Билет №32. «Физические характеристики шума»

«Физические характеристики шума»

 

Шумом является всякий нежелательный для человека звук. В качестве звука мы воспринимаем упругие колебания, распространяющиеся волнообразно в твердой, жидкой или газообразной среде.) Частицы среды при этом начинают колебаться относительно положения равновесия, причем скорость таких колебаний (колебательная скорость v) значительно меньше скорости распространения волны (скорости звука с).

В газообразной среде скорость звука

где x — показатель адиабаты (для воздуха х = 1, 41); Р_СТ и r — давление и плотность газа.

При нормальных атмосферных условиях (Т=293К и Р_СТ = 1034 гПа) скорость звука с в воздухе равна 344 м/с.

Звуковое поле — это область пространства, в которой распространяются звуковые волны. В каждой точке звукового поля давление и скорость движения частиц воздуха изменяются во времени. Разность между мгновенным значением полного давления и средним давлением, которое наблюдается в невозмущенной среде, называется звуковым давлением р. Единица измерения звукового давления — Па.

На слух действует средний квадрат звукового давления

где черта означает осреднение во времени, которое в органе слуха человека происходит за Т₀=30-100 мс.

В плоской звуковой волне, т.е. такой, в которой поверхность, проходящая через точки с одинаковой фазой колебаний, является плоскостью, перпендикулярной направлению распространения колебания, отношение звукового давления к колебательной скорости не зависит от амплитуды колебаний.

При распространении звуковой волны происходит перенос энергии. Средний поток энергии в какой-либо точке среды в единицу времени, отнесенный к единице поверхности, нормальной к направлению распространения волны, называется интенсивностью звука в данной точке I (Вт/м²):

Величины звукового давления и интенсивности звука, с которыми приходится иметь дело в практике борьбы с шумом, могут меняться в широких пределах: по давлению до 10⁸ раз, по интенсивности до 10¹⁶ раз. Были введены логарифмические величины — уровни звукового давления и интенсивности.

Уровень интенсивности звука (дБ) определяют по формуле

,

где I ₀ — интенсивность звука, соответствующая порогу слышимости (I ₀=10^-12 Вт/м²) на частоте 1000 Гц. Величина уровня звукового давления (дБ)

,

где p ₀ — пороговое звуковое давление, выбранное таким образом, чтобы при нормальных атмосферных условиях уровни звукового давления были равны уровням интенсивности, т. е. p ₀ = 2× 1О^-5 Па на частоте 1000 Гц; p — среднеквадратичная величина звукового давления. Пороговая интенсивность звука (Вт/м²)

,

где r₀c₀ — плотность и скорость звука при нормальных атмосферных условиях.

Величину уровня интенсивности применяют при получении формул акустических расчетов, а уровня звукового давления — для измерения шума и оценки его воздействия на человека, поскольку орган слуха чувствителен не к интенсивности, а к среднеквадратичному давлению.

Ухо человека может воспринимать как слышимые только те колебания, частоты которых находятся в пределах 20 Гц – 20 кГц. Ниже 20 Гц и выше 20 кГц находятся области неслышимых человеком инфра- и ультразвука.

Шумы принято классифицировать (ГОСТ 12.1.003—76) по их спектральным и временным характеристикам.

В зависимости от характера спектра шумы бывают тональными, в спектре которых имеются слышимые дискретные тона, и широкополосными — с непрерывным спектром шириной более одной октавы. Например, шум дисковой пилы является тональным, а реактивного двигателя — широкополосным.

По временным характеристикам шумы подразделяют на постоянные, уровень звука которых за 8-часовой рабочий день изменяется во времени не более чем на 5 дБА, и непостоянные, для которых это изменение более 5 дБА. В свою очередь, непостоянные шумы делят на колеблющиеся во времени, прерывистые и импульсные.