Caracteristicile fizice ale sunetului pe scurt. Caracteristicile fizice și fiziologice ale undelor sonore. Caracteristicile fizice ale sunetului

Zgomotul este o combinație de sunete cu frecvență și intensitate diferite care au un efect nociv și iritant asupra oamenilor. Prin sunet înțelegem vibrațiile elastice ale particulelor de aer care se propagă în valuri într-un mediu solid, lichid sau gazos datorită influenței unei forțe perturbatoare. Ca fenomen fizic, zgomotul este mișcarea ondulatorie a unui mediu elastic; ca fenomen fiziologic: unde sonore în intervalul de la 16 la 20.000 Hz, percepute de o persoană cu auz normal. Zgomot audibil - 20 - 20000 Hz, interval de ultrasunete - peste 20 kHz, infrasunete - mai puțin de 20 Hz. Sensibilitatea cea mai mare este de 1000-4000 Hz.

Sursele de auz sunt caracterizate de puterea sonoră (W), care este cantitatea totală de energie sonoră emisă de o sursă de sunet pe unitatea de timp.

Caracteristicile fizice ale zgomotului

Intensitatea sunetului este cantitatea de energie sonoră transferată de o undă sonoră în 1 s pe o suprafață de 1 m2, perpendiculară pe propagarea undei sonore. R – distanta fata de suprafata.

Presiunea sonoră P [Pa] - presiune suplimentară a aerului care apare atunci când o undă sonoră trece prin aceasta (diferența dintre valoarea instantanee a presiunii totale și valoarea într-un mediu neperturbat).

Fiecare vibrație este caracterizată de o frecvență, adică de numărul de vibrații pe secundă. După frecvență, zgomotele se împart în: frecvență joasă (sub 400 Hz), frecvență medie (400-1000), frecvență înaltă (peste 1000).

Efecte nocive ale zgomotului: sistemul cardiovascular; sistem inegal; organele auzului (timpan), provocând hipertensiune arterială, boli de piele și ulcere peptice. Prin urmare, zgomotul trebuie normalizat în conformitate cu cerințele de reglementare: GOST. Zgomot. Cerințe generale de siguranță, Standarde sanitare: Zgomot la locurile de muncă din clădirile publice rezidențiale și în zonele rezidențiale. Reglarea zgomotului are ca scop prevenirea deficiențelor de auz și scăderea capacității de muncă și a productivității lucrătorilor. Conform acestor documente, nivelul presiunii acustice este normalizat în funcție de spectrul de frecvență. Ținând cont de intervalul de frecvență extins (20-20000 Hz) atunci când se evaluează o sursă de zgomot, se utilizează un indicator logaritmic, care se numește nivel de presiune sonoră (SPL): . P - presiunea acustică în punctul de măsurare [Pa]; P0 este valoarea minimă pe care urechea umană o poate percepe 10V -3 [Pa]. Ecografia arată de câte ori valoarea reală depășește pragul. 140 dB este pragul durerii.

Pentru zgomot constant, nivelurile de presiune sonoră SPL (dB) sunt normalizate în benzi de octave cu frecvențe medii geometrice de 31,5, 63, 125, 250, 500, 1000, 2000, 4000, 8000 Hz. Fiecare frecvență corespunde unei valori limită a ultrasunetelor care nu are un impact negativ asupra unei persoane în timpul unei zile de lucru de 8 ore.

Standardele sanitare SN 2.2.4 / 2.1.8.562 – 96 „Zgomot la locurile de muncă, în clădiri rezidențiale, publice și în zone rezidențiale”, precum și GOST 12.1.003 – 83, pentru a limita expunerea la zgomot a oamenilor, stabilesc sunetul maxim admisibil nivelurile și spectrul maxim de zgomot pentru diverse tipuri de activități de muncă. Aceasta ia în considerare scopul spațiilor, natura zonei clădirii și ora din zi (Tabelul 56, 57, 58).

La normalizarea parametrilor de zgomot, se iau în considerare și caracteristicile lor temporale. Conform GOST 12.1.003 - ²Zgomot. Cerințe generale de siguranță² în ceea ce privește caracteristicile de timp, zgomotul este clasificat drept constant, al cărui nivel de zgomot pe o zi de lucru de 8 ore se modifică în timp cu cel mult
5 dBA și inconsecventă.

Zgomotul necontinuu este împărțit în intermitent și impulsiv. Nivelul sonor al zgomotului intermitent se modifică în trepte de 5 dBA sau mai mult, iar durata intervalelor în care nivelul rămâne constant este
1 secundă sau mai mult.

Zgomotul de impuls constă din unul sau mai multe bipuri, fiecare durând mai puțin de o secundă. În acest caz, nivelurile de sunet trebuie să difere cu cel puțin 7 dBA.

Parametrul normalizat al zgomotului neconstant este nivelul sonor echivalent în dBA, adică valoarea nivelului sonor al zgomotului constant pe termen lung, care, într-un interval de timp reglat T = t 2 – t 1, are același valoarea nivelului sonor ca zgomotul în cauză, al cărui nivel al sunetului variază în timp:

unde L Ai este nivelul mediu al sunetului în intervalul i, dBA;

t i – interval de timp în care nivelul se află în limitele specificate, s;

i – numărul intervalului de nivel (i = 1,2,…n).

Zgomot- aceasta este o colecție de sunete de diferite intensități și înălțimi, care se schimbă aleatoriu în timp și provoacă senzații subiective neplăcute muncitorilor. Din punct de vedere fiziologic, zgomotul este orice sunet nedorit care interferează cu percepția sunetelor utile sub formă de semnale de producție și vorbire.

Zgomotul ca factor fizic este o mișcare oscilativă mecanică care se propagă sub formă de undă a unui mediu elastic (aer), care, de regulă, este de natură haotică, aleatorie. În acest caz, sursa sa este orice corp oscilant scos dintr-o stare stabilă de o forță externă.

Natura propagării mișcării oscilatorii într-un mediu se numește unda de sunet,și zona mediului în care se răspândește este câmp sonor.

Sunet reprezintă mișcarea oscilatorie a unui mediu elastic, percepută de organul nostru de auz. Mișcarea unei unde sonore în aer este însoțită de o creștere și o scădere periodică a presiunii. Se numește o creștere periodică a presiunii în aer în comparație cu presiunea atmosferică într-un mediu netulburat presiunea sonoră. Cu cât presiunea este mai mare, cu atât este mai mare iritația organului auditiv și senzația de volum a sunetului. În acustică, presiunea acustică este măsurată în N/m 2 sau Pa. O undă sonoră este caracterizată de frecvența f, Hz, intensitatea sunetului eu, W/m2, putere sonoră W, mar Viteza de propagare a undelor sonore în atmosferă la 20 °C și presiunea atmosferică normală este de 344 m/s. Viteza sunetului nu depinde de frecvența vibrațiilor sonore și, cu parametri de mediu constanti, este o valoare constantă. Când temperatura aerului crește cu 1 °C, viteza sunetului crește cu aproximativ 0,71 m/s.

Organele auzului uman percep vibrații sonore în intervalul de frecvență de la 16 la 20.000 Hz, zona de cea mai mare sensibilitate a auzului este în regiunea 50-5000 Hz. Vibrațiile cu o frecvență de până la 16 Hz (infrasunete) și peste 20.000 Hz (ultrasunete) nu sunt percepute de organele auzului uman.

Intensitatea zgomotului (sunetului) este măsurată atât în ​​întreaga gamă de frecvență (energia sonoră totală), cât și într-un anumit interval al benzii de frecvență - în cadrul octavelor.

Octavă- acesta este un domeniu de frecvență în care limita superioară a frecvenței este de două ori mai mare decât frecvența inferioară (de exemplu, 40-80, 80-160 Hz). Cu toate acestea, pentru a desemna o octavă, de obicei nu este indicată domeniul de frecvență, ci așa-numitul frecvențele medii geometrice, care caracterizează banda în ansamblu și sunt determinate de formulă

unde f 1 și f 2 sunt frecvența cea mai joasă și respectiv cea mai înaltă, Hz.

Deci, pentru octava 40-80 Hz, frecvența medie geometrică este de 62,5 Hz; pentru octava 80-160 Hz - 125 Hz etc.

În măsurătorile acustice, intensitatea este determinată în benzi de frecvență egale cu o octavă, o jumătate de octavă și o treime de octavă.

Frecvențele medii geometrice ale benzilor de octave sunt standardizate și pentru evaluarea zgomotului sanitar și igienic sunt 31,5; 63; 125; 250; 500; 1000; 2000; 4000; 8000 Hz.

Se numește intensitatea minimă a sunetului percepută de ureche pragul de auz(I 0 = 10 -12 W/m2), corespunde presiunii sonore P 0 = 2-Yu" 5 Pa.

Pragul durerii are loc la o intensitate a sunetului egală cu 10 2 W/m 2, iar presiunea sonoră corespunzătoare este de 2 * 10 2 Pa. După cum puteți vedea, modificările presiunii sonore a sunetelor audibile sunt enorme și se ridică la aproximativ 10 7 ori. Prin urmare, pentru comoditatea măsurării și standardizării sanitare și igienice a intensității sunetului și a presiunii sonore, acestea iau nu unități fizice absolute, ci unități relative, care sunt logaritmi ale raporturilor acestor cantități la nivelul zero condiționat corespunzător pragului de auz al unui ton standard cu o frecvență de 1000 Hz.

Nivel de intensitate a sunetului L, dB, determinat de formula

Unde eu- intensitatea sunetului, W/m2; I 0 - intensitatea sunetului, luată ca prag de audibilitate, egală cu 10 -12 W/m2. Deoarece intensitatea sunetului este proporțională cu pătratul presiunii sonore, această formulă poate fi scrisă ca

Acești logaritmi de rapoarte se numesc, respectiv nivelurile de intensitate a sunetului sau mai des niveluri de presiune acustică, sunt exprimate în belah(B).

În plus, pentru evaluarea sanitară și igienă a impactului zgomotului asupra corpului uman, se utilizează un indicator precum nivelul sonor, determinat pe scara A a unui sonometru cu dimensiunea în dBA.

Deoarece organul auditiv uman este capabil să distingă o modificare a nivelului de intensitate a sunetului cu 0,1 B, atunci pentru utilizare practică o unitate de 10 ori mai mică este mai convenabilă - decibel(dB).

Utilizarea scalei decibeli este foarte convenabilă, deoarece întreaga gamă uriașă de sunete audibile se încadrează în mai puțin de 140 dB. Când este expus la un sunet mai mare de 140 dB, este posibilă durerea și ruptura timpanului.

În condițiile de producție, de regulă, există zgomote de intensitate și frecvență diferite, care sunt create ca urmare a funcționării diferitelor mecanisme, unități și alte dispozitive.

Zgomotul industrial, care este un sunet complex, poate fi descompus în componente simple, a căror reprezentare grafică se numește spectru(Fig. 2.4). Este o combinație de opt niveluri de presiune sonoră la toate frecvențele medii geometrice. Natura poate varia în funcție de frecvențele predominante.

Orez. 2.4. Principalele tipuri de spectre de zgomot: A - discret (reglat); b- solidă; V - amestecat

Dacă acest set conține valori standard ale nivelurilor de presiune sonoră, atunci se numește spectru limită(PS). Fiecare dintre spectrele de limitare are propriul indice, de exemplu, PS-80, unde 80 este nivelul standard de presiune a sunetului (dB) în banda de octave cu f = 1000 Hz.

Conform GOST 12.1.003, zgomotul este clasificat în funcție de următoarele criterii:

♦ prin natura spectrului: bandă largă, cu un spectru continuu lat mai mult de o octava; tonal,în spectrul cărora există tonuri audibile. Caracterul tonal este determinat de excesul nivelului de zgomot dintr-o bandă față de benzile adiacente de o treime de octavă cu cel puțin 10 dB;

♦ după caracteristicile timpului: constantȘi nestatornic;

♦ zgomotul se distinge prin răspunsul în frecvență scăzut, mediuȘi frecventa inalta, având, respectiv, limite de 16-350, 350-800 şi peste 800 Hz.

Zgomotele variabile, la rândul lor, sunt împărțite în:

♦ pe fluctuant în timp al cărui nivel de sunet se modifică continuu în timp;

♦ intermitent, al cărui nivel al sunetului se modifică treptat (cu 5 dBA sau mai mult), iar durata intervalelor în care nivelul rămâne constant este de 1 s sau mai mult;

♦ impuls, constând din unul sau mai multe semnale sonore, fiecare cu o durată mai mică de 1 s, iar nivelurile sonore diferă cu cel puțin 7 dB.

Caracteristicile zgomotului în decibeli în cadrul frecvențelor nu sunt întotdeauna suficiente. Se știe că sunetele care au aceeași intensitate, dar frecvențe diferite sunt percepute de ureche ca fiind inegal de puternice. Sunetele care au o frecvență joasă sau foarte înaltă (aproape de limita superioară a frecvențelor percepute) sunt percepute ca fiind mai silențioase în comparație cu sunetele din zona de mijloc. Prin urmare, pentru a compara sunete cu o compoziție de frecvență diferită în ceea ce privește volumul lor, se folosesc unități de volum - fundaluriȘi fii.

Unitatea de comparație este considerată convențional ca fiind sunetul cu o frecvență de 1000 Hz. În ultimii ani, recomandările internaționale au adoptat ca standard sunetul cu o frecvență de 2000 Hz.

Nivelul volumului de zgomot(sunet) este nivelul de putere al unui sunet la fel de puternic cu acest zgomot cu o frecvență de oscilație de 1000 Hz, pentru care nivelul de putere a sunetului în decibeli este luat în mod convențional drept nivel de zgomot în fundal. Un fundal este volumul unui sunet la o frecvență de 1000 Hz și un nivel de intensitate de 1 dB. La 1000 Hz, nivelurile de volum sunt egale cu nivelurile de presiune sonoră. De exemplu, un sunet cu o frecvență de oscilație de 100 Hz și o putere de 50 dB este perceput la fel de puternic ca un sunet cu o frecvență de oscilație de 1000 Hz și o putere de 20 dB (20 de foni). La niveluri scăzute de volum și frecvențe joase, discrepanțele dintre intensitatea sunetului în decibeli și nivelul volumului din fundal sunt cele mai mari. Pe măsură ce volumul și frecvența cresc, această diferență se netezește.

Orez. 2.5. Curbe de intensitate egală a sunetelor

În fig. Figura 2.5 prezintă curbele egale de zgomot care caracterizează nivelurile de zgomot în intervalul audibil. Se poate observa că organul auzului uman are cea mai mare sensibilitate la 800-4000 Hz, iar cea mai mică la 20-100 Hz.

Împreună cu evaluarea zgomotului de fundal, se folosește o altă unitate de zgomot - somnul, care reflectă mai clar modificarea zgomotului perceput subiectiv și vă permite să determinați de câte ori un sunet este mai puternic decât altul. Cu o creștere a volumului cu 10 fundaluri, nivelul volumului la fii crește de 2 ori.

Scala de zgomot la fii vă permite să determinați de câte ori a scăzut volumul zgomotului după introducerea anumitor măsuri de combatere a acestuia, sau de câte ori zgomotul dintr-un loc de muncă este mai puternic decât zgomotul din altul.

Când mai multe unde sonore se propagă simultan, volumul zgomotului poate crește sau scădea ca urmare a fenomenelor de interferență.

Vibrație- acestea sunt vibratii mecanice si undele in solide, sau mai exact, acestea sunt vibratii mecanice, cel mai adesea sinusoidale, care apar la masini si dispozitive.

În funcție de metoda de impact asupra unei persoane, vibrațiile sunt împărțite în general, transmise prin suprafețe de susținere la corpul unei persoane așezate sau în picioare și local, transmisă prin mâinile omului.

Vibrația generală, în funcție de sursa apariției sale, este împărțită în trei categorii:

♦ transport: afectează operatorii de mașini și vehicule mobile în timpul deplasării acestora (categoria I);

♦ transport și tehnologic: cu mișcare limitată numai pe suprafețele special pregătite ale spațiilor de producție (categoria a II-a);

♦ tehnologic: afectează operatorii de mașini staționare sau este transferat la locuri de muncă care nu au surse de vibrații (categoria a 3-a).

♦ la locurile de muncă permanente ale spaţiilor de producţie;

♦ în locurile de muncă din depozite, cantine, încăperi de utilitate, încăperi de serviciu și alte spații auxiliare de producție în care nu există mașini și mecanisme care generează vibrații;

♦ la locurile de muncă din sediile administrative și de servicii ale conducerii uzinei, birouri de proiectare, laboratoare, centre de instruire, centre de calcul, centre de sănătate, în sedii de birouri, săli de lucru și alte spații pentru lucrătorii psihici.

Muncitorii din transport, operatorii de matrițe puternice, prese de perforare etc. sunt expuși cel mai adesea la vibrații generale.

Parametrii fizici de bază ai vibrației: frecvența f, Hz; amplitudinea vibrației A, m; viteza oscilatoare V, Domnișoară; accelerație oscilatoare A, m/s2.

Pe baza naturii spectrului, vibrația este împărțită în:

♦ la bandă îngustă cu un spectru de frecvenţe localizat
într-o fâșie îngustă. În acest caz, nivelul de abur controlat
metri în banda de frecvență de octave depășind cu peste 15 dB
fără valori în benzile adiacente de o treime de octava;

♦ bandă largă cu un spectru de frecvență, situat
nym într-o bandă largă (lată mai mult de o octavă).

În funcție de caracteristicile timpului, vibrația este împărțită:

♦ pe permanent, pentru care parametrul normalizat spectral sau corectat în frecvență în timpul de observare (cel puțin 10 minute sau timpul ciclului tehnologic) se modifică de cel mult 2 ori (6 dB) atunci când este măsurat cu o constantă de timp de 1 s;

♦ nestatornic, pentru care parametrul normalizat spectral sau corectat în frecvență se modifică de mai mult de 2 ori (6 dB) în timpul de observare (cel puțin 10 minute sau timpul ciclului tehnologic) când este măsurat cu o constantă de timp de 1 s.

Apare vibrații variabile:

♦ fluctuantîn timp, pentru care valoarea parametrului normalizat se modifică continuu în timp;

♦ intermitent, când impactul vibrației asupra unei persoane este întrerupt, iar durata intervalelor în care este expusă vibrația este mai mare de 1 s;

♦ impuls, constând din unul sau mai multe impacturi de vibrații (șocuri), fiecare cu o durată mai mică de 1 s.

Persoanele care lucrează cu unelte de mână, motorizate, electrice sau pneumatice sunt expuse în principal la vibrații locale.

La fel ca și pentru zgomot, întregul spectru de frecvențe de vibrație percepute de o persoană poate fi împărțit în benzi de frecvență de octavă și de o treime de octavă cu frecvențele medii geometrice ale benzilor de octava 1; 2; 4; 8; 16; 32; 63; 125; 250; 500; 1000 și 2000 Hz.

Nivelul zero al vitezei oscilatorii este considerat a fi V 0= 510 -8 m/s, corespunzătoare vitezei de vibrație pătrată medie la un prag standard de presiune a sunetului de 2 10 -5 Pa, deși pragul de percepție a vibrațiilor pentru oameni este mult mai mare și egal cu 10 -4 m/s . Nivelul zero al accelerației oscilatorii este considerat a fi a = 3-10 -4 m/s 2. La o viteză oscilativă de 1 m/s, o persoană experimentează durere.

Deoarece valorile absolute ale parametrilor care caracterizează vibrația variază într-un interval foarte larg, este mai convenabil să se măsoare valori nereale

acești parametri și logaritmii raporturilor lor față de cei de prag.

Nivelul vitezei de vibrație L v, dB, determinat de formula

Unde V- valoarea reală a vitezei vibrației, m/s; V 0-valoarea prag a vitezei vibratiei (510 -8 m/s).

Spectrele nivelurilor de viteză vibrațională sunt principalele caracteristici ale vibrațiilor; pot fi, la fel ca pentru zgomot, discrete, continue și mixte.

SanPiN 2.2.4/2.1.8.10-33-2002 arată relația dintre nivelurile vitezei de vibrație în decibeli și valorile acesteia în metri pe secundă, precum și între nivelurile logaritmice ale accelerației vibrațiilor în decibeli și valorile acesteia în metri pe secundă pătrat.

2.4.2. Impact zgomot, vibrații și alte fluctuații asupra corpului uman

Zgomotul și vibrația pot, într-o măsură mai mare sau mai mică, să activeze temporar sau să suprime definitiv anumite procese mentale din corpul uman. Consecințele fiziopatologice se pot manifesta sub formă de disfuncție a auzului și a altor analizoare, de exemplu, aparatul vestibular, funcțiile de coordonare ale cortexului cerebral, sistemul nervos sau digestiv și sistemul circulator. În plus, zgomotul afectează metabolismul carbohidraților, grăsimilor și proteinelor din organism.

Sunetele de diferite frecvențe, chiar și cu aceeași intensitate, sunt percepute diferit. Sunetele de joasă frecvență sunt percepute ca fiind relativ liniștite, dar pe măsură ce frecvența lor crește, zgomotul percepției crește și pe măsură ce se apropie de limita superioară de înaltă frecvență a spectrului de sunet, zgomotul percepției scade din nou.

Zona de percepție auditivă accesibilă urechii umane este limitată de pragurile de auz și durere (Fig. 2.6). Limitele acestor praguri depind de

Orez. 2.6. Zona de percepție auditivă: P - vorbire; M - muzica; C - pragul de auz; B - pragul durerii

Acestea variază semnificativ în funcție de frecvență. Acest lucru explică faptul că sunetele de înaltă frecvență sunt mai neplăcute pentru oameni decât sunetele de joasă frecvență (la aceleași niveluri de presiune sonoră).

Zgomotul industrial de intensitate și spectru variat, care afectează lucrătorii pentru o lungă perioadă de timp, poate duce în timp la o scădere a acuității auzului la acestea din urmă și, uneori, la dezvoltarea surdității profesionale. S-a stabilit că pierderea auzului apare de obicei atunci când este expus la zgomot în intervalul de frecvență de 3000-6000 Hz, iar inteligibilitatea vorbirii afectată - la o frecvență de 1000-2000 Hz. Cea mai mare pierdere a auzului în rândul lucrătorilor se observă în primii zece ani de muncă, iar acest pericol crește odată cu vârsta.

Vibrația afectează sistemul nervos central (SNC), tractul gastrointestinal, organele de echilibru (aparatul vestibular), provoacă amețeli, amorțeală a membrelor și boli articulare. Expunerea prelungită la vibrații duce la boli profesionale - boala vibrațiilor, tratament eficient

Orez. 2.7. Tipuri de efecte ale vibrațiilor asupra corpului uman

ceea ce este posibil doar în stadiile incipiente, iar restabilirea funcțiilor afectate se desfășoară extrem de lent, iar în anumite condiții pot apărea procese ireversibile în organism, însoțite de pierderea completă a capacității de lucru.

În fig. 2.7 prezintă într-o formă generalizată efectul vibrației asupra corpului uman.

În plus față de efectele dăunătoare asupra corpului uman, vibrația duce la distrugerea clădirilor, structurilor, comunicațiilor și a echipamentelor. Impactul său negativ constă și în scăderea eficienței mașinilor și mecanismelor de operare, uzura prematură a pieselor rotative din cauza dezechilibrului acestora, scăderea preciziei instrumentației, perturbarea funcționării sistemelor de control automat etc.

Infrasunete Se obișnuiește să se numească vibrații care se propagă în aer cu o frecvență sub 16 Hz. Frecvența scăzută a vibrațiilor infrasonice determină o serie de caracteristici ale propagării sale în mediu. Datorită lungimii de undă mari, vibrațiile infrasonice sunt mai puțin absorbite în atmosferă și se îndoaie mai ușor în jurul obstacolelor decât vibrațiile cu o frecvență mai mare. Acest lucru explică capacitatea infrasunetelor de a se propaga pe distanțe semnificative cu pierderi reduse de energie. De aceea, măsurile standard de control al zgomotului sunt ineficiente în acest caz.

Sub influența infrasunetelor, au loc vibrații ale elementelor mari ale structurilor clădirii, iar din cauza efectelor de rezonanță și a excitării zgomotului secundar indus în domeniul audio, amplificarea infrasunetelor poate apărea în anumite încăperi.

Sursele de infrasunete pot fi mijloace de transport pe uscat, aer și apă, pulsația de presiune în amestecuri gaz-aer (duze cu diametru mare), etc.

Cea mai tipică și răspândită sursă de vibrații acustice scăzute sunt compresoarele. Se observă că zgomotul magazinelor de compresoare este de joasă frecvență cu predominanța infrasunetelor, iar în cabinele operatorului infrasunetele devine mai pronunțat datorită atenuării zgomotului de frecvență mai mare.

Sistemele puternice de ventilație și aer condiționat sunt, de asemenea, surse de vibrații infrasonice. Nivelurile lor maxime de presiune sonoră ating, respectiv, 106 dB la frecvențe de 20 Hz, 98 dB la 4 Hz, 85 dB la 2 și 8 Hz.

În intervalul de frecvență de 16-30 Hz, pragul de percepție a vibrațiilor infrasonice pentru un analizor auditiv este de 80-120 dBA, iar pragul de durere este de 130-140 dBA.

Efectul infrasunetelor asupra unei persoane este perceput ca activitate fizică: orientarea spațială este perturbată, rău de mișcare, tulburări digestive, tulburări de vedere, amețeli apar și circulația sângelui periferic se modifică. Gradul de expunere depinde de intervalul de frecvență, nivelul presiunii sonore și durata expunerii. Vibrațiile la o frecvență de 7 Hz interferează cu concentrarea și provoacă oboseală, dureri de cap și greață. Cele mai periculoase vibrații sunt cu o frecvență de 8 Hz. Acestea pot provoca fenomenul de rezonanță a sistemului circulator, ducând la suprasolicitarea mușchiului inimii, un atac de cord sau chiar ruperea unor vase de sânge. Infrasunetele de intensitate scăzută pot provoca nervozitate crescută și depresie.

Echipamentele și tehnologiile cu ultrasunete sunt utilizate pe scară largă în diferite ramuri ale activității umane în scopul influenței active asupra substanțelor (lipire,

sudarea, cositorirea, prelucrarea, degresarea pieselor etc.); analiza structurală și controlul proprietăților fizice și mecanice ale substanțelor și materialelor (detecția defectelor); pentru procesarea și transmiterea semnalelor de la radar și tehnologia computerizată; în medicină - pentru diagnosticarea și tratarea diferitelor boli folosind vederea sonoră, tăierea și îmbinarea țesuturilor biologice, sterilizarea instrumentelor, mâinilor etc.

Unitățile cu ultrasunete cu frecvențe de funcționare de 20-30 kHz sunt utilizate pe scară largă în industrie. Cele mai comune niveluri de sunet și ultrasunete la locurile de muncă industriale sunt 90-120 dB.

Ecografie Este în general acceptat că vibrațiile depășesc 20 kHz, propagăndu-se atât în ​​aer, cât și în medii lichide și solide. În igienizarea industrială, se face o distincție între tipurile de ultrasunete de contact și cele de aer (SanPiN 9-87-98 și SanPiN 9-88-98).

Ecografia de contact ultrasunetele sunt transmise atunci când mâinile sau alte părți ale corpului uman intră în contact cu sursa sa, piesele de prelucrat, dispozitivele pentru ținerea lor, lichide sonicate, scanere ale echipamentelor medicale cu ultrasunete, capete de căutare ale detectoarelor de defecte cu ultrasunete etc.

Ultrasunete de aer- Acestea sunt vibrații ultrasonice în aer.

Din aceste definiții rezultă că ultrasunetele sunt transmise unei persoane prin contactul cu aerul, apa sau direct de pe o suprafață vibrantă (unelte, mașini, dispozitive și alte posibile surse).

Pragurile de percepție auditivă a sunetelor și ultrasunetelor de înaltă frecvență sunt la o frecvență de 20 kHz - 110 dB, 30 kHz - până la 115 dB și 40 kHz - până la 130 dB. În mod convențional, domeniul ultrasonic este împărțit în frecvență joasă - 1,1210 4 -1,0 10 5 Hz, care se propagă prin aer și contact, și frecvență înaltă - 1,0 10 5 -1,0 10 9, care se propagă numai prin contact.

Ultrasunetele de înaltă frecvență practic nu se propagă în aer și pot afecta lucrătorii în principal atunci când sursa de ultrasunete intră în contact cu o suprafață deschisă a corpului.

Ultrasunetele de joasă frecvență, dimpotrivă, au un efect general asupra lucrătorilor prin aer și un efect local datorită contactului mâinilor cu piesele de prelucrat în care sunt excitate vibrațiile ultrasonice.

Vibrațiile ultrasonice direct la sursa formării lor se propagă direcțional, dar deja la mică distanță de sursă (25-50 cm) se transformă în unde concentrice, umplând întreaga cameră de lucru cu ultrasunete și zgomot de înaltă frecvență.

Ultrasunetele au un efect semnificativ asupra corpului uman. După cum sa menționat deja, ultrasunetele sunt capabile să se propagă în toate mediile: gazoase, lichide și solide. Prin urmare, în corpul uman afectează nu numai organele și țesuturile în sine, ci și fluidele celulare și alte fluide. Când se propagă într-un mediu lichid, ultrasunetele provoacă cavitarea acestui lichid, adică formarea de bule minuscule goale în el, pline cu vapori ai acestui lichid și substanțe dizolvate în el și comprimarea lor (colapsul). Acest proces este însoțit de formarea de zgomot.

Când lucrează la instalații cu ultrasunete puternice, operatorii se plâng de dureri de cap, care, de regulă, dispar atunci când încetează să funcționeze; oboseală; tulburări de somn nocturn; senzație de somnolență irezistibilă în timpul zilei; vedere slăbită, senzație de presiune asupra globilor oculari; pofta de mancare; gura uscată constantă și rigiditatea limbii; dureri abdominale etc.

Sunetul ca fenomen fizic este caracterizat de presiunea sonoră P(Pa), intensitate eu(W/m2) și frecvență f(Hz).

Sunetul ca fenomen fiziologic se caracterizează prin nivelul sonor (telefoane) și volum (somn).

Propagarea undelor sonore este însoțită de transferul de energie vibrațională în spațiu. Cantitatea sa care trece prin zonă
1 m2, situat perpendicular pe direcția de propagare a undei sonore, determină intensitatea sau puterea sunetului eu,

W/m2, (7,1)

Unde E– fluxul de energie sonoră, W; S- Suprafata, m2 .

Urechea umană este sensibilă nu la intensitatea sunetului, ci la presiune R, exercitat de o undă sonoră, care este determinată de formula

Unde F– forța normală cu care acționează unda sonoră la suprafață, N; S– suprafata pe care cade unda sonora, m2.

Intensitățile sonore și nivelurile de presiune sonoră întâlnite în practică variază foarte mult. Vibrațiile frecvențelor sonore pot fi percepute de urechea umană doar la o anumită intensitate sau presiune sonoră. Valorile de prag ale presiunii sonore la care sunetul nu este perceput sau senzația de sunet se transformă într-o senzație dureroasă se numesc pragul de audibilitate și, respectiv, pragul de durere.

Pragul de auz la o frecvență de 1000 Hz corespunde unei intensități a sunetului de 10 -12 W/m 2 și unei presiuni sonore de 2·10 -5 Pa. La o intensitate a sunetului de 1 W/m 2 și o presiune sonoră de 2·10 1 Pa (la o frecvență de 1000 Hz), se creează o senzație de durere în urechi. Aceste niveluri se numesc pragul durerii și depășesc pragul auditiv de 10 12, respectiv de 10 6 ori.

Pentru a evalua zgomotul, este convenabil să se măsoare nu valoarea absolută a intensității și presiunii, ci nivelul lor relativ în unități logaritmice, caracterizat prin raportul dintre intensitatea și presiunea creată efectiv și valorile lor corespunzătoare pragului de auz. Pe o scară logaritmică, o creștere a intensității sunetului și a presiunii de 10 ori corespunde unei creșteri a senzației cu 1 unitate, numită alb (B):

, Bel, (7,3)

(9.3)

Unde eu o și R o - valorile inițiale ale intensității și presiunii sonore (intensitatea și presiunea sunetului la pragul audibilității).

Numărul inițial 0 (zero) Bel este considerat o valoare a presiunii sonore a pragului de auz de 2·10 -5 Pa (pragul de auz sau de percepție). Întreaga gamă de energie percepută de ureche ca sunet se încadrează în aceste condiții în 13-14 B. Pentru comoditate, nu folosesc alb, ci o unitate de 10 ori mai mică - decibelul (dB), care corespunde creșterii minime în intensitatea sunetului perceptibilă de ureche.

În prezent, este general acceptat să se caracterizeze intensitatea zgomotului în nivelurile de presiune sonoră, determinate de formulă

, dB, (7,4)

Unde R- presiunea sonoră medie pătrată, Pa; R o - valoarea iniţială a presiunii sonore (în aer P o = 2·10 -5 Pa).

A treia caracteristică importantă a sunetului care determină înălțimea acestuia este frecvența vibrațiilor, măsurată prin numărul de vibrații complete finalizate în decurs de 1 s (Hz). Frecvența de vibrație determină înălțimea sunetului: cu cât frecvența de vibrație este mai mare, cu atât sunetul este mai mare. Cu toate acestea, în viața reală, inclusiv în condiții de producție, cel mai adesea întâlnim sunete cu o frecvență de la 50 la 5000 Hz. Organul auzului uman reacționează nu la o creștere absolută, ci la o creștere relativă a frecvenței: o dublare a frecvenței de vibrație este percepută ca o creștere a tonului cu o anumită cantitate, numită octavă. Astfel, o octavă este un domeniu în care frecvența limită superioară este egală cu de două ori frecvența inferioară.

Această ipoteză se datorează faptului că atunci când frecvența este dublată, înălțimea sunetului se modifică în aceeași măsură, indiferent de intervalul de frecvență în care are loc această modificare. Fiecare bandă de octavă este caracterizată de o frecvență medie geometrică, determinată de formulă

Unde f 1 – frecvența limită inferioară, Hz; f 2 – frecvența limită superioară, Hz.

Întregul interval de frecvență al sunetelor audibile de oameni este împărțit în octave cu frecvențe medii geometrice de 31,5; 63; 125; 250; 500; 1000; 2000; 4000 și 8000 Hz.

Distribuția energiei pe frecvențele de zgomot reprezintă compoziția sa spectrală. La efectuarea unei evaluări igienice a zgomotului se măsoară atât intensitatea (tăria), cât și compoziția spectrală după frecvență.

Percepția sunetelor depinde de frecvența vibrațiilor. Sunetele de același nivel de intensitate, dar diferite ca frecvență, sunt percepute ca inegal de puternice după ureche. Pe măsură ce frecvența se modifică, nivelurile de intensitate a sunetului care determină pragul de auz se schimbă semnificativ. Dependența percepției sunetelor de diferite niveluri de intensitate de frecvență este ilustrată de așa-numitele curbe de intensitate egală (Fig. 7.1). Pentru a evalua nivelul de percepție a sunetelor de diferite frecvențe, a fost introdus conceptul de nivel al volumului sunetului, adică. reducerea condiționată a sunetelor de diferite frecvențe, dar același volum, la același nivel la o frecvență de 1000 Hz.

Orez. 7.1. Curbe de intensitate egală

Nivelul volumului sunetului este nivelul de intensitate (presiunea sonoră) a unui sunet dat cu o frecvență de 1000 Hz, care este la fel de tare pentru ureche. Aceasta înseamnă că fiecărei curbe egale de sonoritate corespunde unei valori de sonoritate (de la un nivel de sonoritate de 0, corespunzător pragului de auz, la un nivel de sonoritate de 120, corespunzător pragului de durere). Nivelul sonorității este măsurat într-o unitate adimensională non-sistem - fundal.

Evaluarea percepției sunetului folosind nivelurile de zgomot măsurate în fundal nu oferă o imagine fiziologică completă a efectului sunetului asupra aparatului auditiv, deoarece O creștere a nivelului sunetului cu 10 dB creează senzația de dublare a volumului.

Relația cantitativă dintre senzația fiziologică de zgomot și nivelul de zgomot poate fi obținută din scala de zgomot. Scara de volum se formează cu ușurință ținând cont de relația că o valoare a volumului unui fiu corespunde unui nivel de volum de 40 de fundaluri (Fig. . 7.2).

Orez. 7.2. Scala de volum

Expunerea pe termen lung la zgomot la niveluri ridicate de intensitate poate reduce sensibilitatea analizorului auditiv, precum și poate provoca tulburări ale sistemului nervos și poate afecta alte funcții ale corpului (deranjează somnul, interferează cu munca mentală intensă), prin urmare, diferite niveluri permise sunt stabilite pentru diferite încăperi și diferite tipuri de zgomot de lucru.

Zgomotul nu depășește 30-35 dB și nu se simte deranjant sau vizibil. Acest nivel de zgomot este acceptabil pentru sălile de lectură, secțiile de spital și camerele de zi pe timp de noapte. Pentru birourile de proiectare și spațiile de birouri, este permis un nivel de zgomot de 50-60 dB.

Sub zgomot să înțeleagă un set de sunete de diferite forțe și frecvență care apar ca urmare a mișcării oscilatorii a particulelor în medii elastice (solide, lichide, gazoase). Zgomotul apare în timpul vibrațiilor mecanice în medii solide, lichide și gazoase. Vibrațiile mecanice în intervalul de frecvență 16...20.000 Hz sunt percepute de organul auditiv uman sub formă de sunet. Vibrațiile cu o frecvență sub 16 Hz (infrasunete) și peste 20.000 Hz (ultrasunete) nu provoacă senzații auditive, dar au un efect biologic asupra corpului uman. Sunetul este caracterizat

frecvența, intensitatea și presiunea sonoră Viteza de propagare a undelor sonore în aer la t= 20°C este egal cu 343 m/s, în oțel - 5.000 m/s, în beton - 4.000 m/s.

Partea din spațiu în care circulă undele sonore se numește câmp sonor.

Când un mediu vibrează cu sunetul, particulele sale elementare vibrează în raport cu poziția lor inițială. In timpul vibratiilor din aer apar zone de rarefactie si zone de presiune crescuta, care determina valoarea presiunii sonore ca diferenta de presiune in mediul de aer perturbat si neperturbat.

Aparatul auditiv uman nu este la fel de sensibil la sunete de diferite frecvențe. Presiunea sonoră minimă și intensitatea minimă a sunetelor percepute de urechea umană determină pragul de auz.

Un sunet cu o frecvență de 1000 Hz este luat ca referință. La această frecvență, pragul de audibilitate în intensitate este, iar presiunea sonoră corespunzătoare este. Limita superioară a sunetelor percepute de o persoană este considerată așa-numita pragul durerii, care este 120...130 dB. La o frecvență de 1000 Hz, pragul durerii apare la și. Între pragul auzului și pragul durerii se află interval de audibilitate(percepția auditivă).

Vibrație- acestea sunt vibrații mecanice și unde în solide.

Conform metodei de transmitere către o persoană, vibrația este împărțită în locale și generale.

Local vibrația este transmisă prin mâinile unei persoane și afectează picioarele unei persoane așezate, antebrațele în contact cu suprafețele vibrante.

General vibrația este transmisă prin suprafețe de susținere către corpul unei persoane în picioare sau așezate.

Sursele locale de vibrații transmise lucrătorilor pot fi: mașini de mână cu motor sau unelte electrice de mână; controlul mașinilor și echipamentelor; unelte de mână și piese de prelucrat.

Vibrații generale în funcţie de sursa apariţiei sale se împarte în: vibrații generale de categoria I - transport, care afectează o persoană la locul de muncă în mașini autopropulsate și remorcate, vehicule la circulația pe teren, drumuri și fonduri agricole; vibratii generale de categoria a II-a - transport si tehnologic, care afecteaza persoanele de la locurile de munca in masini care se deplaseaza pe suprafetele special pregatite ale spatiilor de productie, amplasamentelor industriale si lucrarilor miniere; vibratii generale de categoria a III-a - tehnologice, care afecteaza o persoana la locul de munca cu masini stationate sau transmise la locul de munca, neavand surse de vibratii.

Categoria generală de vibrații III dupa locul actiunii se împarte în următoarele tipuri: IIIa - la locurile de muncă permanente ale spațiilor industriale ale întreprinderilor; IIIb - în locurile de muncă ale depozitelor, cantinelor, gospodăriei, încăperilor de serviciu și altor spații auxiliare de producție, unde nu există mașini care generează vibrații; IIIc - la locurile de muncă din sediile administrative și de servicii ale conducerii fabricii, birouri de proiectare, laboratoare, centre de formare, centre de calcul, centre de sănătate, sedii de birouri și alte sedii ale lucrătorilor psihici.

După caracteristicile timpului vibrația se împarte în: a) constant, pentru care parametrul normalizat spectral sau corectat în frecvență în timpul de observare (cel puțin 10 minute sau timpul ciclului tehnologic) se modifică de cel mult două ori (6 dB) la modificarea cu o constantă de timp de 1 s; b) vibrație inconsistentă, pentru care parametrul normalizat spectral sau corectat în frecvență în timpul de observare (cel puțin 10 minute sau timpul ciclului tehnologic) se modifică cu mai mult de un factor de 6 dB când timpul constant se modifică cu 1 s.

O persoană primește aproximativ 8% din informații prin auz.

Zgomotul este o combinație haotică de sunete de diferite frecvențe și intensități care afectează negativ corpul uman.

Surse de zgomot. De exemplu, în construcțiile navale, aproape toate procesele de prelucrare a materiilor prime și a produselor finite sunt însoțite de un nivel ridicat de zgomot (la nivelul pragului de durere și mai sus) 90...120 dB (și mai sus).

Zgomotul surfului, funcționarea elicelor, a motoarelor principale și auxiliare etc.

Caracteristicile vibrațiilor sonore

Sunetul sunt vibrații mecanice care se propagă în medii elastice (nu se propagă în spațiu fără aer). Unda sonoră se caracterizează prin:

frecvența f, Hz;

viteza de propagare c, m/s;

presiunea sonoră P, Pa;

intensitatea sunetului I, W/m2.

Viteza de propagare a sunetului în diferite medii nu este aceeași și depinde de densitatea materialului, temperatură, elasticitate și alte proprietăți.

din otel = 4500…5000 m/s;

c lichid ~ 1500 m/s (in functie de salinitate);

cu aer = 340 m/s (la temperatura de 20°C), 330 m/s (la temperatura de 0°C)

Presiunea sonoră este o caracteristică de forță, de exemplu, pentru un diapazon C = P max sin (2рft + ц 0). Iată presiunea sonoră a unui ton pur (armonic).

Intensitatea sunetului este o caracteristică energetică, definită ca energia medie E pe unitatea de timp f, pe unitatea de suprafață S a suprafeței perpendiculară pe direcția de propagare a undei:

unde c este densitatea aerului kg/m 3 ;

c viteza de propagare a sunetului m/s.

Sursa vibrațiilor sonore este caracterizată de puterea W, W.

Influența zgomotului asupra corpului uman și consecințele acestuia

Zgomotul este un iritant fiziologic general cu cea mai studiată influență.

Zgomotul intens cu expunere constantă duce la o boală profesională - pierderea auzului.

Zgomotul are cel mai mare impact la frecvența f = 1...4 kHz.

Zgomotul afectează organele auzului, creierul, sistemul nervos, provoacă oboseală crescută, memorie slăbită, prin urmare, productivitatea muncii scade și se creează condițiile prealabile pentru accidente.

Potrivit Organizației Mondiale a Sănătății (OMS), operațiunile de colectare a informațiilor, gândire și urmărire sunt cele mai sensibile la zgomot.

Caracteristicile fiziologice ale zgomotului

Sunetul cu o frecvență de 20 Hz...11 kHz se numește sunet audibil, sunetul mai mic de 20 Hz se numește infrasunete, iar sunetul mai mare de 11 kHz se numește ultrasunete.

Zgomotul poate fi de bandă largă (spectrul de frecvență este mai mare de o octavă) și tonal, unde există o frecvență discretă. Octava este o bandă de sunet în care frecvența finală este de două ori mai mare decât frecvența inițială.

În funcție de caracteristicile temporale, zgomotul poate fi: constant (modificarea nivelului presiunii sonore în timpul unui schimb de lucru nu este mai mare de 3 dB) și neconstant, care la rândul său este împărțit în oscilant, intermitent și pulsat. Cele mai periculoase efecte asupra corpului uman sunt zgomotul tonal și de impuls.