Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
Исследование эффективности защиты от шума методами звукоизоляции и звукопоглощения
Цель работы: ознакомление с методикой и приборами для измерения шума различного по характеру и временным характеристикам, его гигиенической оценкой и нормированием, а также с методами защиты звукоизоляцией и звукопоглощением.
Теоретическая часть
Шум определяют как всякий нежелательный для человека звук. С физической точки зрения шум – это беспорядочное сочетание звуков различной частоты и интенсивности (силы), возникающих при механических колебаниях в твердых, жидких и газообразных средах.
Шум как акустический процесс характеризуется с физической и физиологической сторон. С физической стороны он представляет собой явление, связанное с волнообразным распределением колебаний частиц упругой среды. С физиологической стороны он характеризуется ощущением, вызванным воздействием звуковых волн на орган слуха.
Звук характеризуется своей интенсивностью , звуковым давлением Р Па и мощностью W (Вт), которая представляет собой общее количество звуковой энергии, излучаемой источником шума в окружающее пространство.
С учетом логарифмической зависимости ощущения от изменения энергии раздражителя и и удобства оперирования с цифрами принято использовать не сами величины интенсивности, звукового давления и мощности, а их логарифмические уровни
LJ = 10 lg ,
где I – интенсивность звука в данной точке, I0 – интенсивность звука, соответствующая порогу слышимости, равному 10-12 Вт/м, Р – звуковое давление в данной точке пространства, Р0 – пороговое звуковое давление, равное 210-5 Па, Ф – мощность звука в данной точке, Ф0 - пороговая звуковая мощность, равная 10-12 Вт.
При нормальном атмосферном давлении LJ = Lp = L
Для измерения шума с целью оценки его воздействия на человека, используется уровень звукового давления . Уровень интенсивности используют при акустических расчетах помещений.
Ухо воспринимает колебания среды в интервале частот от 16 до 20000 Гц. Максимальная чувствительность слуха приходится на частоты 1-3 кГц. Звуки, имеющие одинаковую энергию, но разлную частоту, воспринимаются как различные по громкости. Шум частотой в 1000 Гц принят за эталонный при оценке громкости. Наименьшее звуковое давление, вызывающее ощущение звука на частоте 1000 Гц называется порогом слышимости. Звуковое давление 200Па вызывает ощущение боли в органах слуха и называется болевым порогом.
Изменение на 10дб ощущается как изменение громкости вдвое. За уровни громкости приняты уровни звукового давления на частоте 1000 Гц. Единица уровня громкости – фон.
Ниже 20 Гц и выше 20 кГц находятся соответственно области неслышимых человеком инфра- и ультразвука. Кривые, расположенные между кривой порога болевого ощущения и кривой порога слышимости называются кривыми равной громкости и отражают различие в восприятии звука человеком на разных частотах.
Поскольку звуковые волны представляют собой колебательный процесс, величины интенсивности звука и звуковое давление в точке звукового поля изменяются во времени по синусоидальному закону. Характерными величинами являются их среднеквадратичные значения. Зависимость среднеквадратичных значений синусоидальных составляющих шума или соответствующих им уровней в децибелах от частоты называется частотным спектром шума (или просто спектром). Спектры получают, используя набор электрических фильтров, которые пропускают сигнал в определенной полосе частот - полосе пропускания.
Для получения частотной характеристики шума звуковой диапазон по частоте разбивается на полосы с определенным соотношением граничных частот .
Октавная полоса - полоса частот, в которой верхняя граничная частота fв равна удвоенной нижней частоте fн, т.е. fв/fн = 2.
При оценке и нормировании шума используют также специфическую величину, называемую уровнем звука. Уровень звука - это общий уровень шума, измеренный по шкале А шумомера. Единица измерения уровня звука – Дб(А). Таким образом уровень в дБ(А) соответствует субъективному восприятию шума человеком.
В зависимости от спектра выделяют так называемый широкополосной, или белый шум, т.е. шум с непрерывным спектром шириной более одной октавы и тональный шум, в спектре которого имеются дискретные тона шириной менее одной октавы.
В зависимости от изменения по времени различают постоянный шум, под которым понимается шум, при котором уровень звука за 8-часовой рабочий день изменяется во времени не более чем на 5 дБ(А). Если это изменение составляет более 5 дБ(А), то шум считается непостоянным.
Непостоянные шумы в свою очередь делается на колеблющиеся во времени, прерывистые и импульсные.
а – колеблющийся шум, б – прерывистый шум, в – импульсный шум
Механический шум. Механический шум обусловлен колебаниями деталей машин и их взаимным перемещением. Возбуждение механического шума обычно носит ударный характер, излучающие его конструкции и детали представляют собой системы с многочисленными резонансными частотами. Поэтому спектр механического шума занимает широкую область частот (рис.4). Наличие высоких частот делают шум особо неприятным.
Аэрогидродинамический шум. Аэрогидродинамические шумы возникают при движении газов и жидкостей, их взаимодействия с твердыми телами (шумы из-за периодического выпуска газа в атмосферу, например, сирена, шумы из-за образования вихрей, отрывных течений, турбулентные шумы из-за перемешивания потоков и т.п.).
Электромагнитный шум. Электромагнитный шум возникает в электрических машинах и оборудовании из-за взаимодействия ферромагнитных масс под влиянием переменных (во времени и в пространстве) магнитных полей, а также сил, возникающие при взаимодействии магнитных полей, создаваемых токами.
При работе электрических машин возникают все три вида шума: механический, аэродинамический и электромагнитный.
При нормировании шума используют два метода: нормирование по предельному спектру шума и нормирование уровня звука в дбА.
Нормирование по предельному спектру. Этот метод является основным для постоянных шумов. Здесь нормируются уровни звуковых давлений в 8 октавных полосах частот с fсг = 63, 125, 250...8000 Гц. Совокупность восьми допустимых уровней звукового давления и называется предельным спектром (ПС). Основной гигиенической характеристикой постоянного шума на рабочих местах является спектр шума – уровни звукового давления в октавных полосах.
Уровни звука в «субъективном» режиме шумомера без октавных фильтров, когда в усилитель шумомера вводится коррекция, снижающая чувствительность на нижних и высших частотах аналогично особенностям человеческого слуха. Однако ухо неприрывно уменьшает кривизну частотной характеристики при увеличении уровня звукового давления, а коррекции – дискретны, поэтому показания шумомера точно соответствуют уровням громоксти только в узком интервале громкости.
Для каждой категории рабочих мест (конструкторские бюро, лаборатории, цеха и т.п.) регламентирован свой предельный спектр шума. Допустимые уровни звукового давления на рабочих местах приведены в ГОСТ 12.1.003- 83.
Нормирование уровня звука в дБА. Этот метод используется для ориентировочной оценки постоянного и непостоянного шума, когда мы не знаем спектра шума. Уровень звука измеряется в децибелах А (ДБА) шумомером, работающем в режиме частотной характеристики А, которая как бы «моделирует» чувствительность слухового анализатора человека, которая, как известно, имеет максимум в диапазоне 3-5 кГц.
Уровень звука (дБА) связан с предельным спектром зависимостью
LA = ПС + 5
Для тонального и импульсного шумов допустимые уровни должны приниматься на 5 дБ меньше нормативных для постоянного шума.
Для оценки акустической энергии, воздействующей на человека за определенный период времени используется доза шума, скорректированная по частотной характеристике «А» шумомера Па2 ч
D = PA2 T
где РА - звуковое давление, соответствующее измеренному уровню звука в дБА.
Допустимая доза шума - доза, соответствующая допустимому уровню звука или допустимому эквивалентному уровню звука.
Относительную дозу шума в процентах определяют по формуле6
, где - допустимая доза шума в
Для непостоянного шума нормированным параметром является эквивалентный (по энергии) уровень звука широкополосного, постоянного и неимпульсного шума, оказывающего на человека такое же воздействие, как и непостоянный шум Laэкв. дБА. Этот уровень измеряется специальными интегрирующими шумомерами.
Защита от производственного шума
При планировке наиболее шумные цехи должны быть сконцентрированы в одном-двух местах. Расстояние между шумными цехами и помещениями, где должен поддерживаться низкий уровень шума (конструкторское бюро и т.п.) должно быть достаточным для обеспечения необходимого снижения шума. Если предприятие расположено в черте города, шумные цехи должны находиться в глубине его территории.
Этот метод основан на том факте, что интенсивность шума в помещениях зависит не только от прямого, но и от отраженного звука. В случаях, когда нет возможности уменьшить прямой звук, для снижения шума можно уменьшить энергию отражаемых волн. Это достигается увеличением эквивалентной площади звукопоглощения путем размещения на его внутренних поверхностях звукопоглощающих облицовок, а также установки в помещениях штучных звукопоглотителей.
Процесс поглощения звука происходит за счет перехода энергии колеблющихся частиц воздуха в теплоту за счет потерь на трение в порах материала. Поэтому для эффективного звукопоглощения материал должен обладать пористой структурой, причем поры должны быть открыты со стороны падения звука и быть незамкнутыми, чтобы не препятствовать проникновению звуковой волны в толщу материала.
Свойствами звукопоглощения обладают все строительные материалы. Однако звукопоглощающими материалами и конструкциями принято называть только те, у которых коэффициент звукопоглощения на средних частотах больше 0,2.
Звукопоглощающие облицовки снижают шум на 6-8 дБ в зоне отраженного звука (вдали от источника) и на 2-3 дБ вблизи источника.
Ориентировочный расчет звукопоглощения (дБ) выполняется по формуле:
где , - коэффициент звукопоглощения для необлицованной поверхности, - площадь необлицованной поверхности
, - коэффициент звукопоглощения для установки
и - эквивалентные площади звукопоглощения в помещении до и после применения звукопоглощающей облицовки соответственно,
определяется по таблице в зависимости от октавной полосы частот (Гц)
где Рпр, Рпад, Jпр, Jпад - соответственно прошедшие через ограждения и падающие на него и соответствующие им значения интенсивностей.
Звукоизоляция ограждения R = 10 lg .
Звукоизоляция ограждений тем выше, чем тяжелее материал, из которого они сделаны.
Звукоизоляция одного и того же ограждения возрастает с увеличением частоты.
В отличие от звукопоглощающих конструкций звукоизолирующие конструкции должны быть выполнены из плотных, твердых и массивных материалов.
Глушители шума применяются в основном для уменьшения шума различных аэродинамических установок и устройств. Они устанавливаются на воздуховодах, каналах, соплах и подразделяются на абсорбционные (поглощающие звуковую энергию), реактивные (отражающие звуковую энергию обратно к источнику) и комбинированные.
Экраны устанавливают между источником шума и рабочим местом. Эффект экранирования основан на образовании за ним области тени, куда звуковые волны проникают лишь частично. Эффективность экранирования зависит от соотношения между размерами экрана и длиной волны : чем больше длина волны, тем меньше при данных размерах область тени за экраном, следовательно, тем меньше снижение шума. Поэтому экраны применяют в основном для защиты от средне- и высокочастотного шума. На низких частотах ( велика) экраны малоэффективны, так как за счет эффекта дифракции звук легко их огибает.
Эффективность экрана тем выше, чем меньше расстояние от экранируемого рабочего места до источника шума.
8. Средства индивидуальной защиты - наушники, шлемы, каски. При уровнях звука L 135 дБА используются противошумные костюмы (типа жесткого скафандра).