ФИЗИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ЗВУКОВЫХ СИГНАЛОВ

Курсовая работа

Шумовое загрязнение биосферы

 

 

Выполнила: студентка группы

ООС-07, направления 280200

«Защита окружающей среды»

           Батракова П.В.

Проверил: проф. кафедры ООС,

           д.т.н. Рудакова Л.В.                     

 

 

Пермь 2008

Содержание

Содержание. 2

Введение. 3

ГЛАВА 1.ВВЕДЕНИЕ В АКУСТИКУ. 4

1.1. ФИЗИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ЗВУКОВЫХ СИГНАЛОВ. 4

1.2. КЛАССИФИКАЦИЯ ШУМОВ. 7

1.3. СПЕКТРАЛЬНО- ВРЕМЕННЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ШУМОВ. 7

1.4. ИЗМЕРИТЕЛЬНАЯ АППАРАТУРА И ОБОРУДОВАНИЕ. 8

ГЛАВА 2. ОЦЕНКА РАЗЛИЧНЫХ ЗВУКОВ. 10

2.2.ФИЗИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ, СВОЙСТВЕННЫЕ ЧЕЛОВЕЧЕСКОЙ РЕЧИ. 11

2.4.МЕХАНИЗМЫ СЛУХОВОЙ РЕЦЕПЦИИ. СЛУХОВАЯ СИСТЕМА, НЕРВНЫЕ ПУТИ И ЦЕНТРЫ.. 11

2.5.ЦЕНТРЫ СЛУХОВОЙ СИСТЕМЫ.. 13

2.6.СПЕКТРАЛЬНАЯ ЧУВСТВИТЕЛЬНОСТЬ ЧЕЛОВЕЧЕСКОГО УХА. 15

2.7. ПОКАЗАТЕЛИ СЛУХА. 15

ГЛАВА 3. ВЛИЯНИЕ ШУМА НА ОРГАНИЗМ ЧЕЛОВЕКА. 17

3.1.ВОЗДЕЙСТВИЕ ШУМА ВО ВРЕМЯ СНА. 20

3.2. ВОЗДЕЙСТВИЕ АВИАЦИОННОГО ШУМА НА СОН. 24

3.3.АВТОТРАНСПОРТ. 26

3.4.СРЕДСТВА ИНДИВИДУАЛЬНОЙ ЗАЩИТЫ ОТ ШУМА. 27

ГЛАВА 4. МЕТОДЫ И СРЕДСТВА БОРЬБЫ С ШУМОМ НА ПРОИЗВОДСТВЕ. 28

4.1.ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ. 28

4.2. СНИЖЕНИЕ ШУМА В ИСТОЧНИКЕ. 29

4.3. СТРОИТЕЛЬНО-АКУСТИЧЕСКИЕ МЕРОПРИЯТИЯ ПО ЗАЩИТЕ ОТ ШУМА. 30

Выводы. 32

ЛИТЕРАТУРА. 33

ПРИЛОЖЕНИЕ 1. 34

ПРИЛОЖЕНИЕ 2. 35

ПРИЛОЖЕНИЕ 3. 36

                                                                                                                                                              Введение

    Мир, окружающий нас, можно назвать миром звуков. Звучат вокруг нас голоса людей и музыка, шум ветра и щебет птиц, рокот моторов и шелест листвы. С помощью речи люди общаются, с помощью слуха получают информацию об окружающем мире. Не меньшее значение звук имеет для животных. С точки зрения физики, звук - это механические колебания, которые распространяются в упругой среде: воздухе, воде, твёрдом теле и т.п. [1].    Развивающаяся промышленность, переход от ручного труда к труду с использованием машин способствовали про­явлению шумового фактора почти на каждом производстве.

    Прогресс техники связан с конструированием новых многооборотных и многоударных машин, станков, ручного механизированного инструмента. Одновременно с этим и шумовой фактор приобретает иной, чем прежде, характер. Изменяются громкость, спектральный состав и характер шума, другим становится и подход к его оценке как гигиенического фактора.

    Шум, который нам кажется незаметным, оказывает многообразное влияние на человеческий организм; такое многообразие в подавляющем большинстве является нежелательным по причине неблагоприятного воздействие на здоровье человека [2].

    Шумовая проблема носит комплексный характер и стимулирует выдвижение ряда вопросов, относящихся к различным областям науки и техники. Шум преследует человека на улице, дома, на работе, систематически влияет на его психологическое и физиологическое состояние. Звуки могут оказывать отрицательное воздействие на эмоциональное состояние, приводить к развитию заболеваний, а иногда наносить психическую травму. Беспорядочный комплекс звуков, создающий особый шумовой фон различной интенсивности, является для людей стрессом, фрустрацией. В связи с этим изучение проблемы шумового загрязнения является актуальным.

           Цель работы: Оценка воздействия шумового загрязнения на окружающую среду и здоровье человека.

    Задачи: 

1. Познакомиться с основными характеристиками шума.

2. Выявить основные источники шумового загрязнения.

3. Изучить влияние шума на организм человека

4. Познакомиться с мероприятиями по предупреждению шумового загрязнения.

ГЛАВА 1.ВВЕДЕНИЕ В АКУСТИКУ

ФИЗИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ЗВУКОВЫХ СИГНАЛОВ

Звук представляет собой колебания, которые окру­жают нас всюду; вибрирующий воздух доносит звуки до наших ушей.

Звук распространен в виде переменного возмущения уп­ругой среды, то есть в виде звуковых волн. В волнах никакого переноса вещества не происходит, а происходит перенос энер­гии - благодаря изменениям, происходящим в упругой среде. Распространение волн в любой среде рождает одинаковый колебательный процесс. Наиболее яркой иллюстрацией волнового движения служит распространение волнового движения по глади воды.

 

 

Рис. 1.1- Волновое движение на воде

 

Звуковыми колебаниями называют колебательные движения частиц среды под воздействием возмущения. Пространство, в котором происходит распространение этих волн, называют звуковым полем. Если источник возмущения известен, то пространство, в котором могут быть обнаружены звуковые колебания, создаваемые этим источником, называют звуковым полем данного источника звука. Звуковые колебания – частный случай механических колебаний.  Волновое движение является общим передающим движением во всех средах. При колебаниях воздуха его давление периодически повышается и понижается. Поверхность воды может подниматься и опускаться. Колебания земли могут происходить как вверх и вниз, так и вперед и назад вдоль ее поверхности для распространения света никакой физической среды не требуется; осциллирующие электрические и магнитные поля создают и поддерживают друг друга при движении волнового импульса. Характерная черта волнового движения состоит в том, что при благоприятных обстоятельствах оно может переносить энергию на громадные расстояния [1]

Звуковые колебания в жидкой и газообразной средах являются продольными колебаниями, то есть частицы среды колеблются вдоль линии распространения волны. В твердых телах могут распространяться также поперечные волны.

Звуковые волны распространяются с определенной ско­ростью, называемой скоростью звука. В разных средах и телах скорость звука различна. Для воздуха комнатной температуры 15-20 ^оС при давлении 760 мм рт. ст. скорость звука состав­ляет 340-343 м/с. Таким образом, если от момента вспышки молнии до раската грома прошло 7 с, то гроза находится на расстоянии более 2 км. Если же промежуток между вспышкой молнии и раскатом грома практически отсутствует, то можно сказать, что гроза рядом.

В твердых телах, отличающихся высокой плотностью и упругостью, звуковые волны могут распространяться с огром­ными скоростями. Так, скорость распространения звуковых волн в стали составляет 5050, в железобетоне - 4100, в дре­весине - 1500 метров в секунду.

 

Таблица 1.1 - Скорость звука для некоторых газов и жидкостей

Среда	Температура, 0С	Плотность р, кг /м3	Скорость звука, с, м/с
Водяной пар	100	0,58	405
Воздух	0	1,29	331
Гелий	20	1,20	343
Вода пресная	15	999	1430
Вода соленая 3,5 %-ная	15	1027	1500

 

Звуковым давлением в газах и жидкостях называют разность между мгновенным значением давления р_а.м в точке среды при прохождении через нее звуковой волны и статическим давлением в той же точке, то есть

 

р=р_а.м - р_а.с.                 (1.1)

 

Звуковое давление - величина знакопеременная: в момен­ты сгущения (уплотнения) частиц среды она положительная, в моменты разрежения (расширения) среды - отрицательная. Эту величину оценивают по амплитуде или по эффективному значению. Для синусоидальных колебаний эффективное значение составляет 1/2^1/2=0,701 амплитудного.

    Звуковое давление представляет собой силу, действующую на единицу поверхности: р = F/S. В системе СИ его измеряют в ньютонах на квадратный метр (Н/м²). Эта единица называется Паскалем и обозначается Па. В абсолютной системе СGS единиц звуковое давление измеряют в динах на квадратный сантиметр: 1 Па= 1 Н/м²= 10 дин/cм²= 1 кг/(м×с²). Ранее эту единицу называли баром. Но так как единица атмосферного давления, равная 106 дин/см² , также называлась баром, то при стандартизации названии «бар» осталось за единицей атмосферного давления. В системах связи, вещания и подобных системах имеют дело со звуковыми давлениями, не превышающими 100 Па, то есть в 1000 раз меньшими атмосферного давления.

    Интенсивностью звука, или силой звука, называют количество энергии, проходящее в секунду через единицу площади, перпендикулярной к направлению распространения волны. Обозначают её I. Единицей интенсивности звука является ватт на квадратный метр (Вт/м²) в системе СИ.

    Плотностью энергии ε называют количество звуковой энергии, находящейся в единице объема. Единицей плотности является джоуль на кубический метр в системе СИ. Плотность энергии ε связана с интенсивностью звука I (в режиме бегущей волны) соотношение ε = I/с, где с – скорость звука.

    В акустике за уровень параметра принимается величина, пропорциональная логарифму относительного значения данного параметра. Уровнем звукового давления L_р называется величина, рассчитываемая по формуле (1.2)

                                 L_р = 20 lg (p/p₀) = 10 lg (p/p₀)², (1.2)

 

где р – звуковое давление, р₀ = 2×10^-5 Па – уровень, условно принимаемый за нулевой. В этом случае уровень звукового давления измеряется в децибелах (дБ). При изменении звукового давления в два раза уровень его изменяется на 6 дБ, в четыре раза – на 12 дБ, в десять раз – на 20 дБ и т.д.

    Измерение уровня звукового давления в децибелах необходимо потому, что звуки, с которыми мы имеем дело в реальном мире и которые способно воспринять человеческое ухо, на очень много порядков различаются по интенсивности, что делает линейные единицы неудобными в применении. Кроме того, логарифмическая мера хорошо согласуется с характерным для человеческого восприятия упомянутым выше законом Вебера - Фехнера, согласно которому слуховое ощущение пропорционально логарифму интенсивности вызывающего его раздражителя [1].            

 

КЛАССИФИКАЦИЯ ШУМОВ

Источники шумов в нашей жизни чрезвычайно разнооб­разны, однако в инженерно-технической литературе различают источники шума естественного и техногенного происхожде­ния.

Ø Источники шума естественного происхождения при­сутствуют независимо от человека, это шумы так на­зываемой «неживой природы» и диких животных сюда относятся: шум ветра, шум воды, будь это водопад или горный ручей, звук грозового разряда, шелест листьев, пение птиц, голоса животных.

Ø К источникам шума техногенного происхождения от­носятся различное строительное оборудование, транс­порт и современные технические механизмы. Такой шум складывается из коммунального и транспортного шума (производимого оборудованием промышленных и бытовых объектов, вентиляционными установками, тяжелыми грузовыми автомашинами, трамваями, же­лезнодорожными составами, электропоездами, само­летами). Данный шум создает значительное шумовое загрязнение окружающей среды [6].

Однако в литературе по гигиене труда имеются данные об источнике шума так называемого квартирного происхождения. К этой категории относится шум в жилых домах, который зависит главным образом от культуры и режима жизни населения дома. Это может быть шум инженерно-технологического оборудования, бытовых приборов, шум, производимый при игре на музыкальных инструментах, передвижении людей и мебели, разговорах, криках детей и т. д. С подобного рода шумами нам приходится сталкиваться довольно часто, поэтому представляется актуальным выделить этот шум в отдельный раздел как шум, производимый в основном людьми [4].