В период индустриализации, для современного научно-технического прогресса характерны возрастание производственных мощностей, появление нового оборудования с огромными мощностями, интенсификация существующих технологических процессов, которые сопровождаются возрастанием шумовой нагрузки на работающих, расширением диапазона акустических колебаний в сторону ультра- и инфразвуковых диапазонов.
Существенное значение для большинства городского населения в современных условиях приобретает шум в жилой зоне, который определяется воздействием целого ряда источников внешнего шума. К источникам подобного рода относятся, прежде всего, средства автомобильного, железнодорожного и воздушного транспорта, ряд промышленных предприятий и установок, а также другие шумовые воздействия, связанные с различными видами жизнедеятельности населения. Речь идет о внутридомовых шумовых воздействиях при работе санитарно-технического (водопровод, канализация), транспортного (лифты, мусоропроводы) оборудования, при работе в квартирах самых разнообразных электробытовых приборов (радио-, теле-, видеоаппаратуры и др.).
Шум — это беспорядочное сочетание звуков различной частоты и интенсивности.
Характеристика шума
Шум характеризуется скоростью колебания частиц воздуха и (м/с), скоростью распространения звука с (м/с) — скорость распространения звуковой волны. При нормальных атмосферных условиях (температура 20°С, давление 105 Па) скорость распространения звука в воздухе равна 344 м/с.
Звуковое давление р (Па) — разность между мгновенным значением полного давления и средним давлением, которое наблюдается в невозмущенной среде.
где р — плотность среды (кг/м3), рс — называют удельным акустическим сопротивлением (Па • с/м), равное 410 Па • с/м для воздуха, 1,5 • 106 Па • с/м — для воды, 4,8 • 10 Па • с/м — для стали.
При распространении звука со скоростью звуковой волны происходит перенос энергии, которая характеризуется интенсивностью звука.
Интенсивность звука I (Вт/м ) — это энергия, переносимая звуковой волной в единицу времени, отнесенная к площади поверхности, через которую она распространяется.
Как и для вибрации и по тем же самым причинам, звуковое давление и интенсивность звука принято характеризовать их логарифмическими значениями — уровнями звукового давления и интенсивности звука.
Уровень звукового давления
где р — звуковое давление, Па; р0 — пороговое звуковое давление, равное 2 • 105 Па.
Уровень интенсивности звука
где I — интенсивность звука, Па, I0 — пороговая интенсивность звука, равная 1012 Вт/м2.
Важной характеристикой, определяющей распространение шума и его воздействие на человека, является его частота. Так же как и для вибрации, диапазон звуковых частот разбит на октавные полосы (f1/f2=2), характеризуемые их среднегеометрическими частотами fсг. Граничные и среднегеометрические частоты октавных полос приведены ниже (Таблица № 29).
Таблица № 29. Частоты и диапазоны октавных полос
| Среднегеометрические значения октавных полос, Гц | Граничные частоты и диапазоны октавных полос, Гц |
|---|---|
| 63 | 45…90 |
| 125 | 90…180 |
| 250 | 180…355 |
| 500 | 355…710 |
| 1000 | 710…1400 |
| 2000 | 1400…2800 |
| 4000 | 2800…5600 |
| 8000 | 5600…11200 |
Диапазон звукового давления, воспринимаемый ухом человека, очень большой, от едва различимого (порог слышимости) до величин, вызывающих неприятные болевые ощущения (порог болевых ощущений). Для оценки уровня силы звука (шума) пользуются не физическими характеристиками (давление, энергия), а относительными величинами, основанными на субъективном слуховом восприятии звуков. Такой величиной в настоящее время является единица бел (Б) — ступень логарифмической шкалы. Однако для практических целей пользуются не единицами бел, а величиной в 10 раз меньше, называемой децибел (дБ).
Человеческое ухо воспринимает механические колебания (шум) с частотами от 20 до 20 000 Гц. С возрастом этот диапазон суживается, особенно за счет понижения слышимости высоких тонов, до частот 12 000 Гц. Ультразвуковой диапазон — свыше 20 000 Гц (20 кГц), инфразвук — меньше 20 Гц. Чувствительность слухового аппарата человека наибольшее в диапазоне 2000-5000 Гц. Эталонный звук — звук частотой 1000 Гц.
В качестве пороговых значений приняты минимальные значения звукового давления и интенсивности звука, которые слышит человек при частоте звука в 1000 Гц, поэтому они получили названия порогов слышимости. В таблице № 30, представлены сравнительные величины интенсивности звуков от разных источников — от самого минимального до максимально интенсивного, сопровождающегося болевым порогом.
Таблица № 30. Характеристика восприятия звука органом слуха человека
| Уровень звукового давления, дБ | Источник шума |
|---|---|
| 0 | Полная тишина |
| 10 | Шелест листвы |
| 35 — 40 | Тихий разговор, тихая музыка |
| 60 — 70 | Громкая речь |
| 75 — 80 | Громкая музыка, оживленная транспортная магистраль |
| 100 — 120 | Реактивный двигатель самолета |
| 130 — 140 | Болевой порог |
Классификация производственного шума
Шум классифицируется по частоте, спектральным и временным характеристиками, природе его возникновения (см. Рисунок № 23).
Рисунок № 23. Классификация производственного шума
По частоте — акустические колебания различаются на инфразвук f < 20 Гц), звук (20 < f < 20 000 Гц), ультразвук f > 20 000 Гц). Акустические колебания звукового диапазона (воспринимаемого органом слуха человека) подразделяются на низкочастотные (менее 350 Гц), среднечастотные (от 350 до 800 Гц), высокочастотные (свыше 800 Гц).
По спектральным характеристикам — на широкополосный с непрерывным спектром более одной октавы и тональный (дискретный), в спектре которого имеются выраженные дискретные тона (частоты, уровень звука на которых значительно выше уровня звука на других частотах).
По временным характеристикам — на постоянный (постоянным считается шум, уровень которого в течение 8-часового рабочего дня изменяется не более чем на 5 дБ) и непостоянный (непостоянным — если это изменение превышает 5 дБ). Непостоянные шумы, в свою очередь, разделяются на колеблющиеся, уровень звука которых изменяется непрерывно во времени; прерывистые, уровень звука которых изменяется ступенчато (на 5 дБ и более), причем длительность интервалов, в которых уровень звука остается постоянным не менее 1 с; импульсные, представляющие собой звуковые импульсы, длительностью менее 1 с.
По природе возникновения — на механический, аэродинамический, гидравлический, электромагнитный.