ = 250 Гц, тоді L_p= 42 — 21 = 21 дБ;

f₄ = 500 Гц, тоді L_p= 42 — 21 = 21 дБ;

f₅ = 1000 Гц, тоді L_p= 43 — 21 = 22 дБ;

f₆ = 2000 Гц, тоді L_p= 41 — 21 = 20 дБ;

f₇ = 40 000 Гц, тоді L_p= 39 — 21 = 18 дБ;

f₈ = 8000 Гц, тоді L_p= 36 — 21 = 15 дБ;

Для 2 джерела r = 1 м, тоді

Таким чином для 2 джерела

f₁ = 63 Гц, тоді L_p= 56 — 11 = 45 дБ;

f₂ = 125 Гц, тоді L_p= 51 — 11 = 40 дБ;

f₃ = 250 Гц, тоді L_p= 39 — 11 = 28 дБ;

f₄ = 500 Гц, тоді L_p= 39 — 11 = 28 дБ;

f₅ = 1000 Гц, тоді L_p= 42 — 11 = 31 дБ;

f₆ = 2000 Гц, тоді L_p= 40 — 11 = 29 дБ;

f₇ = 40 000 Гц, тоді L_p= 33 — 11 = 22 дБ;

f₈ = 8000 Гц, тоді L_p= 34 — 11 = 23 дБ;

Для 3 джерела r = 3 м, тоді

Таким чином для 3 джерела

f₁ = 63 Гц, тоді L_p= 50 — 21 = 29 дБ;

f₂ = 125 Гц, тоді L_p= 59 — 21 = 38 дБ;

f₃ = 250 Гц, тоді L_p= 44 — 21 = 23 дБ;

f₄ = 500 Гц, тоді L_p= 45 — 21 = 24 дБ;

f₅ = 1000 Гц, тоді L_p= 46 — 21 = 25 дБ;

f₆ = 2000 Гц, тоді L_p= 40 — 21 = 19 дБ;

f₇ = 40 000 Гц, тоді L_p= 36 — 21 = 15 дБ;

f₈ = 8000 Гц, тоді L_p= 35 — 21 = 14 дБ;

Виходячи з обсягу приміщення, знайдемо В₁₀₀₀ — постійну приміщення на середьогеометричній частоті 1000 Гц, що розраховується залежно від обсягу й типу приміщення.

Сумарний очікуваний рівень звукового тиску в розрахунковій крапці L_p?, визначається для кожної октавної смуги частот по формулі:

L_p?, = 10• lg (10^{0,1• Lp1} + 10^{0,1• Lp2} + 10^{0,1• Lp3}), дБ;

де L_p1 — розрахунковий рівень звукового тиску для 1 джерела, дБ;

L_p2 — розрахунковий рівень звукового тиску для 2 джерела, дБ;

L_p3 — розрахунковий рівень звукового тиску для 3 джерела, дБ.

Визначимо сумарний очікуваний рівень звукового тиску в розрахунковій крапці L_p? для октавної смуги частот f = 63

L_p?, = 10• lg (10^{0,1• 19} + 10^{0,1• 45} + 10^{0,1• 29}) = 10• lg (10^1,9 + 10^4,5 + 10^2,9) = 45,1 дБ

Визначимо сумарний очікуваний рівень звукового тиску в розрахунковій крапці L_p? для октавної смуги частот f = 125

L_p?, = 10• lg (10^{0,1• 38} + 10^{0,1• 40} + 10^{0,1• 38}) = 10• lg (10^3,8 + 10^4,0+ 10^3,8) = 43,4 дБ Визначимо сумарний очікуваний рівень звукового тиску в розрахунковій крапці L_p? для октавної смуги частот f = 250

L_p?, = 10• lg (10^{0,1• 21} + 10^{0,1• 28} + 10^{0,1• 23}) = 10• lg (10^2,1 + 10^2,8+ 10^2,3) = 29,8 дБ Визначимо сумарний очікуваний рівень звукового тиску в розрахунковій крапці L_p? для октавної смуги частот f = 500

L_p?, = 10• lg (10^{0,1• 21} + 10^{0,1• 28} + 10^{0,1• 24}) = 10• lg (10^2,1 + 10^2,8+ 10^2,4) = 31,4 дБ Визначимо сумарний очікуваний рівень звукового тиску в розрахунковій крапці L_p? для октавної смуги частот f = 1000

L_p?, = 10• lg (10^{0,1• 22} + 10^{0,1• 31} + 10^{0,1• 25}) = 10• lg (10^2,2 + 10^3,1+ 10^2,5) = 32,3 дБ Визначимо сумарний очікуваний рівень звукового тиску в розрахунковій крапці L_p? для октавної смуги частот f = 2000

L_p?, = 10• lg (10^{0,1• 20} + 10^{0,1• 29} + 10^{0,1• 19}) = 10• lg (10^2,0 + 10^2,9+ 10^1,9) = 29,8 дБ

Визначимо сумарний очікуваний рівень звукового тиску в розрахунковій крапці L_p? для октавної смуги частот f = 4000

L_p?, = 10• lg (10^{0,1• 18} + 10^{0,1• 22} + 10^{0,1• 15}) = 10• lg (10^1,8 + 10^2,2+ 10^1,5) = 24,3 дБ Визначимо сумарний очікуваний рівень звукового тиску в розрахунковій крапці L_p? для октавної смуги частот f = 8000

L_p?, = 10• lg (10^{0,1• 15} + 10^{0,1• 23} + 10^{0,1• 14}) = 10• lg (10^1,5 + 10^2,3+ 10^1,4) = 24 дБ Визначаємо значення припустимого, згідно Дст, рівня звукового тиску на робочому місці L_{p доп}, дБ для заданого приміщення.

Таблиця 2.3 — Нормативні значення рівнів шуму на робочих місцях

Далі, визначаємо необхідне зниження шуму

L = L_p? — L_{p доп}

f₁ = 63 Гц, L = 41,5−71= - 29,5 дБ;