Fizikalne in fiziološke značilnosti zvočnih vibracij. Fiziološke in fizikalne značilnosti zvoka in hrupa

Fiziološke značilnosti Zvok se nanaša na subjektivne značilnosti slušnega občutka zvoka s pomočjo človeškega slušnega aparata. Fiziološke značilnosti zvoka vključujejo najmanjše in najvišje frekvence vibracij, ki jih zazna določena oseba, prag sluha in prag bolečine, glasnost, glasnost in tember zvoka.

1. Najmanjše in najvišje frekvence vibracij, ki jih zazna določena oseba... Frekvence zvočnih vibracij so v območju 20-20000 Hz. Vendar je najnižja zaznana frekvenca pri določeni osebi običajno več kot 20 Hz, najvišja pa nižja od 20.000 Hz, kar se določi s posameznimi značilnostmi strukture človeškega slušnega sistema. Na primer: n min \u003d 32 Hz, n max \u003d 17900 Hz.

2. Prag zaslišanja je najmanjša intenzivnost, ki jo zazna človeško uho I o... Menijo, da I o \u003d 10 -12 W / m 2 ob n \u003d 1000 Hz... Vendar je običajno za določeno osebo prag sluha višji I o.

Prag sluha je odvisen od frekvence zvočne vibracije. Pri določeni frekvenci (ponavadi 1000-3000 Hz) se v človeškem ušesu pojavi resonančna ojačitev zvoka, odvisno od dolžine slušnega kanala človeškega slušnega aparata. V tem primeru bo občutek zvoka najboljši, prag sluha pa minimalen. Z zmanjšanjem ali povečanjem frekvence vibracij se resonančno stanje poslabša (odstranjevanje frekvence z resonančne frekvence) in ustrezno se poveča prag sluha.

3. Prag bolečine se imenuje bolečina, ki jo človeško uho doživi pri jakosti zvoka nad določeno vrednostjo Jaz od takrat(zvočni val se ne čuti kot zvok). Prag bolečine Jaz od takrat odvisno od pogostosti (čeprav v manjši meri kot prag sluha). Pri nizkih in visokih frekvencah se prag bolečine zniža, tj. boleče občutke opazimo pri visoki intenzivnosti.

4. Glasnost zvoka je raven človekovega slušnega zaznavanja tega zvoka. Glasnost je odvisna predvsem od osebe, ki zaznava zvok. Na primer, z zadostno intenzivnostjo pri 1000 Hz je lahko glasnost enaka nič (za gluhe osebe).

Za to osebo, ki zaznava zvok, je glasnost odvisna od frekvence in jakosti zvoka. Tako kot pri slušnem pragu je glasnost ponavadi največja pri frekvenci 1-3 kHz, in ko se frekvenca zmanjšuje ali poveča, se glasnost zmanjša.

Glasnost zvoka je kompleksna odvisno od intenzivnosti zvoka. V skladu s psihofizičnim zakonom Weber-Fechner, glasnost E neposredno sorazmerna z intenzivnostjo:

E \u003d k . lg (I / I 0), Kje k je odvisno od frekvence in jakosti zvoka.

Glasnost zvoka se meri v ozadja... Menijo, da je glasnost v ozadjih številčno enaka stopnji intenzitete v decibelih pri frekvenci 1000 Hz... Na primer glasnost zvoka E \u003d 30 ozadja; to pomeni, da določena oseba glede na stopnjo zaznave občuti določen zvok enako kot zvok, s frekvenco 1000 Hz in nivoja zvoka 30 dBA... Grafično (glej učbenik) so narisane krivulje enake glasnosti, ki so posamezne posamezne osebe.

Da bi diagnosticirali stanje slušnega aparata osebe, jo odstranijo avdiogram - odvisnost praga sluha od frekvence.

5. Višina zvoka se imenuje občutek osebe čistega tona. Ko se frekvenca dviga, se poveča tudi višina. Ko se intenzivnost povečuje, se višina nekoliko zmanjša.

6. Zven zvoka človek občutek te zapletene zvočne vibracije. Tembre zvoka je obarvanost zvok, po katerem razlikujemo glas človeka. Timbre je odvisen od zvočnega spektra zvoka. Vendar pa isti akustični spekter različni ljudje dojemajo različno. Torej, če dva človeka drug za drugega spremenita slušni aparat in pustita možganski zvočni analizator enak, potem se bo barva zvoka od ljudi, ki jih pozna, zdela drugačna, tj. morda ne prepozna glasu znane osebe ali pa se zdi, da je glas spremenjen.

Naloga UIRS

1. Preučiti strukturo slušnega aparata, teorijo zaznavanja zvoka in fizikalne temelje zvočnih raziskav v kliniki s pomočjo učbenikov.

2. Poiščite glasnost zvoka v ozadjih, če obstaja zvočna vibracija s frekvenco 50 Hz in stopnjo zvočne moči 100 dB.

Delovni nalog

Vaja št. 1. Določanje največje frekvence zaznanega zvoka

(Minimalne zaznane frekvence s tem zvočnim generatorjem ni mogoče določiti zaradi prehoda motenj v slušalke večinoma iz omrežja s frekvenco 50 Hz.)

Nastavite stikala v naslednji položaj:

-umetno omrežje - v položaju " Izklopljeno";

-frekvenčni množitelj (spodaj levo) do položaja » 100 ";

- "izhodna impedanca"na položaju" 50 ";

Preklopi desetine in enote decibelov v položaj " 0 ".

Priključite napajalni kabel generatorja v omrežje 220 V, stikalo " mreža"postavi v položaj" Na": priključite slušalke na generatorjev izhod.

Gumb za nastavitev izhodne napetosti " Reg. ven."dal na voltmeter 20 V

Nastavite frekvenco na 20.000 Hz (frekvenčni klic na

200 Hz in frekvenčni množitelj je v položaju "100". 200 Hz × 100 \u003d 20.000 Hz).

Frekvenčno znižajte frekvenco, določite njeno vrednost, pri kateri boste slišali zvok. Zapišite njen pomen. To je zaznana zgornja frekvenca preseka ( ν 1 vrh).

Če želite izboljšati to mejo, povečajte frekvenco od 10.000 Hz, dokler zvok ne izgine, pri čemer določite drugo vrednost zgornje mejne frekvence ν 2 upper.

Poiščite vrednost frekvence zgornje meje, ki ste jo zaznali kot aritmetično povprečje obeh dobljenih frekvenc: ν top \u003d (ν 1 vrh + ν 2 vrh) / 2.

Vaja številka 2... Ugotavljanje odvisnosti praga sluha od frekvence

Merite pri naslednjih frekvencah: 50, 100, 200, 400, 1000, 2000, 4000 in 8000 Hz. Za začetno raven vzemite takšno intenzivnost zvoka s frekvenco 1000 Hz (z oslabljenjem 0 dB), pri kateri glasnost zvoka za vas ne povzroča neprijetnih občutkov.

Nastavite frekvenco na 50 Hz, s pritiskom na desetine decibelov preklopite, da zvok izgine, nato zmanjšate slabljenje za 10 dB in uporabite gumb decibela za vstop v slabljenje, dokler zvok ne izgine. Rezultat zapišite v preglednico 1.

Tabela 1

Naprave za nadzor in merjenje.

Vibracijska osebna zaščitna oprema.

Organizacijski ukrepi za zaščito pred vibracijami.

Vključujejo uporabo posebnih načinov dela in počitka za delavce v vibracijsko nevarnih poklicih. V skladu z GOST 12.1.012-90 je dovoljeno povečanje ravni vibracij, pod pogojem, da se skrajša čas izpostavljenosti delavcev, kar bi moralo biti

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

kje V 480- standardna vrednost hitrosti vibracij za 8-urni delovni dan,

V ž - dejanska vrednost hitrosti vibracij.

V vseh primerih čas dela s splošno vibracijo ne sme biti več kot 10 minut, lokalni - 30 minut.

Mitts, rokavice in vložki v skladu z GOST 12.4 002-74 se uporabljajo kot osebna zaščita pred vibracijami pri delu z ročnim električnim orodjem.

Mitte so narejene iz bombažnih in lanenih tkanin. Del dlani je od znotraj podvojen s penasto gumo. Za zaščito pred splošnimi vibracijami se uporablja posebna obutev v skladu z GOST 12.4.024-76 (talni škornji za moške in ženske proti vibracijam, ki imajo večplastni gumijasti podplat).

Vibracijski merilni set IVSH-1 vključuje: vibracijski merilni pretvornik (senzor), merilni ojačevalnik, pasovne filtre, snemalno napravo. Merjenje vibracijske hitrosti se izvaja na površinah delovnega mesta ali na površini ročnega stroja. Merjenje splošnih vibracij se izvaja v skladu z GOST 12.1.043-84, lokalnih vibracij - v skladu z OST 12.1.042-84.

Zvok - to so elastične vibracije v trdnem, tekočem ali plinastem mediju, ki nastanejo kot posledica vpliva moteče sile na te medije in jih zaznajo slušni organi živega organizma.

Hrup - gre za naključne vibracije različne fizične narave, za katere je značilna kompleksnost časovne in spektralne strukture. V vsakdanjem življenju se hrup razume kot različne vrste neželenih zvočnih vibracij, ki nastanejo pri izvajanju različnih vrst dela in motijo \u200b\u200breprodukcijo ali zaznavanje govora, motijo \u200b\u200bpočitek itd.

Človeški slušni organ (sprejemnik zvočnih dražljajev) je sestavljen iz treh delov: zunanjega ušesa, srednjega ušesa in notranjega ušesa.

Zvočne vibracije, ki vstopajo v zunanji slušni kanal in segajo do tipične membrane, povzročajo njegove sinhrone vibracije, ki jih zaznamo do konca slušnega živca. Vzbude, ki nastanejo v celicah, se nato razširijo po živcih in vstopijo v centralni živčni sistem. Intenzivnost občutkov (Ln o) ob sprejemu zvoka ali hrupa (občutljivost) je odvisna od intenzivnosti dražljaja (Ln.p).

Ln o \u003d 10 Ln. R

Na primer, v pogojih popolne tišine je občutljivost sluha največja, vendar se ob dodatni izpostavljenosti hrupu zmanjša. Zmerno zmanjšanje slušne občutljivosti omogoča telesu, da se prilagodi okoljskim razmeram in ima zaščitno vlogo pred močnimi in dolgotrajnimi hrupmi.

Pokliče se izključitev zvoka na drugega preobleka, ki se v praksi pogosto uporablja za izolacijo uporabnega signala ali zatiranje neželenega hrupa (prikrivanje poslanega signala na visokofrekvenčnih linijah, sprejemanje signalov iz umetnih satelitov.)

Na fizične lastnosti zvoka vključujejo: frekvenco, intenzivnost (jakost zvoka) in zvočni tlak.

Frekvenca nihanja (f \u003d 1 / T \u003d w / 2p), kjer je T obdobje nihanja, w je krožna frekvenca. Merilna enota (Hz).

Človeško uho zaznava vibracijske premike elastičnega medija kot slišne v frekvenčnem območju od 20 do 20.000 Hz.

Celoten zvočni frekvenčni razpon je razdeljen na 8 oktavnih pasov. Octave je pas, v katerem je vrednost zgornje mejne frekvence (f1) dvakrat večja od vrednosti spodnje mejne frekvence (f2), tj. f1 / f2 \u003d 2. Tretji oktavni frekvenčni pas je frekvenčni pas, v katerem je to razmerje f1 / f2 \u003d 1,26. Za vsakogar oktavski pas nastavljena je vrednost geometrijske srednje frekvence:

Število geometrijskih srednjih frekvenc v oktavnih pasovih je:

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

Razlikovati:

Nizkofrekvenčni spekter - do 300Hz;

Srednja frekvenca - 300-800Hz;

Visoka frekvenca nad 800Hz.

Po GOST 12.1.003-83 "Standardi varstva pri delu. Hrup. Splošne varnostne zahteve" se hrup običajno razvršča po spektralnih in časovnih značilnostih.

Po naravi spektra se hrup deli na:

- širokopasovni, z neprekinjenim spektrom več kot eno oktavo;

Tonal, v spektru katerega so slišni diskretni toni.

Glede na časovne značilnosti se hrup deli na:

Konstante, katerih ravni se sčasoma spremenijo za največ 5 dBA (črpalke, prezračevalne enote, proizvodna oprema);

- nestalne, katerih ravni v osmurnem delovnem dnevu spremenijo čas za več kot 5 dBA.

Vmesni hrup razvrščamo v:

Časovno nihajoči, hrup, katerega ravni se sčasoma nenehno spreminjajo;

Občasno, hrup, katerega ravni močno padejo na raven hrupa v ozadju in trajanje intervalov. med katerim raven ostane konstantna in presega raven ozadja 1 sekundo ali več;

Impulz, sestavljen iz enega ali več zvočnih signalov, dolžine manj kot 1 sekundo. (umetni satelitski signal).

Hrup je kombinacija zvokov različnih frekvenc in jakosti, ki škodljivo vplivajo na človeka. Kot zvok mislimo na elastične vibracije delcev zraka, ki se zaradi delovanja neke moteče sile širijo v valovih v trdnem, tekočem ali plinastem mediju. Kot fizični pojav je hrup gibanje elastičnega medija kot fiziološki: zvočni valovi v območju od 16 do 20 000 Hz, ki jih zazna oseba z normalnim sluhom. Zvočni hrup - 20 - 20.000 Hz, ultrazvočni obseg - nad 20 kHz, infrazvoja - manj kot 20 Hz. Najvišja občutljivost je 1000-4000 Hz.

Za slušne vire je značilna zvočna moč (W), to je skupna količina zvočne energije, ki jo oddaja zvočni vir na enoto časa.

Fizikalne značilnosti hrupa

Intenzivnost zvoka - količina zvočne energije, ki jo zvočni val prenese v 1 s skozi površino 1 m2, pravokotno na širjenje zvočnega vala. R je razdalja do površine.

Zvočni tlak P [Pa] - dodatni zračni tlak, ki nastane, ko skozi njega prehaja zvočni val (razlika med trenutno vrednostjo skupnega tlaka in vrednostjo v nemotenem mediju).

Za vsako vibracijo je značilna frekvenca, torej število vibracij na sekundo. Po frekvenci se hrup deli na: nizkofrekvenčni (pod 400 Hz), srednje frekvenčni (400-1000), visokofrekvenčni (nad 1000).

Škodljivi učinki hrupa: kardiovaskularni sistem; neenakomeren sistem; organov sluha (ušesa), kar povzroča hipertenzijo, kožne bolezni, peptični ulkus. Zato je treba hrup normalizirati v skladu z regulativnimi zahtevami: GOST. Hrup. Splošne varnostne zahteve, Sanitarni standardi: Hrup na delovnih mestih v stanovanjskih javnih zgradbah in na ozemlju stanovanjskih stavb. Uredba o hrupu je namenjena preprečevanju poslabšanja sluha in zmanjšanju delovne zmogljivosti in produktivnosti delavcev. Po teh dokumentih se raven zvočnega tlaka normalizira glede na frekvenčni spekter. Ob upoštevanju razširjenega frekvenčnega območja (20-20000 Hz) pri ocenjevanju vira hrupa se uporablja logaritmični indikator, ki se imenuje raven zvočnega tlaka (SPL): Р - zvočni tlak na merilni točki [Pa]; P0 je najmanjša vrednost, ki jo človeško uho lahko zazna 10v -3 [Pa]. SPL prikazuje, kolikokrat dejanska vrednost presega prag. 140 dB - prag bolečine.

Za konstantne hrup se ravni zvočnega tlaka SPL (dB) v oktavnih pasovih z geometrijskimi srednjimi frekvencami 31,5, 63, 125, 250, 500, 1000, 2000, 4000, 8000 Hz normalizirajo. Vsaka frekvenca ustreza mejni vrednosti SPL, ki nima 8 negativnega učinka na osebo v 8-urnem delovnem dnevu.

Sanitarni standardi SN 2.2.4 / 2.1.8.562 - 96 ² Hrup na delovnih mestih, v prostorih stanovanjskih, javnih zgradb in na ozemlju stanovanjske gradnje ² ter GOST 12.1.003 - 83, da se človeku omeji izpostavljenost hrupu, se določijo najvišje dovoljene vrednosti ravni hrupa in omejevalni spekter hrupa za različne vrste delovnih dejavnosti. Pri tem upoštevamo namen prostorov, naravo stavbe in čas dneva (tabela 56, 57, 58).

Pri normalizaciji parametrov hrupa se upoštevajo tudi njihove časovne značilnosti. Po GOST 12.1.003 - ² Hrup. Splošne varnostne zahteve² glede na časovne značilnosti hrup razvrščamo kot konstanten, katerega nivo hrupa v 8-urnem delovnem dnevu spremeni čas za največ
5 dBA in prekinitve.

Vmesni hrup je razvrščen kot prekinitveni in impulziven. Nivo hrupa vmesnega hrupa se postopoma spreminja za 5 dBA ali več, trajanje intervalov, med katerimi raven ostane konstantna, je
1 sekunda ali več.

Impulzni hrup je sestavljen iz enega ali več piskov, od katerih je vsak traja manj kot eno sekundo. V tem primeru se morajo ravni zvoka razlikovati vsaj za 7 dBA.

Normalizirani parameter nestabilnega hrupa je ekvivalentna raven zvoka v dBA, to je vrednost ravni zvoka dolgoročnega konstantnega hrupa, ki ima v reguliranem časovnem intervalu T \u003d t 2 - t 1 enako vrednost nivoja zvoka kot obravnavani hrup, katerega nivo zvoka se spreminja pravočasno:

kjer je L Ai povprečna raven zvoka v i-tem intervalu, dBA;

t i - časovni interval, v katerem je raven v določenih mejah, s;

i je število nivojskega intervala (i \u003d 1,2, ... n).

Za zvok kot fizični pojav je značilen zvočni pritisk P(Pa), intenzivnost jaz (Š / m 2) in frekvenca f (Hz)

Za zvok kot fiziološki pojav sta značilna raven zvoka (ozadja) in glasnost (sanje).

Širjenje zvočnih valov spremlja prenos vibracijske energije v vesolju. Njegova količina, ki poteka skozi območje
1 m 2, ki se nahaja pravokotno na smer širjenja zvočnega vala, določa intenzivnost ali jakost zvoka jaz,

Š / m 2, (7.1)

kje E - pretok zvočne energije, W; S - Površina, m2.

Človeško uho je občutljivo ne na jakost zvoka, ampak na pritisk R, ki ga oddaja zvočni val, ki ga določimo s formulo

kje F Ali je normalna sila, s katero zvočni val deluje na površino, N; S - površina, na katero pade zvočni val, m 2.

Vrednosti zvočne jakosti in ravni zvočnega tlaka, ki jih je treba obravnavati v praksi, se zelo razlikujejo. Vibracije zvočnih frekvenc lahko človeško uho zazna le z določeno jakostjo ali zvočnim pritiskom. Vrednosti pragov zvočnega tlaka, pri katerih zvok ne zaznamo ali zvočni občutek preide v boleč občutek, se imenujejo prag sluha oziroma prag bolečine.

Prag slišnosti pri frekvenci 1000 Hz ustreza jakosti zvoka 10 -12 W / m 2 in zvočnemu tlaku 2 · 10 -5 Pa. Pri jakosti zvoka 1 W / m 2 in zvočnem tlaku 2,10 1 Pa (pri frekvenci 1000 Hz) se ustvari občutek bolečine v ušesih. Te ravni se imenujejo prag bolečine in presegajo prag za sluh za 10 12 oziroma 10 6 krat.

Za oceno hrupa je priročno izmeriti ne absolutno vrednost intenzitete in tlaka, temveč njihovo relativno raven v logaritmičnih enotah, za katero je značilno razmerje dejansko ustvarjene jakosti in tlaka glede na njihove vrednosti, ki ustrezajo prahu sluha. Na logaritmični lestvici povečanje jakosti in tlaka zvoka 10-krat ustreza povečanju občutka za 1 enoto, imenovano belo (B):

, Bel, (7.3)

kje jaz o in R o - začetne vrednosti jakosti in zvočnega tlaka (jakost in pritisk zvoka na pragu sluha).

Za začetno številko 0 (nič) Bel se vzame prag vrednosti zvočnega tlaka 2 · 10 -5 Pa (prag sluha ali zaznave). Celoten obseg energije, ki ga uho zazna kot zvok, se pri teh pogojih prilega v 13-14 B. Za udobje uporabljajo ne belo, temveč enoto, 10-krat manjšo - decibelo (dB), kar ustreza minimalnemu povečanju jakosti zvoka, ki ga zazna uho.

Zdaj je splošno sprejeto, da se karakterizira intenziteta hrupa v nivojih zvočnega tlaka, določenih s formulo

, dB, (7.4)

kje R - zvočni tlak koren-srednji kvadrat, Pa; R o - začetna vrednost zvočnega tlaka (v zraku Р o \u003d 2 · 10 -5 Pa).

Tretja pomembna značilnost zvoka, ki določa njegovo višino, je frekvenca vibracij, merjena s številom popolnih vibracij, opravljenih v 1 s (Hz). Frekvenca vibracij določa višino: višja kot je vibracijska frekvenca, višji je zvok. Vendar v resničnem življenju, tudi v proizvodnih pogojih, najpogosteje naletimo na zvoke s frekvenco od 50 do 5000 Hz. Človeški organ sluha reagira ne na absolutno, ampak na relativno povečanje frekvenc: povečanje frekvence vibracij za polovico se dojema kot zvišanje tona za določeno količino, imenovano oktava. Tako je oktava obseg, v katerem je zgornja frekvenca odrezavanja enaka dvakrat nižji frekvenci.

Ta predpostavka je posledica dejstva, da se, ko se frekvenca podvoji, višina spreminja za isto količino, ne glede na frekvenčni razpon, v katerem se ta sprememba pojavi. Za vsak oktavski pas je značilna geometrijska srednja frekvenca, določena s formulo

kje f 1 - spodnja frekvenca odrezavanja, Hz; f 2 - zgornja frekvenca odrezavanja, Hz.

Celoten frekvenčni razpon zvokov, ki jih človek sliši, je razdeljen na oktave z geometrijskimi srednjimi frekvencami 31,5; 63; 125; 250; 500; 1000; 2000; 4000 in 8000 Hz.

Porazdelitev energije po frekvencah hrupa je njegova spektralna sestava. Pri higienski oceni hrupa se meri tako intenziteta (jakost) kot tudi spektralna sestava frekvenc.

Zaznavanje zvokov je odvisno od frekvence vibracij. Zvoki enake stopnje intenzivnosti, vendar različnih frekvenc, se na uho zaznajo, da so neenakomerno glasni. S spreminjanjem frekvence se bistveno spremenijo ravni jakosti zvoka, ki določajo prag sluha. Odvisnost zaznavanja zvokov različnih intenzivnosti od frekvence ponazarja tako imenovane krivulje enake glasnosti (slika 7.1). Za oceno stopnje zaznave zvokov različnih frekvenc je bil uveden koncept stopnje glasnosti zvoka, tj. pogojno zmanjšanje zvokov različnih frekvenc, vendar enaka glasnost na isti nivo pri frekvenci 1000 Hz.

Sl. 7.1. Krivulje enake glasnosti

Raven glasnosti zvoka - stopnja intenzitete (zvočni tlak) določenega zvoka s frekvenco 1000 Hz, ki je enaka njemu po ušesu. To pomeni, da vsaka krivulja enake glasnosti ustreza eni vrednosti glasnosti (od stopnje glasnosti 0, ki ustreza slušnemu pragu, do stopnje glasnosti 120, kar ustreza pragu bolečine). Stopnja glasnosti se meri v nesistemski brezdimenzijski enoti - ozadju.

Ocena zaznavanja zvoka z uporabo glasnosti, izmerjene v ozadju, ne daje popolne fiziološke slike o vplivu zvoka na slušni aparat, saj povečanje ravni zvoka za 10 dB ustvarja občutek podvojitve glasnosti.

Kvantitativno razmerje med fiziološkim občutkom glasnosti in stopnjo glasnosti je mogoče dobiti iz lestvice glasnosti. Lestvica glasnosti je enostavno oblikovana ob upoštevanju razmerja, da vrednost glasnosti ena s ustreza ravni glasnosti 40 fonov (sl. . 7.2).

Sl. 7.2. Glasnostna lestvica

Dolgotrajna izpostavljenost hrupu pri visoki stopnji intenzivnosti lahko zmanjša občutljivost slušnega analizatorja, pa tudi povzroči motnje živčnega sistema in vpliva na druge telesne funkcije (moti spanec, moti intenzivno duševno delo), zato so za različne prostore in različne vrste dela določene različne dovoljene ravni. hrup.

Hrup, ki ne presega 30-35 dB, se ne počuti dolgočasno ali opazno. Ta raven hrupa je sprejemljiva za bralnice, bolniške oddelke, dnevne sobe ponoči. Za oblikovalske biroje, pisarniške prostore je dovoljena raven hrupa 50-60 dB.

Razvrstitev hrupa

Industrijski hrup lahko razvrstimo po različnih merilih.

Po izvoru - aerodinamični, hidrodinamični, kovinski itd.

Glede na frekvenčni odziv - nizkofrekvenčni (1-350 Hz), srednjefrekvenčni (350-800 Hz), visokofrekvenčni (več kot 800 Hz).

Glede na spekter - širokopasovni (hrup s stalnim spektrom širino več kot 1 oktavo), tonski (hrup, v spektru katerega so izraziti toni). Širokopasovni hrup z isto jakostjo zvoka na vseh frekvencah običajno označujemo kot "bel". Tonska narava hrupa za praktične namene se določi z merjenjem v frekvenčnih pasovih 1/3 oktave s presežkom ravni v enem pasu nad sosednjimi za najmanj 10 dB.

Glede na časovne značilnosti se hrup deli na konstanten ali stabilen in nestalni. Nenehni hrup je hrup, katerega nivo hrupa se v 8-urnem delovnem dnevu ali med merjenjem v prostorih stanovanjskih in javnih zgradb na ozemlju stanovanjskih stavb spremeni v času za največ 5 dBA, če se meri na čas, značilen za merilnik nivoja zvoka.

Vmesni hrup je hrup, katerega nivo hrupa se med 8-urnim delovnim dnem, med delovno izmeno ali med merjenjem v prostorih stanovanjskih in javnih zgradb, v stanovanjskem območju, sčasoma spremeni za več kot 5 dBA, merjeno s časom, značilnim za merilnik nivoja zvoka "počasi ".

Občasni hrup je lahko nihajoč, presihajoč in impulziven:

časovno različen hrup je hrup, katerega raven zvoka se skozi čas nenehno spreminja;

vmesni hrup je hrup, katerega nivo zvoka se postopno spreminja (za 5 dBA ali več), trajanje intervalov, med katerimi raven ostane konstantna, pa je 1 s ali več;

impulzni hrup je hrup, sestavljen iz enega ali več zvočnih signalov, ki trajajo manj kot 1 s, z ravenjo zvoka v dBA jaz in dBA, merjena na "impulzni" in "počasni" časovni značilnosti, se razlikujeta za najmanj 7 dB.

Za zadnji dve vrsti hrupa (prekinitveni in impulzni) je značilna močna sprememba zvočne energije skozi čas (piščalke, piski, udarci kovaškega kladiva, streli itd.).

Za neprekinjeni hrup na delovnih mestih so značilne stopnje zvočnega tlaka v dB v oktavnih pasovih z geometrijskimi srednjimi frekvencami 31,5; 63; 125; 250; 500; 1000; 2000; 4000; 8000 Hz, določeno s formulo (7.4).

Dovoljeno je, da značilnost konstantnega širokopasovnega hrupa na delovnih mestih zajema raven zvoka v dBA, merjeno s časom, značilnim za "počasni" merilnik nivoja zvoka, določenega s formulo:

, dBA, (7.6)

pri čemer je P (A) vrednost srednje-kvadratne vrednosti zvočnega tlaka ob upoštevanju korekcije "A" merilnika nivoja zvoka, Pa

Za občasni hrup na delovnih mestih je značilna enakovredna (energijska) raven zvoka v dBA.

Enakovredna (energijska) raven zvoka, L A (eq) v dBA danega spremenljivega hrupa - raven zvoka konstantnega širokopasovnega hrupa, ki ima enak povprečni kvadratni zvočni tlak kot ta spremenljivi hrup v določenem časovnem intervalu in je določen s formulo

, dBA, (7.7)

kje p A (t) - trenutna vrednost korenskega povprečnega kvadratnega zvočnega tlaka ob upoštevanju popravka " IN"merilnik nivoja zvoka, Pa; str 0 - začetna vrednost zvočnega tlaka (v zraku str 0 \u003d 2 · 10 -5 Pa); T - trajanje hrupa, h.

Laboratorijsko delo št. 5

Avdiometrija

Študent bi moral vedeti: kako se imenuje zvok, narava zvoka, viri zvoka; fizične lastnosti zvoka (frekvenca, amplituda, hitrost, intenzivnost, stopnja intenzivnosti, tlak, zvočni spekter); fiziološke značilnosti zvoka (višina, glasnost, tembre, minimalne in najvišje frekvence vibracij, ki jih zazna določena oseba, prag sluha, prag bolečine), njihova povezanost s fizičnimi značilnostmi zvoka; človeški slušni aparat, teorija zaznavanja zvoka; koeficient zvočne izolacije; akustična impedanca, absorpcija in odboj zvoka, koeficienti odboja in prodiranja zvočnih valov, odmev; fizične osnove zvočnih raziskovalnih metod v kliniki, koncept avdiometrije.

Študent mora biti sposoben: z uporabo generatorja zvoka odstranite odvisnost praga sluha od frekvence; določite najnižje in največje frekvence vibracij, ki jih zaznate, vzemite avdiogram z avdiometrom.

Kratka teorija

Zvok. Fizične lastnosti zvoka.

Po zvoku mehanski valovi s frekvenco nihanja delcev elastičnega medija od 20 Hz do 20 000 Hz, ki jih zazna človeško uho.

Fizično pokličite tiste lastnosti zvoka, ki obstajajo objektivno. Niso povezane s posebnostmi človekovega zaznavanja zvočnih vibracij. Fizične značilnosti zvoka vključujejo frekvenco, amplitudo vibracij, intenzivnost, stopnjo intenzivnosti, hitrost širjenja zvočnih vibracij, zvočni tlak, zvočni spekter zvoka, koeficiente odboja in penetracije zvočnih vibracij itd. Na kratko jih razmislimo.

1. Frekvenca nihanja... Frekvenca zvočnih vibracij je število vibracij delcev elastičnega medija (v katerem se zvočne vibracije širijo) na enoto časa. Frekvenca zvočnih vibracij je v območju od 20 do 20 000 Hz. Vsaka posamezna oseba zazna določen frekvenčni razpon (običajno nekoliko nad 20 Hz in pod 20.000 Hz).

2. Amplitudazvočna vibracija se imenuje največje odstopanje vibracijskih delcev medija (v katerem se zvočna vibracija širi) od ravnovesnega položaja.

3. Intenzivnost zvočnega vala (ali zaradi moči zvoka) je fizikalna količina, ki je številčno enaka razmerju energije, ki jo zvočni val prenese na enoto časa skozi enoto površinske površine, usmerjene pravokotno na vektor hitrosti zvočnega vala, to je:

kje W - energija valov, t - čas prenosa energije skozi območje z območjem S.

Intenzivnostna enota: [ jaz] \u003d 1J / (m 2 s) \u003d 1 W / m 2.

Bodimo pozorni na dejstvo, da sta energija in s tem intenziteta zvočnega vala neposredno sorazmerna s kvadraturom amplitude IN"In frekvence" ω »Zvočne vibracije:

Š ~ A 2in I ~ A 2 ; W ~ ω 2in I ~ ω 2.

4. Hitrost zvoka imenujemo hitrost širjenja energije zvočne vibracije. Za ravninsko harmonično valovanje je fazna hitrost (hitrost širjenja faze nihanja (valovna fronta), na primer največja ali najmanjša, tj. Šopek ali izpust medija) enaka hitrosti vala. Za kompleksno nihanje (po Fourierovem izrekanju ga lahko predstavljamo kot vsoto harmoničnih nihanj) uvedemo koncept skupinska hitrost - hitrost širjenja skupine valov, s katerimi se energija prenese z določenim valom.

Hitrost zvoka v katerem koli nosilcu je mogoče najti s formulo:

kje E - modul elastičnosti medija (Youngov modul), r je gostota medija.

S povečanjem gostote medija (na primer 2-krat), modul elastike E povečuje v večji meri (več kot 2-krat), zato se s povečanjem gostote medija hitrost zvoka povečuje. Na primer, hitrost zvoka v vodi je enaka ≈ 1500 m / s, v jeklu - 8000 m / s.

Za pline lahko formulo (2) pretvorimo in dobimo v naslednji obliki:

(3)

kjer je g \u003d C P / C V je razmerje molarnih ali specifičnih toplotnih zmogljivosti plina pri konstantnem tlaku ( C P) in s konstantno prostornino ( C V).

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

T - absolutna temperatura na Kelvinovi lestvici ( T \u003d t o C + 273);

M - molarna masa plina (za normalno mešanico zračnih plinov

M \u003d 29 × 10 -3 kg / mol).

Za zrak na T \u003d 273K normalni atmosferski tlak pa je hitrost zvoka υ \u003d 331,5 "332 m / s... Treba je opozoriti, da je intenzivnost vala (vektorska količina) pogosto izražena v smislu hitrosti vala:

ali, (4)

kje S × l - prostornina, u \u003d Š / S × l - prostornina gostote energije. Vektor v enačbi (4) se imenuje po Umovem vektorju.

5. Zvočni tlak je fizikalna količina, ki je številčno enaka razmerju modula tlačne sile F vibrirajoči delci medija, v katerem se zvok širi na območje S pravokotno usmerjeno območje glede na vektor tlačne sile.

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

Intenzivnost zvočnega vala je neposredno sorazmerna s kvadratom zvočnega tlaka:

I \u003d Р 2 / (2r υ), (7)

kje R - zvočni tlak, r - gostota medija, υ je hitrost zvoka v danem okolju.

6.Stopnja intenzivnosti. Intenzivnost (raven zvočne moči) je fizikalna količina, ki je številčno enaka:

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

kje jaz - jakost zvoka, I 0 \u003d 10 -12 W / m 2 - najnižja intenzivnost, ki jo zazna človeško uho s frekvenco 1000 Hz.

Stopnja intenzivnosti L na podlagi formule (8) se meri v bels ( B). L \u003d 1 B, če I \u003d 10I 0.

Največja intenzivnost, ki jo zazna človeško uho I max \u003d 10 W / m 2, tj. I max / I 0 \u003d 10 13 ali L max \u003d 13 B.

Pogosteje se stopnja intenzivnosti meri v decibelih ( dB):

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

Raven zvočne moči je mogoče najti s pomočjo zvočnega tlaka.

Kot I ~ P 2torej L (dB) \u003d 10 dnevnikov (I / I 0) \u003d 10 dnevnikov (P / P 0) 2 \u003d 20 dnevnikov (P / P 0)kje P 0 \u003d 2 × 10 -5 Pa (pri I 0 \u003d 10 -12 W / m 2).

7.V tonuimenovan zvok, ki je občasen proces (občasna nihanja vira zvoka niso nujno harmonična). Če zvočni vir povzroči harmonično vibracijo x \u003d ASinωt, potem se oglasi ta zvok preprosto ali čist ton. Kompleksni ton ustreza neharmoničnim periodičnim nihanjem, ki jih lahko po Fournierjevem teoremu predstavljamo kot niz preprostih tonov s frekvencami n o (glavni ton) in 2n približno, 3n približno itd., pokl overtones z ustreznimi amplitudami.

8.Akustični spekter zvok se imenuje skupek harmoničnih vibracij z ustreznimi frekvencami in amplitudami vibracij, v katere je mogoče razgraditi dani kompleksni ton. Kompleksni tonski spekter je linearen, tj. frekvenco n о, 2n о itd.

9. Hrup(zvočni hrup ) se imenuje zvok, ki je zapletena, ponavljajoča se vibracija delcev elastičnega medija. Hrup je kombinacija nepravilno spreminjajočih se zapletenih tonov. Zvočni spekter hrupa je sestavljen iz praktično katere koli frekvence v zvočnem območju, tj. zvočni spekter hrupa je neprekinjen.

Zvok je lahko tudi v obliki zvočnega buma. Sonic boom - to je kratkotrajni (ponavadi intenziven) zvočni učinek (pop, eksplozija itd.).

10.Koeficienti prodiranja in odboja zvočnega vala.Pomembna značilnost medija, ki določa odboj in prodor zvoka, je značilna impedanca (zvočna impedanca) Z \u003d r υkje r- gostota medija, υ je hitrost zvoka v mediju.

Če na primer ravninski val običajno pade na vmesnik med dvema medijema, potem zvok delno preide v drugi medij, del zvoka pa se odraža. Če zvok pade po intenzivnosti I 1, prehodi - I 2, odraža I 3 \u003d I 1 - I 2, potem:

1) koeficient prodora zvočnega vala b klical b \u003d I 2 / I 1;

2) koeficient odboja a imenovano:

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

Rayleigh je to pokazal b \u003d

Če υ 1 r 1 \u003d υ 2 r 2, torej b \u003d 1 (največja vrednost), medtem ko a \u003d 0, tj. ni odsevanega vala.