Основные понятия и единицы измерения шума и вибраций

Лекция №

Тема: ШУМ И ВИБРАЦИИ.

Шум - беспорядочные звуковые колебания разной физической природы, характеризующиеся случайным изменением параметров.

Звук - механические колебания упругой среды. Характеристики звука:

- частота - число колебаний в сек,/ Гц.

- звуковое давление, р, Па,

- колебательная скорость частиц среды, V м/с,

- скорость звука. с, м/с,

- мощность звука, N, Вт

- интенсивность звука, /, Вт/м.

Звуковые колебания среды возникают при нарушении её

стационарного состояния под действием возмущающей силы.

Частицы среды начинают колебаться относительно положения

равновесия, образуется звуковая (акустическая) волна.

Частота звука - количество колебаний в секунду. Слуховой орган

человека воспринимает в виде слышимого звука колебания упругой

среды, имеющие частоту от 20 до 20000 Гц.

Во время звуковых колебаний в среде образуются области

пониженного и повышенного давления, которые определяют

звуковое давление. Звуковым давлением называется разность между

мгновенным значением полного давления и средним давлением в

невозмущённой среде.

Ухо человека воспринимает звуковое давление в диапазоне

2* 10 ^-5-2* 10²Па.

Обычный разговор создаёт звуковое давление около 0.1 Па.

При распространении звуковой волны в пространстве происходит

перенос энергии. Характеристикой источника шума служит

звуковая мощность, которая определяется общим количеством

звуковой энергии, излучаемой источником шума в единицу времени.

Количество переносимой энергии определяется интенсивностью

звука. Средний поток энергии в какой-либо точке среды в единицу

времени, отнесённый к единице площади поверхности, нормальной

к направлению распространения звуковой волны, называется

интенсивностью звука в данной точке.

1 = р²/ р*с (Вт/м²), где

Р — звуковое давление,

р - плотность среды,

с - скорость звука.

Диапазон восприятия человеком интенсивности звука

10 ^-12-10²Вт/м².

Наименьшие звуковое давление и интенсивность звука, воспринимаемые ухом человека, определяют порог слышимости, наибольшие, вызывающие болевые ощущения, - болевой порог. Между порогом слышимости и болевым порогом лежит область слышимости.

Диапазоны значений давления и интенсивности звука очень велики, поэтому для удобства шотландский физик А.Белл предложил использовать логарифмическую шкалу и ввёл новую величину, характеризующую уровень звукового давления и уровень интенсивности звука.

Уровень интенсивности определяется как

I - интенсивность звука в данной точке,

1₀- интенсивность звука на пороге слышимости.

Аналогично вводится уровень звукового давления:

L = 2*lg(P/P₀),

Р - звуковое давление в данной точке,

Р_о - звуковое давление на пороге слышимости.

Ухо человека реагирует на величину, в 10 раз меньшую, чем Белл, поэтому широкое распространение получила величина дециБелл

(ДБ).

Уровнями интенсивности шума обычно оперируют при выполнении

акустических расчётов, а уровнями звукового давления - при

гигиенической оценке шума.

Восприятие человеком звука определяется громкостью, которая

зависит от сочетания частоты и звукового давления.

Громкость - мера силы слухового ощущения, вызываемого звуком.

Единица измерения громкости - фон.

С помощью специальных санитарно - гигиенических исследований

были построены кривые равной громкости, отражающее восприятие

человеком шума.

По этим кривым видно, что человек воспринимает как равно

громкие звуки с частотой 5000Гц и интенсивностью 10 ^-9 Вт/м и с

частотой 40 Гц и интенсивностью 10 ^-5 Вт/м².

Каждый источник шума может быть представлен частотным

спектром шума, т.е графическим изображением зависимости

уровней звукового давления от частоты шума.

Диапазон частот, наиболее важный для слухового восприятия (45 -

10000 Гц) разбит на полосы определённой ширины (fi, f2). Полоса

частот, у которой отношение верхней граничной частоты f₂ к

нижней fi называется октавой.

Характеристикой каждой октавы является среднегеометрическая

частота, вычисленная для её граничных частот.

f=Vfi*f₂.

Классификации шума:

1. по характеру спектра: широкополосные (с непрерывным
спектром шириной более одной октавы) и тональные, в спектре
которых видны дискретные тона.

2. по частотному составу: высокочастотные (1000 - 8000 Гц),
среднечастотные (400 - 1000 Гц), низкочастотные (20 - 400 Гц).

3. по временным характеристикам: постоянные ()

1. Следует различать скорость колебания частицы V относительно

своего среднего положения равновесия и скорость распространения

звуковой волны С.

Скорость движения частиц (колебательная скорость) определяется

формулой

V = P/(p*c),

где

Р - звуковое давление, Па,

р - плотность среды,

с - скорость звука.

Скорость звука

c = A,*f,

где

X - длина звуковой волны, м (1 - 2 метра),

f - частота колебаний, с" ¹.

Скорость звука зависит от упругих свойств, температуры и

плотности среды.

2. Давление звука, воспринимаемое человеком, меняется по закону
синусоиды:

Р = Р_т * Sin 27cft,

где

Р_т - амплитуда колебаний звукового давления,

f-частота, Гц,

t — время, с.

3. Область "неслышимых" звуков:
инфразвук - до 16 20 Гц,
ультразвук - 2* 10⁴ - 10⁹ Гц,
гиперзвук - 10⁹ - 10¹³ Гц.

4. Белл Александр Грейам - шотландский физик, один из
изобретателей телефона.

4. Если для диапазона частот f₂/f = V2 = 1.26, то ширина частотной
полосы - 1/3 октавы.

5. Для гигиенических целей шумы исследуют в октавных, а для
технических - в третьоктавных полосах частот.

Дата добавления: 2014-01-20