Класифікація шумів

РОЗДІЛ 4. ШУМИ ТА ВІБРАЦІЇ

Шуми – хвилі звукового (акустичного) діапазону,утворені коливаннями твердих, рідких або газоподібних хвиль. Звук передається лише через пружні середовища (рідини, гази, тверді тіла), швидкість поширення звуку в газах визначається по формулі

(4.1)

де γ – показник адіабати (для повітря γ = 1,4); R = 8,31 Дж/(моль·К) – універсальна газова стала; μ – молярна маса газу, кг/моль; Т – температура газу, К.

В залежності від розмірів і виду звукопровідного матеріалу, хвилі можуть бути двох типів:

1. Поздовжні – напрям коливань часток середовища зберігається з напрямом поширення хвилі. Утворюють у звукопровідному матеріалі зони підвищеного і пониженого тиску, які міняються місцями з часом, викликаючи розтяг або стиск матеріалу.

2. Поперечні – напрям коливань часток середовища перпендикулярний до напряму поширення хвилі. Викликають зсув у звукопровідних матеріалах, тому мають місце лише у твердих тілах.

В табл. 4.1 наведені швидкості поширення хвиль у деяких матеріалах.

Таблиця 4.1. Швидкості поширення звукових хвиль

Речовина	Швидкість поширення хвиль, м/с
поздовжніх	поперечних
Алюміній	6 320	3 130
Залізо	5 900	3 230
Мідь	4 730	2 300
Цинк	4 120	2 350
Кварцове скло	5 570	3 520
Вода	1 481	–
Повітря		–

Джерелом шуму на виробництві найчастіше є працююче обладнання, транспортні засоби, системи кондиціювання та очистки повітря. Шуми на виробництві небажані, оскільки негативно впливають на організм людини.

Фізичними характеристиками шумів є:

1. Амплітуда А – максимальне відхилення точки, що здійснює коливальний рух, від її початкового положення. Одиниця виміру амплітуди – міліметр (мм).

2. Частота f – кількість повних коливань точки в одиницю часу. Одиниця виміру частоти – герц (Гц). Вухо людини має найбільшу чутливість в області частот 1000…3000 Гц.

3. Період Т – час одного повного коливання матеріальної точки.

(4.2)

Одиниця виміру періоду – секунда (с).

1. Кругова частота ω – кількість повних коливань за період у 2π секунд.

(4.3)

Одиниця виміру кругової частоти – радіан за секунду (рад/с).

5. Інтенсивність (сила звуку) І – кількість енергії, що проходить за 1 с через одиницю площі, перпендикулярну до напрямку її поширення. Одиниця виміру інтенсивності – ват на метр квадратний (Вт/м²).

Звуки сприймаються людиною лише тоді, коли їх інтенсивність лежить у межах від 10^-12 до 10 Вт/м². Мінімальне значення називається нижнім порогом чутності, а максимальне – больовим порогом відчуття, причому ці значення різні для різних частот звуку. Залежність порогів чутності від частоти звукової хвилі наведена в Додатку К.

6. Звуковий тиск Р – абсолютна різниця між тиском максимального згущення повітря і барометричним тиском. Одиниця виміру звукового тиску – Паскаль (Па).

За слуховим відчуттям звук характеризується наступними величинами:

1. Рівень інтенсивності (гучність) – складна функція інтенсивності (головним чином) та частоти звуку

(4.4)

де І ₀ = 10^-12 Вт/м² – нульовий рівень інтенсивності, що дорівнює порогу чутності при частоті 1000 Гц; І – інтенсивність звуку. Одиниця виміру рівня інтенсивності – бел (Б), проте на практиці використовують його десяту частину – децибел (дБ).

2. Висота – функція лише частоти звуку. Подвоєння частоти називається октавою, потроєння – квінтою, відношення частот 3:4 – квартою. Людина вловлює різницю у частоті двох звуків до 0,1 Гц.

3. Тембр – відтінок, за яким відрізняються звуки однакової висоти та сили від різних джерел. Визначається набором частот простих коливань, що входять до складу звуку.

Коливання прийнято поділяти на три типи:

а) Інфразвукові – коливання, що відбуваються з частотою від 0 до 16 Гц. Виникають при коливаннях і раптових рухах масивних тіл, не викликаючи при цьому звукового відчуття.

б) Звукові (шуми) – коливання, що відбуваються з частотою від 16 до 20 000 Гц.

а) Ультразвукові – коливання, що відбуваються з частотою понад 20 000 Гц. Також не викликають слухового відчуття, використовуються у засобах зв’язку, пеленгації та локації, у дефектоскопії при виявленні внутрішніх дефектів, в медицині.

Людина сприймає вухом тільки звукові коливання із силою звуку в діапазоні 0…140 дБ, причому зміна сили звуку менш ніж на 1 дБ не відчувається.

Всі шуми за частотою поділяються на низькочастотні (діапазон від 16 до 350 Гц), середньо частотні (діапазон від 350 до 800 Гц) і високочастотні (з частотою понад 800 Гц).

Від частоти шумів залежать порогові значення сили звуку і звукового тиску, тому необхідно знати частотний спектр шуму.

За спектром коливань шуми бувають:

Широкосмугові – з безперервним спектром шириною більше однієї октави (смуги частот, в якій верхня частота вдвічі більша за нижню).

Тональні – шуми, у спектрі яких є добре чутні дискретні частоти.

За змінами у часі шуми поділяються на:

Постійні – рівень звуку яких за робочий день змінюється не більш, ніж на 5 дБ.

Непостійні – рівень звуку яких за робочий день змінюється більш, ніж на 5 дБ. При цьому непостійні шуми поділяються на три види:

а) коливні в часі – рівень звуку безперервно змінюється в часі.

б) переривчасті – рівень звуку змінюється ступнево, причому тривалість інтервалів постійного рівня складає більше 1 с.

в) імпульсні – один або кілька звукових сигналів тривалістю менше 1 с.

Дата добавления: 2015-07-13