Fyzikálne a fyziologické charakteristiky hluku. Determinanty prevencie hluku

Hluk Je sada zvukov rôznej frekvencie a intenzity (sily) vznikajúcich z vibračného pohybu častíc v elastickom prostredí (pevné, kvapalné, plynné).

Proces šírenia oscilačného pohybu v médiu sa nazýva zvuková vlnaa oblasť média, v ktorej sa šíria zvukové vlny, je zvukové pole.

Rozlišovať náraz, mechanický, aerohydrodynamický hluk. Rázový hluk nastáva pri razení, nitovaní, kovaní a pod.

Mechanický hluk nastáva pri trení a tepaní agregátov a častí strojov a mechanizmov (drviče, mlyny, elektromotory, kompresory, čerpadlá, odstredivky atď.).

Aerodynamický hluk sa vyskytuje v zariadeniach a potrubiach pri vysokých rýchlostiach vzduchu, plynu alebo kvapaliny a pri prudkých zmenách smeru ich pohybu a tlaku.

Základné fyzikálne vlastnosti zvuku:

- frekvencia f (Hz),

- akustický tlak P (Pa),

- intenzita alebo intenzita zvuku I (W / m 2),

- akustický výkon w (W).

Rýchlosť šírenia zvukových vĺn v atmosfére pri 20 ° C je 344 m / s.

Ľudské sluchové orgány vnímajú zvukové vibrácie vo frekvenčnom rozsahu od 16 do 20 000 Hz. Kolísanie s frekvenciou pod 16 Hz ( infrazvuky) a s frekvenciou nad 20 000 ( ultrazvuky) nie sú sluchovými orgánmi vnímané.

S šírením zvukových vibrácií vo vzduchu sa pravidelne objavujú oblasti zriedenia a zvýšeného tlaku. Tlakový rozdiel v narušenom a nerušenom médiu sa volá akustický tlak P, ktorá sa meria v pascaloch (Pa).

Šírenie zvukovej vlny je sprevádzané prenosom energie. Množstvo energie prenášanej zvukovou vlnou za jednotku času jednotkou povrchu orientovanou kolmo na smer šírenia vlny sa nazýva intenzita alebo sila zvuku I a meria sa vo W / m 2.

Intenzita zvuku súvisí so zvukovým tlakom podľa tohto vzťahu:

kde r 0 je hustota média, v ktorom sa šíri zvuková vlna, kg / m 3; s je rýchlosť šírenia zvuku v danom prostredí, m / s; v je hodnota strednej kvadratickej hodnoty vibračnej rýchlosti častíc vo zvukovej vlne, m / s.

Dielo sa volá špecifický akustický odpor média, ktorý charakterizuje stupeň odrazu zvukových vĺn pri prechode z jedného média na druhé, ako aj zvukovoizolačné vlastnosti materiálov.

Minimálna intenzita zvuku vnímaná uchom nazval prah sluchu... Referenčná frekvencia je 1 000 Hz. Pri tejto frekvencii je prah počuteľnosti I 0 \u003d 10 - 12 W / m 2 a zodpovedajúci akustický tlak je P 0 \u003d 2 × 10 - 5 Pa. Hovorí sa o maximálnej intenzite zvuku, pri ktorej začne sluchový orgán pociťovať bolesť prah bolestisa rovná 10 2 W / m 2 a zodpovedajúci akustický tlak P \u003d 2 × 10 2 Pa.

Pretože zmeny intenzity zvuku a akustického tlaku, ktoré človek počuje, sú obrovské a dosahujú 10 14, respektíve 10 7-násobok, je mimoriadne nepohodlné používať na hodnotenie zvuku absolútne hodnoty intenzity zvuku alebo akustického tlaku.

Pre hygienické hodnotenie hluku je zvykom merať jeho intenzitu a akustický tlak nie absolútnymi fyzikálnymi veličinami, ale logaritmami pomerov týchto veličín k podmienenej nulovej úrovni zodpovedajúcej prahu sluchu štandardného tónu s frekvenciou 1 000 Hz. Tieto logaritmy vzťahov sa nazývajú úrovne intenzity a akustického tlakuvyjadrené v belah (B). Pretože ľudský sluchový orgán je schopný rozlíšiť zmenu úrovne intenzity zvuku o 0,1 bel, je pre praktické použitie pohodlnejšie použiť jednotku 10-krát menej - decibel (dB).

Hladina intenzity zvuku L v decibeloch je určená vzorcom

Pretože intenzita zvuku je úmerná druhej mocnine akustického tlaku, možno tento vzorec napísať aj vo forme

Použitie logaritmickej stupnice na meranie hladiny hluku umožňuje umiestniť veľký rozsah hodnôt I a P v relatívne malom intervale logaritmických hodnôt od 0 do 140 dB.

Prahová hodnota akustického tlaku P 0 zodpovedá prahu sluchu L \u003d 0 dB, prah bolesti je 120 - 130 dB. Hluk, aj keď je malý (50 - 60 dB), vytvára výrazný stres pre nervový systém a má psychologický efekt. Pri pôsobení hluku viac ako 140 - 145 dB je možné pretrhnutie tympanickej membrány.

Celková hladina akustického tlaku L generovaná niekoľkými zdrojmi zvuku s rovnakou hladinou akustického tlaku L i sa vypočíta pomocou vzorca

kde n je počet zdrojov hluku s rovnakou hladinou akustického tlaku.

Napríklad, ak je hluk vytváraný dvoma rovnakými zdrojmi hluku, potom je ich celkový hluk o 3 dB vyšší ako každý z nich osobitne.

Celková hladina akustického tlaku niekoľkých rôznych zdrojov zvuku, je určené vzorcom

kde L 1, L 2, ..., L n sú hladiny akustického tlaku vytvárané každým zo zdrojov zvuku v bode, ktorý je predmetom skúmania.

Podľa úrovne intenzity zvuku je stále nemožné posúdiť fyziologické vnímanie hlasitosti tohto zvuku, pretože náš sluchový orgán nie je rovnako citlivý na zvuky rôznych frekvencií; zvuky rovnakej sily, ale rôznych frekvencií, sa zdajú nerovnako silné. Napríklad zvuk s frekvenciou 100 Hz a silou 50 dB sa vníma ako rovný zvuku s frekvenciou 1 000 Hz a silou 20 dB. Preto bol predstavený koncept na porovnanie zvukov rôznych frekvencií spolu s konceptom úrovne intenzity zvuku úroveň hlasitosti s konvenčnou jednotkou - pozadie. Jedno pozadie - hlasitosť zvuku pri frekvencii 1 000 Hz a úrovni intenzity 1 dB. Pri frekvencii 1 000 Hz sa úrovne hlasitosti považujú za rovné úrovniam akustického tlaku.

Na obr. 1 zobrazuje krivky rovnakej hlasitosti zvukov získané z výsledkov štúdia vlastností sluchového orgánu na hodnotenie zvukov rôznych frekvencií subjektívnym vnemom hlasitosti. Graf ukazuje, že naše ucho má najvyššiu citlivosť pri frekvenciách 800 - 4 000 Hz a najnižšiu pri 20 - 100 Hz.

Parametre hluku a vibrácií sa zvyčajne odhadujú v oktávových pásmach. Šírka pásma je vyťažená oktáva, t.j. frekvenčný interval, v ktorom je najvyššia frekvencia f 2 dvojnásobkom najnižšej f 1. Geometrický priemerný kmitočet sa berie ako kmitočet charakterizujúci pásmo ako celok. Geometrické stredné frekvencie oktávového pásma štandardizovaný GOST 12.1.003-83 "Hluk. Všeobecné bezpečnostné požiadavky" a sú 63, 125, 250, 500, 1000, 2000, 4000 a 8000 Hz so zodpovedajúcimi medznými frekvenciami 45-90, 90-180, 180-355, 355-710, 710-1400, 1400-2800, 2800-5600 , 5600-11200.

Závislosť veličín charakterizujúcich hluk od jeho frekvencie sa nazýva frekvenčné spektrum šumu... Pre uľahčenie fyziologického posúdenia vplyvu hluku na človeka existujú nízka frekvencia (do 300 Hz), stredná frekvencia (300 - 800 Hz) a vysoká frekvencia (nad 800 Hz) hluk.

GOST 12.1.003-83 a SN 9-86 RB 98 "Hluk na pracoviskách. Maximálne prípustné hladiny" klasifikuje šum podľa spektra a trvania.

Podľa povahy spektra:

– širokopásmové pripojenieak má spojité spektrum široké viac ako jednu oktávu,

– tonálnyak spektrum obsahuje výrazné diskrétne tóny. V tomto prípade sa tonálna podstata šumu z praktických dôvodov stanoví meraním vo frekvenčných pásmach jednej tretiny oktávy (pre pásmo tretiny oktávy prekročenie hladiny akustického tlaku v jednom pásme nad susednými o o najmenej 10 dB.

Podľa časových charakteristík:

– konštantnýktorých hladina zvuku sa počas 8 hodín pracovného dňa mení v čase najviac o 5 dB,

– vrtkaváktorých hladina zvuku sa za 8 hodín pracovného dňa mení v čase o viac ako 5 dB.

Prerušované zvuky sa delia na:

čas kolísavýktorého hladina zvuku sa v čase neustále mení;

prerušovanýktorých hladina zvuku sa mení postupne (o 5 dB alebo viac);

impulzskladajúci sa z jedného alebo viacerých zvukových signálov, z ktorých každý trvá menej ako 1 s.

Najväčšie nebezpečenstvo pre ľudí predstavujú tonálne, vysokofrekvenčné a prerušované zvuky.

Spôsobom šírenia sa ultrazvuk delí na:

– vo vzduchu (ultrazvuk vzduchu);

– kontaktovateľný pri kontakte s pevným a kvapalným médiom (kontaktný ultrazvuk).

Ultrazvukový frekvenčný rozsah je rozdelený na:

– nízkofrekvenčné vibrácie (1,12 × 104 - 1 × 105 Hz);

– vysoká frekvencia (1 × 10 5 - 1 × 10 9 Hz).

Zdrojmi ultrazvuku sú výrobné zariadenia, v ktorých sa generujú ultrazvukové vibrácie na vykonávanie technologických procesov, technických kontrol a meraní, ako aj zariadenia, pri ktorých prevádzke dochádza ako sprievodný faktor k ultrazvuku.

Vlastnosti ultrazvuku prenášaného vzduchom na pracovisku v súlade s GOST 12.1.001 "Ultrazvuk. Všeobecné bezpečnostné požiadavky" a SN 9-87 RB 98 "Ultrazvuk prenášaný vzduchom. Maximálne prípustné hladiny na pracoviskách". sú hladiny akustického tlaku v pásmach jednej tretiny oktávy s geometrickými strednými frekvenciami 12,5; 16,0; 20,0; 25,0; 31,5; 40,0; 50,00; 63,0; 80,0; 100,0 kHz.

Charakteristika kontaktného ultrazvuku v súlade s GOST 12.1.001 a SN 9-88 RB 98 "Ultrazvuk prenášaný kontaktom. Maximálne prípustné hladiny na pracoviskách". sú špičkové hodnoty rýchlosti vibrácií alebo úrovne rýchlosti vibrácií v pásmach oktávy s geometrickými strednými frekvenciami 8; 16; 31,5; 63; 125; 250; 500; 1 000; 2000; 4 000; 8000; 16000; 3 500 kHz.

Vibrácie - sú to vibrácie tuhých látok - častí prístrojov, strojov, zariadení, štruktúr, ktoré ľudské telo vníma ako šok. Vibrácie sú často sprevádzané zvukom.

Podľa spôsobu prenosu na človeka sa vibrácie delia na miestne a všeobecné.

Všeobecné vibrácie prenášané cez nosné plochy na telo stojacej alebo sediacej osoby. Najnebezpečnejšia frekvencia všeobecných vibrácií je v rozmedzí 6 - 9 Hz, pretože sa zhoduje s prirodzenou frekvenciou vibrácií vnútorných orgánov človeka, v dôsledku čoho môže dôjsť k rezonancii.

Miestne (miestne) vibrácie prenášané ľudskými rukami. Medzi miestne vibrácie môžu patriť aj vibrácie, ktoré pôsobia na nohy sediacej osoby a predlaktia v kontakte s vibračnými povrchmi pracovných stolov.

Zdroje miestnych vibrácií prenášaných na pracovníkov môžu byť: ručné stroje s motorom alebo ručné elektrické náradie; ovládače strojov a zariadení; ručné náradie a obrobky.

Všeobecné vibrácie sa v závislosti od zdroja ich výskytu delia na:

všeobecná kategória vibrácií 1 – dopravaovplyvňovanie osoby na pracovisku v samohybných a prívesných strojoch, vozidlách pri jazde po teréne, cestách a poľnohospodárskych telefónoch;

všeobecné vibrácie kategórie 2 - dopravné a technologickéovplyvňovanie osoby na pracoviskách v strojoch pohybujúcich sa na špeciálne upravených povrchoch priemyselných priestorov, priemyselných areálov, baní;

3а - na stálych pracoviskách priemyselných priestorov podnikov;

3b - na pracoviskách v skladoch, v závodných jedálňach, v domácnostiach, v službách a iných pomocných výrobných zariadeniach, kde nie sú stroje, ktoré vytvárajú vibrácie;

3c - na pracoviskách v administratívnych a kancelárskych priestoroch vedenia závodu, projekčných kanceláriách, laboratóriách, školiacich strediskách, výpočtových strediskách, zdravotných strediskách, kancelárskych priestoroch a iných priestoroch duševných pracovníkov.

Z hľadiska časových charakteristík sa vibrácie delia na:

– trvalý, pre ktoré sa spektrálny alebo frekvenčne korigovaný normalizovaný parameter počas doby pozorovania (najmenej 10 minút alebo času technologického cyklu) nezmení viac ako dvakrát (6 dB), keď sa meria s časovou konštantou 1 s;

– vrtkavá vibrácie, pre ktoré sa spektrálny alebo frekvenčne korigovaný normalizovaný parameter počas doby pozorovania (najmenej 10 minút alebo času technologického cyklu) zmení viac ako dvakrát (6 dB), keď sa meria s časovou konštantou 1 s.

Hlavné parametre charakterizujúce vibrácie:

- frekvencia f (Hz);

- amplitúda posunu A (m) (hodnota najväčšej odchýlky oscilačného bodu od rovnovážnej polohy);

- vibračná rýchlosť v (m / s); vibračné zrýchlenie a (m / s 2).

Rovnako ako pre hluk je celé spektrum vibračných frekvencií vnímaných osobou rozdelené do oktávových pásiem s geometrickými strednými frekvenciami 1, 2, 4, 8, 16, 32, 63, 125, 250, 500, 1 000, 2 000 Hz .

Pretože rozsah vibračných parametrov sa mení z prahových hodnôt, pri ktorých pre skutočné nie je nebezpečný, je veľký, je vhodnejšie merať neplatné hodnoty týchto parametrov a logaritmus pomeru skutočných k prahovým hodnotám. Táto hodnota sa nazýva logaritmická úroveň parametra a jednotkou jeho merania je decibel (dB).

Logaritmická úroveň rýchlosti vibrácií L v (dB) je teda určená vzorcom

kde v je skutočná stredná kvadratická hodnota rýchlosti vibrácií, m / s: - prahová (referenčná) rýchlosť vibrácií, m / s.

Zvuk sú mechanické vibrácie častíc v elastickom prostredí, šíriace sa vo forme pozdĺžnych vĺn, ktorých frekvencia leží v rozmedzí vnímanom ľudským uchom, v priemere od 16 do 20 000 Hz.

Zvuky nachádzajúce sa v prírode sú rozdelené do niekoľkých typov.

Tón je zvuk, ktorý je periodickým procesom. Hlavnou charakteristikou tónu je frekvencia. Jednoduchý tón vytvára harmonické vibrovanie tela (napríklad ladička). Komplexný tón sa vytvára periodickými vibráciami, ktoré nie sú harmonické (napríklad zvuk hudobného nástroja, zvuk vytváraný ľudským rečovým prístrojom).

Hluk je zvuk, ktorý má zložitú neopakujúcu sa časovú závislosť a je kombináciou náhodne sa meniacich zložitých tónov (šuchot lístia).

Sonic boom je krátkodobý zvukový dopad (tlieskanie, výbuch, tresk, hrom).

Komplexný tón, ako periodický proces, je možné predstaviť ako súhrn jednoduchých tónov (rozložených na zložkové tóny). Tento rozklad sa nazýva spektrum.

Akustické spektrum tónu je súhrn všetkých jeho frekvencií s uvedením ich relatívnych intenzít alebo amplitúd.

Najnižšia frekvencia v spektre (n) zodpovedá základnému tónu a zvyšné frekvencie sa nazývajú tóny alebo harmonické. Podtext má frekvencie, ktoré sú násobkami základnej frekvencie: 2n, 3n, 4n, ... Akustické spektrum šumu je spojité.

Fyzikálne charakteristiky zvuku

1. Rýchlosť (v). Zvuk sa šíri v inom médiu ako vo vákuu. Rýchlosť jeho šírenia závisí od elasticity, hustoty a teploty média, ale nezávisí od frekvencie vibrácií. Rýchlosť zvuku v plyne závisí od jeho molárnej hmotnosti (M) a absolútnej teploty (T):

kde R je univerzálna plynová konštanta: r je pomer tepelných kapacít plynu pri konštantnom tlaku a konštantnom objeme.

Rýchlosť zvuku nezávisí od tlaku.

Pre vzduch (M \u003d 0,029 kg / mol, g \u003d 1,4) v teplotnom rozmedzí -50 ° C - + 50 ° C môžete použiť približný vzorec

Rýchlosť zvuku vo vode je 1 500 m / s; rýchlosť zvuku v mäkkých tkanivách tela má podobný význam.

2. Akustický tlak. Šírenie zvuku je sprevádzané zmenou tlaku v médiu.

Sú to zmeny tlaku, ktoré spôsobujú vibrácie bubienka, ktoré určujú nástup tak zložitého procesu, ako je vznik sluchových vnemov.

Akustický tlak (DS) je amplitúda týchto zmien tlaku v médiu, ku ktorým dochádza pri prechode zvukovej vlny.

3. Intenzita zvuku (I). Šírenie zvukovej vlny je sprevádzané prenosom energie.

Intenzita zvuku je hustota toku energie prenášaná zvukovou vlnou.

V homogénnom prostredí intenzita zvuku emitovaného v danom smere klesá so vzdialenosťou od zdroja zvuku. Použitím vlnovodov možno tiež dosiahnuť zvýšenie intenzity. Ušník je typickým príkladom takého vlnovodu v divočine.

Vzťah medzi intenzitou (I) a akustickým tlakom (SP) je vyjadrený týmto vzorcom:

kde c je hustota média; v je rýchlosť zvuku v ňom.

Minimálne hodnoty akustického tlaku a intenzity zvuku, pri ktorých človek zažíva sluchové vnemy, sa nazývajú prahová hodnota sluchu.

Zvážme hlavné charakteristiky zvuku:

• 1) Subjektívne charakteristiky zvuku - charakteristiky, ktoré závisia od vlastností prijímača:
  • - objem. Hlasitosť zvuku je určená amplitúdou vibrácií vo zvukovej vlne.
  • - tón \u200b\u200b(výška tónu). Určené frekvenciou vibrácií.
  • - zafarbenie (farba zvuku).

Weber-Fechnerov zákon je empirický psychofyziologický zákon, podľa ktorého je intenzita vnemu úmerná logaritmu intenzity stimulu. Ak sa vákuum zvýši v geometrickom slede, potom sa pocit zvýši aritmeticky.

Kontrolné a meracie prístroje.

Zariadenia na ochranu proti vibráciám.

Organizačné opatrenia na ochranu pred vibráciami.

Zahŕňajú použitie špeciálnych režimov práce a odpočinku pre pracovníkov v povolaniach nebezpečných vibráciám. V súlade s GOST 12.1.012-90 je povolené zvýšenie hladiny vibrácií za predpokladu, že sa zníži čas pôsobenia pracovníkov, ktorý by sa mal

t \u003d 480 (V 480 / V ph) 2,

kde V 480- normatívna hodnota rýchlosti vibrácií pre 8-hodinový pracovný deň,

V f - skutočná hodnota rýchlosti vibrácií.

Vo všetkých prípadoch by čas práce so všeobecnými vibráciami nemal byť dlhší ako 10 minút a miestny - 30 minút.

Rukavice, rukavice a vložky podľa GOST 12.4 002-74 sa používajú ako osobná ochrana pred vibráciami pri práci s ručným elektrickým náradím.

Palčiaky sú vyrobené z bavlnených a ľanových látok. Dlaňová časť je zvnútra duplikovaná penovou gumou. Na ochranu pred všeobecnými vibráciami sa používa špeciálna obuv v súlade s GOST 12.4.024-76 (poltopánky pre mužov a ženy antivibračné, ktoré majú viacvrstvovú gumovú podrážku).

Sada na meranie vibrácií IVSH-1 obsahuje: prevodník (snímač) vibračného merania, merací zosilňovač, pásmové filtre, záznamové zariadenie. Meranie vibračnej rýchlosti sa vykonáva na povrchoch pracoviska alebo na povrchu ručného stroja. Meranie všeobecných vibrácií sa vykonáva v súlade s GOST 12.1.043-84 a miestne vibrácie - v súlade s OST 12.1.042-84.

Zvuk - sú to elastické vibrácie v pevnom, kvapalnom alebo plynnom prostredí, ktoré vznikajú v dôsledku pôsobenia rušivej sily na tieto médiá a ktoré vnímajú sluchové orgány živého organizmu.

Hluk - sú to náhodné vibrácie rôznej fyzikálnej povahy, charakterizované zložitosťou časovej a spektrálnej štruktúry. Hlukom sa v každodennom živote rozumejú rôzne druhy nežiaducich akustických vibrácií, ktoré vznikajú v procese vykonávania rôznych druhov práce a narúšajú reprodukciu alebo vnímanie reči, narúšajú zvyšok procesu atď.

Ľudský sluchový orgán (prijímač zvukových stimulov) sa skladá z troch častí: vonkajšieho ucha, stredného ucha a vnútorného ucha.

Zvukové vibrácie, vstupujúce do vonkajšieho zvukovodu a zasahujúce do bubienka, spôsobujú jeho synchrónne vibrácie, ktoré sú vnímané koncom sluchového nervu. Vzruchy vznikajúce v bunkách sa potom šíria pozdĺž nervov a vstupujú do centrálneho nervového systému. Intenzita vnemov (Ln o) pri prijatí zvuku alebo šumu (citlivosti) závisí od intenzity stimulu (Ln.p).

Ln o \u003d 10 Ln. R

Napríklad v podmienkach úplného ticha je citlivosť sluchu maximálna, ale v prípade dodatočnej expozície hluku sa znižuje. Mierne zníženie sluchovej citlivosti umožňuje telu prispôsobiť sa podmienkam prostredia a hrá ochrannú úlohu pred silným a dlhotrvajúcim hlukom.

Vyzýva sa stlmenie jedného zvuku druhým prestrojenie, ktorý sa v praxi často používa na izoláciu užitočného signálu alebo na potlačenie nežiaduceho šumu (maskovanie odoslaného signálu na vysokofrekvenčných linkách, príjem signálov z umelých satelitov.)

K fyzikálnym vlastnostiam zvuku zahŕňajú: frekvenciu, intenzitu (intenzitu zvuku) a zvukový tlak.

Frekvencia oscilácií (f \u003d 1 / T \u003d w / 2p), kde T je perióda oscilácie, w je kruhová frekvencia. Jednotka merania (Hz).

Ľudské ucho vníma vibračné pohyby elastického média ako počuteľné vo frekvenčnom rozsahu od 20 do 20 000 Hz.

Celý zvukový frekvenčný rozsah je rozdelený do 8 oktávových pásiem. Oktáva je pásmo, v ktorom je hodnota hornej medznej frekvencie (f1) dvojnásobná voči hodnote dolnej medznej frekvencie (f2), t. f1 / f2 \u003d 2. Tretie oktávové frekvenčné pásmo je frekvenčné pásmo, v ktorom je tento pomer f1 / f2 \u003d 1,26. Pre každý oktávové pásmo nastaví sa hodnota strednej geometrickej frekvencie:

Počet geometrických stredných frekvencií v oktávových pásmach je:

63; 125; 250; 500; 1 000; 2000; 4 000; 8 000 Hz.

Rozlišovať:

Nízkofrekvenčné spektrum - až 300 Hz;

Stredná frekvencia - 300-800 Hz;

Vysoká frekvencia nad 800 Hz.

Podľa GOST 12.1.003-83 "Normy bezpečnosti práce. Hluk. Všeobecné bezpečnostné požiadavky" je hluk zvyčajne klasifikovaný podľa spektrálnych a časových charakteristík.

Podľa povahy spektra sa zvuky delia na:

- širokopásmové pripojenie so spojitým spektrom širokým viac ako jednej oktávy;

Tonálna, v spektre ktorej sú počuteľné diskrétne tóny.

Z hľadiska časových charakteristík sa zvuky delia na:

Konštanty, ktorých hladiny sa v priebehu času menia najviac o 5 dBA (čerpanie, ventilačné jednotky, výrobné zariadenia);

- nekonštantné, ktorých hladiny sa v priebehu osemhodinového pracovného dňa menia v čase o viac ako 5 dBA.

Prerušované zvuky sa delia na:

Kolísanie času, zvuky, ktorých úrovne sa v čase neustále menia;

Prerušovaný, zvuky, ktorých hladiny prudko klesajú na úroveň hluku v pozadí a trvanie intervalov. počas ktorej úroveň zostáva konštantná a presahuje úroveň pozadia, je 1 s alebo viac;

Impulz pozostávajúci z jedného alebo viacerých zvukových signálov, z ktorých každý je kratší ako 1 sekunda. (umelý satelitný signál).

Zvuk ako fyzikálny jav je charakterizovaný akustickým tlakom P(Pa), intenzita Ja (W / m2) a frekvencia f (Hz).

Zvuk ako fyziologický jav je charakterizovaný úrovňou zvuku (pozadie) a hlasitosťou (sny).

Šírenie zvukových vĺn je sprevádzané prenosom vibračnej energie v priestore. Jeho množstvo prechádzajúce oblasťou
1 m 2, ktorý je umiestnený kolmo na smer šírenia zvukovej vlny, určuje intenzitu alebo intenzitu zvuku Ja,

W / m2, (7,1)

kde E - tok zvukovej energie, W; S - Plocha, m2.

Ľudské ucho nie je citlivé na intenzitu zvuku, ale na tlak R, vykreslené zvukovou vlnou, ktorá je určená vzorcom

kde F Je normálová sila, s ktorou zvuková vlna pôsobí na povrch, N; S - plocha povrchu, na ktorú dopadá zvuková vlna, m 2.

Intenzity zvuku a hladiny akustického tlaku, ktoré je potrebné v praxi riešiť, sa veľmi líšia. Vibrácie zvukových frekvencií dokáže ľudské ucho vnímať iba pri určitej intenzite alebo zvukovom tlaku. Prahové hodnoty akustického tlaku, pri ktorých nie je zvuk vnímaný alebo sa zvukový vnem mení na bolestivý, sa nazývajú prahová hodnota sluchu a prah bolesti.

Prah počuteľnosti na frekvencii 1 000 Hz zodpovedá intenzite zvuku 10 - 12 W / m 2 a akustickému tlaku 2 - 10 - 5 Pa. Pri intenzite zvuku 1 W / m 2 a akustickom tlaku 2,10 1 Pa (pri frekvencii 1 000 Hz) sa vytvára pocit bolesti v ušiach. Tieto úrovne sa nazývajú prah bolesti a prekračujú prah sluchu o 10 12, respektíve 10 6-krát.

Na hodnotenie hluku je vhodné merať nie absolútnu hodnotu intenzity a tlaku, ale ich relatívnu hladinu v logaritmických jednotkách charakterizovanú pomerom skutočne generovanej intenzity a tlaku k ich hodnotám zodpovedajúcim prahu sluchu. V logaritmickej mierke zvýšenie intenzity a tlaku zvuku o faktor 10 zodpovedá zvýšeniu senzácie o 1 jednotku, ktorá sa nazýva biela (B):

, Bel, (7,3)

(9.3)

kde Ja o a R o - počiatočné hodnoty intenzity a zvukového tlaku (intenzita a tlak zvuku na prahu sluchu).

Pre počiatočné číslo 0 (nula) Bel sa berie hranica sluchovej hodnoty akustického tlaku 2,10 -5 Pa (hranica sluchu alebo vnímania). Celý rozsah energie vnímanej uchom ako zvuk zapadá za týchto podmienok do 13-14 B. Pre väčšie pohodlie používajú nie bielu, ale jednotku desaťkrát menšiu - decibel (dB), čo zodpovedá minimálnemu zvýšeniu sila zvuku vnímaná uchom.

V súčasnosti sa všeobecne akceptuje charakterizácia intenzity hluku v hladinách akustického tlaku určených vzorcom

, dB, (7,4)

kde R - stredná kvadratická hodnota akustického tlaku, Pa; R o - počiatočná hodnota akustického tlaku (vo vzduchu Р o \u003d 2 · 10 -5 Pa).

Treťou dôležitou charakteristikou zvuku, ktorá určuje jeho výšku, je frekvencia vibrácií meraná počtom celkových vibrácií vykonaných počas 1 s (Hz). Frekvencia vibrácií určuje výšku tónu: čím vyššia je frekvencia vibrácií, tým vyšší je zvuk. V reálnom živote, vrátane výrobných podmienok, sa však najčastejšie stretávame so zvukmi s frekvenciou 50 až 5 000 Hz. Ľudský sluchový orgán nereaguje na absolútne, ale na relatívne zvýšenie frekvencií: zvýšenie frekvencie vibrácií o polovicu sa vníma ako zvýšenie tónu o určitú hodnotu, ktorá sa nazýva oktáva. Oktáva je teda rozsah, v ktorom sa horná medzná frekvencia rovná dvojnásobku dolnej frekvencie.

Tento predpoklad je spôsobený skutočnosťou, že keď sa frekvencia zdvojnásobí, výška tónu sa zmení o rovnakú hodnotu, bez ohľadu na frekvenčný interval, v ktorom k tejto zmene dôjde. Každé oktávové pásmo je charakterizované geometrickým stredným kmitočtom určeným vzorcom

kde f 1 - spodná medzná frekvencia, Hz; f 2 - horná medzná frekvencia, Hz.

Celý frekvenčný rozsah zvukov, ktoré človek počuje, je rozdelený na oktávy s geometrickými strednými frekvenciami 31,5; 63; 125; 250; 500; 1 000; 2000; 4 000 a 8 000 Hz.

Distribúcia energie na frekvenciách hluku je jeho spektrálne zloženie. Pri hygienickom hodnotení hluku sa meria jeho intenzita (sila) aj spektrálne zloženie frekvencií.

Vnímanie zvukov závisí od frekvencie vibrácií. Zvuky rovnakej úrovne intenzity, ale rozdielnej frekvencie, sú uchom vnímané ako nerovnako hlasné. Zmena frekvencie významne mení úrovne intenzity zvuku, ktoré určujú prah sluchu. Závislosť vnímania zvukov rôznych úrovní intenzity od frekvencie ilustrujú takzvané krivky rovnakej hlasitosti (obrázok 7.1). Na posúdenie úrovne vnímania zvukov rôznych frekvencií bol zavedený koncept úrovne hlasitosti zvuku, t.j. podmienené zníženie zvukov rôznych frekvencií, ale rovnaká hlasitosť na rovnakú úroveň pri frekvencii 1 000 Hz.

Obrázok: 7.1. Krivky rovnakej hlasitosti

Úroveň hlasitosti zvuku - úroveň intenzity (akustického tlaku) daného zvuku s frekvenciou 1 000 Hz, rovná sa mu podľa ucha. To znamená, že každá krivka rovnakej hlasitosti zodpovedá jednej hodnote úrovne hlasitosti (od úrovne hlasitosti rovnej 0, ktorá zodpovedá prahu sluchu, po úroveň hlasitosti rovnú 120, ktorá zodpovedá prahu bolesti). Úroveň hlasitosti sa meria v mimosystémovej bezrozmernej jednotke - pozadí.

Posúdenie vnímania zvuku pomocou úrovne hlasitosti nameranej v pozadí neposkytuje úplnú fyziologickú predstavu o účinku zvuku na načúvací prístroj, pretože zvýšenie hladiny zvuku o 10 dB vytvára pocit zdvojnásobenia hlasitosti.

Kvantitatívny vzťah medzi fyziologickým vnemom hlasitosti a úrovňou hlasitosti je možné získať z stupnice hlasitosti. Stupnica hlasitosti sa dá ľahko vytvoriť s prihliadnutím na pomer, ktorý hodnota hlasitosti jednej s zodpovedá úrovni hlasitosti 40 fónov (obr. . 7.2).

Obrázok: 7.2. Stupnica objemu

Dlhodobé vystavenie hluku pri vysokej úrovni intenzity môže znížiť citlivosť sluchového analyzátora, spôsobiť poruchy nervového systému a ovplyvniť ďalšie funkcie tela (narušiť spánok, narušiť intenzívnu duševnú prácu), preto sú stanovené rôzne prípustné hladiny pre rôzne miestnosti a rôzne typy práce.hluk.

Hluk, ktorý nepresahuje 30-35 dB, nie je únavný alebo znateľný. Táto hladina hluku je prijateľná pre čitárne, nemocničné oddelenia, nočné obývacie izby. Pre dizajnérske kancelárie, kancelárske priestory je povolená hladina hluku 50 - 60 dB.

Hluková klasifikácia

Priemyselný hluk možno klasifikovať podľa rôznych kritérií.

Podľa pôvodu - aerodynamický, hydrodynamický, kovový atď.

Z hľadiska frekvenčnej odozvy - nízkofrekvenčné (1-350 Hz), stredné (350-800 Hz), vysokofrekvenčné (viac ako 800 Hz).

Podľa spektra - širokopásmové (šum so spojitým spektrom širokým viac ako 1 oktáva), tonálne (šum, v ktorého spektre sú výrazné tóny). Širokopásmový šum s rovnakou intenzitou zvukov na všetkých frekvenciách sa bežne označuje ako „biely“. Tónová povaha šumu sa z praktických dôvodov stanoví meraním v 1/3 oktávových frekvenčných pásmach prekročením úrovne v jednom pásme nad susednými najmenej o 10 dB.

Z hľadiska časových charakteristík sa hluk delí na konštantný alebo stabilný a nekonštantný. Nepretržitý hluk je šum, ktorého hladina zvuku počas 8-hodinového pracovného dňa alebo počas merania v priestoroch bytových a verejných budov na území bytových budov sa mení v čase najviac o 5 dBA, keď sa meria na časovej charakteristike zvukomeru „pomaly“.

Prerušovaný hluk je hluk, ktorého hladina zvuku sa počas 8-hodinového pracovného dňa, počas pracovnej zmeny alebo počas merania v priestoroch bytových a verejných budov, v obytnej štvrti, časom zmení o viac ako 5 dBA, keď sa meria na časová charakteristika zvukomeru „pomaly“.

Prerušovaný hluk môže byť kolísavý, prerušovaný a impulzívny:

časovo sa meniaci hluk je šum, ktorého hladina zvuku sa v priebehu času neustále mení;

prerušovaný šum je šum, ktorého hladina zvuku sa mení postupne (o 5 dBA alebo viac) a trvanie intervalov, počas ktorých zostáva hladina konštantná, je 1 s alebo viac;

impulzný šum je šum pozostávajúci z jedného alebo viacerých zvukových signálov, z ktorých každý trvá menej ako 1 s, s hladinami zvuku v dBA Ja a dBA, merané na časovej charakteristike „impulzu“ a „pomalej“, sa líšia najmenej o 7 dB.

Posledné dva typy šumu (prerušovaný a pulzný) sa vyznačujú prudkou zmenou zvukovej energie v čase (píšťalky, pípnutia, údery kováčskeho kladiva, výstrely atď.).

Kontinuálny hluk na pracoviskách je charakterizovaný hladinami akustického tlaku v dB v oktávových pásmach s geometrickými strednými frekvenciami 31,5; 63; 125; 250; 500; 1 000; 2000; 4 000; 8000 Hz, určené vzorcom (7.4).

Ako charakteristika konštantného širokopásmového šumu na pracoviskách je dovolené merať hladinu zvuku v dBA meranú na časovej charakteristike „pomalého“ zvukomeru určeného vzorcom:

, dBA, (7,6)

kde P (A) je stredná kvadratická hodnota akustického tlaku zohľadňujúca korekciu „A“ zvukomeru, Pa

Charakteristikou prerušovaného hluku na pracovisku je ekvivalentná (energetická) hladina zvuku v dBA.

Ekvivalentná (energetická) hladina zvuku, Ľ A (eq), v dBA daného variabilného šumu - hladina zvuku konštantného širokopásmového šumu, ktorý má rovnaký stredný kvadratický štvorcový akustický tlak ako tento variabilný šum počas určitého časového intervalu a ktorý je určený vzorcom

, dBA, (7,7)

kde p A (t) - aktuálna hodnota efektívnej hodnoty stredného kvadratického akustického tlaku, berúc do úvahy korekciu “ A„zvukomer, Pa; p 0 - počiatočná hodnota akustického tlaku (na vzduchu p 0 \u003d 2,10 -5 Pa); T - trvanie hluku, h.

1. Zvuk, typy zvuku.

2. Fyzikálne charakteristiky zvuku.

3. Charakteristiky sluchového vnemu. Merania zvuku.

4. Prechod zvuku cez rozhranie.

5. Dôkladné výskumné metódy.

6. Faktory určujúce prevenciu hluku. Protihluková ochrana.

7. Základné pojmy a vzorce. Tabuľky.

8. Úlohy.

Akustika.V širšom zmysle - odvetvie fyziky, ktoré študuje elastické vlny od najnižších frekvencií po najvyššie. V užšom zmysle - výučba zvuku.

3.1. Zvuk, typy zvuku

Zvuk v širšom zmysle - elastické vibrácie a vlny šíriace sa v plynných, kvapalných a pevných látkach; v užšom slova zmysle jav, ktorý subjektívne vnímajú sluchové orgány ľudí a zvierat.

Ľudské ucho bežne počuje zvuk vo frekvenčnom rozsahu od 16 Hz do 20 kHz. S vekom sa však horná hranica tohto rozsahu znižuje:

Hovorí sa zvuk s frekvenciou pod 16-20 Hz infrazvuk,nad 20 kHz - ultrazvuk,a najfrekvenčnejšie elastické vlny v rozmedzí od 10 9 do 10 12 Hz - hyperzvuk.

Zvuky nachádzajúce sa v prírode sú rozdelené do niekoľkých typov.

Tón -je to zvuk, ktorý je periodickým procesom. Hlavnou charakteristikou tónu je frekvencia. Jednoduchý tónsa vytvára telesom vibrujúcim podľa harmonického zákona (napríklad ladička). Ťažký tónvytvorené periodickými vibráciami, ktoré nie sú harmonické (napríklad zvuk hudobného nástroja, zvuk vytváraný ľudským rečovým aparátom).

Hlukje zvuk, ktorý má zložitú neopakujúcu sa časovú závislosť a je kombináciou náhodne sa meniacich zložitých tónov (šuchot lístia).

sonický tresk- jedná sa o krátkodobý zvukový dopad (tlieskanie, výbuch, tresk, hrom).

Komplexný tón, ako periodický proces, je možné predstaviť ako súhrn jednoduchých tónov (rozložených na zložkové tóny). Takýto rozklad sa nazýva spektrum.

Akustické tónové spektrumje sústava všetkých jej frekvencií s uvedením ich relatívnych intenzít alebo amplitúd.

Najnižšia frekvencia v spektre (ν) zodpovedá základnému tónu a zvyšné frekvencie sa nazývajú podtóny alebo harmonické. Podtext má frekvencie, ktoré sú násobkom základnej frekvencie: 2ν, 3ν, 4ν, ...

Väčšinou najväčšia amplitúda spektra zodpovedá základnému tónu. Je to ten, kto je uchom vnímaný ako výška zvuku (pozri nižšie). Podtóny vytvárajú „farbu“ zvuku. Zvuky rovnakej výšky tónu, ktoré vytvárajú rôzne nástroje, vníma ucho rôznymi spôsobmi práve kvôli rozdielnemu pomeru medzi amplitúdami podtextov. Obrázok 3.1 zobrazuje spektrá tej istej noty (ν \u003d 100 Hz) hranej na krídle a klarinete.

Obrázok: 3.1.Všimnite si spektrá klavíra (a) a klarinetu (b)

Akustické spektrum hluku je pevný.

3.2. Fyzikálne charakteristiky zvuku

1. Rýchlosť(v). Zvuk sa šíri v inom médiu ako vo vákuu. Rýchlosť jeho šírenia závisí od elasticity, hustoty a teploty média, ale nezávisí od frekvencie vibrácií. Rýchlosť zvuku v plyne závisí od jeho molárnej hmotnosti (M) a absolútnej teploty (T):

Rýchlosť zvuku vo vode je 1 500 m / s; rýchlosť zvuku v mäkkých tkanivách tela má podobný význam.

2. Akustický tlak.Šírenie zvuku je sprevádzané zmenou tlaku v médiu (obr. 3.2).

Obrázok: 3.2.Zmena tlaku v médiu počas šírenia zvuku.

Sú to zmeny tlaku, ktoré spôsobujú vibrácie bubienka, ktoré určujú nástup tak zložitého procesu, ako je vznik sluchových vnemov.

Akustický tlak (Δ Ρ) - toto je amplitúda tých zmien tlaku v médiu, ktoré nastávajú počas prechodu zvukovej vlny.

3. Intenzita zvuku(I). Šírenie zvukovej vlny je sprevádzané prenosom energie.

Intenzita zvukuje hustota energetického toku prenášaného zvukovou vlnou(pozri vzorec 2.5).

V homogénnom prostredí intenzita zvuku emitovaného v danom smere klesá so vzdialenosťou od zdroja zvuku. Použitím vlnovodov možno tiež dosiahnuť zvýšenie intenzity. Ušník je typickým príkladom takého vlnovodu v divočine.

Vzťah medzi intenzitou (I) a akustickým tlakom (ΔΡ) je vyjadrený týmto vzorcom:

kde ρ je hustota média; vrýchlosť zvuku v ňom.

Minimálne hodnoty akustického tlaku a intenzity zvuku, pri ktorých človek zažíva sluchové vnemy, sa nazývajú hranica počuteľnosti.

Pre ucho priemerného človeka s frekvenciou 1 kHz zodpovedajú prahu sluchu nasledujúce hodnoty akustického tlaku (ΔΡ 0) a intenzity zvuku (I 0):

ΔΡ 0 \u003d 3x10-5 Pa (≈ 2x10-7 mm Hg); I 0 \u003d 10 - 12 W / m 2.

Nazývajú sa hodnoty zvukového tlaku a intenzity zvuku, pri ktorých človek zažíva silnú bolesť prah bolesti.

Pre ucho priemerného človeka s frekvenciou 1 kHz zodpovedajú prahu bolesti nasledujúce hodnoty akustického tlaku (ΔΡ m) a intenzity zvuku (I m):

4. Úroveň intenzity(L). Pomer intenzít zodpovedajúci prahovým hodnotám sluchu a bolesti je taký veľký (Im / I 0 \u003d 10 13), že v praxi používajú logaritmickú škálu, ktorá zavádza špeciálnu bezrozmernú charakteristiku - úroveň intenzity.

Úroveň intenzity sa nazýva desatinný logaritmus pomeru intenzity zvuku k prahu sluchu:

Jednotkou na meranie úrovne intenzity je biely(B).

Zvyčajne sa používa menšia jednotka úrovne intenzity - decibel(dB): 1 dB \u003d 0,1 B. Úroveň intenzity v decibeloch sa počíta pomocou nasledujúcich vzorcov:

Logaritmická závislosť úroveň intenzityod najviac intenzitaznamená, že pri zvyšovaní intenzita10 krát úroveň intenzitysa zvyšuje o 10 dB.

Charakteristiky bežných zvukov sú uvedené v tabuľke. 3.1.

Ak osoba počuje prichádzajúce zvuky z jedného smeruod viacerých nesúvislýzdroje, potom sa ich intenzita sčíta:

Vysoká úroveň intenzity zvuku spôsobí nevratné zmeny v načúvacom prístroji. Takže zvuk 160 dB môže spôsobiť pretrhnutie bubienka a posunutie ossicles v strednom uchu, čo vedie k nezvratnej hluchote. Pri 140 dB človek cíti silnú bolesť a dlhodobé vystavenie hluku 90 - 120 dB vedie k poškodeniu sluchového nervu.

3.3. Charakteristiky sluchového vnemu. Merania zvuku

Zvuk je predmetom sluchového vnemu. Hodnotí to človek subjektívne. Všetky subjektívne charakteristiky sluchového vnemu sú spojené s objektívnymi charakteristikami zvukovej vlny.

Výška, zafarbenie

Vnímajúc zvuky, človek ich odlišuje podľa výšky tónu a zafarbenia.

Výškatón je primárne spôsobený frekvenciou základného tónu (čím vyššia je frekvencia, tým vyšší je zvuk vnímaný). V menšej miere výška tónu závisí od intenzity zvuku (zvuk s vyššou intenzitou sa vníma ako nižší).

Timbreje charakteristika zvukového vnemu, ktorá je určená jeho harmonickým spektrom. Čas zvuku závisí od počtu podtónov a od ich relatívnych intenzít.

Weber-Fechnerov zákon. Hlasitosť zvuku

Použitie logaritmickej stupnice na hodnotenie úrovne intenzity zvuku je v dobrej zhode s psychofyzikálnymi údajmi weber-Fechnerov zákon:

Ak exponenciálne (teda rovnakým počtom) podráždenie zvýšite, potom sa podráždenie zvýši aritmeticky (t. J. O rovnaké množstvo).

Takéto vlastnosti má logaritmická funkcia.

Hlasitosť zvukunazývaná intenzita (sila) sluchových vnemov.

Ľudské ucho má rôznu citlivosť na zvuky rôznych frekvencií. Aby sa zohľadnila táto okolnosť, je možné zvoliť niektoré referenčná frekvencia,a porovnaj s ním vnímanie iných frekvencií. Dohodou referenčná frekvenciarovná sa 1 kHz (z tohto dôvodu a pre túto frekvenciu je nastavená prahová hodnota sluchu I 0).

Pre čistý tóns frekvenciou 1 kHz sa hlasitosť (E) rovná rovnakej úrovni intenzity v decibeloch:

Pre ostatné frekvencie sa hlasitosť určuje porovnaním intenzity sluchových vnemov s hlasitosťou zvuku pri referenčná frekvencia.

Hlasitosť zvukurovná sa úrovni intenzity zvuku (dB) pri frekvencii 1 kHz, čo spôsobí, že „priemerný“ človek pocíti rovnakú hlasitosť ako daný zvuk.

Jednotka hlasitosti zvuku sa volá pozadie.

Ďalej uvádzame príklad hlasitosti oproti frekvencii pri intenzite 60 dB.

Krivky rovnakej hlasitosti

Detailný vzťah medzi frekvenciou, objemom a úrovňou intenzity je znázornený graficky pomocou krivky rovnakej hlasitosti(obr. 3.3). Tieto krivky ukazujú závislosť úroveň intenzity LdB od zvukovej frekvencie ν pri danej hlasitosti zvuku.

Spodná krivka zodpovedá hranica počutia.Umožňuje vám nájsť prahovú hodnotu úrovne intenzity (E \u003d 0) pri danej frekvencii tónu.

Pomocou kriviek rovnakej hlasitosti môžete zistiť hlasitosť zvuku,ak je známa jeho frekvencia a úroveň intenzity.

Merania zvuku

Krivky rovnakej hlasitosti odrážajú vnímanie zvuku priemerná osoba.Na posúdenie sluchu konkrétnemetóda audiometrie s prahovou hodnotou tónu sa uplatňuje na ľudí.

Audiometria -metóda merania ostrosti sluchu. Na špeciálnom prístroji (audiometri) sa určuje prah sluchového vnemu, príp prah vnímania,L P pri rôznych frekvenciách. Za týmto účelom pomocou zvukového generátora vytvárajú zvuk s danou frekvenciou a zvyšovaním úrovne

Obrázok: 3.3.Krivky rovnakej hlasitosti

úroveň intenzity L, je stanovená prahová úroveň intenzity L p, pri ktorej má subjekt sluchové vnemy. Zmenou zvukovej frekvencie sa získa experimentálna závislosť L p (v), ktorá sa nazýva audiogram (obr. 3.4).

Obrázok: 3.4.Audiogramy

Môže to mať za následok zhoršenú funkciu zvukového snímacieho zariadenia strata sluchu- trvalé znižovanie citlivosti na rôzne tóny a šepkajúca reč.

Medzinárodná klasifikácia stupňov straty sluchu na základe priemerných hodnôt prahov vnímania pri rečových frekvenciách je uvedená v tabuľke. 3.2.

Na meranie hlasitosti zložitý tónalebo hlukpoužívať špeciálne zariadenia - zvukomery.Zvuk prijímaný mikrofónom sa prevádza na elektrický signál, ktorý prechádza filtrovacím systémom. Parametre filtra sú vybrané tak, aby sa citlivosť zvukomeru na rôznych frekvenciách blížila citlivosti ľudského ucha.

3.4. Prechod zvuku cez rozhranie

Keď zvuková vlna zasiahne rozhranie medzi dvoma médiami, zvuk sa čiastočne odráža a čiastočne preniká do druhého média. Intenzity vĺn odrážaných a prenášaných cez hranicu sú určené zodpovedajúcimi koeficientmi.

Pri normálnom dopade zvukovej vlny na rozhranie medzi médiami platia nasledujúce vzorce:

Z vzorca (3.9) je zrejmé, že čím viac sa vlnové impedancie média líšia, tým väčšia časť energie sa odráža na rozhraní. Najmä ak množstvo xsa blíži k nule, koeficient odrazu sa blíži k jednotke. Napríklad pre hranicu vzduch - voda x\u003d 3x10 -4, a r \u003d 99,88%. To znamená, že reflexia je takmer úplná.

Tabuľka 3.3 ukazuje rýchlosti a vlnové impedancie niektorých médií pri 20 ° C.

Upozorňujeme, že hodnoty koeficientov odrazu a lomu nezávisia od poradia, v akom zvuk prechádza daným médiom. Napríklad pre prechod zvuku zo vzduchu do vody sú hodnoty koeficientov rovnaké ako pre prechod v opačnom smere.

3.5. Dôkladné výskumné metódy

Zvuk môže byť zdrojom informácií o stave ľudských orgánov.

1. Auskultácia- priame počúvanie zvukov, ktoré sa vyskytujú vo vnútri tela. Podľa povahy takýchto zvukov je možné určiť, ktoré procesy prebiehajú v danej oblasti tela, a v niektorých prípadoch stanoviť diagnózu. Zariadenia používané na počúvanie: fonendoskop, fonendoskop.

Phonendoscope sa skladá z dutej kapsuly s prenosovou membránou, ktorá je pripevnená k telu, z ktorej idú gumené trubice k uchu lekára. V dutej kapsule dochádza k rezonancii vzduchového stĺpca, čo vedie k zvýšeniu zvuku, a teda k zlepšeniu počúvania. Sú počuť dýchacie zvuky, sipot, zvuky srdca, srdcové šelesty.

Klinika používa zariadenia, v ktorých sa počúvanie uskutočňuje pomocou mikrofónu a reproduktora. Široký

používa sa záznam zvukov pomocou magnetofónu na magnetickú pásku, ktorý umožňuje ich reprodukciu.

2. Fonokardiografia- grafická registrácia srdcových zvukov a šelestov a ich diagnostická interpretácia. Záznam sa vykonáva pomocou fonokardiografu, ktorý sa skladá z mikrofónu, zosilňovača, frekvenčných filtrov a záznamového zariadenia.

3. Perkusie -vyšetrenie vnútorných orgánov poklepaním na povrch tela a analýzou zvukov, ktoré sa pri tom vyskytujú. Poklepanie sa vykonáva buď pomocou špeciálnych kladív alebo pomocou prstov.

Ak sú v uzavretej dutine vyvolané zvukové vibrácie, potom pri určitej zvukovej frekvencii začne vzduch v dutine rezonovať a zosilňovať tón, ktorý zodpovedá veľkosti dutiny a jej polohe. Ľudské telo je možné schematicky znázorniť ako súčet rôznych objemov: plynom (pľúca), kvapalinou (vnútorné orgány), pevnou látkou (kosti). Pri náraze na povrch tela dochádza k vibráciám s rôznymi frekvenciami. Niektoré z nich pôjdu von. Iné sa budú zhodovať s prirodzenými frekvenciami dutín, preto budú zosilnené a budú počuť vďaka rezonancii. Stav a topografia orgánu sú určené tónom perkusných zvukov.

3.6. Determinanty prevencie hluku.

Protihluková ochrana

Aby sa zabránilo hluku, je potrebné poznať hlavné faktory, ktoré určujú jeho vplyv na ľudský organizmus: blízkosť zdroja hluku, intenzita hluku, doba expozície, obmedzený priestor, v ktorom hluk pôsobí.

Dlhodobé vystavenie hluku spôsobuje komplexný symptomatický komplex funkčných a organických zmien v tele (a nielen v orgáne sluchu).

Účinok dlhotrvajúceho hluku na centrálny nervový systém sa prejavuje spomalením všetkých nervových reakcií, znížením času aktívnej pozornosti a znížením účinnosti.

Po dlhodobom vystavení hluku sa mení rytmus dýchania, rytmus kontrakcií srdca a dochádza k zvýšeniu tónu cievneho systému, čo vedie k zvýšeniu systolického a

hladinu krvného tlaku. Pozoruje sa motorická a sekrečná aktivita gastrointestinálneho traktu, hypersekrécia jednotlivých endokrinných žliaz. Zvyšuje sa potenie. Zaznamenáva sa potlačenie duševných funkcií, najmä pamäti.

Hluk má špecifický vplyv na funkcie sluchového orgánu. Ucho, ako všetky zmysly, sa dokáže prispôsobiť hluku. V takom prípade sa pod vplyvom hluku zvyšuje prah sluchu o 10 - 15 dB. Po ukončení vystavenia hluku sa normálna hodnota prahu sluchu obnoví až po 3 - 5 minútach. Pri vysokej úrovni intenzity hluku (80 - 90 dB) sa jeho únavný účinok prudko zvýši. Strata sluchu je jednou z foriem poruchy sluchu spojených s dlhodobým vystavením hluku (tabuľka 3.2).

Rocková hudba má silný vplyv na fyzický aj psychický stav človeka. Moderná rocková hudba produkuje šum v rozsahu 10 Hz až 80 kHz. Experimentálne sa zistilo, že ak má hlavný rytmus nastavený perkusnými nástrojmi frekvenciu 1,5 Hz a má silný hudobný sprievod pri frekvenciách 15 - 30 Hz, potom človek zažíva silné vzrušenie. Pri rytme s frekvenciou 2 Hz s rovnakým sprievodom človek upadne do stavu blízkeho intoxikácii drogami. Na rockových koncertoch môže intenzita zvuku presiahnuť 120 dB, aj keď je ľudské ucho najpriaznivejšie vyladené na priemernú intenzitu 55 dB. V takom prípade môže dôjsť k otrasom zvuku, zvukovým „popáleninám“, strate sluchu a pamäti.

Hluk má škodlivý účinok na orgán zraku. Dlhodobé vystavenie priemyselného hluku osobe v zatemnenej miestnosti vedie k znateľnému zníženiu aktivity sietnice, od ktorej závisí práca zrakového nervu, a následne k ostrosti zraku.

Protihluková ochrana je zložitá. Je to tak kvôli skutočnosti, že kvôli relatívne dlhej vlnovej dĺžke sa zvuk ohýba okolo prekážok (difrakcia) a zvukový tieň sa netvorí (obr. 3.5).

Mnoho materiálov použitých v konštrukcii a technológiách navyše nemá dostatočne vysoký koeficient absorpcie zvuku.

Obrázok: 3.5.Difrakcia zvukových vĺn

Tieto vlastnosti si vyžadujú špeciálne prostriedky na zvládanie hluku, medzi ktoré patrí potlačenie hluku vznikajúceho v samotnom zdroji, použitie tlmičov, použitie elastických suspenzií, zvukotesných materiálov, eliminácia trhlín atď.

Pre boj proti hluku prenikajúcemu do obytných priestorov má veľký význam správne naplánovanie umiestnenia budov, zohľadnenie veternej ruže a vytvorenie ochranných pásiem vrátane vegetácie. Rastliny sú dobrým tlmičom hluku. Stromy a kríky môžu znížiť úroveň intenzity o 5-20 dB. Efektné sú zelené pruhy medzi chodníkom a chodníkom. Lipy a smreky sú najlepšími potlačovačmi hluku. Domy umiestnené za vysokou ihličnatou bariérou môžu byť takmer úplne bez hluku z ulice.

Boj proti hluku neznamená navodenie absolútneho ticha, pretože pri dlhodobej absencii sluchových vnemov môže človek pociťovať psychické poruchy. Absolútne ticho a predĺžený zvýšený hluk sú pre človeka rovnako neprirodzené.

3.7. Základné pojmy a vzorce. Tabuľky

Pokračovanie tabuľky

Koniec tabuľky

Tabuľka 3.1.Charakteristiky zaznamenaných zvukov

Tabuľka 3.2.Medzinárodná klasifikácia straty sluchu

Tabuľka 3.3.Rýchlosť zvuku a špecifická akustická odolnosť pre niektoré látky a ľudské tkanivá pri t \u003d 25 ° С.

3.8. Úlohy

1. Zvuk, ktorý zodpovedá úrovni intenzity L 1 \u003d 50 dB na ulici, je v miestnosti počuť ako zvuk s úrovňou intenzity L 2 \u003d 30 dB. Nájdite pomer intenzít zvuku na ulici a v miestnosti.

2. Úroveň hlasitosti zvuku s frekvenciou 5 000 Hz sa rovná E \u003d 50 phon. Nájdite intenzitu tohto zvuku pomocou kriviek rovnakej hlasitosti.

Rozhodnutie

Z obrázka 3.2 zistíme, že pri frekvencii 5 000 Hz s hlasitosťou E \u003d 50 pozadie zodpovedá hladine intenzity L \u003d 47 dB \u003d 4,7 B. Z vzorca 3.4 nájdeme: I \u003d 10 4,7 I 0 \u003d 510 -8 W / m 2.

Odpoveď:I \u003d 5 × 10 - 8 W / m 2.

3. Ventilátor vytvára zvuk s úrovňou intenzity L \u003d 60 dB. Nájdite úroveň intenzity zvuku, keď bežia dva susedné ventilátory.

Rozhodnutie

L 2 \u003d log (2 x 10 L) \u003d log2 + L \u003d 0,3 + 6B \u003d 63 dB (pozri 3.6). Odpoveď:L 2 \u003d 63 dB.

4. Hladina zvuku prúdového lietadla vo vzdialenosti 30 m od neho je 140 dB. Aká je úroveň hlasitosti vo vzdialenosti 300 m? Neberte ohľad na odraz od zeme.

Rozhodnutie

Intenzita klesá úmerne so druhou mocninou vzdialenosti - klesá o 10 2 krát. L 1 - L 2 \u003d 10 xlg (I 1 / I 2) \u003d 10 x 2 \u003d 20 dB. Odpoveď:L 2 \u003d 120 dB.

5. Pomer intenzity dvoch zdrojov zvuku sa rovná: I 2 / I 1 \u003d 2. Aký je rozdiel medzi úrovňami intenzity týchto zvukov?

Rozhodnutie

ΔL \u003d 10xlg (I 2 / I 0) - 10xlg (I 1 / I 0) \u003d 10xlg (I 2 / I 1) \u003d 10xlg2 \u003d 3 dB. Odpoveď:3dB.

6. Aká je úroveň intenzity zvuku 100 Hz, ktorý má rovnakú hlasitosť ako zvuk a intenzita 3 kHz

Rozhodnutie

Pomocou kriviek rovnakej hlasitosti (obr. 3.3) zistíme, že 25 dB na frekvencii 3 kHz zodpovedá hlasitosti 30 fónov. Pri frekvencii 100 Hz zodpovedá tento objem úrovni intenzity 65 dB.

Odpoveď:65 dB.

7. Amplitúda zvukovej vlny sa strojnásobila. a) koľkokrát sa zvýšila jeho intenzita? b) o koľko decibelov sa zvýšil objem?

Rozhodnutie

Intenzita je úmerná druhej mocnine amplitúdy (pozri 3.6):

8. V laboratórnej miestnosti umiestnenej v dielni dosiahla úroveň intenzity hluku 80 dB. V záujme zníženia hluku sa rozhodlo čalúniť steny laboratória materiálom pohlcujúcim zvuk, ktorý znižuje intenzitu zvuku o faktor 1500. Aká je úroveň intenzity hluku potom v laboratóriu?

Rozhodnutie

Úroveň intenzity zvuku v decibeloch: L \u003d 10 xlg (I / I 0). Keď sa zmení intenzita zvuku, zmena úrovne intenzity zvuku sa bude rovnať:

9. Impedancie týchto dvoch médií sa líšia faktorom 2: R2 \u003d 2R 1. Aká časť energie sa odráža od rozhrania a ktorá časť energie ide do druhého média?

Rozhodnutie

Pomocou vzorcov (3.8 a 3.9) nájdeme:

Odpoveď: 1/9 časť energie sa odráža a 8/9 ide do druhého prostredia.