Практическое занятие № 9. Исследование и санитарная оценка

 упругих волн

  Цель занятия:

Ознакомить студентов с механическими колебаниями как факторами окружающей среды, с методикой их измерения и санитарной оценки.

Задачи:

1. Пользоваться шумомером и анализатором спектра шума и вибрации.

Вопросы для самоподготовки

1. Классификация упругих волн

2. Физические основы акустики, вибрации.

3. Классификации и основные источники шума, вибрации.

4. Биологическое действие шума, вибрации и меры профилактики их неблагоприятного влияния на организм человека.

5. Звук, шум. Определение понятий.

6. Физические характеристики шума, единицы его измерения.

7. Интенсивность звука, определение понятия громкости.

8. Диапазон частот звука, которые воспринимаются органом слуха человека.

9. Классификации шума.

10. Действие шума на орган слуха. Специфическое и неспецифичное действие шума. Действие шума на орган слуха. Шумовая болезнь. Понятие звукового комфорта, мероприятия по борьбе с шумом.

11. Определение вибрации. Классификация вибраций.

12. Физические характеристики вибрации. Виброскорость и виброускорение. Единицы измерения параметров вибраций, их спектральный состав. Сотрясения. Прямолинейные и угловые ускорения и перегрузки.

13. Биологическое действие вибрации, основные симптомы вибрационной болезни.

14. Приборы для измерения уровней и спектрального состава шума и вибрации.

15. Мероприятия по снижению неблагоприятного действия шума и вибрации на организм человека. Основы и принципы гигиенического нормирования шума и вибрации.

Лабораторное оборудование:

Источник вибрации – вибростенд.

Шумомеры.

Генератор звуковых сигналов.

Генератор шума.

Санитарные нормыСН 2.2.4/2.1.8.562-96. Шум на рабочих местах, в помещениях жилых, общественных зданий и на территории жилой застройки.

Содержание занятия

Механические колебания или упругие волны, как и волны электромагнитные, характеризуются периодически повторяющимся по времени изменением состояния среды. Главное их различие заключается в том, что для распространения электромагнитных волн в той или иной среде наличие упругих связей её частиц не является обязательным, тогда как для упругих волн такая связь необходима и распространение упругих волн в пространстве обусловлено упругими свойствами среды.

В зависимости от восприятия органом слуха человека возникло подразделение упругих волн на следующие диапазоны:

Инфразвук — <16—20 Гц.

Слышимый звук—16—20 — 18000—20000 Гц.

Ультразвук— 10⁴—10⁹ Гц.

Гиперзвук —>10⁹ Гц.

Вибрация — <16 Гц – 8 000 Гц

Инфразвук открывает область очень медленных неслышимых колебаний, например, таких, которые возникают при землетрясении и называются сейсмическими волнами.

Механические колебания упругих тел в спектре инфразвуковых и частично звуковых частот (до 8000 Гц), воспринимаемые как дрожание, получили название вибрации (от латинского – vibratio).

Ультразвуковыми были названы упругие волны с частотой, превышающей верхний порог слышимости, в пределах от 2∙10⁴ до 1 ГГц. Но при проведении через кость нормально слышащий человек может воспринимать ультразвуки с частотой до 200000 и даже более герц.

Гиперзвуковые колебания лежат в области частот, соответствующих тепловым колебаниям молекул в твердых телах.

Вибрация. Низкочастотные механические колебания в пределах от 3 до 12 Гц воспринимаются как толчки (иди сотрясения); в диапазоне частот от 16 до 8000 Гц механические колебания воспринимаются как звук и вибрация.

Вибрация, генерируемая различными инструментами (шуттель-аппараты, миксеры и др.) оказывает преимущественно местное влияние на отдельные участки тела работающих.

Общее действие вибрации на организм имеет место при сотрясении фундамента здания или пола рабочего места, а также при применении мощных вибраторов, при работе на грузовых автомобилях, рельсовом транспорте и др.

Параметры, характеризующие вибрацию, различны:

f – частота колебаний (виброчастота) – число колебательных циклов, совершаемых телом в единицу времени (в герцах);

X – амплитуда колебаний (вибросмещение) – величина максимального смещения колеблющейся точки в миллиметрах, микронах или миллимикронах;

Т – период колебания – период времени, в течение которого колеблющееся тело совершает полный цикл колебаний от положения равновесия;

V – колебательная скорость – скорость вибрации (в см/сек или дБ);

W – колебательное ускорение – ускорение вибрации (в см/сек²или дБ).

Шум с физической точки зрения - хаотические упругие колебания воздушной среды разной частоты, силы, ритма. (Музыка - гармонические упругие колебания воздуха).

С гигиенической точки зрения шум - всякие звуки, мешающие человеку работать, отдыхать, спать, вызывающие отрицательное раздражающее действие.

Частота звука или шума выражается в герцах и октавах. Герц (Гц) - количество колебаний в секунду. Октава - диапазон звуков, верхняя граница которого в 2 раза больше нижней (16-32 Гц; 100-200 Гц и т.д.). Человеческим ухом воспринимаются частоты 16-20000 Гц, которые укладываются в 10 октав.

По характеру спектрального состава шум классифицируется на: низкочастотный, среднечастотный, высокочастотный; тональный (когда выражено звучит одна частота) узкополосный (звучат 1-3 октавы), широкополосный (4-6 октав), "белый" (звучат все частоты).

Сила звук а зависит от амплитуды колебаний воздуха и выражается в единицах энергии - в звуковом давлении и измеряется в ньютонах на метр квадратный (Н/м², вт/м², эрг/см²∙сек). Человеческим ухом звуковое давление воспринимается в пределах 2х10-5 – 2х101,5 Н/м2, охватывает около 1 млн. этих единиц и делает невозможным их использование для измерения силы шума на практике. Поэтому используют уровень интенсивности, или силы звукового давления - отношение силы данного звука в Н/м² (Р) к ее пороговому значению Ро, равному 2х10-5 и выражают в децибелах (дБ) - десятой части логарифма (показателя степени) звукового давления. Так, уровень верхнего (болевого) порога звукового давления (L) составит:

L = 20 lg = 20 lg6,5 = 20  6,5 = 130 дБ

Отсюда, при увеличении уровня звукового давления на 2 дБ звуковое давление в Н/м2 увеличивается в 2 раза, на 3 дБ - в 3 раза, на 7 дБ - в 7 раз и т.д.

Звуки разной частоты воспринимаются ухом неодинаково: низкочастотные при одном и том же уровне звукового давления более тихие, а высокочастотные более громкие. Поэтому используется физиологическая величина восприятия звуков - громкость, единицей измерения которой есть фоны (децибелы громкости). Для перевода децибел в фоны и наоборот пользуются специальными графиками Робинсона и Датсона.

«Ф он», как единицу измерения уровня громкости, используют для сравнения звука (шума) разной силы и неодинаковой частоты по их действию на слух.

Звуки любой частоты, когда их уровень силы выше 70 дБ, воспринимаются, практически, как равногромкие. Поэтому для такого рода звуков уровни силы в «децибелах» и уровни громкости в «фонах» совпадают в цифровых выражениях. Вследствие этого измерение параметров звука (шума) в некоторой мере упрощается. При этом, однако, изменение уровня громкости звука (шума) в 2 раза, например, от 25 до 50 фонов или от 50 до 100 фонов, ощущается не как двукратное увеличение громкости шума, а увеличение громкости более чем в два раза. Во сколько же? Для решения этого вопроса стало необходимым установить новую единицу измерения громкости – «сон», соответствующую слуховому ощущению, которое возникает при уровне громкости в 40 фонов. Исходя из измерения громкости (в сонах) была рассчитана зависимость между уровнем громкости звука (шума) в фонах и громкостью звука (шума) в сонах. Данные этой зависимости представлены в таблице 28.

Таблица 28

Зависимость громкости от уровня громкости

Уровень громкости (фон)	40	50	60	70	80	90	100	110	120	130
Громкость (сон)	1	2	4	8	16	32	65	125	260	510

 

Существует также временная классификация шума, согласно которой он делится на: беспрерывный (постоянный), прерывчатый (ритмический и аритмичный) и импульсный (ударный).

 

Звуки одной и той же громкости в зависимости от частоты: низкочастотные значительно менее вредные действуют на организм неодинаково, а высокочастотные - более вредные, чем среднечастотные (стандартные, 1000 Гц). Так, нижний порог вредного действия звука при 1000 Гц составляет 30 дБ, а при 60 Гц - 65 дБ, при 8000 Гц - 23 дБ.

Измерение силы или интенсивности шума, уровня силы шума, уровня громкости шума производится с помощью шумомеров.