Измерение производственного шума

Частотный диапазон звука

 

Рис. 1

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 (рис.2)

 

Рис.2

Октавная полоса - полоса частот, в которой верхняя граничная частота fв равна удвоенной нижней частоте fн, т.е. fв/fн = 2. Например, если взять музыкальный звукоряд, то звук с частотой f = 262 Гц это «до» первой октавы. Звук с f = 262 x 2 = 524 Гц - «до» второй октавы. «Ля» первой октавы это 440 Гц, «Ля» второй - 880 Гц. Чаще всего применяется разбиение звукового диапазона именно на октавы, или октавные полосы. Октавная полоса характеризуется среднегеометрической частотой

_____

f с.г. = Öfн × fв

 

В некоторых случаях (детальное исследование источников шума, эффективности звукоизоляции) используют деление на полуоктавные полосы (fв/fн = ) и третьеоктавные полосы (fв/fн = = 1,26).

Звук характеризуется своей интенсивностью и звуковым давлением Р [Па]. Кроме этого, любой источник шума характеризуется звуковой мощностью, которая представляет собой общее количество звуковой энергии, излучаемой источником шума в окружающее пространство.

Если окружить источник шума замкнутой поверхностью площадью S, то звуковая мощность источника определится как

 

Р = ,

где I_n - нормальная к поверхности составляющая интенсивности.

С учетом логарифмической зависимости ощущения от изменения энергии раздражителя (закон Вебера-Фехнера) и целесообразности унификации единиц и удобства оперирования с цифрами принято использовать не сами величины интенсивности, звукового давления и мощности, а их логарифмические уровни

 

L_J = 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 2×10^-5 Па, Ф – мощность звука в данной точке, Ф₀ - пороговая звуковая мощность, равная 10^-12 Вт.

При нормальном атмосферном давлении

 

L_J = L_p = L

 

Для измерения шума с целью оценки его воздействия на человека, используется уровень звукового давления L_p (часто обозначается просто L). Уровень интенсивности L_J используют при акустических расчетах помещений.

Рис.3

При оценке и нормировании шума используют также специфическую величину, называемую уровнем звука. Уровень звука - это общий уровень шума, измеренный по шкале А шумомера. В современных шумомерах используют обычно две характеристики чувствительности - «А» и «С» (см. рис.). Характеристика «С» практически линейна во всем измеряемом диапазоне и используется для исследования спектра шума. Характеристика «А» имитирует кривую чувствительности человеческого уха. Единица измерения уровня звука – Дб(А). Таким образом уровень в дБ(А) соответствует субъективному восприятию шума человеком.