Рівень інтенсивності та рівень звукового тиску. Зв'язок цих рівнів

Класифікація шумів в залежності від походження, часу, частоти та спектра шуму.

Шум – це сукупність звуків різної частоти i інтенсивності, які виникають внаслідок коливального руху частинок в пружних середовищах (твердих, рідких, газоподібних).

Звукова хвиля – процес розповсюдження коливального руху в середовищі.

Звукове поле – середовище, в якому розповсюджуються звукові хвилі.

Класифікація шуму: за характером спектру, часовій характеристиці, частотному складу, джерелу виникнення. За характером спектру розрізняють шум: широкополосний з неперервним спектром i тональний, до складу якого входять дискретні звуки. За часовою характеристикою розрізняють постійний шум, рівень звуку якого змінюється не більше, ніж на 5 дб i непостійний. За частотним складом шуми поділяють на низькочастотні (до 300 Гц), середньочастотні (до 1000 Гц), i високочастотні (понад 1000 Гц). За джерелом виникнення розрізняють ударні шуми (ковка, штамповка), механічні (тертя, биття вузлів i деталей машин), аерогідродинамічні (рух повітря та pi дин).

Основні фізичні характеристики звука – частота f (Гц), звуковий тиск Р (Па), інтенсивність або сила звуку I (ВТ/м2), звукова потужність тп (Вт).

Звуковий тиск Р – це різниця тисків в збуреному та незбуреному середовищах, яка виникає внаслідок періодичної появи областей розрідження та підвищеного тиску при розповсюдженні коливань в середовищі.

Інтенсивність (сила) звуку I – кількість енергії, що переноситься звуковою хвилею за одиницю часу через одиницю поверхні, орієнтованої нормально до напрямку розповсюдження хвилі.

Поріг чутливості – мінімальна інтенсивність звуку, яка сприймається вухом людини. Стандартна частота порівнювання 1000 Гц. Для цієї частоти поріг чутливості Іо = 10 -12Вт/м2 з відповідним звуковим тиском Ро = 2-10 -5 Па.

Поріг больового відчуття – максимальна інтенсивність звуку, для якої орган слуху починає сприймати больове відчуття. Відповідає параметрам 1-10 Вт/м2, Р = 2-102Па.

Постійний шум на робочих місцях оцінюється рівнем звукового тиску в дБ, що вимірюється на середньогеометричних частотах (Fср) октавних смуг зі значеннями 31,5; 63; 125; 250; 500; 1000; 2000; 4000; 8000 Гц. Середньогеометричну частоту () октавної полоси обчислюють за формулою:,

де f1, f2 – відповідно верхня і нижня частоти октавної полоси. Як одночислову характеристику шуму використовують параметр рівня звуку в дБ А, що являє собою середньозважену величину частотних характеристик звукового тиску з урахуванням біологічної дії на організм людини. Швидкість поширення звукових хвиль залежить від пружних властивостей, температури, щільності, вологості середовища, в якому вони поширюються. Наприклад, усереднена швидкість поширення звукових хвиль у бетоні дорівнює 3000 – 4000 м/с, у сталі – 5000 м/с, а в повітрі, при tº = 20 ºС, та тиску В = 760 мм. рт. ст., дорівнює 344 м/с. При поширенні звуку в пружному середовищі під дією звукових коливань утворюються ділянки згущення і розрідження тиску, які чергуються, що і визначає величину звукового тиску (P), як різницю тисків в збудженому (Р2) і не збудженому (Р1) середовищі (рис. 1). Іншими словами, стосовно повітряного середовища, звуковий тиск це перемінна складова тиску повітря, що виникає в результаті збудження звуком, який накладається на атмосферний тиск і викликає його флуктуації. Процес поширення звуку відбувається з перенесенням кінетичної енергії, який виражається у вигляді інтенсивності звуку (I). Інтенсивність звуку – це середня кількість звукової енергії, що проходить в одиницю часу через одиницю поверхні, перпендикулярну до напрямку поширення звуку:I = V · P; I = P²/(ρ · С). де V – миттєве значення швидкості коливань; Р – миттєве значення звукового тиску; ρ – щільність середовища; (ρ · С) – питомий акустичний опір середовища; С – швидкість звуку в середовищі. Існують мінімальні значення інтенсивності звуку (Io) та звукового тиску (Рo), що розрізняються органами слуху людини. Ці величини називаються граничними. Вони встановлені для частоти 1000 Гц і складають Io = 10ˉ¹² Вт/м²; Рo = 2 · 10ˉ5 Па. Вплив звуку на межі болючого відчуття людини перевищує граничні значення ~ у 1014 разів. Причому, значення цих порогів залежать і від частоти звукових коливань. Так, найнижчі граничні значення цих параметрів спостерігаються в діапазоні 1...5 кГц. У зв'язку з таким значним динамічним діапазоном сприйняття інтенсивності звуку і звукового тиску людиною, для зручності графічного зображення, наприклад за частотним спектром, представляють відносні логарифмічні рівні інтенсивності й звукового тиску стосовно граничних значень I0 і Р0 у такому вигляді:Li = 10 Lg I / I0. Оскільки інтенсивність звуку (I) пропорційна квадрату звукового тиску (Р), то виходячи з цього, можна представити величину логарифмічного рівня інтенсивності звуку в такий спосіб:Lр = 10 Lg Р² / Р²0 = 20Lg Р / Р0. Цю величину прийнято називати рівнем звукового тиску. Вона використовується при акустичних вимірах і визначенні нормативних значень, що вказані у відповідних нормативних документах. Відповідно до прийнятих одиниць виміру виходить, що коли діюча інтенсивність звуку, наприклад (I1), перевищує граничну в 10 разів, тобто I1 / I0 = 10 то результуюча величина складає 1 Б (Бел). Якщо перевищення становить 100 разів, то I2 / Iо = 2 Б. і т. д. У такий спосіб забезпечується вимір рівня звукового тиску у відносних одиницях – Белах. Причому встановлено, що орган слуху людини здатний розрізняти приріст інтенсивності звуку на 0,1 Б, тобто на 1 дБ, який і прийнятий за основну одиницю виміру.

Дата добавления: 2015-05-07