Физически характеристики на звука накратко. Физически и физиологични характеристики на звуковите вълни. Физически характеристики на звука

Шумът е комбинация от звуци с различна честота и сила, които имат вредно и дразнещо действие върху човека. Под звук разбираме еластични вибрации на частици въздух, които се разпространяват във вълни в твърда, течна или газообразна среда поради въздействието на някаква смущаваща сила. Като физическо явление шумът е вълново движение на еластична среда; като физиологично явление: звукови вълни в диапазона от 16 до 20 000 Hz, възприемани от човек с нормален слух. Звуков шум - 20 - 20000 Hz, ултразвуков диапазон - над 20 kHz, инфразвук - под 20 Hz. Най-високата чувствителност е 1000-4000 Hz.

Източниците на слуха се характеризират със звукова мощност (W), която е общото количество звукова енергия, излъчвана от източник на звук за единица време.

Физически характеристики на шума

Интензитетът на звука е количеството звукова енергия, пренесена от звукова вълна за 1 s върху площ от 1 m2, перпендикулярна на разпространението на звуковата вълна. R – разстояние до повърхността.

Звуково налягане P [Pa] - допълнително налягане на въздуха, което възниква при преминаване на звукова вълна през него (разликата между моментната стойност на общото налягане и стойността в ненарушена среда).

Всяка вибрация се характеризира с честота, т.е. броят на вибрациите в секунда. По честота шумовете се разделят на: нискочестотни (под 400 Hz), средночестотни (400-1000), високочестотни (над 1000).

Вредно въздействие на шума: сърдечно-съдова система; неравностойна система; органи на слуха (тъпанче), причиняващи хипертония, кожни заболявания и пептични язви. Следователно шумът трябва да се нормализира в съответствие с нормативните изисквания: GOST. Шум. Общи изисквания за безопасност, санитарни норми: Шум на работните места в жилищни обществени сгради и в ж.к. Регулирането на шума има за цел да предотврати увреждане на слуха и намаляване на работоспособността и производителността на работниците. Според тези документи нивото на звуковото налягане се нормализира в зависимост от честотния спектър. Като се има предвид разширеният честотен диапазон (20-20000 Hz), когато се оценява източник на шум, се използва логаритмичен индикатор, който се нарича ниво на звуково налягане (SPL): . P - звуково налягане в точката на измерване [Pa]; P0 е минималната стойност, която човешкото ухо може да възприеме 10V -3 [Pa]. Ултразвукът показва колко пъти действителната стойност надвишава прага. 140 dB е прагът на болка.

За постоянен шум нивата на звуково налягане SPL (dB) се нормализират в октавни ленти със средни геометрични честоти от 31,5, 63, 125, 250, 500, 1000, 2000, 4000, 8000 Hz. Всяка честота съответства на гранична стойност на ултразвука, която няма отрицателно въздействие върху човек по време на 8-часов работен ден.

Санитарни стандарти SN 2.2.4 / 2.1.8.562 – 96 „Шум на работните места, в жилищни, обществени сгради и жилищни зони“, както и GOST 12.1.003 – 83, за да се ограничи излагането на шум на хората, се определя максимално допустимият звук нива и максимален шумов спектър за различните видове трудова дейност. Това отчита предназначението на помещенията, естеството на застроената площ и времето на деня (табл. 56, 57, 58).

При нормализиране на параметрите на шума се вземат предвид и техните времеви характеристики. Съгласно GOST 12.1.003 -²Шум. Общи изисквания за безопасност² по отношение на времевите характеристики, шумът се класифицира като постоянен, чието ниво на звука за 8-часов работен ден се променя във времето с не повече от
5 dBA и непостоянен.

Непродължителният шум се разделя на периодичен и импулсивен. Нивото на звука на периодичния шум се променя на стъпки от 5 dBA или повече, а продължителността на интервалите, през които нивото остава постоянно, е
1 секунда или повече.

Импулсният шум се състои от едно или повече бипкания, всяко с продължителност по-малко от една секунда. В този случай нивата на звука трябва да се различават с поне 7 dBA.

Нормализираният параметър на непостоянен шум е еквивалентното ниво на звука в dBA, т.е. стойността на нивото на звука на дългосрочен постоянен шум, който в рамките на регулиран интервал от време T = t 2 – t 1 има същото стойност на нивото на звука като въпросния шум, чието ниво на звука варира във времето:

където L Ai е средното ниво на звука в интервала i, dBA;

t i – интервал от време, през който нивото е в зададените граници, s;

i – номер на интервала на ниво (i = 1,2,…n).

Шум- това е съвкупност от звуци с различна интензивност и височина, произволно променящи се във времето и предизвикващи неприятни субективни усещания у работещите. От физиологична гледна точка шумът е всеки нежелан звук, който пречи на възприемането на полезни звуци под формата на производствени сигнали и реч.

Шумът като физически фактор е вълнообразно разпространяващо се механично колебателно движение на еластична среда (въздух), което по правило има хаотичен, случаен характер. В този случай неговият източник е всяко трептящо тяло, изведено от стабилно състояние от външна сила.

Характерът на разпространението на трептящото движение в среда се нарича звукова вълна,и областта на околната среда, в която се разпространява е звуково поле.

Звукпредставлява колебателното движение на еластична среда, възприемано от нашия орган на слуха. Движението на звукова вълна във въздуха е придружено от периодично повишаване и намаляване на налягането. Нарича се периодично повишаване на налягането във въздуха в сравнение с атмосферното налягане в ненарушена среда звуково налягане.Колкото по-голямо е налягането, толкова по-силно е дразненето на слуховия орган и усещането за сила на звука. В акустиката звуковото налягане се измерва в N/m 2 или Pa. Звуковата вълна се характеризира с честота f, Hz, интензитет на звука аз, W/m2, звукова мощност W,вт Скоростта на разпространение на звуковите вълни в атмосферата при 20 °C и нормално атмосферно налягане е 344 m/s. Скоростта на звука не зависи от честотата на звуковите вибрации и при постоянни параметри на околната среда е постоянна стойност. Когато температурата на въздуха се повиши с 1 °C, скоростта на звука се увеличава с приблизително 0,71 m/s.

Органите на слуха на човека възприемат звукови вибрации в честотния диапазон от 16 до 20 000 Hz, зоната на най-голяма чувствителност на слуха е в областта 50-5000 Hz. Вибрации с честота до 16 Hz (инфразвук) и над 20 000 Hz (ултразвук) не се възприемат от слуховите органи на човека.

Интензитетът на шума (звука) се измерва както в целия честотен диапазон (обща звукова енергия), така и в определен диапазон от честотната лента - в рамките на октави.

октава- това е честотен диапазон, в който горната граница на честотата е два пъти по-голяма от долната честота (например 40-80, 80-160 Hz). Но за обозначаване на октава обикновено не се посочва честотният диапазон, а т.нар средни геометрични честоти,които характеризират лентата като цяло и се определят по формулата

където f 1 и f 2 са съответно най-ниската и най-високата честота, Hz.

И така, за октавата 40-80 Hz средната геометрична честота е 62,5 Hz; за октавата 80-160 Hz - 125 Hz и т.н.

При акустични измервания интензитетът се определя в честотни ленти, равни на октава, половин октава и една трета от октавата.

Средногеометричните честоти на октавните ленти са стандартизирани и за санитарно-хигиенна оценка на шума са 31,5; 63; 125; 250; 500; 1000; 2000 г.; 4000; 8000 Hz.

Минималният интензитет на звука, възприет от ухото, се нарича праг на чуване(I 0 = 10 -12 W/m2), съответства на звуковото налягане P 0 = 2-Yu" 5 Pa.

Праг на болкавъзниква при интензитет на звука, равен на 10 2 W/m 2, а съответното звуково налягане е 2 * 10 2 Pa. Както можете да видите, промените в звуковото налягане на звуковите звуци са огромни и възлизат на приблизително 10 7 пъти. Следователно, за удобство на измерването и санитарно-хигиенното стандартизиране на интензитета на звука и звуковото налягане, те приемат не абсолютни физически, а относителни единици, които са логаритми на съотношенията на тези количества към условното нулево ниво, съответстващо на прага на слуха на стандартен тон с честота 1000 Hz.

Ниво на звуков интензитет L, dB, определена по формулата

Където аз- интензитет на звука, W/m2; I 0 - интензитет на звука, взет за праг на чуваемост, равен на 10 -12 W/m 2. Тъй като интензитетът на звука е пропорционален на квадрата на звуковото налягане, тази формула може да бъде записана като

Тези логаритми от съотношения се наричат ​​съответно нива на интензитет на звукаили по-често нива на звуково налягане,те се изразяват в белах(B).

Освен това за санитарно-хигиенна оценка на въздействието на шума върху човешкото тяло се използва показател като ниво на звука, определено по скала А на шумомер с размерност в dBA.

Тъй като човешкият слухов орган е в състояние да различи промяна в нивото на интензитета на звука с 0,1 B, тогава за практическа употреба единица 10 пъти по-малка е по-удобна - децибел(dB).

Използването на децибелната скала е много удобно, тъй като целият огромен диапазон от звукови звуци се побира в по-малко от 140 dB. При излагане на звук над 140 dB са възможни болка и разкъсване на тъпанчето.

В производствени условия, като правило, има шумове с различна интензивност и честота, които се създават в резултат на работата на различни механизми, възли и други устройства.

Индустриалният шум, който е сложен звук, може да бъде разложен на прости компоненти, чието графично представяне се нарича спектър(фиг. 2.4). Това е комбинация от осем нива на звуково налягане при всички средногеометрични честоти. Природата може да варира в зависимост от преобладаващите честоти.

Ориз. 2.4.Основни типове шумови спектри: А -дискретни (правилни); b- твърди; V -смесен

Ако този набор съдържа стандартни стойности на нивата на звуково налягане, тогава той се нарича граничен спектър(PS). Всеки от ограничаващите спектри има свой собствен индекс, например PS-80, където 80 е стандартното ниво на звуково налягане (dB) в октавната лента с f = 1000 Hz.

Съгласно GOST 12.1.003 шумът се класифицира по следните критерии:

♦ по естеството на спектъра: широколентов достъп,с непрекъснат спектър с ширина повече от една октава; тонален,в спектъра на които има чуваеми тонове. Тоналният характер се определя от превишението на нивото на шума в една лента над съседните ленти от една трета октава с най-малко 10 dB;

♦ според характеристиките на времето: постояненИ непостоянен;

♦ шумът се отличава с честотна характеристика ниско, средноИ висока честота,имащи съответно граници 16-350, 350-800 и над 800 Hz.

Променливите шумове от своя страна се разделят на:

♦ включено вариращи във времеточието звуково ниво се променя непрекъснато във времето;

♦ прекъсващ,нивото на звука на което се променя стъпаловидно (с 5 dBA или повече), а продължителността на интервалите, през които нивото остава постоянно, е 1 s или повече;

♦ импулс,състоящ се от един или повече звукови сигнала, всеки с продължителност по-малка от 1 s, като нивата на звука се различават с най-малко 7 dB.

Характеристиките на шума в децибели в рамките на честотите не винаги са достатъчни. Известно е, че звуци, които имат еднакъв интензитет, но различни честоти, се възприемат от ухото като нееднакво силни. Звуците с ниска или много висока честота (близо до горната граница на възприеманите честоти) се възприемат като по-тихи в сравнение със звуците в средната зона. Следователно, за да се сравнят звуци с различен честотен състав по отношение на тяхната сила на звука, се използват единици за сила на звука - фоновеИ синове.

За единица за сравнение условно се приема звук с честота 1000 Hz. През последните години международните препоръки приеха звук с честота 2000 Hz като стандарт.

Ниво на звука на шума(звук) е нивото на сила на звук, еднакво силен с този шум с честота на трептене от 1000 Hz, за което нивото на сила на звука в децибели обикновено се приема като ниво на сила на фона. Единият фон е силата на звука с честота 1000 Hz и ниво на интензитет 1 dB. При 1000 Hz нивата на звука са равни на нивата на звуково налягане. Например, звук с честота на трептене 100 Hz и сила 50 dB се възприема като еднакво силен като звук с честота на трептене 1000 Hz и сила 20 dB (20 фона). При ниски нива на звука и ниски честоти несъответствията между интензитета на звука в децибели и нивото на звука на фона са най-големи. С увеличаването на обема и честотата тази разлика се изглажда.

Ориз. 2.5.Криви на еднаква сила на звука

На фиг. Фигура 2.5 показва криви на равна сила на звука, характеризиращи нивата на сила на звука в рамките на чуваемия диапазон. Вижда се, че човешкият слухов орган има най-голяма чувствителност при 800-4000 Hz, а най-малка при 20-100 Hz.

Заедно с оценката на силата на шума във фонов режим се използва друга единица за сила на звука - сън, която по-ясно отразява промяната в субективно възприеманата сила на звука и ви позволява да определите колко пъти един звук е по-силен от друг. С увеличаване на силата на звука с 10 фона, нивото на звука в синовете се увеличава 2 пъти.

Скалата на силата на звука в синовете ви позволява да определите колко пъти силата на шума е намаляла след въвеждането на определени мерки за борба с него или колко пъти шумът на едно работно място е по-силен от шума на друго.

Когато няколко звукови вълни се разпространяват едновременно, силата на шума може да се увеличи или намали в резултат на явления на смущение.

Вибрация- това са механични вибрации и вълни в твърди тела или по-точно това са механични, най-често синусоидални, вибрации, възникващи в машини и устройства.

Според начина на въздействие върху човека вибрациите се делят на общ,предавани през опорни повърхности към тялото на седящ или стоящ човек, и местен,предавани чрез човешки ръце.

Общата вибрация, в зависимост от източника на нейното възникване, се разделя на три категории:

♦ транспорт: засяга операторите на подвижни машини и транспортни средства по време на движението им (1-ва категория);

♦ транспортно-технологични: с ограничено движение само върху специално подготвени повърхности на производствени помещения (2-ра категория);

♦ технологичен: засяга операторите на стационарни машини или се пренася на работни места, които нямат източници на вибрации (3-та категория).

♦ на постоянни работни места на производствени помещения;

♦ на работните места в складове, столове, битови помещения, дежурни и други спомагателни производствени помещения, където няма машини и механизми, генериращи вибрации;

♦ на работни места в административни и обслужващи помещения на заводоуправление, конструкторски бюра, лаборатории, учебни центрове, компютърни центрове, здравни центрове, в офис помещения, работни стаи и други помещения за умствено работещи.

Най-често на обща вибрация са изложени транспортните работници, операторите на мощни матрици, щанцови преси и др.

Основни физични параметри на вибрациите: честота е, Hz; амплитуда на вибрациите A, m; осцилаторна скорост V,Госпожица; осцилаторно ускорение а, m/s 2 .

Въз основа на естеството на спектъра вибрациите се разделят на:

♦ към теснолентовс разположен честотен спектър
в тясна ивица. В този случай нивото на контролирана пара
метра в октавната честотна лента с повече от 15 dB превишаване
няма стойности в съседни ленти от една трета октава;

♦ широколентов достъпс честотен спектър, разположен
nym в широка лента (широка повече от една октава).

Според характеристиките на времето вибрацията се разделя на:

♦ включено постоянен,за които спектралният или честотно коригираният нормализиран параметър по време на времето на наблюдение (най-малко 10 минути или време на технологичния цикъл) се променя не повече от 2 пъти (6 dB), когато се измерва с времеконстанта 1 s;

♦ непостоянен,за които спектралният или честотно коригираният нормализиран параметър се променя повече от 2 пъти (6 dB) по време на времето на наблюдение (най-малко 10 минути или време на технологичен цикъл), когато се измерва с времеконстанта от 1 s.

Възникват променливи вибрации:

♦ колебаниевъв времето, за което стойността на нормализирания параметър се променя непрекъснато във времето;

♦ прекъсващ,когато въздействието на вибрациите върху човек е прекъснато и продължителността на интервалите, през които е изложена вибрацията, е повече от 1 s;

♦ импулс,състоящ се от едно или повече вибрационни въздействия (удари), всеки с продължителност по-малка от 1 s.

Хората, работещи с ръчни, електрически, електрически или пневматични инструменти, са изложени предимно на локални вибрации.

Точно както при шума, целият спектър от вибрационни честоти, възприемани от човек, може да бъде разделен на октавни и една трета октавни честотни ленти със средни геометрични честоти на октавни ленти 1; 2; 4; 8; 16; 32; 63; 125; 250; 500; 1000 и 2000 Hz.

За нулево ниво на осцилаторна скорост се приема V 0= 510 -8 m/s, съответстваща на средноквадратичната скорост на вибрациите при стандартен праг на звуково налягане от 2 10 -5 Pa, въпреки че прагът на възприемане на вибрации за хората е много по-висок и равен на 10 -4 m/s . За нулево ниво на осцилаторно ускорение се приема а = 3-10 -4 m/s 2. При скорост на колебание от 1 m/s човек изпитва болка.

Тъй като абсолютните стойности на параметрите, характеризиращи вибрациите, варират в много широк диапазон, по-удобно е да се измерват нереални стойности

тези параметри и логаритмите на техните съотношения към праговите.

Ниво на скорост на вибрация L v, dB, определена по формулата

Където V- действителна стойност на виброскоростта, m/s; V 0-прагова стойност на скоростта на вибрациите (510 -8 m/s).

Спектрите на нивата на вибрационна скорост са основните характеристики на вибрациите; те могат да бъдат, точно както при шума, дискретни, непрекъснати и смесени.

SanPiN 2.2.4/2.1.8.10-33-2002 показва връзката между нивата на скоростта на вибрациите в децибели и нейните стойности в метри в секунда, както и между логаритмичните нива на ускорение на вибрациите в децибели и нейните стойности в метри в секунда на квадрат.

2.4.2. Въздействие шум, вибрации идруги колебания в човешкото тяло

Шумът и вибрациите могат в по-голяма или по-малка степен да активират временно или трайно да потиснат определени психични процеси в човешкото тяло. Физиопатологичните последици могат да се проявят под формата на дисфункция на слуха и други анализатори, например вестибуларния апарат, координиращите функции на кората на главния мозък, нервната или храносмилателната система и кръвоносната система. Освен това шумът влияе върху метаболизма на въглехидратите, мазнините и протеините в организма.

Звуци с различна честота, дори и с еднаква интензивност, се възприемат по различен начин. Нискочестотните звуци се възприемат като относително тихи, но с увеличаване на тяхната честота се увеличава силата на възприемане, а когато се доближат до горната високочестотна граница на звуковия спектър, силата на възприятие отново намалява.

Зоната на слухово възприятие, достъпна за човешкото ухо, е ограничена от праговете на слуха и болката (фиг. 2.6). Границите на тези прагове зависят от

Ориз. 2.6.Област на слухово възприятие: P - реч; М - музика; C - праг на чуване; B - праг на болка

Те варират значително в зависимост от честотата. Това обяснява, че високочестотните звуци са по-неприятни за хората от нискочестотните (при същите нива на звуково налягане).

Производственият шум с различна интензивност и спектър, който засяга работниците за дълго време, може да доведе с течение на времето до намаляване на остротата на слуха при последните, а понякога и до развитие на професионална глухота. Установено е, че загубата на слуха обикновено настъпва при излагане на шум в честотния диапазон 3000-6000 Hz, а нарушената разбираемост на речта - при честота 1000-2000 Hz. Най-голямата загуба на слуха сред работещите се наблюдава през първите десет години работа, като тази опасност нараства с възрастта.

Вибрацията засяга централната нервна система (ЦНС), стомашно-чревния тракт, органите за равновесие (вестибуларния апарат), причинява световъртеж, изтръпване на крайниците и ставни заболявания. Продължителното излагане на вибрации води до професионално заболяване - вибрационна болест, ефективно лечение

Ориз. 2.7.Видове въздействие на вибрациите върху човешкото тяло

което е възможно само в ранните етапи, а възстановяването на нарушените функции протича изключително бавно и при определени условия в организма могат да настъпят необратими процеси, придружени от пълна загуба на работоспособност.

На фиг. 2.7 представя в обобщен вид въздействието на вибрациите върху човешкото тяло.

В допълнение към вредното въздействие върху човешкото тяло, вибрациите водят до разрушаване на сгради, конструкции, комуникации и повреда на оборудването. Отрицателното му въздействие също се изразява в намаляване на ефективността на работещите машини и механизми, преждевременно износване на въртящи се части поради техния дисбаланс, намаляване на точността на инструментите, нарушаване на функционирането на системите за автоматично управление и др.

ИнфразвукПрието е да се наричат ​​вибрации, разпространяващи се във въздуха с честота под 16 Hz. Ниската честота на инфразвуковите вибрации определя редица особености на разпространението им в околната среда. Поради дългата си дължина на вълната, инфразвуковите вибрации се абсорбират по-малко в атмосферата и се огъват около препятствията по-лесно от вибрациите с по-висока честота. Това обяснява способността на инфразвука да се разпространява на значителни разстояния с малка загуба на енергия. Ето защо стандартните мерки за контрол на шума в този случай са неефективни.

Под въздействието на инфразвука възникват вибрации на големи елементи на строителни конструкции и поради резонансни ефекти и възбуждане на вторично индуциран шум в звуковия диапазон може да възникне усилване на инфразвука в определени помещения.

Източници на инфразвук могат да бъдат средства за сухопътен, въздушен и воден транспорт, пулсации на налягането в смеси газ-въздух (дюзи с голям диаметър) и др.

Най-характерният и разпространен източник на нискоакустични вибрации са компресорите. Отбелязва се, че шумът на компресорните цехове е нискочестотен с преобладаване на инфразвук, а в кабините на оператора инфразвукът става по-изразен поради затихването на шума с по-висока честота.

Мощните вентилационни и климатични системи също са източници на инфразвукови вибрации. Техните максимални нива на звуково налягане достигат съответно 106 dB при честоти от 20 Hz, 98 dB при 4 Hz, 85 dB при 2 и 8 Hz.

В честотния диапазон от 16-30 Hz прагът за възприемане на инфразвукови вибрации за слухов анализатор е 80-120 dBA, а прагът на болка е 130-140 dBA.

Въздействието на инфразвука върху човек се възприема като физическа активност: нарушена е пространствената ориентация, болест на движението, храносмилателни разстройства, зрителни увреждания, световъртеж, промени в периферното кръвообращение. Степента на експозиция зависи от честотния диапазон, нивото на звуковото налягане и продължителността на експозицията. Вибрациите с честота 7 Hz пречат на концентрацията и причиняват умора, главоболие и гадене. Най-опасни са вибрациите с честота 8 Hz. Те могат да причинят феномена на резонанс на кръвоносната система, водещ до претоварване на сърдечния мускул, инфаркт или дори разкъсване на някои кръвоносни съдове. Инфразвук с ниска интензивност може да предизвика повишена нервност и да причини депресия.

Ултразвуковото оборудване и технологии се използват широко в различни отрасли на човешката дейност с цел активно въздействие върху вещества (запояване,

заваряване, калайдисване, механична обработка, обезмасляване на части и др.); структурен анализ и контрол на физико-механичните свойства на веществата и материалите (дефектоскопия); за обработка и предаване на сигнали от радарна и компютърна техника; в медицината - за диагностика и лечение на различни заболявания чрез звуково зрение, рязане и съединяване на биологични тъкани, стерилизиране на инструменти, ръце и др.

Ултразвуковите апарати с работни честоти 20-30 kHz са широко използвани в индустрията. Най-често срещаните нива на звуково и ултразвуково налягане на промишлени работни места са 90-120 dB.

УлтразвукОбщоприето е, че вибрациите надвишават 20 kHz, разпространявайки се както във въздуха, така и в течни и твърди среди. В индустриалната санитария се прави разлика между контактни и въздушни типове ултразвук (SanPiN 9-87-98 и SanPiN 9-88-98).

Контактен ултразвуксе предава ултразвук, когато ръцете или други части на човешкото тяло влязат в контакт с неговия източник, детайли, устройства за тяхното задържане, ултразвук течности, скенери на медицинско ултразвуково оборудване, търсещи глави на ултразвукови дефектоскопи и др.

Въздушен ултразвук- Това са ултразвукови вибрации във въздуха.

От тези определения следва, че ултразвукът се предава на човек чрез контакт с въздух, вода или директно от вибрираща повърхност (инструменти, машини, устройства и други възможни източници).

Праговете за слухово възприемане на високочестотни звуци и ултразвук са при честота 20 kHz - 110 dB, 30 kHz - до 115 dB и 40 kHz - до 130 dB. Условно ултразвуковият диапазон се разделя на нискочестотен - 1.1210 4 -1.0 10 5 Hz, разпространяващ се по въздух и контакт, и високочестотен - 1.0 10 5 -1.0 10 9, разпространяващ се само чрез контакт.

Високочестотният ултразвук практически не се разпространява във въздуха и може да засегне работниците главно когато ултразвуковият източник влезе в контакт с открита повърхност на тялото.

Нискочестотният ултразвук, напротив, има общ ефект върху работниците във въздуха и локален ефект поради контакта на ръцете с детайлите, в които се възбуждат ултразвукови вибрации.

Ултразвуковите вибрации директно в източника на тяхното образуване се разпространяват насочено, но вече на кратко разстояние от източника (25-50 см) се превръщат в концентрични вълни, изпълвайки цялата работна стая с ултразвук и високочестотен шум.

Ултразвукът има значителен ефект върху човешкото тяло. Както вече беше отбелязано, ултразвукът може да се разпространява във всички среди: газообразни, течни и твърди. Следователно в човешкото тяло засяга не само самите органи и тъкани, но и клетъчни и други течности. Когато се разпространява в течна среда, ултразвукът предизвиква кавитация на тази течност, т.е. образуване на малки празни мехурчета в нея, пълни с пари от тази течност и разтворени в нея вещества и тяхното компресиране (колапс). Този процес е придружен от образуването на шум.

При работа на мощни ултразвукови инсталации операторите се оплакват от главоболие, което като правило изчезва след спиране на работа; умора; нарушение на нощния сън; чувство на неустоима сънливост през деня; отслабено зрение, усещане за натиск върху очните ябълки; слаб апетит; постоянна сухота в устата и скованост на езика; болки в корема и др.

Звукът като физическо явление се характеризира със звуково налягане П(Pa), интензитет аз(W/m2) и честота f(Hz).

Звукът като физиологичен феномен се характеризира с ниво на звука (телефони) и сила на звука (сън).

Разпространението на звуковите вълни е придружено от пренос на вибрационна енергия в пространството. Количеството му, преминаващо през района
1 m2, разположен перпендикулярно на посоката на разпространение на звуковата вълна, определя интензитета или силата на звука аз,

W/m2, (7,1)

Където д– поток на звукова енергия, W; С- Площ, m2.

Човешкото ухо е чувствително не към силата на звука, а към натиска Р, упражнявана от звукова вълна, която се определя по формулата

Където Е– нормална сила, с която звуковата вълна действа върху повърхността, N; С– повърхност, върху която пада звуковата вълна, m2.

Интензитетите на звука и нивата на звуково налягане, срещани в практиката, варират в широки граници. Вибрации на звукови честоти могат да се възприемат от човешкото ухо само при определен интензитет или звуково налягане. Праговите стойности на звуковото налягане, при които звукът не се възприема или звуковото усещане се превръща в болезнено усещане, се наричат ​​съответно праг на чуваемост и праг на болка.

Прагът на чуване при честота 1000 Hz съответства на интензитет на звука 10 -12 W/m 2 и звуково налягане 2·10 -5 Pa. При интензитет на звука 1 W/m 2 и звуково налягане 2·10 1 Pa (при честота 1000 Hz) се създава усещане за болка в ушите. Тези нива се наричат ​​праг на болка и надвишават прага на слуха съответно 10 12 и 10 6 пъти.

За оценка на шума е удобно да се измерва не абсолютната стойност на интензитета и налягането, а тяхното относително ниво в логаритмични единици, характеризиращо се със съотношението на действително създадения интензитет и налягане към техните стойности, съответстващи на прага на слуха. В логаритмична скала увеличаването на интензитета и налягането на звука с 10 пъти съответства на увеличаване на усещането с 1 единица, наречено бяло (B):

, Бел, (7.3)

(9.3)

Където азо и Р o - начални стойности на интензивност и звуково налягане (интензитет и налягане на звука на прага на чуваемост).

Първоначалното число 0 (нула) Bel се приема за праг на слуха, стойност на звуковото налягане от 2·10 -5 Pa (праг на чуване или възприятие). Целият диапазон на енергията, възприемана от ухото като звук, попада при тези условия на 13-14 B. За удобство те не използват бяло, а 10 пъти по-малка единица - децибел (dB), което съответства на минималното увеличение на интензитет на звука, различим от ухото.

Сега е общоприето да се характеризира интензитетът на шума в нивата на звуковото налягане, определени по формулата

, dB, (7,4)

Където Р- средно квадратично звуково налягане, Pa; Р o - начална стойност на звуковото налягане (във въздуха P o = 2·10 -5 Pa).

Третата важна характеристика на звука, която определя неговата височина, е честотата на вибрациите, измерена чрез броя на пълните вибрации, завършени в рамките на 1 s (Hz). Честотата на вибрациите определя височината на звука: колкото по-висока е честотата на вибрациите, толкова по-висок е звукът. Но в реалния живот, включително в производствени условия, най-често срещаме звуци с честота от 50 до 5000 Hz. Човешкият слухов орган реагира не на абсолютно, а на относително повишаване на честотите: удвояването на честотата на вибрациите се възприема като повишаване на тона с определена стойност, наречена октава. Така една октава е диапазон, в който горната гранична честота е равна на два пъти по-ниската честота.

Това предположение се дължи на факта, че когато честотата се удвои, височината на звука се променя със същото количество, независимо от честотния интервал, в който се случва тази промяна. Всяка октавна лента се характеризира със средногеометрична честота, определена по формулата

Където f 1 – долна гранична честота, Hz; f 2 – горна гранична честота, Hz.

Целият честотен диапазон на звуците, чуваеми от хората, е разделен на октави със средни геометрични честоти от 31,5; 63; 125; 250; 500; 1000; 2000 г.; 4000 и 8000 Hz.

Разпределението на енергията по шумовите честоти представлява неговия спектрален състав. При извършване на хигиенна оценка на шума се измерва както неговият интензитет (сила), така и спектралният му състав по честота.

Възприемането на звуците зависи от честотата на вибрациите. Звуци с еднакво ниво на интензивност, но различни по честота, се възприемат като неравномерно силни от ухото. С промяната на честотата нивата на интензитета на звука, които определят прага на чуване, се променят значително. Зависимостта на възприемането на звуци с различни нива на интензитет от честотата се илюстрира от така наречените криви на еднаква сила на звука (фиг. 7.1). За да се оцени нивото на възприемане на звуци с различни честоти, беше въведена концепцията за нивото на силата на звука, т.е. условно намаляване на звуци с различни честоти, но еднакъв обем, до едно и също ниво при честота 1000 Hz.

Ориз. 7.1. Криви на еднаква сила на звука

Нивото на силата на звука е нивото на интензивност (звуково налягане) на даден звук с честота 1000 Hz, който е еднакво силен за ухото. Това означава, че всяка крива на равна сила на звука съответства на една стойност на силата на звука (от ниво на сила на звука 0, съответстващо на прага на слуха, до ниво на сила на звука 120, съответстващо на прага на болката). Нивото на гръмкост се измерва в извънсистемна безразмерна единица - фон.

Оценяването на възприятието на звука с помощта на нивата на силата на звука, измерени във фонове, не предоставя пълна физиологична картина на ефекта на звука върху слуховия апарат, т.к. Увеличаването на нивото на звука с 10 dB създава усещането за удвояване на звука.

Количествената връзка между физиологичното усещане за гръмкост и нивото на гръмкост може да се получи от скалата за гръмкост. Скалата на обема се формира лесно, като се вземе предвид връзката, че стойността на обема на един син съответства на ниво на обем от 40 фона (Фиг. . 7.2).

Ориз. 7.2. Обемна скала

Дългосрочното излагане на шум с високи нива на интензивност може да намали чувствителността на слуховия анализатор, както и да причини нарушения на нервната система и да повлияе на други функции на тялото (нарушава съня, пречи на интензивната умствена работа), следователно, различни допустими нива са установени за различни помещения и различни видове работен шум.

Шумът не надвишава 30-35 dB и не се усеща притеснително или забележимо. Това ниво на шум е приемливо за читални, болнични отделения и всекидневни през нощта. За конструкторски бюра и офис помещения се допуска ниво на шум от 50-60 dB.

Под шумаразбира набор от звуци с различна сила и честота, които възникват в резултат на колебателното движение на частици в еластични среди (твърди, течни, газообразни). Шумът възниква при механични вибрации в твърди, течни и газообразни среди. Механичните вибрации в честотния диапазон 16...20 000 Hz се възприемат от човешкия слухов орган под формата на звук. Вибрациите с честота под 16 Hz (инфразвук) и над 20 000 Hz (ултразвук) не предизвикват слухови усещания, а имат биологично въздействие върху човешкия организъм. Характеризира се звукът

честота, интензитет и звуково налягане Скоростта на разпространение на звуковите вълни във въздуха при T= 20°C се равнява на 343 m/s, в стомана - 5 000 m/s, в бетон - 4 000 m/s.

Частта от пространството, в която се разпространяват звуковите вълни, се нарича звуково поле.

Когато среда вибрира със звук, нейните елементарни частици вибрират спрямо първоначалната си позиция. При вибрации във въздуха се появяват зони на разреждане и области на повишено налягане, които определят стойността на звуковото налягане като разлика в налягането в нарушената и ненарушената въздушна среда.

Човешкият слухов апарат не е еднакво чувствителен към звуци с различни честоти. Минималното звуково налягане и минималната интензивност на звуците, възприемани от човешкото ухо, определят праг на чуване.

За еталон се приема звук с честота 1000 Hz. При тази честота прагът на чуваемост по интензитет е и съответното звуково налягане е. За горна граница на звуци, възприемани от човек, се приема т.нар праг на болка, което е 120...130 dB. При честота от 1000 Hz прагът на болка възниква при и. Между прага на слуха и прага на болката се намира диапазон на чуваемост(слухово възприятие).

Вибрация- това са механични вибрации и вълни в твърди тела.

Според начина на предаване на човек вибрацията се разделя на локална и обща.

Местенвибрациите се предават през ръцете на човек и засягат краката на седнал човек, предмишниците в контакт с вибриращи повърхности.

Общвибрациите се предават през опорни повърхности към тялото на изправен или седнал човек.

Източници на локални вибрации, предавани на работниците, могат да бъдат: ръчни машини с двигател или ръчни електрически инструменти; управление на машини и съоръжения; ръчни инструменти и детайли.

Обща вибрация в зависимост от източника на възникването мусе разделя на: обща вибрация от I категория - транспорт, въздействаща на човек на работното място в самоходни и прикачни машини, превозни средства при движение по терени, пътища и земеделски земи; обща вибрация от категория II - транспортна и технологична, засягаща хората на работните места в машини, движещи се върху специално подготвени повърхности на производствени помещения, промишлени обекти и минни изработки; обща вибрация от категория III - технологична, засягаща човек на работното място със стационарни машини или предавана на работното място, без източници на вибрации.

Обща вибрационна категория III според мястото на действиетосе разделя на следните видове: IIIa - на постоянни работни места на производствени помещения на предприятия; IIIб - в работните помещения на складове, столови, битови, дежурни и други спомагателни производствени помещения, където няма машини, генериращи вибрации; IIIв - на работните места в административните и служебните помещения на централата, конструкторските бюра, лабораториите, учебните центрове, компютърните центрове, здравните центрове, офис помещения и други помещения на умствено работещи.

Според характеристиките на времетовибрациите се разделят на: а) постоянен, за които спектралният или честотно коригираният нормализиран параметър през времето на наблюдение (най-малко 10 минути или време на технологичния цикъл) се променя не повече от два пъти (6 dB) при изменение с времеконстанта от 1 s; б) непостоянна вибрация, за които спектралният или честотно коригираният нормализиран параметър по време на времето на наблюдение (най-малко 10 минути или време на технологичния цикъл) се променя с повече от коефициент 6 dB, когато постоянното време се променя с 1 s.

Човек получава около 8% от информацията чрез слуха.

Шумът е хаотична комбинация от звуци с различна честота и интензитет, които влияят неблагоприятно на човешкия организъм.

Източници на шум. Например в корабостроенето почти всички процеси на обработка на суровини и крайни продукти са придружени от високо ниво на шум (на нивото на прага на болката и по-високо) 90...120 dB (и повече).

Шумът от прибоя, работата на витла, главни и спомагателни двигатели и др.

Характеристики на звуковите вибрации

Звукът е механични вибрации, разпространяващи се в еластична среда (те не се разпространяват в безвъздушно пространство). Звуковата вълна се характеризира с:

честота f, Hz;

скорост на разпространение c, m/s;

звуково налягане P, Pa;

интензитет на звука I, W/m 2.

Скоростта на разпространение на звука в различните среди не е еднаква и зависи от плътността на материала, температурата, еластичността и други свойства.

от стомана = 4500…5000 m/s;

c течност ~ 1500 m/s (в зависимост от солеността);

с въздух = 340 m/s (при температура 20°C), 330 m/s (при температура 0°C)

Звуковото налягане е силова характеристика, например за камертон C = P max sin (2рft + ц 0). Тук е звуковото налягане на чист (хармоничен) тон.

Интензитетът на звука е енергийна характеристика, дефинирана като средната енергия E за единица време f, за единица площ S на повърхността, перпендикулярна на посоката на разпространение на вълната:

където c е плътността на въздуха kg/m 3 ;

c скорост на разпространение на звука m/s.

Източникът на звукови вибрации се характеризира с мощност W, W.

Влиянието на шума върху човешкото тяло и последствията от него

Шумът е общ физиологичен дразнител с най-изследвано влияние.

Интензивният шум при постоянна експозиция води до професионално заболяване - загуба на слуха.

Шумът оказва най-голямо влияние при честота f = 1...4 kHz.

Шумът засяга органите на слуха, мозъка, нервната система, причинява повишена умора, отслабва паметта, следователно намалява производителността на труда и се създават предпоставки за злополуки.

Според Световната здравна организация (СЗО) операциите по събиране на информация, мислене и проследяване са най-чувствителни към шума.

Физиологични характеристики на шума

Звук с честота 20 Hz...11 kHz се нарича звуков звук, звук под 20 Hz се нарича инфразвук, а звук с честота над 11 kHz се нарича ултразвук.

Шумът може да бъде широколентов (честотният спектър е повече от една октава) и тонален, където има дискретна честота. Октава е звукова лента, в която крайната честота е два пъти по-голяма от първоначалната.

Според времевите характеристики шумът може да бъде: постоянен (промяната в нивото на звуковото налягане по време на работна смяна е не повече от 3 dB) и непостоянен, който от своя страна се разделя на осцилиращ, периодичен и импулсен. Най-опасните ефекти върху човешкото тяло са тоналният и импулсният шум.