Измерение параметров производственного шума

 

Выполнили: Студенты ПСк-11-1

Курмах Т.С. Асетов М

Толеубай Е. Аманбеков Д.

Проверила: асс. Расилова А

 

 

Алматы 2014

 

1 Лабораторная работа № 1. Измерение параметров производственного шума

1.1 1.1 Цель работы

 

Ознакомление с физико-техническими характеристиками шума, его влиянием на организм человека, гигиеническим нормированием, получение навыков работы с шумоизмерительной аппаратурой и методикой измерения параметров шума, измерение уровней звукового давления и определение эффективности звукоизолирующего ограждения.

 

1.2 Содержание работы

 

1.2.1 Измерение уровней звукового давления шума, создаваемого

звуковым генератором.

1.2.2 Расчет требуемой звукоизоляции, выбор материала перегородки.

1.2.3 Измерение уровней звукового давления при наличии перегородок.

1.2.4 Расчет звукоизоляции однослойного ограждения.

 

1.3 Общие сведения

 

В последнее десятилетие в связи с бурным развитием техники, сопровождающимся постоянным увеличением мощности и производительности машин, скорости их рабочих органов, шум на рабочих местах постоянно возрастает и во многих случаях значительно превышает допустимые меры. Это привело к тому, что человек на производстве и в быту постоянно подвергается воздействию шума высоких уровней. Проблема борьбы с шумом является неотъемлемой частью охраны труда и защиты окружающей среды.

Борьба с шумом является комплексной проблемой, связанной с решением гигиенических, технических, управленческих и правовых задач.

 

1.4 Физико-технические характеристики шума

Любое нарушение стационарности состояния сплошной жидкой, твердой или газообразной среды в какой-то точке пространства приводит к появлению возмущений, распространяющихся от этой точки, которые называют волнами.

Шум – беспорядочное сочетание звуков различной частоты и интенсивности, вызывающее неприятные субъективные ощущения.

Пространство, в котором распространяются звуковые волны, называется звуковым полем.

Звук характеризуется частотой, интенсивностью и звуковым давлением.

Частота звука влияет на слуховое восприятие, определяя высоту звучания. Слуховой орган человека воспринимает в виде слышимого звука колебания упругой среды в диапазоне частот 16 Гц-20 кГц - волны называют звуковыми. Колебания с частотами ниже 16 Гц называют инфразвуковым, выше 20 кГц- ультразвуком.

Увеличение частоты от 100 до 200 Гц или от 1 до 2 кГц вызывает одинаковое ощущение повышения тона в два раза. Эта особенность слуха позволила воспринимаемый ухом человека частотный диапазон разбить на 10 октав, где октава – это полоса частот, в которой отношение верхней частоты к нижней равно 2. Для обозначения октавы используется среднегеометрическая частота

.

Например, для октавы 45-90 Гц =63 Гц.

Так как шум представляет собой беспорядочное сочетание звуков, различных по частоте к звуковому давлению, то по частотному спектру шум подразделяется на широкополосный, с непрерывным спектром шириной более одной октавы, тональный, в спектре которого преобладает одна или несколько частот, т.е. звуки находятся на одной высоте. Импульсный шум воспринимается как отдельные удары и состоит из одного или нескольких импульсов звуковой энергии, продолжительностью каждого 1с.

Звуковая волна несет определенную энергию в направлении распространения. Энергия, переносимая звуковой волной в единицу времени через единицу поверхности, называется интенсивностью звука(J) и измеряется в Вт/м² . Наименьшая интенсивность звука, которую слышит ухо, называется порогом слышимости J_min=10^-13 Вт/м², а наибольшая интенсивность, которая воспринимается на слух и создает ощущение боли – болевым порогом J_mах=10 Вт/м². В диапазоне от порога слышимости до болевого порога интенсивность увеличивается в десять раз. Человеческому уху такой большой диапазон доступен благодаря способности уха реагировать не на абсолютную интенсивность, а на её прирост, называемый уровнем интенсивности. При увеличении интенсивности в десять раз звук воспринимается как вдвое более громкий. В связи с наличием ступенчатости восприятии и большой широты диапазона воспринимаемых энергий используют логарифмическую шкалу, так называемую шкалу бел или децибел.

Уровень интенсивности равен

 

Б или дБ, (1.1)

где J – интенсивность данного звука, Вт/м²;

J₀- интенсивность на пороге слышимости, Вт/м².

 

Весь огромный диапазон слышимых звуков укладывается в 140 дБ, что упрощает процедуру оценки шума и учитывает особенности восприятия звуков.

Звуковое давление Р, (Па) – разность между атмосферным давлением и давлением в данной точке звукового поля.

Между силой звука и звуковым давлением существует квадратичная зависимость

 

где J – интенсивность данного звука, Вт/м²;

р – звуковое давление, (Па);

ρ – плотность среды, кг/м³;

С- скорость распространения звука в среде, м/с.

 

Порогу слышимости на эталонной частоте (1000 Гц) соответствует

Р₀ = 2х10^-5 Па, болевому порогу - Р_max = 2х10² Па.

Уровень звукового давления

, дБ или дБ. (1.2)

 

Уровнями интенсивности шума обычно оперируют при выполнении акустических расчетов, а уровнями звукового давления – при измерении шума и оценке его воздействия на человека, так как наш орган слуха чувствителен не к интенсивности, а к среднеквадратичному давлению.

Слуховой орган неодинаково чувствителен к звукам различных частот. Звуки малой частоты воспринимает как менее громкие по сравнению со звуками большей частоты. Высокочастотный шум более опасен для человека, что учитывается при гигиеническом нормировании. Поэтому для оценки субъективного ощущения введено понятие уровня громкости. Единицей уровня громкости является фон. Он соответствует разности уровней интенсивности в 1 Б эталонного звука при частоте 1000 Гц. Таким образом, на частоте 1000 Гц уровни громкости (в фонах) совпадают с уровнями звукового давления (в децибелах). Уровень громкости является его звуковая мощность. Она соответствует общему количеству звуковой энергии, излучаемой источником шума в окружающее пространство за единицу времени

 

(1.3)

где Р – звуковая мощность источника, Вт;

Р₀ – пороговая величина звуковой мощности, Р₀= 10^-12 Вт.

 

По временным характеристикам шумы делятся на постоянные и непостоянные.

К постоянным относятся шумы, уровень звука которых за 8-и часовой день изменяется во времени не более, чем на 5 дБА.

Уровни непостоянного шума оцениваются эквивалентным уровнем звука , характеризующимся средним значением энергии звука в дБА. Этот уровень измеряется специальным интегрирующим шумомером или рассчитывается по формуле

 

(1.4)

где t_{i -} доля числа отсчетов в данном интервале уровней от общего числа отсчетов, %;

L_i – средний уровень звука в данном интервале;

i- 1, 2, 3 ……;

n – число отсчетов уровней.

 

Шум, являющийся сложным звуком, можно разложить на простые составляющие, графическое изображение которых называ­ется спектром. Спектр шума может быть разным. По характеру спектра шумы подразделяют на широполостные и тональные. По величине интервалов между составляющими его звуками различают шум дискретный (линейчатый) с большими интервалами, сплош­ной с бесконечно малыми интервалами и смешанный, характери­зующийся отдельными пиковыми дискретными составляющими на фоне сплошного спектра. Производственные шумы чаще всего имеют смешанный спектр.

По частоте шумы разделяют на низкочастотные, если макси­мальные уровни звукового давления лежат в области низких час­тот (до 350 Гц), среднечастотные (максимум в диапазоне частот 350...800 Гц) и высокочастотные (максимум выше 800 Гц).

По временным характеристикам шумы подразделяют на посто­янные и непостоянные. К постоянным относятся шумы, уровни звука которых за восьмичасовой рабочий день изменяются во времени не более чем на 5 дБ. А (уровень звука измеряется шумомером по шкале А). Непостоянные шумы разделяют на колеблющиеся во вре­мени, прерывистые и импульсные. К колеблющимся шумам относят­ся такие, уровни звука которых непрерывно меняются во времени. К прерывистым — шумы, уровни звука которых меняются ступен­чато на ≥5 дБ. К импульсным — шумы, состоящие из одного или нескольких звуковых сигналов, длительность каждого из которых менее 1 с. Наибольшую опасность для человека представляют то­нальные высокочастотные непостоянные шумы.

1.7 Защита от шума

Общая квалификация средств и методов защиты от шума приведена в ГОСТ 12.1.0.29-80 «ССБТ. Средства и методы защиты от шума. Классификация».

Уменьшение шума в источнике возникновения: замена ударных механизмов безударными, возвратно-поступательных движений вращательными, подшипников качения на подшипники сколь­жения, совершенствование кинематических схем, применение пластмассовых деталей, использование глушителей из звуко­поглощающего материала, виброизоляция шумных узлов и ча­стей машин, покрытие издающих шум поверхностей вибродемпфирующим материалом, статическая и динамическая балан­сировки.

Звукопоглощение: метод основан на поглощении звуковой энер­гии волн, распространяющихся по воздуху звукопоглощающими материалами, которые трансформируют ее в тепловую.

Звукопоглощающие материалы и конструкции подразделяют:

- на волокнисто-пористые (войлок, минеральная вата, фетр, аку­стическая штукатурка и др.);

- мембранные (пленка, фанера, закрепленные на деревянные обрешетки); - резонаторные (классический резонатор Гельмгольца);

- комбинированные.

Звукопоглощающие свойства материалов определяются коэф­фициентом звукопоглощения, равным отношению количества поглощенной звуковой энергии к общему количеству падающей энергии

 

 

, (1.10)

причем при ά = 0 вся звуковая энергия отражается без поглоще­ния; при ά = 1 вся энергия поглощается (рисунок 1.1).

 

Рисунок 1.1 -Схема поглощения (отражения) звуковой энергии в листовом конструкционном материале

 

Коэффициент звукопоглощения а конструкционными материалами (элементами):

- бетоном.................................................................... 0,015;

- стеклом.................................................................... 0,02;

- деревом.................................................................... 0,1;

- войлоком.................................................................. 0,3 — 0,5;

- открытым окном..................................................... 1,0.

 

Звукопоглощение в помещении определяют по формуле

 

ΔL_0бл = 101g (A₂/A₁), (1.11)

 

где А, — полное звукопоглощение в помещении до установки облицовки,

м² (A_t = ά_необлS_пов, м²; принимают ά_нео6л = 0,1);

А₂ — эк­вивалентная площадь поглощения после установки облицовки, м² (A₂ = А, +ΔA, где ΔА— добавочное поглощение, вносимое облицовкой).

Тогда величина снижения шума составит

 

ΔL_0бл = 101g (ΔA/A₁). (1.12)

 

Звукоизоляция: метод основан на отражении звуковой волны, падающей на ограждение (экран).

На рисунке 1.2, апоказаны пути проникновения шума (воздушного и структурного) при нахождении его источников как снаружи, так и внутри здания, а на рисунке 1.2, б— пути проникновения шу­мов из шумного в тихое помещение. От наружного или внутрен­него источника воздушный шум проникает через окна и стены, а вибрации передаются по грунту, трубопроводам и строительным конструкциям, колебания которых вызывают появление струк­турного шума.

Звукоизолирующие свойства ограждения (экрана) характери­зуются коэффициентом звукопроницаемости т — отношением про­шедшей звуковой мощности к падающей

.

 

Рисунок 1.2 - Проникновение шумов:

а — в здание: / — источник шума; 2 — источник вибраций; I — воздушный шум; II — структурный шум; б — из одного помещения в другое: 1,2— распростра­няющиеся по воздуху звуки или шумы; 3 — энергия упругих колебаний — рас­пространяется по строительным конструкциям и излучается в виде шума (струк­турные или ударные звуки, шумы); I — шумное помещение, II — тихое помещение

 

Звукоизолирующая способность конструкции

 

R = –10lg/τ. (1.13)

 

Увеличение расстояния от машин (аппаратов), производящих сильный шум: суммарный уровень шума, дБ, на расстоянии г, м, от источника в свободном пространстве

 

L_Σ = L₀-201gr- 11, (1.14)

 

где L₀ — уровень шума источника, дБ.

Защита от шума работающих может осуществляться коллективными и индивидуальными средствами.

Средства коллективной защиты по отношению к источнику возбуждения делятся на снижающие шум в источнике его возникновения и снижающие шум на пути его распространения от источника до защищаемого объекта.

Средства коллективной защиты в зависимости от способа реализации подразделяются на:

- архитектурно-планировочные (планировка зданий, генеральные планы объектов, рациональное размещение оборудования, рабочих мест, зон и режимов движения транспортных средств, создание шумозащитных зон);

- - акустические (звукоизоляция, звукопоглащение, виброизоляция,

глушители шума);

- организационно-технические (применение малошумных технологических процессов, оснащение шумных машин средствами дистанционного управления и автоматического контроля, совершенствование технологии ремонта и обслуживания машин, применение малошумных машин, использование рациональных режимов труда и отдыха).

 

1.8 Применяемые приборы и оборудования

 

Установка смонтирована внутри стенда и представляет собой (рисунок 1.3) камеру, раздельную съемной перегородкой. В камере установлены источники шума (динамик и электрический звонок) и конденсаторный микрофон. Динамик подключен к звуковому генератору, а микрофон к шумомеру.

Диапазон измерения шумомера 60-115 дБ. Шумомер измеряет уровни звукового давления (дБ) в октавных полосах на среднегеометрических частотах от 63 до 8000 Гц и общий уровень звука (дБА).

На лицевой панели шумомера расположены переключатель частотных характеристик, индикаторный стрелочный прибор, переключатель диапазона измерений, тумблер включения прибора.

Звуковой генератор позволяет изменять частоту в диапазоне от 25 до 20000 Гц и регулировать входное напряжение, подаваемое на вход динамика.

 

 

Рисунок 1.3

 

1.9 Экспериментальная часть

 

1.9.1 Включить звуковой генератор (переключатель П₁). Установить частоту 1000 Гц и стрелку индикатора на деление 20.

1.9.2 Перед включением шумомера установить переключатели на панели шумомера:

Д Е Л И Т Е Л Ь I – в положение «80», Д Е Л И Т Е Л Ь II – в положение «40», РОД измерения – в положение «ЛИН»; РОД работы – «медленно»; ЗВУК – ВИБРАЦИЯ – в положение «ЗВУК», частота Н_z – в положение «63».

1.9.3 Включить шумомер (переключатель П₂), прогреть его в течение 5 минут. Произвести измерения общего уровня шума L_ш без перегородки. Если при измерениях стрелка прибора находится в левой части шкалы, она выводится в правую часть изменением положения переключателей «делитель-I», а затем «делитель – II». Отсчет по прибору измерительному проводится сложением показаний переключателей «делитель-I», «делитель – II» и стрелочного прибора.

Повторить измерения при наличии перегородок из различных материалов: шифер - L_ш1; фанера - L_ш2; оргстекло - L_ш3; текстолит - L_ш4. Результаты измерений записать.

1.9.4 При измерении уровней звукового давления в октавных полосах частот перевести переключатель «Род измерения» в положение «фильтры», а переключатель частота Н_z поочередно в положения «63…………4000». Измерения выполнить без перегородок (п.6.3).

В Н И М А Н И Е !При измерении пользуются только переключателем «Делитель II». Если необходимо переключить «Д Е Л И Т Е Л Ь I», переключатель «РОД» измерения устанавливают в положение «ЛИН».

Результаты измерений записать в таблице 2.1.

1.9.5 Отключить звуковой генератор и шумомер (переключатели П₁ и П₂).

1.9.6 Рассчитать величину R_тр. по формуле (1.5) для всего диапазона частот.

Принять: п=1; ρ_i=0,02 м²

(10Lg0,02=-16,9); V=0,03 м³

В₁₀₀₀=0,003 м² (постоянная помещения).

Частотный множитель µ и величину L_доп принять по таблице 1.2. Величина L_доп соответствует рабочим помещениям конструкторских, проектных организаций, научно-исследовательских институтов.

 

Таблица 1.2 - Определение звукоизолирующей способности перегородки в зависимости от среднегеометрических частот октавных полос.

 

Величина	Размер-ность	Среднегеометрическая частота октавной полосы, Гц
µ	-	0,8	0,75	0,7	0,8		1,4	1,8
	м2	0,0024	0,0022	0,0021	0,0024	0,003	0,0042	0,0054
10lgBи	дБ	-26,2	-26,6	-26,8	-26,2	-25,2	-23,8	-22,8
Lдоп	-//-
Lш	-//-
Lш1(шифер)	-//-
Lш2(фонера)	-//-
Lш3(текстолит)	-//-
Lш4(оргстекло)	-//-
R1=Lш-Lш1	-//-
R2=Lш-Lш2	-//-
R3=Lш-Lш3	-//-
R4=Lш-Lш4	-//-
Rтабл.(приложение 1.)	-//-