Определение поправок шума                                                   

САРАНСК 2003

ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОИЗВОДСТВЕННОГО ШУМА

 

  Цель работы: 1. Изучить характеристики шума и методики определения

                                   уровня шума.

                                2. Научиться проводить измерения уровня шума.

 

Общие сведения.

Шум - это беспорядочное сочетание нежелательных звуков различной частоты и интенсивности. Звук представляет собой волнообразное колебательное движение твердых тел, передающихся через упругую среду (газ, жидкость, твердое тело).

Длительное воздействие шума на организм человека повышает утомляемость, снижает трудоспособность и внимание к опасности, вызывает головную боль, головокружение, расстройство нервной и сердечно-сосудистой систем, нарушение функций желудочно-кишечного тракта и обменных процессов в организме. У работающих в условиях постоянного шума наблюдается снижение памяти, замедленная скорость психических реакций. Шум нарушает точность и координацию движений, ухудшает восприятие звуковых и световых сигналов опасности, способствуя росту травматизма. Патологические изменения, возникающие под действием шума, рассматриваются как “шумовая болезнь”.

Органы слуха человека воспринимают звуки с частотой от 16 до 20000 Гц. Ухо человека наиболее чувствительно к звукам с частотой 1000-3000 Гц. Инфразвук (до 16 Гц) и ультразвук (свыше 20000 Гц) органами слуха человека не воспринимаются.

Различают: механический шум, возникающий в результате движения отдельных деталей или узлов машин или механизмов; ударный шум, возникающий при некоторых технологических процессах (ковка, штамповка, клепка); аэродинамический шум, возникающий при больших скоростях движения газообразных тел (перекачка газов, всасывание воздуха компрессорными установками); взрывной, или импульсный шум, возникающий при работе двигателей внутреннего сгорания и при взрыве.

Физическими характеристиками звука являются звуковое давление, интенсивность звука, частота (период) колебаний звука.

Физиологическими характеристиками – громкость звука, уровень громкости, частотный интервал.    

Волновое распространение звуковых волн вызывает изменение атмосферного давления воздуха. Отклонение давления воздуха от атмосферного, вызванное звуковой волной, называется звуковым давлением. Его измеряют в Паскалях

(Па). Человек воспринимает звуковые давления от 2 10^-5 Па (порог слышимости) до 2 10² Па (болевой порог). Величина звукового давления от едва слышимого до болевогоощущения в ушах изменяется в 10⁷ раз. Однако органы слуха человека воспринимают не абсолютное изменение звукового давления, а их относительное изменение. Поэтому для оценки уровня шума используют логарифмические величины, а в приборах - логарифмические шкалы.

Шкала децибел имеет то преимущество, что весь огромный диапазон интенсивностей звука - от едва слышимых до чрезмерно громких - выражается значениями от 0 до 140 дБ, что позволяет при оценке уровней шума пользоваться малыми числами.

Интенсивностью звука I называют определенный поток звуковой энергии, проходящий через площадь 1м², расположенную перпендикулярно направлению распространения звуковой волны. Единица измерения интенсивности звука - ватт на квадратный метр (Вт/м²).

Уровень интенсивности звука при пороге слышимости условно принят за единицу и назван белом (Б). Величина, составляющая 0,1 Б - 1 децибел (дБ).

Уровень интенсивности звука L _I (дБ) определяют по формуле:

L _I =lg I/I₀                                                                                             (1)

где I и I₀ – соответственно фактическая и пороговая интенсивность              звука, Вт/м².              

Уровень звукового давления L _р (дБ) находят по формуле:

L _р = 10 lg p²/p₀²=20 lg p/p₀ ,                                      (2)

где p и p₀ - соответственно фактическое и пороговое звуковое давление, Па.

Разные по силе и частоте звуки могут восприниматься как равногромкие. Для сравнения между собой различных по частотному составу звуков разной.интенсивности введено понятие уровня громкости звука. За единицу измерения уровня громкости звука принят фон, который соответствует звуку частотой 1000 Гц и интенсивностью 1 дБ. Стандартным звуком считается звук частотой 1000 Гц и интенсивностью 20 дБ, т.е. 20 фон.

Шум, согласно ГОСТ 12.1.003-83 классифицируется по характеру спектра и времени действия.

По характеру спектра шум делится на широкополосный, если имеет непрерывный спектр шириной более одной октавы и тональный, если в спектре имеются слышимые прерывистые (дискретные) тона, на 10 дБ превышающие шумы в соседних октавах.

Шум с интенсивно изменяющимся во времени уровнем (более 100 дБ/с) называется импульсным.

По времени действия шумы делятся на постоянный и непостоянный. Если уровень шума за рабочий день изменяется во времени не более чем на 5 дБ, то он считается постоянным.

По частоте, для физиологической оценки влияния шума на человека, различают низкочастотный (до 300 Гц), среднечастотный (300...800 Гц) и высокочастотный (выше 800 Гц) шумы.

Весь диапазон звуковых частот разбивается на 8 октавных полос, на которых и производится измерение шума. Для оценки шума приняты октавные полосы со среднегеометрической частотой 63, 125, 250, 500, 1000, 2000, 4000, 8000 Гц.

Характеристикой непостоянного шума на рабочих местах служит эквивалентный (по энергии) уровень звука в дБА. Допустимые уровни звука на рабочих местах приведены в ГОСТ 12.1.036-81. “Шум. Допустимые уровни в жилых и общественных зданиях” и санитарных нормах СН 2.2.4/2.1.8.562. “Шум на рабочих местах, в помещениях жилых, общественных зданий и на территории жилой застройки” (приложение 1, 2).                                                                                                     

Измерение шума

Для измерения уровней шума на рабочих местах используются: измерители шума и вибрации ИШВ-1, ИШВ-2,ВШВ-003,шумомеры Ш-70,шум-1М30, комплект “Брюль и Кьер” (Дания), SVAN (Польша) и др. В производственных условиях шум измеряют при включенном, не менее чем на 2/3 оборудовании цеха на уровне 1,5 м от уровня пола.

 Суммарный уровень звукового давления L  от нескольких источников с одинаковым уровнем звукового давления L₁ рассчитывается по формуле:

L = L ₁+10 lg n, дБ                                                   (3)

где n-число источников шума.

Суммарный уровень звукового давления нескольких различных источников звука в данной точке определяют по формуле:

L  =10 lg (10^. 0,1^. L₁ + 10^. 0,1 ^. L ₂ + … 10 ^. 0,1^. L_n, дБ      (4)

где L_1, L_2,…, L_n - уровни звуковой давления, создаваемые каждым источником звука, дБ.

Уровень звукового давления от двух источников можно найти методом суммирования поправок по формуле:

, дБ                                                    (5)

где L₁ - уровень звукового давления от первого источника, дБ

L -поправка, дБ

Поправка L определяется в зависимости от разницы уровней шума L₁ - L₂ по табл. 1.

                                                                                                Таблица 1

Порядок работы с приборами

Измеритель шума и вибрации ВШВ-003-М2 предназначен для измерения уровней звука с частотными характеристиками А, В, С; уровня звукового давления в диапазоне частот от 1 Гц до 18 кГц и октавных полосах в диапазоне частот от 2 Гц до 8 кГц; средних квадратических значений виброускорения и виброскорости:

- в промышленных и жилых кварталах в целях охраны здоровья;

- при разработке и контроле качества изделий;

- при исследованиях и испытаниях машин и механизмов;

В приборе ВШВ-003-М2 (рис.1) используется принцип преобразования звуковых и механических колебаний исследуемых объектов в пропорциональные электрические сигналы, которые затем усиливаются, преобразуются и измеряются измерительным трактом. Функционально ВШВ-003-М2 состоит из следующих узлов:

1. капсюля;

2. предусилителя;

3. усилителя;

4. фильтра октавного;

5. устройства индикации;

6. преобразователя напряжения;

7. источника питания.

На лицевую панель прибора выведены следующие органы управления, регулирования и индикации:

переключатель РОД РАБОТЫ с положениями:

-для включения измерителя;

-для контроля состояния батарей;

-для включения измерителя в режим калибровки;

-F, S, 10S-для включения измерителя в режим измерения с постоянной

времени F(БЫСТРО), S(МЕДЛЕННО), 10S(10с);

-показывающий прибор – для отсчета измеряемой величины (причем при работе с вибропреобразователем ДН-4-М1 результат измерения необходимо умножить на 10) и контроля напряжения питания;

переключатели ДЛТ1, dВ, ДЛТ2, dВ и единичные индикаторы (индикаторы) 20,30…………130 dВ;

3 10^-3, 0,01 ………..10³ m S^-2;

0,03, 0,1 …………...10⁴ mm S^-1;

предназначенные для выбора предела измерения уровня звукового давления, виброускорения и виброскорости соответственно;

индикатор ПРГ- для индикации перегрузки измерительного тракта;

кнопка а, V-для включения измерителя в режим измерения виброскорости;

переключатель ФЛТ, H_z с положениями:

1; 10 -для включения ФВЧ 1; 10 Гц, ограничивающих частотный диапазон при измерении виброускорения, виброскорости;

ЛИН -для включения ФНЧ 20 кГц, ограничивающего частотный диапазон при измерении уровня звукового давления по характеристике ЛИН;

А, В, С -для включения корректирующих фильтров А, В, С;

ОКТ –для включения измерителя в режим частотного анализа в октавных полосах;

переключатель ФЛТ ОКТ с кнопкой кН_z, Н_z для включения одного из четырнадцати октавных фильтров со средними геометрическими частотами

 1Гц......8 кГц;          

кнопка 10 кН_z, 4кН_z –для включения ФНЧ 10 кГц или 4 кГц, ограничивающих частотный диапазон при измерении виброускорения, виброскорости;

кнопки СВ, ДИФ – для измерения в режиме свободного или диффузного поля;

гнезда;

50 mV-выход с калибровочного генератора;

- для подсоединения предусилителя ВПМ-101.

На правой боковой стенке прибора измерительного размещены:

- выход переменного напряжения для подключения к прибору измерительному измерительных или регулирующих приборов;

- корпус измерителя.

На задней стенке прибора измерительного размещен отсек для батарей.

При подготовке прибора ВШВ-003-М2 к работе и проведение измерений необходимо использовать паспорт прибора.

Прибор Шум-1М30 предназначен для измерения уровня шума в частотных диапазонах А, В, С. Принцип действия прибора аналогичен прибору ВШВ-003-М2. Внешний вид прибора показан на рис. 2.

 На лицевой панели прибора расположены:

-переключатель “Род работы” для изменения рода работы прибора;

-переключатель “Диапазоны ” для расширения диапазона измерения шкалы;

-кнопка “Медленно - быстро” для изменения времени фиксации измерений;

-винт “Калибровка” для установки нулевого значения шкалы;

-стрелочный прибор для отсчета показаний прибора;

-гнезда “Выход” для снятия измеряемого параметра на осциллограф.

Прибор портативный, работает от 2-х батарей “Крона” на напряжении 9В. Для подготовки прибора к работе необходимо:

-установить переключатель “Диапазоны” в положение 120;

-кнопку “Медленно - быстро” установить в положение “Медленно” (отжать);

-установить переключатель “Род работы в положение “Батарея””. Стрелка прибора должна находится в закрашенном секторе шкалы “Батарея”. Если это условие не выполняется, произвести замену батарей;

-переключатель “Род работы” установить в положение “Калибровка”и винтом “Калибровка” вывести стрелку на нулевое деление шкалы;

-переключатель установить на А (В, С) - прибор готов к работе по измерению уровней шума в частотном диапазоне А (В, С,).

Порядок выполнения работы

1. Ознакомиться с теоретическими положениями и составить конспект.

2. Изучить устройство и принцип работы приборов, методику исследования                                          

и расчета уровня шума.

3. Составить схему размещения оборудования в помещении.

4. Произвести замеры уровня шума в контрольных точках по заданию

преподавателя. Результаты занести в таблицу 2.

5. Сравнить полученные данные с нормами (прил. 1, 2), сделать выводы по результатам измерений.

6. Ответить на контрольные вопросы.

 

Таблица 2

САРАНСК 2003

ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОИЗВОДСТВЕННОГО ШУМА

 

  Цель работы: 1. Изучить характеристики шума и методики определения

                                   уровня шума.

                                2. Научиться проводить измерения уровня шума.

 

Общие сведения.

Шум - это беспорядочное сочетание нежелательных звуков различной частоты и интенсивности. Звук представляет собой волнообразное колебательное движение твердых тел, передающихся через упругую среду (газ, жидкость, твердое тело).

Длительное воздействие шума на организм человека повышает утомляемость, снижает трудоспособность и внимание к опасности, вызывает головную боль, головокружение, расстройство нервной и сердечно-сосудистой систем, нарушение функций желудочно-кишечного тракта и обменных процессов в организме. У работающих в условиях постоянного шума наблюдается снижение памяти, замедленная скорость психических реакций. Шум нарушает точность и координацию движений, ухудшает восприятие звуковых и световых сигналов опасности, способствуя росту травматизма. Патологические изменения, возникающие под действием шума, рассматриваются как “шумовая болезнь”.

Органы слуха человека воспринимают звуки с частотой от 16 до 20000 Гц. Ухо человека наиболее чувствительно к звукам с частотой 1000-3000 Гц. Инфразвук (до 16 Гц) и ультразвук (свыше 20000 Гц) органами слуха человека не воспринимаются.

Различают: механический шум, возникающий в результате движения отдельных деталей или узлов машин или механизмов; ударный шум, возникающий при некоторых технологических процессах (ковка, штамповка, клепка); аэродинамический шум, возникающий при больших скоростях движения газообразных тел (перекачка газов, всасывание воздуха компрессорными установками); взрывной, или импульсный шум, возникающий при работе двигателей внутреннего сгорания и при взрыве.

Физическими характеристиками звука являются звуковое давление, интенсивность звука, частота (период) колебаний звука.

Физиологическими характеристиками – громкость звука, уровень громкости, частотный интервал.    

Волновое распространение звуковых волн вызывает изменение атмосферного давления воздуха. Отклонение давления воздуха от атмосферного, вызванное звуковой волной, называется звуковым давлением. Его измеряют в Паскалях

(Па). Человек воспринимает звуковые давления от 2 10^-5 Па (порог слышимости) до 2 10² Па (болевой порог). Величина звукового давления от едва слышимого до болевогоощущения в ушах изменяется в 10⁷ раз. Однако органы слуха человека воспринимают не абсолютное изменение звукового давления, а их относительное изменение. Поэтому для оценки уровня шума используют логарифмические величины, а в приборах - логарифмические шкалы.

Шкала децибел имеет то преимущество, что весь огромный диапазон интенсивностей звука - от едва слышимых до чрезмерно громких - выражается значениями от 0 до 140 дБ, что позволяет при оценке уровней шума пользоваться малыми числами.

Интенсивностью звука I называют определенный поток звуковой энергии, проходящий через площадь 1м², расположенную перпендикулярно направлению распространения звуковой волны. Единица измерения интенсивности звука - ватт на квадратный метр (Вт/м²).

Уровень интенсивности звука при пороге слышимости условно принят за единицу и назван белом (Б). Величина, составляющая 0,1 Б - 1 децибел (дБ).

Уровень интенсивности звука L _I (дБ) определяют по формуле:

L _I =lg I/I₀                                                                                             (1)

где I и I₀ – соответственно фактическая и пороговая интенсивность              звука, Вт/м².              

Уровень звукового давления L _р (дБ) находят по формуле:

L _р = 10 lg p²/p₀²=20 lg p/p₀ ,                                      (2)

где p и p₀ - соответственно фактическое и пороговое звуковое давление, Па.

Разные по силе и частоте звуки могут восприниматься как равногромкие. Для сравнения между собой различных по частотному составу звуков разной.интенсивности введено понятие уровня громкости звука. За единицу измерения уровня громкости звука принят фон, который соответствует звуку частотой 1000 Гц и интенсивностью 1 дБ. Стандартным звуком считается звук частотой 1000 Гц и интенсивностью 20 дБ, т.е. 20 фон.

Шум, согласно ГОСТ 12.1.003-83 классифицируется по характеру спектра и времени действия.

По характеру спектра шум делится на широкополосный, если имеет непрерывный спектр шириной более одной октавы и тональный, если в спектре имеются слышимые прерывистые (дискретные) тона, на 10 дБ превышающие шумы в соседних октавах.

Шум с интенсивно изменяющимся во времени уровнем (более 100 дБ/с) называется импульсным.

По времени действия шумы делятся на постоянный и непостоянный. Если уровень шума за рабочий день изменяется во времени не более чем на 5 дБ, то он считается постоянным.

По частоте, для физиологической оценки влияния шума на человека, различают низкочастотный (до 300 Гц), среднечастотный (300...800 Гц) и высокочастотный (выше 800 Гц) шумы.

Весь диапазон звуковых частот разбивается на 8 октавных полос, на которых и производится измерение шума. Для оценки шума приняты октавные полосы со среднегеометрической частотой 63, 125, 250, 500, 1000, 2000, 4000, 8000 Гц.

Характеристикой непостоянного шума на рабочих местах служит эквивалентный (по энергии) уровень звука в дБА. Допустимые уровни звука на рабочих местах приведены в ГОСТ 12.1.036-81. “Шум. Допустимые уровни в жилых и общественных зданиях” и санитарных нормах СН 2.2.4/2.1.8.562. “Шум на рабочих местах, в помещениях жилых, общественных зданий и на территории жилой застройки” (приложение 1, 2).                                                                                                     

Измерение шума

Для измерения уровней шума на рабочих местах используются: измерители шума и вибрации ИШВ-1, ИШВ-2,ВШВ-003,шумомеры Ш-70,шум-1М30, комплект “Брюль и Кьер” (Дания), SVAN (Польша) и др. В производственных условиях шум измеряют при включенном, не менее чем на 2/3 оборудовании цеха на уровне 1,5 м от уровня пола.

 Суммарный уровень звукового давления L  от нескольких источников с одинаковым уровнем звукового давления L₁ рассчитывается по формуле:

L = L ₁+10 lg n, дБ                                                   (3)

где n-число источников шума.

Суммарный уровень звукового давления нескольких различных источников звука в данной точке определяют по формуле:

L  =10 lg (10^. 0,1^. L₁ + 10^. 0,1 ^. L ₂ + … 10 ^. 0,1^. L_n, дБ      (4)

где L_1, L_2,…, L_n - уровни звуковой давления, создаваемые каждым источником звука, дБ.

Уровень звукового давления от двух источников можно найти методом суммирования поправок по формуле:

, дБ                                                    (5)

где L₁ - уровень звукового давления от первого источника, дБ

L -поправка, дБ

Поправка L определяется в зависимости от разницы уровней шума L₁ - L₂ по табл. 1.

                                                                                                Таблица 1

Определение поправок шума                                                   

L1-L2, дБ	0     1    2    4     6    8    10   15  20
L, дБ	3,0 2,5  2,0 1,5  1,0 0,6  0,4  0,2  0

 

Уровень звукового давления зависит от расстояния между источником шума и точкой измерения. Зная уровень звукового давления L₁ на расстоянии1м от источника можно определить расчетным путем уровень шума на любом расстоянии r по формуле:

L = L₁- 10 lg r                                                       (6)

После детального исследования шума на рабочих местах и сравнения полученных результатов с нормативными разрабатываются мероприятия по защите работающих. Основными мероприятиями по борьбе с шумом считаются: уменьшение шума источника, изменение направленности шума, аккустическая обработка помещения, уменьшение шума на пути распространения.

Порядок работы с приборами

Измеритель шума и вибрации ВШВ-003-М2 предназначен для измерения уровней звука с частотными характеристиками А, В, С; уровня звукового давления в диапазоне частот от 1 Гц до 18 кГц и октавных полосах в диапазоне частот от 2 Гц до 8 кГц; средних квадратических значений виброускорения и виброскорости:

- в промышленных и жилых кварталах в целях охраны здоровья;

- при разработке и контроле качества изделий;

- при исследованиях и испытаниях машин и механизмов;

В приборе ВШВ-003-М2 (рис.1) используется принцип преобразования звуковых и механических колебаний исследуемых объектов в пропорциональные электрические сигналы, которые затем усиливаются, преобразуются и измеряются измерительным трактом. Функционально ВШВ-003-М2 состоит из следующих узлов:

1. капсюля;

2. предусилителя;

3. усилителя;

4. фильтра октавного;

5. устройства индикации;

6. преобразователя напряжения;

7. источника питания.

На лицевую панель прибора выведены следующие органы управления, регулирования и индикации:

переключатель РОД РАБОТЫ с положениями:

-для включения измерителя;

-для контроля состояния батарей;

-для включения измерителя в режим калибровки;

-F, S, 10S-для включения измерителя в режим измерения с постоянной

времени F(БЫСТРО), S(МЕДЛЕННО), 10S(10с);

-показывающий прибор – для отсчета измеряемой величины (причем при работе с вибропреобразователем ДН-4-М1 результат измерения необходимо умножить на 10) и контроля напряжения питания;

переключатели ДЛТ1, dВ, ДЛТ2, dВ и единичные индикаторы (индикаторы) 20,30…………130 dВ;

3 10^-3, 0,01 ………..10³ m S^-2;

0,03, 0,1 …………...10⁴ mm S^-1;

предназначенные для выбора предела измерения уровня звукового давления, виброускорения и виброскорости соответственно;

индикатор ПРГ- для индикации перегрузки измерительного тракта;

кнопка а, V-для включения измерителя в режим измерения виброскорости;

переключатель ФЛТ, H_z с положениями:

1; 10 -для включения ФВЧ 1; 10 Гц, ограничивающих частотный диапазон при измерении виброускорения, виброскорости;

ЛИН -для включения ФНЧ 20 кГц, ограничивающего частотный диапазон при измерении уровня звукового давления по характеристике ЛИН;

А, В, С -для включения корректирующих фильтров А, В, С;

ОКТ –для включения измерителя в режим частотного анализа в октавных полосах;

переключатель ФЛТ ОКТ с кнопкой кН_z, Н_z для включения одного из четырнадцати октавных фильтров со средними геометрическими частотами

 1Гц......8 кГц;          

кнопка 10 кН_z, 4кН_z –для включения ФНЧ 10 кГц или 4 кГц, ограничивающих частотный диапазон при измерении виброускорения, виброскорости;

кнопки СВ, ДИФ – для измерения в режиме свободного или диффузного поля;

гнезда;

50 mV-выход с калибровочного генератора;

- для подсоединения предусилителя ВПМ-101.

На правой боковой стенке прибора измерительного размещены:

- выход переменного напряжения для подключения к прибору измерительному измерительных или регулирующих приборов;

- корпус измерителя.

На задней стенке прибора измерительного размещен отсек для батарей.

При подготовке прибора ВШВ-003-М2 к работе и проведение измерений необходимо использовать паспорт прибора.

Прибор Шум-1М30 предназначен для измерения уровня шума в частотных диапазонах А, В, С. Принцип действия прибора аналогичен прибору ВШВ-003-М2. Внешний вид прибора показан на рис. 2.

 На лицевой панели прибора расположены:

-переключатель “Род работы” для изменения рода работы прибора;

-переключатель “Диапазоны ” для расширения диапазона измерения шкалы;

-кнопка “Медленно - быстро” для изменения времени фиксации измерений;

-винт “Калибровка” для установки нулевого значения шкалы;

-стрелочный прибор для отсчета показаний прибора;

-гнезда “Выход” для снятия измеряемого параметра на осциллограф.

Прибор портативный, работает от 2-х батарей “Крона” на напряжении 9В. Для подготовки прибора к работе необходимо:

-установить переключатель “Диапазоны” в положение 120;

-кнопку “Медленно - быстро” установить в положение “Медленно” (отжать);

-установить переключатель “Род работы в положение “Батарея””. Стрелка прибора должна находится в закрашенном секторе шкалы “Батарея”. Если это условие не выполняется, произвести замену батарей;

-переключатель “Род работы” установить в положение “Калибровка”и винтом “Калибровка” вывести стрелку на нулевое деление шкалы;

-переключатель установить на А (В, С) - прибор готов к работе по измерению уровней шума в частотном диапазоне А (В, С,).

Порядок выполнения работы

1. Ознакомиться с теоретическими положениями и составить конспект.

2. Изучить устройство и принцип работы приборов, методику исследования                                          

и расчета уровня шума.

3. Составить схему размещения оборудования в помещении.

4. Произвести замеры уровня шума в контрольных точках по заданию

преподавателя. Результаты занести в таблицу 2.

5. Сравнить полученные данные с нормами (прил. 1, 2), сделать выводы по результатам измерений.

6. Ответить на контрольные вопросы.

 

Таблица 2