18.Производственный шум. Характеристики шума.

Шум — это случайные звуковые колебания различной интенсивности и частоты. Подобно любому волновому процессу звук характеризуется частотой колебаний и уровнем звукового давления. За единицу измерения частоты принят герц (Гц), частоте в 1Гц соответствует одно колебание в секунду. Частотный диапазон звуковых колебаний, воспринимаемый органом слуха человека, составляет 20 — 20000 Гц, однако практически он заметно уже и равен 30 — 15000 Гц. Чувствительность уха к различным частотам и различной интенсивности звука неодинакова и дополнительно зависит от возраста человека.

Характеристики шума

8 августа, 2010 | Автор: admin

При измерениях шума, в том числе шума вентиляторов, используют в основном три физические величины: звуковое давление р, Па, интенсивность звука I, Вт/м2, и звуковую мощность W, Вт. Рассмотрим эти параметры.

1. Звуковое давление р определяет силовое воздействие звуковой волны (волны сжатия/расширения) в заданной точке пространства на мембрану уха или заменяющий ее микрофон. Это силовая характеристика выбранной точки звукового поля. Звуковое давление р применяется для измерения шума от работы вентилятора в конкретной точке, например на рабочем месте или в месте отдыха. Кроме того, звуковое давление используется для измерения корпусного шума вентилятора (звуковое давление в определенной точке свободного пространства на некотором фиксированном расстоянии от поверхности корпуса вентилятора), а также для характеристики шума на выходе в свободном пространстве, окружающем крышный вентилятор (на некотором фиксированном расстоянии). Термин «свободное пространство» означает отсутствие вокруг измеряемого объекта (вентилятора) каких-либо посторонних источников шума или отражающих поверхностей, которые могут исказить результаты измерений. Фактически те или иные помехи при реальных измерениях всегда имеют место, и поэтому необходимо пользоваться соответствующими ГОСТ, в которых установлены требуемые условия измерений и оценка возникающих при этом помех.

2. Интенсивность звука I характеризует перенос энергии при распространении звуковой волны, т. е. плотность потока звуковой мощности W. Эта физическая величина связана со звуковым давлением в общем случае сложными уравнениями акустики. В простейшем случае плоской звуковой волны в свободном пространстве (которое моделируется для некоторого частотного диапазона в измерительных заглушённых камерах при испытаниях вентиляторов) интенсивность звука I связана со звуковым давлением р формулой, которая играет большую роль в акустических измерениях:

I = p2 / p*c

где р2 — средний квадрат звукового давления; р — плотность воздуха (при нормальных атмосферных условиях — 1,2 кг/м3); с — скорость звука (при нормальных атмосферных условиях — 344 м/с).

3. Звуковая мощность W определяет энергию звуковой волны, проходящими в единицу времени через заданную поверхность.

Звуковая мощность W используется для характеристики шума вентилятора, распространяющегося по воздуховодам системы, на входе/выходе воздуховодов или вентилятора. Следует иметь в виду, что в большинстве случаев, например в воздуховодах, при сильных отражениях звука, при резонансах звуковое давление не является характеристикой источника шума и поэтому используется звуковая мощность. Кроме того, шум, излучаемый из какого-либо отверстия вентиляционной системы, входного или выходного отверстий вентилятора, в общем случае имеет диаграмму направленности, т. е. излучается неравномерно по направлению.

Так как человеческое ухо чувствительно к звуку в очень широком диапазоне громкое гей, то в акустике принято использовать логарифмическую шкалу — шкалу в децибелах, позволяющую охватить широкий диапазон громкостей и наиболее приближенную к характеристике чувствительности уха. Значение параметра в децибелах пропорционально логарифму отношения соответствующей величины к пороговому значению.

Уровень звукового давления, дБ,

LP = 10 lg (p2/p02)

где p0 = 2*10-5 Па — пороговое значение звукового давления.

Именно эту величину — звуковое давление, выраженное в децибелах, — показывают стандартные шумомеры.

Интенсивность звука

Li = 10 lg (I/I0)

Здесь Li — уровень интенсивности звука, дБ; I0 = 10-12 Вт/м2 — пороговое значение интенсивности звука.

Звуковая мощность

LW = 10 lg (W/W0)

Здесь LW – уровень звуковой мощности, дБ; W0 = 10-12 Вт — пороговое значение звуковой мощности.

Поскольку для воздуха при нормальных условиях р с = 400 Па*c/v, то уровни звукового давления и интенсивности в плоской волне LP = Li, а уровень звуковой мощности LW = LP+10 lg S

Из формул следует, что если звуковые давления отличаются в два раза, то разница уровней звукового давления равна 6 дБ, в три раза — 10 дБ. А если звуковые мощности отличаются в два раза, то разница уровней звуковой мощности равна 3 дБ.

Для сферической волны с радиусом распространения R справедливо соотношение W = I*(4?R2) и, следовательно, если мощность источника шума известна, то можно определить интенсивность на требуемом расстоянии R. Если расстояние велико, то звуковую волну можно считать плоской и уровни звукового давления примерно равны уровням интенсивности:

LP = Li = LW – 10 lg (4?R2) = LW – 20 lg R – 11