Fysiska och fysiologiska egenskaper hos buller. SA Ljudvågor Fysiska och fysiologiska egenskaper hos hörselsensation

Fysiska och fysiologiska egenskaper hos ljud.

Fysiska och fysiologiska egenskaper hos ljud. Hörseldiagram. Intensitetsnivåer och ljudnivåer för ljud, förhållandet mellan dem och deras måttenheter.
Akustik är en gren av fysiken som studerar ljud och relaterade fenomen. Ljud är en längsgående mekanisk våg som fortplantar sig i elastiska medier (fasta ämnen, vätskor och gaser) och uppfattas av det mänskliga örat. Ljud motsvarar ett frekvensområde från 16 Hz till 20000 Hz. Svängningar med en frekvens > 20000 Hz är ultraljud, och< 16Гц – инфразвук. В газах звуковая волна – только продольная, в жидкостях и твёрдых телах – продольная и поперечная. Человек слышит только продольную механическую волну. Скорость звука в среде зависит от св-в среды (температуры, плотности среды и т.д.). В воздухе =340м/с; в жидкостях и кровенаполненных тканях = 1500м/c; в твердых телах =3000-5000м/c. Для твёрдых тел скорость равна: v=√E/p, где Е – модуль упругости (Юнга); р – плотность тела. Для воздуха скорость (м/с) возрастает с увеличением температуры: м=331,6+0,6t. Звуки делятся на тоны (простые и сложные), шумы и звуковые удары. Простой (чистый) тон – звук, источник которого совершает гармонические колебания (камертон). Простой тон имеет только одну частоту v.Сложный тон – звук, источник которого совершает периодические негармонические колебания (муз. звуки, гласные звуки речи), можно разложить на простые тона по т. Фурье. Спектр сложного тона линейчатый. Шум – сочетание беспорядочно меняющихся сложных тонов, спектр – сплошной. Звуковой удар – кратковременное звуковое воздействие (взрыв, хлопок). Различают объективные (физические), характеризующие источник звука, и субъективные (физиологические), характеризующие приёмник (ухо). Физиологические характеристики зависят от физических. Интенсивность I (Вт/м2) или уровень интенсивности L (дБ)– энергия звуковой волны, приходящаяся на площадку единичной площади за единицу времени. Эта физическая характеристика определяет уровень слухового ощущения (громкость Е [фон], уровень громкости). Громкость показывает уровень слухового ощущения. Гармонический спектр – тембр звука. Частота звука v (Гц) – высота звука. Порог слышимости – min интенсивность I0, которую человек ещё слышит, но ниже которого звук ухом не воспринимается. Человек лучше слышит на частоте 1000Гц, значит порог слышимости на этой частоте min (I0=Imin) и I0=10-12Вт/м2. Порог болевого ощущения – max интенсивность, воспринимаемая без болевых ощущений. При I0>Imax-skada på hörselorganet uppstår. Imax=10W/m2. Begreppet intensitetsnivåer L=lgI/I0 introduceras, där I0 är ljudintensiteten vid hörbarhetströskeln. [B - belah]. 1 bel – intensitetsnivån för ett sådant ljud, vars intensitet är 10 gånger > tröskelintensitet. 10dB=1B. L=10 lgI/IO, (dB). En person hör ljud i olika ljudintensitetsnivåer från 0 till 130 dB. Hörbarhetsdiagram - intensitetens eller intensitetsnivåns beroende av ljudets frekvens. På den presenteras smärttröskeln (PT) och hörtröskeln (HL) i form av kurvor som inte beror på frekvens. Min hörtröskel är 10-12 W/m2, och smärtgräns Imax = 1-10 W/m2. Dessa värden har en frekvens på 1000Hz. Nära denna frekvens hör en person bäst. Därför, i frekvensområdet 500-3000 Hz vid en intensitet av 10-8-10-5 W/m2 - talområdet. (I, W/m2: 10, 1, 10-12, tom; v, Hz: 16, 1000, 20000; L, dB: 130, 120,0). Audiometri är en metod för att studera hörselskärpa med hjälp av ett hörbarhetsdiagram. Ljudförnimmelsen (ljudstyrkan) ökar i aritmetisk progression, och intensiteten - i geometrisk progression. E=klgI. Weber-Fechners lag: Förändringen i ljudstyrka är direkt proportionell mot lg-förhållandet mellan intensiteterna hos de ljud som orsakade denna förändring i ljudstyrka: ∆E=k1lgI2/I1, där k1=10k.
Aktiv transport av joner över membranet. Typer av joniska processer. Funktionsprinciper för Na+-K+ pumpen.
Aktiv transport är överföringen av molekyler och joner över ett membran, som utförs av cellen på grund av energin från metaboliska processer. Det leder till en ökning av potentialskillnaden på båda sidor av membranet. I detta fall överförs ämnet från ett område med lägre koncentration till ett område med högre koncentration. Energin för att utföra arbete erhålls genom att dela ATP-molekyler i ADP och en fosfatgrupp under påverkan av speciella medel. proteiner – enzymer – transporterar ATPaser. ATP=ADP+P+E, E=45kJ/mol. Aktiv transport: joner (Na+-K+-ATPas; Ca2+-ATPas; H+-ATPas; protonöverföring under funktionen av mitokondriernas andningskedja) och organiska ämnen. Natrium-kalium pump. Under påverkan av Na+, belägen i cytoplasman, på insidan av membranet, aktiveras transport-ATPas och delas upp i ADP och Ph. I detta fall frigörs 45 kJ/mol energi, vilket går mot tillsats av tre Na+ och som ett resultat ändras konformationen av ATPas. 3 Na+ överförs över membranet. För att återgå till sin ursprungliga konformation måste ATPase överföra 2K+ genom membranet till cytoplasman. I en cykel tas en positiv laddning bort från cellen. Insidan av cellen är negativt laddad, utsidan är positiv. En separation av elektriska laddningar sker och en elektrisk spänning uppstår, därför är Na+-K+-pumpen isogen.
Bestäm hastigheten för elektroner som faller in på anti-katoden av röntgenröret om den minsta våglängden i det kontinuerliga spektrumet av röntgenstrålar är 0,01 nm.
eU=hC/Lmin; eU=mv2/2; hC/Lmin =mv2/2; v2= 2hC/mlmin=437,1*1014m/s; v=20,9*107m/s.
Linsens optiska styrka är 10 dioptrier. Vilken förstoring ger det?
D=l/F; Г=d0/F=0,25m/0,1=2,5 gånger.
Uppskatta kärlets hydrauliska motstånd om, med ett blodflöde på 0,2 l/min (3,3 * 10-6 m3/s), tryckskillnaden vid dess ändar är 3 mm Hg (399 Pa, eftersom 760 mm Hg .=101 kPa) )
Х=∆P/Q=399/3,3*10-6=121*106 Pa*s/m3
Vilka ekvationer kallas differential, och hur skiljer sig deras allmänna och specifika lösningar åt?
Differential - en ekvation som förbinder argumentet x, den önskade funktionen y och dess derivator y', y'', ..., yn av olika ordningsföljder. Beställ diff. ekvationen bestäms av den högsta ordningen av den derivata som ingår i den. Låt oss betrakta Newtons andra lag F=ma, acceleration är den första derivatan av hastighet. F=mdv/dt – differential första ordningens ekvation. Acceleration är den andra derivatan av banan. F=md2S/dt2 - differential. andra ordningens ekvation. Lösning av differential ekvation är en funktion som gör denna ekvation till en identitet. Låt oss lösa ekvationen: y’-x=0; dy/dx=x; dy=xdx; ᶘdy=ᶘxdx; y+Cl=x2/2+C2; y= x2/2+C – allmän lösning av differentialen. ekvationer För varje specifikt värde på konstanten C i funktionen får vi en viss lösning, det kan finnas ett oändligt antal av dem. För att välja ett måste du ställa in ytterligare ett villkor.

Buller är en kombination av ljud av olika frekvens och styrka som har en skadlig och irriterande effekt på människor. Med ljud förstår vi elastiska vibrationer av luftpartiklar som fortplantar sig i vågor i ett fast, flytande eller gasformigt medium på grund av påverkan av någon störande kraft. Som ett fysiskt fenomen är brus vågrörelsen hos ett elastiskt medium; som ett fysiologiskt fenomen: ljudvågor i intervallet från 16 till 20 000 Hz, uppfattade av en person med normal hörsel. Hörbart brus - 20 - 20000 Hz, ultraljudsområde - över 20 kHz, infraljud - mindre än 20 Hz. Den högsta känsligheten är 1000-4000 Hz.

Hörselkällor kännetecknas av ljudeffekt (W), vilket är den totala mängden ljudenergi som avges av en ljudkälla per tidsenhet.

Fysiska egenskaper hos buller

Ljudintensitet är mängden ljudenergi som överförs av en ljudvåg på 1 s över ett område på 1 m2, vinkelrätt mot ljudvågens utbredning. R – avstånd till ytan.

Ljudtryck P [Pa] - ytterligare lufttryck som uppstår när en ljudvåg passerar genom den (skillnaden mellan det momentana värdet av det totala trycket och värdet i ett ostört medium).

Varje vibration kännetecknas av en frekvens, det vill säga antalet vibrationer per sekund. Efter frekvens delas brus upp i: lågfrekvent (under 400 Hz), mellanfrekvens (400-1000), högfrekvent (över 1000).

Skadliga effekter av buller: kardiovaskulära systemet; ojämlikt system; hörselorgan (trumhinnan), som orsakar högt blodtryck, hudsjukdomar och magsår. Därför måste buller normaliseras i enlighet med myndighetskrav: GOST. Ljud. Allmänna säkerhetskrav, Sanitära standarder: Buller på arbetsplatser i offentliga bostadshus och i bostadsområden. Bullerreglering syftar till att förebygga hörselnedsättning och minskad arbetsförmåga och produktivitet hos arbetare. Enligt dessa dokument är ljudtrycksnivån normaliserad beroende på frekvensspektrum. Med hänsyn till det utökade frekvensområdet (20-20000 Hz) vid bedömning av en bruskälla används en logaritmisk indikator, som kallas ljudtrycksnivå (SPL): . P - ljudtryck vid mätpunkten [Pa]; P0 är det lägsta värdet som det mänskliga örat kan uppfatta 10V -3 [Pa]. Ultraljud visar hur många gånger det faktiska värdet överskrider tröskeln. 140 dB är smärtgränsen.

För konstant brus är SPL ljudtrycksnivåer (dB) normaliserade i oktavband med geometriska medelfrekvenser på 31,5, 63, 125, 250, 500, 1000, 2000, 4000, 8000 Hz. Varje frekvens motsvarar ett gränsvärde för ultraljud som inte har en negativ inverkan på en person under en 8-timmars arbetsdag.

Sanitära standarder SN 2.2.4 / 2.1.8.562 – 96 "Buller på arbetsplatser, i bostadsområden, offentliga byggnader och bostadsområden", samt GOST 12.1.003 – 83, för att begränsa bullerexponering för människor, ställ in maximalt tillåtet ljud nivåer och maximalt bullerspektrum för olika typer av arbetsaktiviteter. Detta tar hänsyn till lokalens ändamål, byggnadsområdets beskaffenhet och tid på dygnet (tabell 56, 57, 58).

Vid normalisering av brusparametrar tas också hänsyn till deras tidsmässiga egenskaper. Enligt GOST 12.1.003 - ²Noise. Allmänna säkerhetskrav² vad gäller tidsegenskaper klassificeras buller som konstant, vars ljudnivå över en 8-timmars arbetsdag förändras över tiden med högst
5 dBA och inkonsekvent.

Icke-kontinuerligt brus delas in i intermittent och impulsivt. Ljudnivån för intermittent brus ändras i steg om 5 dBA eller mer, och varaktigheten av de intervall under vilka nivån förblir konstant är
1 sekund eller mer.

Impulsljud består av ett eller flera pip, vardera varar mindre än en sekund. I detta fall måste ljudnivåerna skilja sig med minst 7 dBA.

Den normaliserade parametern för icke-konstant brus är den ekvivalenta ljudnivån i dBA, det vill säga värdet på ljudnivån för långtidskonstant brus, som inom ett reglerat tidsintervall T = t 2 – t 1 har samma ljudnivåvärde som ljudet i fråga, vars ljudnivå varierar över tiden:

där L Ai är den genomsnittliga ljudnivån i i-intervallet, dBA;

t i – tidsintervall under vilket nivån är inom de angivna gränserna, s;

i – nivåintervallets nummer (i = 1,2,...n).

Laboratoriearbete nr 5

Audiometri

Eleven ska veta: vad som kallas ljud, ljudets natur, ljudkällor; fysiska egenskaper hos ljud (frekvens, amplitud, hastighet, intensitet, intensitetsnivå, tryck, akustiskt spektrum); fysiologiska egenskaper hos ljud (höjd, volym, klang, lägsta och maximala vibrationsfrekvenser som uppfattas av en given person, hörbarhetsgräns, smärttröskel) deras förhållande till ljudets fysiska egenskaper; mänskliga hörselsystem, teorier om ljuduppfattning; ljudisoleringskoefficient; akustisk impedans, absorption och reflektion av ljud, reflektion och penetrationskoefficienter för ljudvågor, efterklang; fysiska grunder för sunda forskningsmetoder i kliniken, begreppet audiometri.

Studenten ska kunna: använda en ljudgenerator för att ta bort hörseltröskelns beroende av frekvensen; bestäm de lägsta och maximala vibrationsfrekvenserna du uppfattar, ta ett audiogram med hjälp av en audiometer.

Kort teori

Ljud. Fysiska egenskaper hos ljud.

Ljud kallas mekaniska vågor med en vibrationsfrekvens av partiklar av ett elastiskt medium från 20 Hz till 20 000 Hz, uppfattade av det mänskliga örat.

Fysisk nämn de egenskaper hos ljud som existerar objektivt. De är inte relaterade till särdragen hos en persons känsla av ljudvibrationer. Ljuds fysiska egenskaper inkluderar frekvens, vibrationsamplitud, intensitet, intensitetsnivå, ljudvibrationers utbredningshastighet, ljudtryck, akustiskt ljudspektrum, reflektion och penetrationskoefficienter för ljudvibrationer, etc. Låt oss kort överväga dem.

1. Oscillationsfrekvens. Frekvensen av ljudvibrationer är antalet vibrationer av partiklar i ett elastiskt medium (där ljudvibrationer utbreder sig) per tidsenhet. Frekvensen av ljudvibrationer ligger i intervallet 20 - 20000 Hz. Varje individ uppfattar ett visst frekvensområde (vanligtvis något över 20 Hz och under 20 000 Hz).

2. Amplitud ljudvibration är den största avvikelsen mellan de oscillerande partiklarna i mediet (i vilket ljudvibrationen utbreder sig) från jämviktspositionen.

3. Ljudvågsintensitet(eller ljudets kraft) är en fysisk storhet som är numeriskt lika med förhållandet mellan energin som överförs av en ljudvåg per tidsenhet genom en enhetsyta som är orienterad vinkelrätt mot ljudvågens hastighetsvektor, det vill säga:

Var W- vågenergi, t- tid för energiöverföring genom ett plattformsområde S.

Intensitetsenhet: [ jag] = 1 J/(m 2 s) = 1 W/m 2.

Låt oss vara uppmärksamma på det faktum att energin och följaktligen ljudvågens intensitet är direkt proportionell mot kvadraten på amplituden " A"och frekvenser" ω » ljudvibrationer:

W ~ A 2 Och I ~ A 2 ; W ~ ω 2 Och I ~ ω 2.

4. Ljudhastighet kallas hastigheten för utbredning av ljudvibrationsenergi. För en plan övertonsvåg är fashastigheten (hastigheten för utbredningen av oscillationsfasen (vågfronten), t.ex. maximum eller minimum, d.v.s. en koagel eller försämring av mediet) lika med våghastigheten. För en komplex svängning (enligt Fouriersatsen kan den representeras som summan av harmoniska svängningar) introduceras begreppet grupphastighet– utbredningshastigheten för en grupp vågor med vilken energi överförs av en given våg.

Ljudhastigheten i vilket medium som helst kan hittas med formeln:

Var E- mediets elasticitetsmodul (Youngs modul), r- mediets densitet.

Med en ökning av mediets densitet (till exempel 2 gånger), elasticitetsmodulen Eökar i större utsträckning (mer än 2 gånger), därför, med ökande densitet av mediet, ökar ljudhastigheten. Till exempel är ljudets hastighet i vatten ≈ 1500 m/s, i stål - 8000 m/s.

För gaser kan formel (2) omvandlas och erhållas i följande form:

(3)

där g = S R /CV- förhållandet mellan en gass molära eller specifika värmekapacitet vid konstant tryck ( S R) och vid konstant volym ( CV).

R- universell gaskonstant ( R=8,31 J/mol K);

T- absolut temperatur på Kelvin-skalan ( T=t o C+273);

M- molmassa av gas (för en normal blandning av luftgaser

M=29×10 -3 kg/mol).

För luft kl T=273K och normalt atmosfärstryck, är ljudets hastighet υ=331,5" 332 m/s. Det bör noteras att vågintensitet (vektorkvantitet) ofta uttrycks i termer av våghastighet:

eller ,(4)

Var S×l- volym, u=W/S×l- volymetrisk energitäthet. Vektorn i ekvation (4) kallas Umov vektor.

5.Ljudtryckär en fysisk storhet som är numeriskt lika med förhållandet mellan tryckkraftsmodulen F vibrerande partiklar av mediet i vilket ljud fortplantar sig till området S vinkelrätt mot det orienterade området i förhållande till tryckkraftsvektorn.

P = F/S [P]= 1N/m2 = 1Pa (5)

Intensiteten hos en ljudvåg är direkt proportionell mot kvadraten på ljudtrycket:

I = P 2 /(2r υ), (7)

Var R- ljudtryck, r- mediets densitet, υ - Ljudhastighet i en given miljö.

6.Intensitetsnivå. Intensitetsnivån (ljudintensitetsnivån) är en fysisk storhet som är numeriskt lika med:

L=lg(I/I 0), (8)

Var jag- ljudintensitet, I 0 =10 -12 W/m 2- den lägsta intensitet som uppfattas av det mänskliga örat vid en frekvens på 1000 Hz.

Intensitetsnivå L, baserat på formel (8), mäts i bels ( B). L = 1 B, Om I=10I 0.

Maximal intensitet som uppfattas av det mänskliga örat I max =10 W/m 2, dvs. I max / I 0 =10 13 eller L max =13 B.

Oftare mäts intensitetsnivån i decibel ( dB):

L dB =10 log(I/I 0), L=1 dB på I=1,26I 0.

Ljudintensitetsnivån kan hittas genom ljudtryck.

Därför att I ~ P 2, Den där L(dB) = 10 log(I/I 0) = 10 log(P/P 0) 2 = 20 log(P/P 0), Var Po = 2 x 10-5 Pa (vid Io = 10-12 W/m2).

7.tona kallas ljud, vilket är en periodisk process (periodiska svängningar av en ljudkälla uppstår inte nödvändigtvis enligt en harmonisk lag). Om ljudkällan utför en harmonisk svängning x=ASinωt, då kallas detta ljud enkel eller rena tona. En icke-harmonisk periodisk oscillation motsvarar en komplex ton, som kan representeras, enligt Fournets sats, som en uppsättning enkla toner med frekvenser n om(grundton) och 2n o, 3n o etc., kallad övertoner med motsvarande amplituder.

8.Akustiskt spektrum ljud är en uppsättning harmoniska vibrationer med motsvarande frekvenser och vibrationsamplituder till vilka en given komplex ton kan dekomponeras. Spektrum av en komplex ton är kantad, d.v.s. frekvenser n o, 2n o etc.

9. Ljud( hörbart brus ) kallas ljud, vilket är komplexa, icke-repeterande vibrationer av partiklar av ett elastiskt medium. Brus är en kombination av slumpmässigt växlande komplexa toner. Det akustiska brusspektrumet består av nästan vilken frekvens som helst i ljudområdet, d.v.s. det akustiska spektrumet av brus är kontinuerligt.

Ljudet kan också vara i form av en ljudbom. Sonic boom- detta är en kortvarig (vanligtvis intensiv) ljudpåverkan (klapp, explosion, etc.).

10.Ljudvågspenetration och reflektionskoefficienter. En viktig egenskap hos mediet som bestämmer ljudets reflektion och penetration är vågimpedans (akustisk impedans) Z=r υ, Var r- mediets densitet, υ - ljudets hastighet i mediet.

Om en plan våg infaller, till exempel, normalt i gränssnittet mellan två medier, passerar ljudet delvis in i det andra mediet, och en del av ljudet reflekteras. Om ljudintensiteten sjunker jag 1, passerar - jag 2, reflekteras I 3 = I 1 - I 2, Den där:

1) ljudvågens penetrationskoefficient b kallad b=I 2 /I 1;

2) reflektionskoefficient a kallad:

a= I3/I1 =(Ii-I2)/I1=1-I2/Ii=1-b.

Rayleigh visade det b =

Om υ 1 r 1 = υ 2 r 2, Den där b=1(högsta värde), medan a=0, dvs. det finns ingen reflekterad våg.

Ljudär en uppsättning ljud av varierande frekvens och intensitet (styrka) som är ett resultat av den oscillerande rörelsen av partiklar i elastiska medier (fast, flytande, gasformig).
Processen för utbredning av oscillerande rörelse i ett medium kallas en ljudvåg, och området av mediet där ljudvågor utbreder sig kallas ett ljudfält.
Det finns stötljud, mekaniskt och aerohydrodynamiskt brus. Stötljud uppstår vid stämpling, nitning, smide etc.
Mekaniskt brus uppstår under friktion och slag av enheter och delar av maskiner och mekanismer (kross, kvarnar, elmotorer, kompressorer, pumpar, centrifuger etc.).
Aerodynamiskt brus förekommer i apparater och rörledningar vid höga rörelsehastigheter av luft, gas eller vätska och med plötsliga förändringar i riktningen för deras rörelse och tryck.
Grundläggande fysiska egenskaper hos ljud:
– frekvens f (Hz),
– ljudtryck P (Pa),
– intensitet eller ljudeffekt I (W/m2),
– ljudkraft? (W).
Utbredningshastighet av ljudvågor i atmosfären vid 20°C är lika med 344 m/s.
De mänskliga hörselorganen uppfattar ljudvibrationer i frekvensområdet från 16 till 20 000 Hz. Vibrationer med en frekvens under 16 Hz (infraljud) och med en frekvens över 20 000 (ultraljud) uppfattas inte av hörselorganen.
När ljudvibrationer utbreder sig i luften uppstår periodvis områden med sällsynthet och högt tryck. Tryckskillnaden i störda och ostörda medier kallas ljudtryck P, som mäts i pascal (Pa).
Utbredningen av en ljudvåg åtföljs av överföring av energi. Mängden energi som överförs av en ljudvåg per tidsenhet genom en enhetsyta orienterad vinkelrätt mot vågens utbredningsriktning kallas intensitet eller ljudeffekt I och mäts i W/m 2 .
Produkten kallas mediets specifika akustiska resistans, vilket kännetecknar graden av reflektion av ljudvågor när de passerar från ett medium till ett annat, liksom materials ljudisolerande egenskaper.
Lägsta ljudintensitet som uppfattas av örat kallas hörtröskeln. Standard jämförelsefrekvens är 1000 Hz. Vid denna frekvens är hörtröskeln I 0 = 10-12 W/m 2, och motsvarande ljudtryck P 0 = 2*10 -5 Pa. Maximal ljudintensitet, vid vilken hörselorganet börjar känna smärta, kallas smärttröskeln, lika med 10 2 W/m 2, och motsvarande ljudtryck P = 2 * 10 2 Pa.
Eftersom förändringar i ljudintensitet och ljudtryck som hörs av människor är enorma och uppgår till 10 14 respektive 10 7 gånger, är det extremt obekvämt att använda absoluta värden för ljudintensitet eller ljudtryck för att utvärdera ljud.
För den hygieniska bedömningen av buller är det vanligt att mäta dess intensitet och ljudtryck inte i absoluta fysiska kvantiteter, utan i logaritmer av förhållandena mellan dessa kvantiteter till en villkorad nollnivå som motsvarar hörseltröskeln för en standardton med en frekvens på 1000 Hz. Dessa logaritmer av förhållanden kallas intensitets- och ljudtrycksnivåer, uttryckta i bel (B). Eftersom det mänskliga hörselorganet kan särskilja en förändring i ljudintensitetsnivån med 0,1 bel, är det för praktisk användning en enhet 10 gånger mindre bekvämare - decibel(dB).
Ljudintensitetsnivån L i decibel bestäms av formeln

L=10Lg(I/I o) .

Eftersom ljudintensiteten är proportionell mot kvadraten på ljudtrycket kan denna formel också skrivas i formen^

L=10Lg(P2/Po2)=20Lg(P/Po), dB.

Genom att använda en logaritmisk skala för att mäta brusnivåer kan du passa in ett stort intervall av I- och P-värden i ett relativt litet intervall av logaritmiska värden från 0 till 140 dB.
Ljudtryckströskel P 0 motsvarar hörtröskeln L = 0 dB, smärttröskeln är 120-130 dB. Buller, även när det är litet (50-60 dB), skapar en betydande belastning på nervsystemet, vilket har en psykologisk påverkan. När den utsätts för ljud på mer än 140-145 dB kan trumhinnan brista.
Total ljudtrycksnivå L skapad av flera ljudkällor med samma ljudtrycksnivå Li, beräknas med formeln

L=L i +10Lg n , dB,

där n är antalet ljudkällor med samma ljudtrycksnivå.
Så, till exempel, om brus skapas av två identiska bruskällor, är deras totala brus 3 dB större än var och en av dem separat.
Baserat på nivån på ljudintensiteten är det fortfarande omöjligt att bedöma den fysiologiska känslan av ljudstyrkan i detta ljud, eftersom vårt hörselorgan är ojämnt känsligt för ljud med olika frekvenser; ljud av samma styrka, men med olika frekvenser, verkar ojämnt höga. Till exempel upplevs ett ljud med en frekvens på 100 Hz och en styrka på 50 dB som lika högt som ett ljud med en frekvens på 1000 Hz och en styrka på 20 dB. Därför, för att jämföra ljud av olika frekvenser, tillsammans med begreppet ljudintensitetsnivå, introducerades begreppet ljudstyrka med en konventionell enhet - bakgrund. En bakgrund är ljudvolymen vid en frekvens på 1000 Hz och en intensitetsnivå på 1 dB. Vid en frekvens på 1000 Hz antas volymnivåerna vara lika med ljudtrycksnivåerna.
I fig. Figur 1 visar kurvor med lika stark ljudstyrka som erhållits från resultaten av att studera hörorganets egenskaper för att utvärdera ljud med olika frekvenser enligt den subjektiva känslan av ljudstyrka. Grafen visar att vårt öra har störst känslighet vid frekvenser på 800-4000 Hz, och minst vid 20-100 Hz.

Normalt bedöms buller- och vibrationsparametrar i oktavband. En oktav tas som bandbredd, dvs. frekvensintervall där den högsta frekvensen f 2 är dubbelt så stor som den lägsta f 1 . Den geometriska medelfrekvensen tas som den frekvens som kännetecknar bandet som helhet. Geometriska medelfrekvenser för oktavband standardiserad av GOST 12.1.003-83 " Ljud. Allmänna säkerhetskrav"och är 63, 125, 250, 500, 1000, 2000, 4000 och 8000 Hz med motsvarande gränsfrekvenser på 45-90, 90-180, 180-355, 355-710, 7010-100, 800-100, 800-100, 800-100 5600, 5600-11200.
Beroendet av storheter som kännetecknar brus på dess frekvens kallas brusets frekvensspektrum. För att underlätta fysiologisk bedömning av bullers påverkan på människor särskiljs lågfrekvent (upp till 300 Hz), mellanfrekvent (300-800 Hz) och högfrekvent (över 800 Hz) brus.
GOST 12.1.003-83 och SN 9-86 RB 98 " Buller på arbetsplatser. Högsta tillåtna nivåer"klassificerar buller efter spektrumets karaktär och varaktigheten av dess verkan.
Av spektrumets natur:
– bredband, om det har ett kontinuerligt spektrum som är mer än en oktav brett,
– tonal, om spektrumet innehåller uttalade diskreta toner. I det här fallet fastställs den tonala karaktären av bruset för praktiska ändamål genom mätning i en tredjedels oktavfrekvensband (för ett en tredjedels oktavband överstiger ljudtrycksnivån i ett band de angränsande med minst 10 dB.
Enligt tidsegenskaper:
– konstant, vars ljudnivå ändras över tiden med högst 5 dB under en 8-timmars arbetsdag,
– instabil, vars ljudnivå ändras över tiden med mer än 5 dB under en 8-timmars arbetsdag.
Variabla ljud delas in i:
fluktuerande i tid, vars ljudnivå ändras kontinuerligt över tiden;
intermittent, vars ljudnivå ändras stegvis (med 5 dB eller mer);
puls, bestående av en eller flera ljudsignaler, var och en varar mindre än 1 s.
Den största faran för människor är tonalt, högfrekvent och intermittent brus.
Enligt metoden för förökning delas ultraljud in i:
– luftburet (luftburet ultraljud);
– sprids genom kontakt vid kontakt med fasta och flytande medier (kontaktultraljud).
Ultraljudsfrekvensområdet är uppdelat i:
– lågfrekventa oscillationer (1,12*10 4 - 1*10 5 Hz);
– högfrekvent (1*10 5 - 1*10 9 Hz).
Källorna till ultraljud är produktionsutrustning i vilken ultraljudsvibrationer genereras för att utföra den tekniska processen, teknisk styrning och mätningar, samt utrustning under driften av vilken ultraljud uppstår som en medföljande faktor.
Egenskaper för luftultraljud på arbetsplatsen i enlighet med GOST 12.1.001 " Ultraljud. Allmänna säkerhetskrav" och SN 9-87 RB 98 " Luftburet ultraljud. Högsta tillåtna nivåer på arbetsplatser" är ljudtrycksnivåer i en tredjedels oktavband med geometriska medelfrekvenser 12,5; 16,0; 20,0; 25,0; 31,5; 40,0; 50,00; 63,0; 80,0; 100,0 kHz.
Egenskaper för kontakt ultraljud i enlighet med GOST 12.1.001 och SN 9-88 RB 98 " Ultraljud överförs genom kontakt. Högsta tillåtna nivåer på arbetsplatser" är toppvärden för vibrationshastighet eller vibrationshastighetsnivåer i oktavband med geometriska medelfrekvenser 8; 16; 31,5; 63; 125; 250; 500; 1000; 2000; 4000; 8000; 1315000; kHz
Vibrationer- dessa är vibrationer av fasta kroppar - delar av apparater, maskiner, utrustning, strukturer som uppfattas av människokroppen som stötar. Vibrationer åtföljs ofta av ett hörbart ljud.
Efter överföringssätt per person vibration är uppdelad i lokal Och allmän.
Allmän vibration överförs genom stödytorna till kroppen på en stående eller sittande person. Den farligaste frekvensen av allmänna vibrationer ligger i intervallet 6-9 Hz, eftersom den sammanfaller med den naturliga vibrationsfrekvensen hos de mänskliga inre organen, vilket kan resultera i resonans.
Lokal (lokal) vibrationöverförs genom mänskliga händer. Lokal vibration kan också innefatta vibrationer som påverkar benen på en sittande person och underarmarna i kontakt med vibrerande ytor på arbetsbord.
Källor till lokala vibrationer som överförs till arbetare kan vara: handhållna maskiner med motor eller handhållna elverktyg; kontroller av maskiner och utrustning; handverktyg och arbetsstycken.
Allmän vibration Beroende på källan till dess förekomst är den uppdelad i:
allmänna vibrationer av kategori 1 - transport, som påverkar en person på arbetsplatsen i självgående och bogserade maskiner, fordon vid körning på terräng, vägar och jordbruksbakgrund;
allmänna vibrationer av kategori 2 – transport och teknologi, som påverkar människor på arbetsplatser i maskiner som rör sig på speciellt förberedda ytor i produktionslokaler, industrianläggningar och gruvdrift;
allmän vibration av kategori 3 - teknisk, som påverkar en person på arbetsplatsen nära stationära maskiner eller överförs till arbetsplatser som inte har vibrationskällor.
Allmän kategori 3 vibrationer är indelade i följande typer efter plats:
3a – på permanenta arbetsplatser i företags industrilokaler;
3b – på arbetsplatser i lager, matsalar, hushåll, tjänstgöringslokaler och andra tillhörande produktionslokaler, där det inte finns maskiner som genererar vibrationer;
3c - på arbetsplatser i anläggningsledningens administrativa och servicelokaler, designbyråer, laboratorier, utbildningscenter, datacenter, hälsocentraler, kontorslokaler och andra lokaler för mentalarbetare.
Enligt tidsegenskaper är vibration uppdelad i:
– En konstant för vilken den spektrala eller frekvenskorrigerade normaliserade parametern under observationstiden (minst 10 minuter eller den tekniska cykeltiden) inte ändras mer än 2 gånger (6 dB) när den mäts med en tidskonstant på 1 s.
– Icke-konstant vibration, för vilken den spektrala eller frekvenskorrigerade normaliserade parametern under observationstiden (minst 10 minuter eller teknisk cykeltid) ändras med mer än 2 gånger (6 dB) när den mäts med en tidskonstant på 1 s.
Huvudparametrar som kännetecknar vibrationer:
– frekvens f (Hz);
– Förskjutningsamplitud A (m) (storleken på den största avvikelsen hos oscillerande punkt från jämviktspositionen).
– Oscillerande hastighet v (m/s); oscillerande acceleration a (m/s 2).
Precis som med brus är hela spektrumet av vibrationsfrekvenser som uppfattas av människor uppdelat i oktavband med geometriska medelfrekvenser på 1, 2, 4, 8, 16, 32, 63, 125, 250, 500, 1000, 2000 Hz.
Eftersom intervallet av förändringar i vibrationsparametrar från tröskelvärden där det inte är farligt för faktiska är stort, är det bekvämare att mäta de ogiltiga värdena för dessa parametrar och logaritmen för förhållandet mellan de faktiska värdena till tröskeln. Detta värde kallas parameterns logaritmiska nivå och dess måttenhet är decibel (dB).

I ett medium som har massa och elasticitet skapar alla mekaniska störningar brus. Utan närvaro av ett elastiskt medium sker inte ljudutbredning. Ju tätare medium, desto större ljudstyrka. Till exempel i kondenserad luft överförs ljud med större kraft än i förtärnad luft.

Ljud– Det här är vågliknande utbredande mekaniska vibrationer av ett elastiskt medium.

Ljud- en specifik form av ljud som är oönskad för en person, som hindrar honom från att arbeta, tala normalt eller vila för tillfället.

De huvudsakliga fysiska parametrarna som karaktäriserar ljud som en oscillerande rörelse är hastighet, våglängd och amplitud, frekvens, styrka och akustiskt tryck.

Ljudhastighet- detta är det avstånd över vilket en ljudvåg utbreder sig i ett elastiskt medium per tidsenhet. Ljudhastigheten beror på mediets densitet och temperatur.

Ljud av olika frekvenser, vare sig det är en hög visselpipa eller ett dovt morrande, färdas i samma medium med samma hastighet.

Ljudhastigheten är en viss konstant egenskap hos ett givet ämne. Hastigheten för ljudutbredning i luft (vid 0°C) är 340 m/s, i vatten - 1450 m/s, i tegel - 3000 m/s, i stål - 5000 m/s.

När mediets temperatur ändras ändras ljudets hastighet. Ju högre temperaturen på mediet är, desto snabbare färdas ljudet genom det. Så för varje grad av temperaturökning ökar ljudhastigheten i gaser med 0,6 m/s, i vatten - med 4,5 m/s.

I luft utbreder sig ljudvågor i form av en divergerande sfärisk våg som fyller en stor volym, eftersom partikelvibrationer orsakade av ljudkällan överförs till en stor luftmassa. Men när avståndet ökar försvagas vibrationerna från mediets partiklar.

Dämpningen av ljud beror också på dess frekvens. Högfrekventa ljud absorberas i luften mer än lågfrekventa ljud.

Subjektiv bedömning av produktionsljud är möjlig. I fig. visar ljudtrycksnivåns beroende av avståndet.

Ris. Diagram över subjektiv bullerbedömning: 1 - mycket högljudd konversation; 2 - högljudd konversation; 3 - upphöjd röst; 4 - normal röst

Med hjälp av detta beroende är det möjligt att ungefär bestämma värdet på ljudtrycksnivån om två personer i verkstaden hör och förstår tal tillräckligt bra när de pratar med varandra. Till exempel, om en konversation med normal röst kan genomföras på ett avstånd av 0,5 m från varandra, betyder det att ljudnivån inte överstiger 60 dB; på ett avstånd av 2,5 m vid denna ljudtrycksnivå kommer endast högt tal att höras och förstås.

Bullerkällor har en viss riktning av strålningen. Närvaron av luftlager med olika temperaturer i atmosfären leder till brytning av ljudvågor.

Under dagen, när lufttemperaturen minskar med höjden, böjs ljudvågor från en källa nära jordytan uppåt och på ett visst avstånd från källan hörs inte ljudet.

Om lufttemperaturen stiger med höjden böjs ljudvågorna nedåt och ljudet når längre bort på jordens yta. Detta förklarar det faktum att på natten, när de övre luftlagren värms upp under dagen, hörs ljud över längre avstånd än under dagen, särskilt när det utbreder sig över vattenytan, vilket nästan helt reflekterar ljudvågor uppåt.

När lufttemperaturen ändras något med höjden och det inte blåser, färdas ljudet utan att uppleva märkbar brytning. Till exempel, på frostiga vinterdagar kan ånglokets vissling höras flera kilometer bort, knarrandet från en släde kan höras långt borta, ljudet av en yxa i skogen, etc.

Liksom alla vågliknande rörelser är ljud karakteriserat våglängd. Våglängden är avståndet mellan två på varandra följande toppar och dalar.

Vågamplitudär det avstånd med vilket en partikel i ett medium avviker från sitt jämviktsläge.

De mänskliga hörselorganen uppfattar ljudvåglängder från 20 m till 1,7 cm Ljudstyrkan är direkt proportionell mot ljudvågens längd.

Ljudfrekvens- antalet svängningar av en ljudvåg per tidsenhet (sekund) och mäts i Hz.

Baserat på frekvens delas ljudvibrationer in i tre områden:

infraljudsvibrationer med en frekvens på mindre än 16 Hz;

ljud - från 16 till 20 000 Hz;

ultraljud - mer än 20 000 Hz.

De mänskliga hörselorganen uppfattar ljudvibrationer i frekvensområdet 16 ... 20 000 Hz.

Ljudomfånget brukar delas in i lågfrekvent - upp till 400 Hz, mellanfrekvens - 400 ... 1000 Hz och högfrekvent - över 1000 Hz.

Infraljud uppfattas inte av det mänskliga hörselorganet, men kan påverka kroppen som helhet och orsaka allvarliga konsekvenser. Faktum är att mänskliga inre organ har en naturlig vibrationsfrekvens på 6 ... 8 Hz.

När de utsätts för infraljud av denna frekvens uppstår en resonans, det vill säga frekvensen av infraljudsvågor sammanfaller med den naturliga (resonans) frekvensen hos de inre organen, vilket åtföljs av en ökning av amplituden av systemets svängningar. Det verkar för en person som allt vibrerar inom honom. Dessutom har infraljudsvibrationer biologisk aktivitet, vilket också förklaras av sammanträffandet av deras frekvenser med hjärnans rytm. Infraljud av en viss frekvens orsakar hjärndysfunktion, blindhet och vid en frekvens på 7 Hz - död.

De främsta källorna till infraljud i offentliga serveringar kan vara kontinuerligt arbetande maskiner och mekanismer med ett antal cykler på mindre än 20 per sekund - mekanismer för att blanda sallader, skiva färska och kokta grönsaker, rivare, vispar och andra typer av teknisk utrustning med en huvudsakliga arbetskroppar med relativt låg rotationshastighet.

En av egenskaperna hos infraljud är att det färdas bra över långa sträckor och nästan inte dämpas av hinder. Därför, när man hanterar det, är traditionella metoder för ljudisolering och ljudabsorption ineffektiva. I det här fallet är den mest acceptabla metoden för att bekämpa infraljud som en skadlig produktionsfaktor vid källan till dess förekomst.

Ultraljud är korta elastiska vågor med en oscillationsfrekvens på mer än 20 000 Hz. En specifik egenskap hos ultraljud är dess förmåga att generera strålformade vågor som kan överföra betydande mekanisk energi. Denna förmåga hos ultraljud har funnit bred tillämpning i olika industrier, inklusive livsmedel. Till exempel kan ultraljudsbehandling av mjölk avsevärt minska mikroflorainnehållet i den. Ultraljud används i företag som producerar animaliska och vegetabiliska fetter, i bageri- och konfektyrproduktion, i kött- och fiskbearbetningsanläggningar, i vinframställning och parfymeri.

Tillsammans med de många möjligheterna att använda ultraljud i utvecklingen av tekniska processer har det en skadlig effekt på människokroppen: det orsakar nervösa störningar, huvudvärk, förlust av hörselkänslighet och till och med förändringar i blodets sammansättning och egenskaper.

Skydd mot effekterna av ultraljud kan säkerställas genom att tillverka utrustning som avger ultraljud i en ljudisolerad design, installera skärmar, inklusive genomskinliga sådana, mellan utrustningen och den som är i drift, och placera ultraljudsinstallationer i speciella rum.

När en ljudvåg fortplantar sig i luften bildas kondenser och sällsynthet i den, vilket skapar ytterligare tryck i förhållande till atmosfärens genomsnittliga yttre tryck. Det är på detta tryck, som kallas ljud eller akustiskt, som de mänskliga hörselorganen reagerar. Enheten för ljudtryck är N/m 2 eller Pa.

En ljudvåg bär med sig en viss energi i sin rörelseriktning. Mängden energi som överförs av en ljudvåg per tidsenhet genom en yta på 1 m 2 placerad vinkelrätt mot vågens utbredningsriktning kallas ljudeffekt, eller ljudintensitet (I), mätt i W/m 2.

De maximala och lägsta ljudtrycken och ljudintensiteterna som uppfattas av människor som ljud kallas tröskel.

Det mänskliga hörselorganet kan urskilja en ljudökning på 0,1 B, därför används i praktiken, vid mätning av ljudnivåer, en enhet utanför systemet på decibel (dB): 0,1 B = 1 dB.

En ökning av bruset med 1 dB ger en ökning av ljudenergin med 1,26 gånger. När man jämför styrkan på två ljud, till exempel 10 och 20 dB, kan man inte säga att intensiteten på det andra är dubbelt så starkt som det första. I verkligheten blir den 10 gånger större.

Volymskalan som uppfattas av det mänskliga hörselorganet är från 1 till 130 dB.

Ljudvågens tryck vid smärttröskeln (130 dB) är cirka 20 Pa.

För att bättre representera ljudnivån som styrkan av hörselsensationen i decibel kan följande exempel ges: när

f = 1000 Hz, normalt samtalstal motsvarar 40 dB, driften av en personbilsmotor är 50 dB, en flygplansmotor är 100 ... 110 dB, bullret från huvudgator och stadstorg är 60 dB.

Den fysiologiska påverkan av buller på människokroppen beror på ljudets spektrum och karaktär.

Räckviddär en grafisk representation av nedbrytningen av ljudtrycksnivån till frekvenskomponenter. Spektrala egenskaper hjälper till att identifiera de mest skadliga ljuden och utveckla åtgärder för att bekämpa industriellt buller.

Det finns tre typer av brusspektra: diskreta eller tonala, kontinuerliga eller bredbandiga och blandade.

Diskret(från latin discretus - separat, intermittent) spektrum (Fig. a) kännetecknar inkonsekvent ljud, när individuella frekvenser sticker ut skarpt från den allmänna nivån, och vid vissa frekvenser finns det inget ljud alls.

Ris. Bullerspektra: a - diskret; b - fast; i - blandat

Det diskreta spektrumet är kännetecknande för till exempel ljudet som avges av sirenen från specialfordon, en såg etc.

Kontinuerligt spektrum(Fig. b) är en samling ljudtrycksnivåer av frekvenser nära varandra, när det vid varje frekvens finns en ljudtrycksnivå.

Detta bullerspektrum är typiskt för driften av en jetmotor, förbränningsmotorer, gasavgaser, luft som strömmar genom ett smalt hål, etc.

Blandat spektrum(Fig. c) är ett spektrum när det finns diskreta komponenter mot bakgrund av kontinuerligt brus.

På företag förekommer oftast blandade spektra - detta är ljudet från teknisk utrustning, fläktar, kompressorer etc.

Ljudets natur kan vara stabilt eller impulsivt.

Stabilt ljud kännetecknas av konstanta ljudtrycksnivåer, medan pulserande ljud kännetecknas av en snabb förändring av ljudtrycksnivån över tid i storleksordningen 8 ... 10 dB/s. Impulsljud uppfattas som separata, successiva nedslag; dess effekt på människokroppen är mer aggressiv än stabilt ljud.