Fizičke i fiziološke karakteristike zvučnih vibracija. Fiziološke i fizičke karakteristike zvuka i buke

Fiziološke karakteristike Zvuk se odnosi na subjektivne karakteristike slušnog osjeta zvuka ljudskog slušnog aparata. Fiziološke karakteristike zvuka uključuju minimalne i maksimalne frekvencije vibracija koje percipira određena osoba, prag sluha i prag boli, glasnoću, jačinu zvuka i jačinu zvuka.

1. Minimalne i maksimalne frekvencije vibracija koje opaža osoba... Frekvencije zvučnih vibracija kreću se u rasponu od 20-20000 Hz. Međutim, najniža percipirana frekvencija određene osobe obično je veća od 20 Hz, a najviša ispod 20 000 Hz, što je određeno pojedinačnim karakteristikama strukture ljudskog slušnog sustava. Na primjer: n min \u003d 32 Hz, n max \u003d 17900 Hz.

2. Prag sluha je minimalni intenzitet koji opaža ljudsko uho Ja o... Vjeruje se da I o \u003d 10 -12 W / m 2 na n \u003d 1000 Hz... Međutim, obično za određenu osobu, prag sluha je veći Ja o.

Prag sluha ovisi o učestalosti zvučne vibracije. Na određenu frekvenciju (obično 1000-3000 Hz), ovisno o duljini slušnog kanala ljudskog slušnog aparata, u ljudskom uhu događa se rezonantno pojačanje zvuka. U tom će slučaju zvuk biti najbolji, a prag sluha minimalan. S padom ili povećanjem frekvencije vibracije, stanje rezonancije se pogoršava (uklanjanje frekvencije iz rezonantne frekvencije), a prag sluha se povećava.

3. Prag boli naziva se bol koju doživljava ljudsko uho pri intenzitetu zvuka iznad određene vrijednosti Ja od god(zvučni val se ne osjeća kao zvuk). Prag boli Ja od god ovisi o učestalosti (iako u manjoj mjeri od praga sluha). Na niskim i visokim frekvencijama prag boli smanjuje se, tj. bolne senzacije promatraju se pri visokom intenzitetu.

4. Glasnoća zvuka je razina slušne percepcije ovog zvuka. Glasnoća ovisi prije svega o osobi koja opaža zvuk. Na primjer, s dovoljnim intenzitetom na 1000 Hz, glasnoća može biti jednaka (za gluhe osobe).

Za ovu osobu koja opaža zvuk, glasnoća ovisi o frekvenciji i intenzitetu zvuka. Kao i kod praga sluha, glasnoća je obično najveća na frekvenciji od 1-3 kHz, a kako se frekvencija smanjuje ili povećava, glasnost se smanjuje.

Jačina zvuka na složen način ovisi o intenzitetu zvuka. Sukladno Weber-Fechnerovom psihofizičkom zakonu, glasnoća E izravno proporcionalna razini intenziteta:

E \u003d k . lg (I / I 0), Gdje k ovisi o frekvenciji i intenzitetu zvuka.

Glasnoća zvuka mjeri se u pozadine... Vjeruje se da je glasnoća pozadine brojčano jednaka razini intenziteta u decibelima na frekvenciji 1000 Hz... Na primjer, glasnoća zvuka E \u003d 30 pozadina; to znači da određena osoba, prema stupnju percepcije, određeni zvuk osjeća na isti način kao i zvuk, s frekvencijom 1000 Hz i razina zvuka 30 dBA... Grafički (vidi udžbenik) crtaju se krivulje jednake glasnosti, koje su individualne za svaku određenu osobu.

Da bi se dijagnosticiralo stanje slušnog aparata, uklanjaju se audiogram - ovisnost praga sluha o učestalosti.

5. Visina tona zvuka naziva se osjetom osobe čistog tona. Kako frekvencija raste, tako se povećava i visina tona. Kako se intenzitet povećava, pitch se malo smanjuje.

6. Zvuk tembre osoba osjeti ovu složenu zvučnu vibraciju. Tembre zvuka je obojenost zvuk, po kojem razlikujemo glas osobe. Timbre ovisi o zvučnom spektru zvuka. Međutim, isti akustički spektar različite ljudi percipiraju različito. Dakle, ako dvoje ljudi promijene slušni aparat jedno za drugo i ostave mozak zvučni analizator isti, tada će se boja zvuka od ljudi koje poznaje činiti drugačijima, tj. možda neće prepoznati glas poznate osobe ili će glas izgledati izmijenjen.

Zadatak UIRS-a

1. Proučiti strukturu slušnog aparata, teoriju zvučne percepcije i fizičke temelje metoda ispitivanja zvuka u klinici pomoću udžbenika.

2. Pronađite glasnost zvuka u pozadini, ako postoji zvučna vibracija s frekvencijom od 50 Hz i razinom zvučne snage 100 dB.

Radni nalog

Vježba br. 1. Određivanje maksimalne frekvencije zvuka koju opažate

(Minimalna percipirana frekvencija ovim generatorom zvuka ne može se odrediti zbog prolaska smetnji u slušalice uglavnom iz mreže s frekvencijom 50 Hz.)

Postavite prekidače na sljedeći položaj:

-tumbler mreža - na položaju " od";

-multiplikator frekvencije (dolje lijevo) do pozicije " 100 ";

- "izlazna impedancija"na položaju" 50 ";

Prebacuje desetke i jedinice decibela na položaj " 0 ".

Uključite kabel za napajanje generatora u 220 V mrežu, prekidač " neto"staviti u položaj" Na": spojite slušalice na izlaz generatora.

Gumb za podešavanje izlaznog napona " Reg. van."stavite na voltmetar 20 V.

Postavite frekvenciju na 20 000 Hz (frekventno biranje na

200 Hz i množitelj frekvencije je u položaju "100". 200 Hz × 100 \u003d 20 000 Hz).

Lagano smanjujući frekvenciju, odredite njegovu vrijednost po kojoj ćete čuti zvuk. Zapiši njegovo značenje. To je percipirana gornja frekvencija presijecanja ( ν 1 vrh).

Da biste precizirali tu granicu, povećajte frekvenciju od 10 000 Hz dok zvuk ne nestane, određujući drugu vrijednost gornje rezne frekvencije ν 2 večere.

Pronađite vrijednost gornje granične frekvencije koju percipirate kao aritmetički prosjek dviju dobivenih vrijednosti frekvencije: ν top \u003d (ν 1 vrh + ν 2 vrh) / 2.

Vježba broj 2... Određivanje ovisnosti praga sluha o učestalosti

Izmjerite na sljedećim frekvencijama: 50, 100, 200, 400, 1000, 2000, 4000 i 8000 Hz. Za početnu razinu uzmite takav intenzitet zvuka na frekvenciji od 1000 Hz (s prigušenjem od 0 dB), pri čemu vam glasnoća zvuka ne djeluje neugodno.

Podesite frekvenciju na 50 Hz, upotrijebite sklopke desetine decibela da zvuk nestane, a zatim smanjite prigušenje za 10 dB i pomoću gumba za decibel unesite prigušenje dok zvuk ne nestane. Rezultat zabilježite u tablicu 1.

stol 1

Kontrolni i mjerni uređaji

Vibracijska osobna zaštitna oprema.

Organizacijske mjere zaštite od vibracija.

Oni uključuju korištenje posebnih načina rada i odmora za radnike koji su u vibracijama opasnim. U skladu s GOST 12.1.012-90, dopušteno je povećanje razine vibracija pod uvjetom da se smanji vrijeme izloženosti radnika, što bi trebalo biti

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

gdje V 480- standardna vrijednost brzine vibracije za 8-satni radni dan,

V ž - stvarna vrijednost brzine vibracije.

U svim slučajevima vrijeme rada s općom vibracijom ne smije biti duže od 10 minuta, a lokalno - 30 minuta.

Rukavice, rukavice i umetci u skladu s GOST 12.4 002-74 koriste se kao osobna zaštita od vibracija pri radu s ručnim električnim alatom.

Rukavice su izrađene od pamučne i lanene tkanine. Dlan je dio iznutra dupliciran s pjenom gumom. Za zaštitu od općih vibracija koristi se posebna obuća u skladu s GOST 12.4.024-76 (podne čizme za muškarce i žene protiv vibracija, koje imaju višeslojni gumeni potplat).

Set za mjerenje vibracija IVSH-1 uključuje: pretvarač za mjerenje vibracija (senzor), mjerno pojačalo, pojačane filtre, uređaj za snimanje. Mjerenje vibracijske brzine vrši se na površinama radnog mjesta ili na površini ručnog stroja. Mjerenje općih vibracija provodi se u skladu s GOST 12.1.043-84, a lokalnih vibracija - u skladu s OST 12.1.042-84.

Zvuk - to su elastične vibracije u čvrstom, tekućem ili plinovitom mediju, koje nastaju kao posljedica utjecaja uznemirujuće sile na ove medije i koje percipiraju organi sluha živog organizma.

Buka - to su slučajne vibracije različite fizičke prirode, karakterizirane složenošću vremenske i spektralne strukture. U svakodnevnom životu buka se podrazumijeva kao razne vrste neželjenih zvučnih vibracija koje nastaju tijekom obavljanja različitih vrsta posla i ometaju reprodukciju ili percepciju govora, ometaju proces odmora itd.

Ljudski slušni organ (primatelj zvučnih podražaja) sastoji se od tri dijela: vanjskog uha, srednjeg i unutarnjeg uha.

Zvučne vibracije, ulazeći u vanjski slušni kanal i dopiru do tipične membrane, uzrokuju njegove sinkrone vibracije, koje opažaju kraj slušnog živca. Zatim uzbuđenja koja nastaju u stanicama šire se duž živaca i ulaze u središnji živčani sustav. Intenzitet osjeta (Ln o) pri primanju zvuka ili buke (osjetljivost) ovisi o intenzitetu podražaja (Ln.p).

Ln o \u003d 10 Ln. R

Na primjer, u uvjetima potpune tišine, osjetljivost sluha je maksimalna, ali smanjuje se u slučaju dodatne izloženosti buci. Umjereno smanjenje slušne osjetljivosti omogućuje tijelu da se prilagodi uvjetima okoliša i igra zaštitnu ulogu protiv jakih i dugotrajnih buka.

Zovu se isključenje zvuka u drugi zvuk prerušavanje, koji se često koristi u praksi za izoliranje korisnog signala ili suzbijanje neželjene buke (maskiranje poslanog signala na visokofrekventnim linijama, primanje signala s umjetnih satelita.)

Na fizičke karakteristike zvuka uključuju: frekvenciju, intenzitet (intenzitet zvuka) i zvučni tlak.

Frekvencija oscilacija (f \u003d 1 / T \u003d w / 2p) gdje je T razdoblje oscilacije, w je kružna frekvencija. Mjerna jedinica (Hz).

Ljudsko uho opaža vibracijske pokrete elastičnog medija kao čujne u rasponu frekvencija od 20 do 20 000 Hz.

Cijeli raspon zvučnih frekvencija podijeljen je u 8 oktavnih opsega. Oktava je pojas u kojem je vrijednost gornje frekvencije isključivanja (f1) dvostruka vrijednost donje rezne frekvencije (f2), tj. f1 / f2 \u003d 2. Treći oktavni frekvencijski pojas je frekvencijski pojas u kojem je taj omjer f1 / f2 \u003d 1,26. Za svakoga oktavski bend postavljena je vrijednost geometrijske srednje frekvencije:

Broj geometrijskih srednjih frekvencija u oktavnim opsezima je:

63; 125; 250; 500; 1000; 2000; 4000; 8000 Hz.

razlikovati:

Niskofrekventni spektar - do 300Hz;

Srednja frekvencija - 300-800Hz;

Visoka frekvencija preko 800Hz.

Prema GOST 12.1.003-83 "Standardi zaštite na radu. Buka. Opći sigurnosni zahtjevi" buka se obično klasificira prema spektralnim i vremenskim karakteristikama.

Po prirodi spektra, buke se dijele na:

- širokopojasni, sa neprekidnim spektrom širim od jedne oktave;

Tonalni, u čijem se spektru nalaze zvučni diskretni tonovi.

S obzirom na vremenske karakteristike, zvukovi se dijele na:

Konstante, čije se razine s vremenom mijenjaju za ne više od 5 dBA (crpne, ventilacijske jedinice, proizvodna oprema);

- nestalne, čija se razina tijekom osmosatnog radnog dana mijenja u vremenu za više od 5 dBA.

Povremeni zvukovi se klasificiraju u:

Vremenske fluktuacije, zvukovi čija se razina neprekidno mijenja;

Povremeno, šumovi, čiji nivo naglo pada na razinu pozadinske buke i trajanje intervala. tijekom koje razine ostaju konstantne i prelaze razinu pozadine, je 1 sek ili više;

Impuls, koji se sastoji od jednog ili više zvučnih signala, svaki dulji od jedne sekunde. (umjetni satelitski signal).

Buka je kombinacija zvukova različite frekvencije i jačine, koji imaju štetan i iritantan učinak na osobu. Kao zvuk mislimo na elastične vibracije čestica zraka, koje se šire u valovima u čvrstom, tekućem ili plinovitom mediju uslijed djelovanja neke uznemirujuće sile. Kao fizički fenomen, buka je valno gibanje elastičnog medija, kao fiziološki: zvučni valovi u rasponu od 16 do 20.000 Hz, koje percipira osoba s normalnim sluhom. Zvučni šum - 20 - 20.000 Hz, ultrazvučni raspon - preko 20 kHz, infrazvuk - manji od 20 Hz. Najveća osjetljivost je 1000-4000 Hz.

Slušne izvore karakterizira snaga zvuka (W), što je ukupna količina zvučne energije koju emitira izvor zvuka po jedinici vremena.

Fizičke karakteristike buke

Intenzitet zvuka - količina zvučne energije koju zvučni val prenosi u 1 s kroz područje od 1 m2, okomito na širenje zvučnog vala. R je udaljenost do površine.

Zvučni tlak P [Pa] - dodatni tlak zraka koji nastaje kada zvučni val prođe kroz njega (razlika između trenutne vrijednosti ukupnog tlaka i vrijednosti u nesmetanom mediju).

Svaku vibraciju karakterizira frekvencija, odnosno broj vibracija u sekundi. Po frekvenciji se šumovi dijele na: niskofrekventne (ispod 400 Hz), srednje frekvencije (400-1000), visokofrekventne (preko 1000).

Štetni učinci buke: kardiovaskularni sustav; nejednak sustav; organa sluha (bubnjić), uzrokujući hipertenziju, kožne bolesti, peptički čir. Stoga se buka mora normalizirati u skladu s regulatornim zahtjevima: GOST. Buka. Opći sigurnosni zahtjevi, Sanitarni standardi: Buka na radnim mjestima u stambenim javnim zgradama i na teritoriju stambenih zgrada. Namjena regulacije buke je da spriječi oštećenje sluha i smanjenje radne sposobnosti i produktivnosti radnika. Prema tim dokumentima razina zvučnog tlaka se normalizira ovisno o frekvencijskom spektru. Uzimajući u obzir prošireni raspon frekvencija (20-20000 Hz) prilikom procjene izvora buke, koristi se logaritamski indikator, koji se naziva razinom zvučnog tlaka (SPL):. R - zvučni tlak u točki mjerenja [Pa]; P0 je minimalna vrijednost koju ljudsko uho može uočiti od 10v -3 [Pa]. SPL prikazuje koliko puta stvarna vrijednost prelazi prag. 140 dB - prag boli.

Za konstantne zvukove razina zvučnog tlaka SPL (dB) u oktavnim opsezima s geometrijskim srednjim frekvencijama od 31,5, 63, 125, 250, 500, 1000, 2000, 4000, 8000 Hz se normalizira. Svaka frekvencija odgovara graničnoj vrijednosti SPL-a koja nema negativan učinak na osobu tijekom 8-satnog radnog dana.

Sanitarne norme SN 2.2.4 / 2.1.8.562 - 96 ² Buka na radnim mjestima, u prostorijama stambenih, javnih zgrada i na teritoriju stambenih zgrada ², kao i GOST 12.1.003 - 83 u svrhu ograničavanja izloženosti buci na osobi, utvrđuju se maksimalne dopuštene vrijednosti razine zvuka i ograničavajući spektar buke za razne vrste radnih aktivnosti. Pri tome se uzima u obzir svrha prostorija, priroda građevine i doba dana (tablica 56, 57, 58).

Pri normalizaciji parametara buke uzimaju se u obzir i njihove vremenske karakteristike. Prema GOST 12.1.003 - NHrupna. Opći sigurnosni zahtjevi² u pogledu vremenskih karakteristika, buka je klasificirana kao konstantna, čija se razina zvuka tijekom 8-satnog radnog dana mijenja u vremenu za ne više od
5 dBA i isprekidano.

Isprekidani šum klasificiran je kao isprekidan i impulzivan. Razina zvuka isprekidane buke mijenja se postupno za 5 dBA ili više, a trajanje intervala tijekom kojih razina ostaje konstantna je
1 sekunda ili više.

Impulsni šum sastoji se od jednog ili više zvučnih signala, od kojih svaki traja manje od jedne sekunde. U ovom se slučaju razina zvuka mora razlikovati najmanje 7 dBA.

Normalizirani parametar nestabilne buke je ekvivalentna razina zvuka u dBA, to jest vrijednost razine zvuka dugotrajne konstantne buke koja unutar reguliranog vremenskog intervala T \u003d t 2 - t 1 ima istu vrijednost razine zvuka kao i buka koja se razmatra, čija se razina zvuka mijenja na vrijeme:

gdje je L Ai prosječna razina zvuka u i-tom intervalu, dBA;

t i - vremenski interval tijekom kojeg je razina unutar zadanih granica, s;

i je broj intervala razine (i \u003d 1,2, ... n).

Zvuk kao fizički fenomen karakterizira zvučni pritisak P(Pa), intenzitet ja (Š / m 2) i učestalost f (Hz).

Zvuk kao fiziološki fenomen karakterizira razina zvuka (pozadina) i glasnost (snovi).

Širenje zvučnih valova prati prijenos vibracijske energije u prostoru. Njegova količina prolazi kroz područje
1 m 2, smještena okomito na smjer širenja zvučnog vala, određuje intenzitet ili jačinu zvuka ja,

Š / m 2, (7.1)

gdje E - protok zvučne energije, W; S - Površina, m2.

Ljudsko uho je osjetljivo ne na intenzitet zvuka, već na pritisak R, izveden zvučnim valom, koji je određen formulom

gdje F Da li je normalna sila s kojom zvučni val djeluje na površinu, N; S Da li je površina na koju pada zvučni val, m 2.

Vrijednosti jačine zvuka i razine zvučnog tlaka kojima se treba baviti u praksi uvelike variraju. Vibracije zvučnih frekvencija ljudsko uho može uočiti samo pod određenim intenzitetom ili zvučnim pritiskom. Vrijednosti praga zvučnog tlaka pri kojima se zvuk ne opaža ili se zvučni osjećaj pretvara u bolan osjećaj nazivamo pragom sluha i pragom boli.

Prag čujnosti na frekvenciji 1000 Hz odgovara intenzitetu zvuka od 10 -12 W / m 2 i zvučnom tlaku 2 · 10 -5 Pa. Pri intenzitetu zvuka od 1 W / m 2 i zvučnom tlaku 2,10 1 Pa (pri frekvenciji 1000 Hz) stvara se osjećaj boli u ušima. Te se razine nazivaju prag boli i prelaze prag sluha za 10 12, odnosno za 6 6 puta.

Za procjenu buke prikladno je mjeriti ne apsolutnu vrijednost intenziteta i tlaka, već njihovu relativnu razinu u logaritamskim jedinicama, karakteriziranu omjerom stvarno generiranog intenziteta i tlaka prema njihovim vrijednostima koje odgovaraju pragu sluha. Na logaritamskoj skali povećanje intenziteta i tlaka zvuka s faktorom 10 odgovara povećanju osjeta za 1 jedinicu, zvanom bijelo (B):

, Bel, (7.3)

gdje ja o i R o - početne vrijednosti intenziteta i zvučnog tlaka (intenzitet i tlak zvuka na pragu sluha).

Za početnu brojku 0 (nula) Bel uzima se prag za zvučnu vrijednost zvučnog tlaka 2 · 10 -5 Pa (prag sluha ili percepcije). Čitav raspon energije koji uho opaža kao zvuk stane pod tim uvjetima u 13-14 B. Radi praktičnosti, oni ne koriste bijelu boju, već jedinicu 10 puta manju - decibel (dB), što odgovara minimalnom povećanju jačine zvuka koji uho opaža.

Općenito je prihvaćeno da se karakterizira intenzitet buke u razinama zvučnog tlaka određenim formulom

, dB, (7.4)

gdje R - srednja kvadratna vrijednost zvučnog tlaka, Pa; R o - početna vrijednost zvučnog tlaka (u zraku R o \u003d 2 · 10 -5 Pa).

Treća značajna karakteristika zvuka koja određuje njegovu visinu je frekvencija vibracija, mjerena brojem potpunih vibracija provedenih tijekom 1 s (Hz). Frekvencija vibracije određuje visinu tona: što je veća frekvencija vibracije, to je veći i zvuk. Međutim, u stvarnom životu, uključujući proizvodne uvjete, najčešće susrećemo zvukove s frekvencijom od 50 do 5000 Hz. Ljudski organ sluha reagira ne na apsolutni, već na relativni porast frekvencija: povećanje frekvencije vibracija za pola doživljava se kao povećanje tona za određenu količinu, zvanu oktava. Dakle, oktava je raspon u kojem je gornja frekvencija isključivanja jednaka dvostruko nižoj frekvenciji.

Ova pretpostavka nastaje zbog činjenice da kada se frekvencija udvostruči, visina tona se mijenja za isti iznos, bez obzira na raspon frekvencija u kojem se ta promjena događa. Svaki oktavni pojas karakterizira srednja geometrijska frekvencija određena formulom

gdje f 1 - niža frekvencija rezanja, Hz; f 2 - gornja frekvencija rezanja, Hz.

Cijeli frekvencijski raspon zvukova koje osoba čuje podijeljen je u oktave s geometrijskim srednjim frekvencijama 31,5; 63; 125; 250; 500; 1000; 2000; 4000 i 8000 Hz.

Raspodjela energije prema frekvencijama buke je njezin spektralni sastav. U higijenskim procjenama buke mjeri se njezin intenzitet (jačina) i spektralni sastav frekvencija.

Percepcija zvukova ovisi o frekvenciji vibracije. Zvuci iste razine intenziteta, ali različiti u učestalosti, uho se doživljavaju kao nejednako glasni. Promjena frekvencije značajno mijenja razine jačine zvuka koje određuju prag sluha. Ovisnost percepcije zvukova različitih stupnjeva intenziteta o frekvenciji ilustrirana je takozvanim krivuljama jednake glasnosti (sl. 7.1). Da bi se procijenila razina percepcije zvukova različitih frekvencija, uveden je koncept razine jačine zvuka, tj. uvjetna redukcija zvukova različitih frekvencija, ali jednaka glasnost na istu razinu pri frekvenciji od 1000 Hz.

Sl. 7.1. Krivulje jednake glasnosti

Razina glasnoće zvuka - razina intenziteta (zvučnog tlaka) određenog zvuka s frekvencijom od 1000 Hz, jednaka uhu. To znači da svaka krivulja jednake glasnosti odgovara jednoj vrijednosti glasnosti (od razine glasnosti od 0, što odgovara pragu sluha, do razine glasnosti od 120, što odgovara pragu boli). Razina glasnoće mjeri se u jedinici bez dimenzija sustava - u pozadini.

Procjena percepcije zvuka primjenom razine glasnosti mjerene u pozadini ne daje potpunu fiziološku sliku utjecaja zvuka na slušni aparat, budući da povećanje razine zvuka za 10 dB stvara osjećaj udvostručenja glasnoće.

Kvantitativni odnos između fiziološkog osjećaja glasnosti i razine glasnosti može se dobiti iz skale glasnosti. Ljestvica glasnoće lako se formira uzimajući u obzir omjer da vrijednost glasnosti od jednog s odgovara razini glasnosti od 40 fona (Sl. . 7.2).

Sl. 7.2. Ljestvica volumena

Dugotrajna izloženost buci visokog stupnja intenziteta može umanjiti osjetljivost slušnog analizatora, kao i izazvati poremećaje živčanog sustava i utjecati na druge funkcije tijela (narušava san, ometa intenzivan mentalni rad), stoga su postavljene različite dopuštene razine za različite prostorije i različite vrste rada. buka.

Buka koja ne prelazi 30-35 dB ne osjeća se zamorno niti primjetno. Ova razina buke prihvatljiva je za čitaonice, bolničke odjele, dnevne sobe noću. Za dizajnerske biroe, uredske prostore dopuštena je razina buke od 50-60 dB.

Klasifikacija buke

Industrijski šum može se klasificirati prema različitim kriterijima.

Po podrijetlu - aerodinamični, hidrodinamički, metalni itd.

U pogledu frekvencijskog odziva - niskofrekventni (1-350 Hz), srednjefrekventni (350-800 Hz), visokofrekventni (više od 800 Hz).

Prema spektru - širokopojasni (šum neprekidnog spektra širine više od 1 oktave), tonski (šum, u čijem spektru su izraženi tonovi). Širokopojasni šum s istim intenzitetom zvuka na svim frekvencijama konvencionalno se naziva "bijeli". Tonska priroda buke u praktične se svrhe utvrđuje mjerenjem u frekvencijskim opsezima 1/3 oktave prekoračenjem razine u jednom pojasu preko susjednih za najmanje 10 dB.

U pogledu vremenskih karakteristika, buka se dijeli na konstantnu ili stabilnu i nestalnu. Kontinuirana buka je buka, čija se razina zvuka tijekom 8-satnog radnog dana ili tijekom mjerenja u prostorijama stambenih i javnih zgrada, na teritoriju stambenih zgrada, mijenja u vremenu za ne više od 5 dBA, mjereno vremenom karakterističnim za mjerač razine zvuka "polako".

Isprekidana buka je buka, čija se razina zvuka tijekom 8-satnog radnog dana, tijekom radne smjene ili tijekom mjerenja u prostorijama stambenih i javnih zgrada, u stambenom prostoru, tijekom vremena mijenja za više od 5 dBA, mjereno vremenom karakterističnim za mjerač razine zvuka "polako ”.

Isprekidani šum može biti fluktuirajući, isprekidan i impulzivan:

vremenski različita buka je buka čija se razina zvuka neprekidno mijenja;

isprekidani šum je buka, čija se razina zvuka stepenički mijenja (za 5 dBA ili više), a trajanje intervala tijekom kojih razina ostaje konstantna je 1 s ili više;

impulsni šum je buka koja se sastoji od jednog ili više audio signala, svaki u trajanju kraćem od 1 s, s razinama zvuka u dBA ja i dBA, mjereno na vremenske karakteristike "impulsa" i "sporo", razlikuju se najmanje 7 dB.

Posljednje dvije vrste buke (isprekidano i impulsivno) karakteriziraju oštre promjene zvučne energije tijekom vremena (zviždanje, zvučni udarci, udarci kovačevim čekićem, pucnji itd.).

Kontinuirani šum na radnim mjestima karakterizira razina zvučnog tlaka u dB u oktavnim pojasevima s geometrijskim srednjim frekvencijama od 31,5; 63; 125; 250; 500; 1000; 2000; 4000; 8000 Hz, određeno formulom (7.4).

Dopušteno je kao svojstvo konstantne širokopojasne buke na radnim mjestima uzimati razinu zvuka u dBA, izmjereno na vremenu karakterističnom za "sporo" mjerač razine zvuka, određenoj formulom:

, dBA, (7.6)

gdje je P (A) vrijednost korijenske srednje vrijednosti zvučnog tlaka, uzimajući u obzir korekciju "A" mjerača razine zvuka, Pa

Isprekidani šum na radnim mjestima karakterizira ekvivalentna (energetska) razina zvuka u dBA.

Ekvivalentna (energetska) razina zvuka, L A (eq), u dBA određene varijabilne buke, je razina zvuka konstantnog širokopojasnog šuma, koja ima isti srednji kvadratni zvučni tlak kao i ovaj varijabilni šum za određeni vremenski interval i koji je određen formulom

, dBA, (7.7)

gdje p A (t) - trenutna vrijednost korijenskog srednjeg kvadratnog zvučnog tlaka, uzimajući u obzir korekciju " I"mjerač razine zvuka, Pa; p 0 - početna vrijednost zvučnog tlaka (u zraku p 0 \u003d 2 · 10 -5 Pa); T - trajanje buke, h.

Laboratorijski rad br. 5

audiometrija

Učenik bi trebao znati: kako se naziva zvuk, priroda zvuka, izvori zvuka; fizičke karakteristike zvuka (frekvencija, amplituda, brzina, intenzitet, razina intenziteta, tlak, akustički spektar); fiziološke karakteristike zvuka (visina, glasnoća, tembre, minimalne i maksimalne frekvencije vibracija koje opaža određena osoba, prag sluha, prag boli), njihova povezanost s fizičkim karakteristikama zvuka; ljudski slušni aparat, teorija percepcije zvuka; koeficijent zvučne izolacije; akustička impedancija, apsorpcija i refleksija zvuka, koeficijenti refleksije i prodiranja zvučnih valova, odjek; fizički temelji zvučnih metoda istraživanja u klinici, pojam audiometrija.

Učenik bi trebao biti u mogućnosti da: pomoću generatora zvuka za uklanjanje ovisnosti praga sluha o frekvenciji; odredite minimalne i maksimalne frekvencije vibracija koje percipirate, napravite audiogram pomoću audiometra.

Kratka teorija

Zvuk. Fizičke karakteristike zvuka.

Po zvuku mehanički valovi s frekvencijom oscilacije čestica elastičnog medija od 20 Hz do 20 000 Hz, koje percipira ljudsko uho.

fizička nazovite one karakteristike zvuka koje objektivno postoje. Nisu povezane s osobinama ljudskog osjeta zvučnih vibracija. Fizičke karakteristike zvuka uključuju frekvenciju, amplitudu vibracije, intenzitet, intenzitet, brzinu širenja zvučnih vibracija, zvučni tlak, akustički spektar zvuka, koeficijente refleksije i penetracije zvučnih vibracija itd. Ukratko ih razmotrimo.

1. Frekvencija oscilacija... Učestalost zvučnih vibracija je broj vibracija čestica elastičnog medija (u kojem se šire zvučne vibracije) po jedinici vremena. Frekvencija zvučnih vibracija kreće se u rasponu od 20 do 20 000 Hz. Svaka pojedina osoba opaža određeni frekvencijski raspon (obično nešto iznad 20 Hz i ispod 20 000 Hz).

2. Amplitudazvučnom vibracijom naziva se najveće odstupanje vibracijskih čestica medija (u kojem se zvučna vibracija širi) od ravnotežnog položaja.

3. Intenzitet zvučnog vala (ili snagom zvuka) fizikalna je količina koja je brojčano jednaka omjeru energije koju prenosi zvučni val po jedinici vremena kroz jedinicu površine orijentirane okomito na vektor brzine zvučnog vala, to je:

gdje W - valna energija, t - vrijeme prijenosa energije kroz mjesto s površinom S.

Jedinica intenziteta: [ ja] \u003d 1J / (m 2 s) \u003d 1 W / m 2.

Obratimo pozornost na činjenicu da su energija i, sukladno tome, intenzitet zvučnog vala izravno proporcionalni kvadraturi amplitude I"I frekvencije" ω »Zvučne vibracije:

W ~ A 2i I ~ A 2 ; W ~ ω 2i I ~ ω 2.

4. Brzina zvuka naziva se brzina širenja energije zvučne vibracije. Za ravni ravni harmonički val, fazna brzina (brzina širenja faze oscilacije (valnog fronta), na primjer, maksimalna ili minimalna, tj. Hrpa ili pražnjenje medija) jednaka je brzini vala. Za složenu oscilaciju (prema Fourierovoj teoremi ona se može predstaviti kao zbroj harmoničnih oscilacija) uvodi se koncept grupna brzina - brzina širenja grupe valova s \u200b\u200bkojom se energija prenosi danim valom.

Brzinu zvuka u bilo kojem mediju možete pronaći pomoću formule:

gdje E - modul elastičnosti medija (Youngov modul), r je gustoća medija.

S povećanjem gustoće medija (na primjer, 2 puta), modul elastičnosti E povećava se u većoj mjeri (više od 2 puta), dakle, s porastom gustoće medija, brzina zvuka raste. Na primjer, brzina zvuka u vodi jednaka je ≈ 1500 m / s, u čeliku - 8000 m / s.

Za plinove, formula (2) se može transformirati i dobiti u sljedećem obliku:

(3)

gdje je g \u003d C P / C V je omjer molarnih ili specifičnih toplinskih kapaciteta plina pod konstantnim tlakom ( C P) i pri konstantnom volumenu ( C V).

R - univerzalna plinska konstanta ( R \u003d 8,31 J / mol K);

T - apsolutna temperatura na Kelvinovoj skali ( T \u003d t o C + 273);

M - molarna masa plina (za normalnu mješavinu zračnih plinova

M \u003d 29 × 10 -3 kg / mol).

Za zrak u T \u003d 273K a normalan atmosferski tlak je brzina zvuka υ \u003d 331,5 "332 m / s... Treba napomenuti da se intenzitet vala (količina vektora) često izražava u obliku brzine vala:

ili, (4)

gdje S × l - volumen, u \u003d Š / S × l - ukupna gustoća energije. Naziva se vektor u jednadžbi (4) po Umovom vektoru.

5. Zvučni pritisak fizikalna je količina koja je brojčano jednaka omjeru modula tlačne sile F vibrirajuće čestice medija u kojima se zvuk širi na područje S okomito orijentirano područje u odnosu na vektor tlačne sile.

P \u003d F / S [P]= 1N / m 2 \u003d 1Pa (5)

Intenzitet zvučnog vala izravno je proporcionalan kvadratu zvučnog tlaka:

I \u003d R 2 / (2r υ), (7)

gdje R - zvučni tlak, r - gustoća medija, υ je brzina zvuka u određenom okruženju.

6.Razina intenziteta. Razina intenziteta (razina zvučne snage) fizička je veličina koja je brojčano jednaka:

L \u003d lg (I / I 0), (8)

gdje ja - intenzitet zvuka, I 0 \u003d 10 -12 W / m 2 - najmanji intenzitet koji ljudsko uho opaža na frekvenciji od 1000 Hz.

Razina intenziteta L na temelju formule (8) mjeri se u slovima ( B). L \u003d 1 B, ako a I \u003d 10I 0.

Maksimalni intenzitet koji opaža ljudsko uho I max \u003d 10 W / m 2, tj. I max / I 0 \u003d 10 13 ili L max \u003d 13 B.

Češće se razina intenziteta mjeri u decibelima ( dB):

L dB \u003d 10 lg (I / I 0), L \u003d 1 dBna I \u003d 1,26I 0.

Razina zvučne snage može se pronaći kroz zvučni pritisak.

Kao I ~ P 2zatim L (dB) \u003d 10 log (I / I 0) \u003d 10 log (P / P 0) 2 \u003d 20 log (P / P 0)gdje P 0 \u003d 2 × 10 -5 Pa (pri I 0 \u003d 10 -12 W / m 2).

7.U tonunaziva se zvukom, što je periodični proces (periodične oscilacije izvora zvuka nisu nužno harmonične). Ako izvor zvuka stvara harmoničnu vibraciju x \u003d ASinωt, tada se zove ovaj zvuk jednostavan ili čist ton. Složeni ton odgovara neharmoničnoj periodičnoj oscilaciji, koja se, prema Fournierovom teoremu, može predstaviti kao skup jednostavnih tonova s \u200b\u200bfrekvencijama n o (glavni ton) i 2n o, 3n oko itd. zvani prizvukom s odgovarajućim amplitudama.

8.Akustični spektar zvuk se naziva skup harmoničnih vibracija s odgovarajućim frekvencijama i amplitudama vibracija u koje se može razgraditi dani složeni ton. Kompleksni tonski spektar je linearan, tj. frekvencija n o, 2n o itd

9. Buka(zvučni šum ) naziva se zvuk koji predstavlja složenu, ponavljajuću vibraciju čestica elastičnog medija. Buka je kombinacija nepravilno mijenjanih složenih tonova. Akustični spektar buke sastoji se od gotovo bilo koje frekvencije u zvučnom rasponu, tj. akustički spektar buke je kontinuiran.

Zvuk može biti i u obliku zvučnog puhanja. Sonic boom - ovo je kratkoročni (obično intenzivan) zvučni efekt (pop, eksplozija itd.).

10.Koeficijenti prodora i refleksije zvučnog vala.Važna karakteristika medija koja određuje refleksiju i prodor zvuka je karakteristična impedancija (akustička impedancija) Z \u003d r υgdje r- gustoća medija, υ je brzina zvuka u mediju.

Ako pada, na primjer, ravan val normalno na sučelje između dva medija, tada zvuk dijelom prelazi u drugi medij, a dio zvuka se reflektira. Ako zvuk padne intenzitetom I 1, prolazi - I 2, odraženo I 3 \u003d I 1 - I 2, tada:

1) koeficijent prodora zvučnog vala b zvao b \u003d I 2 / I 1;

2) koeficijent refleksije pod nazivom:

a \u003d I 3 / I 1 \u003d (I 1 -I2) / I 1 \u003d 1-I 2 / I 1 \u003d 1-b.

Rayleigh je to pokazao b \u003d

Ako a υ 1 r 1 \u003d υ 2 r 2, zatim b \u003d 1 (maksimalna vrijednost), dok a \u003d 0, tj. nema reflektiranog vala.