ПРОИЗВОДСТВЕННОГО ШУМА

Цель работы: изучить основные характеристики шума, научиться проводить измерения параметров производственного шума и определять их соответствие требованиям санитарных норм, оценивать эффективность различных устройств, применяемых для снижения шума.

Задание по работе.Изучить методические указания к работе. Описать в отчете о лабораторной работе принципы измерения и нормирования шума и подготовить таблицы протоколов экспериментов. Провести оценку постоянного и непостоянного производственного шума. Оценить эффективность применения различных средств защиты. Разработать комплекс мероприятий по защите от шума.

Теоретические сведения. Шум является одним из распространенных факторов внешней среды, неблагоприятно воздействующих на человека. Более 30 % работников занятых в сельскохозяйственном производстве подвергаются неблагоприятному воздействию шума, превышающего допустимые нормы. Отрицательное влияние шума на работоспособность и здоровье человека проявляется даже при его небольшой интенсивности. Воздействие шума может привести к появлению профессиональных заболеваний, а также явиться причиной несчастного случая. Источниками производственного шума в сельскохозяйственном производстве являются машины, оборудование и инструмент, поэтому в соответствии с санитарными нормами во всех организациях должен быть обеспечен контроль уровней шума на рабочих местах не реже 1 раза в год и определены мероприятия по обеспечению безопасной работы в шумных условиях.

Шум определяют как звук, оцениваемый негативно и наносящий вред здоровью. Проявление вредного воздействия шума на организм человека разнообразно. Производственный шум нарушает информационные связи, что вызывает снижение эффективности и безопасности деятельности человека, так как высокий уровень шума мешает услышать предупреждающий сигнал опасности. Шум, отрицательно воздействуя на слух человека, может вызвать три возможные исхода:

временно (от минуты до нескольких месяцев) снизить чувствительность к звукам определенных частот;

вызвать необратимое снижение слуха;

мгновенную глухоту.

Уровень звука в 130 дБ вызывает болевое ощущение, а в 150 дБ приводит к поражению слуха при любой частоте. Кроме того, производственный шум вызывает обычную усталость. При действии шума снижаются способность сосредоточения внимания, точность выполнения работ, связанных с приемом и анализом информации. Это отрицательным образом сказывается на производительности труда. При постоянном воздействии шума работающие жалуются на бессонницу, нарушение зрения, вкусовых ощущений, расстройство органов пищеварения, у них отмечается повышенная склонность к неврозам. Энергозатраты организма при выполнении работы в условиях повышенного шума больше, то есть работа оказывается более тяжелой.

Слуховой орган человека воспринимает в виде слышимого звука колебания упругой среды, имеющие частоту примерно от 20 до 20000 Гц. Вредное воздействие шума увеличивается при увеличении частоты. На практике измерение уровней звукового давления ведут не на каждой отдельной частоте, а в некоторых полосах (интервалах) частот: в октавных, полуоктавных и третьоктавных. Для удобства и сопоставимости измерений границы всех полос стандартизированы, а сами полосы измерений характеризуются не граничными частотами, а их среднегеометрическими величинами (31,5; 63; 125; 250; 500; 1000; 2000; 4000; 8000, Гц).

Восприятие человеком звука зависит не только от его частоты, но от интенсивности и звукового давления.

Интенсивностью звука называется количество звуковой энергии, переносимое звуковой волной за 1 с через площадку в 1 м², перпендикулярно направлению звука. Единицей измерения интенсивности звука является Вт/м² .

Отклонение результирующего давления воздуха, создаваемого звуковой волной, от атмосферного называется звуковым давлением Единицей измерения звукового давления является Па – Паскаль (I Па= I Н/м²). Наименьшая интенсивность J_о и звуковое давление Р_о, которые воспринимает ухо человека, называются порогом слышимости. Пороговые значения J_о и Р_о зависят от частоты звука. При частоте 1000 Гц звуковое давление Р_о = 2·10^-5 Па, J_о = 10^-12 Вт/м². При звуковом давлении 2·10² Па и интенсивности звука 10 Вт/м² возникают болевые ощущения (болевой порог). Между порогом слышимости и болевым порогом лежит область слышимости. Разница между болевым порогом и порогом слышимости очень велика. Чтобы не оперировать большими числами, ученый Белл А.Г. предложил использовать логарифмическую шкалу. Логарифмическая величина, характеризующая интенсивность шума или звука, получила название уровня интенсивности шума или звука, которая измеряется в Белах (Б)

Ухо человека реагирует на величину, в 10 раз меньшую, чем 1 Бел, поэтому распространение получила единица измерения децибел (дБ), равная 0,1 Б; тогда

.

где L – уровень звукового давления, дБ

Р – фактическое звуковое давление в данной точке, Па;

Р₀ – звуковое давление, соответствующее порогу слышимости при частоте 1000 Гц, Па.

Таким образом, уровень звукового давления это выраженное в логарифмических единицах отношение значения звукового давления в определенной точке к исходному (стандартизированному) значению звукового давления.

Уровнями звукового давления шума обычно оперируют при измерении шума и оценке его воздействия на человека, так как орган слуха человека чувствителен к среднеквадратическому давлению.

Субъективное восприятие шума человеком значительно отличается от физических характеристик звука, так как слуховой орган неодинаково чувствителен к звукам различных частот. Звуки малой частоты человек воспринимает в меньшей степени, чем звуки большей частоты при той же интенсивности. Поэтому для оценки шума применяется параметр, который называется уровнем звука.

Уровень звука – это выраженное в логарифмических единицах отношение звукового давления в некоторой точке, скорректированного по частотной характеристике «А» шумомера, к исходному (стандартизированному) значению звукового давления.

, (2)

где Р_А - звуковое давление в некоторой точке, скорректированное по частотной характеристике «А» шумомера.

Характеристика «А» шумомера имитирует кривую чувствительности уха человека. Единицей уровня звука является дБА (децибелы по частотной характеристике «А» шумомера).

Уменьшение шума также оценивается в децибелах:

, (3)

где Р₁ – звуковое давление соответствующее уровню звука L₁,

Р₂ – звуковое давление соответствующее уровню звука L₂.

Из выражения (5) следует, что если звуковое давление создаваемое двигателем внутреннего сгорания снизить в 10 раз, то уровень звукового давления уменьшится на:

.

Классификация шума. По характеру спектра шум подразделяется

а) широкополосный, с непрерывным спектром шириной более одной октавы;

б) тональный, в спектре которых имеются выраженные дискретные (тональные) составляющие. Тональный характер шума для практических целей определяют в треть октавных полосах частот по превышению уровня в одной полосе над соседними не менее 10 дБ.

По временным характеристикам:

а) постоянные, уровень звука которых за 8 часовой рабочий день изменяется во времени не более чем на 5 дБ при измерениях на временной характеристике “медленно” шумомера;

б) непостоянные, уровень звука которых за 8 часовой рабочий день изменяется более чем на 5 дБА при измерениях на временной характеристике “медленно” шумомера.

Непостоянные шумы, в свою очередь, подразделяют на :

а) колеблющиеся во времени, уровень звука которых изменяется во времени непрерывно;

б) прерывистые, уровень звука которых ступенчато изменяется (на 5 дБА и более), причем длительность интервалов, в течение которых уровень остается постоянным, составляет 1 с и более;

в) импульсные, состоящие из одного или нескольких звуковых сигналов, каждый длительностью менее 1 с, при этом уровни звука, измеренные соответственно на временных характеристиках “импульс” и “медленно” шумомера отличаются не менее чем на 7 дБ.

Нормирование шума. Характеристикой постоянного шума являются:

- уровни звуковых давлений в децибелах в октавных полосах со среднегеометрическими частотами 31.5, 63, 125, 250, 500, 1000,2000,4000, 8000 Гц.

- уровень звука в дБА.

Оценка постоянного шума на соответствие предельно допустимым уровням должна проводиться как по уровням звукового давления, так и по уровню звука. Превышение хотя бы одного из указанных показателей должно квалифицироваться как несоответствие нормам.

Характеристикой непостоянного шума на рабочих местах является эквивалентный (по энергии) уровень звука в дБА. Эквивалентный уровень звука непостоянного шума – уровень звука постоянного широкополосного шума, который имеет такое же звуковое давление, что и данный непостоянный шум. Эквивалентный уровень звука определяется по формуле:

(4)

где Р_А(t) – текущее значение звукового давления с учетом коррекции «А»;

Т – заданный интервал времени.

Нормирование параметров шума производится в зависимости от вида трудовой деятельности. Категории норм шума в зависимости от основных видов трудовой деятельности для типичных рабочих мест приведены в таблице 1.

Предельно допустимые уровни звукового давления в октавных полосах частот, уровни звука и эквивалентные уровни звука на рабочих местах в производственных помещениях и на территории предприятий в случае широкополосного постоянного и непостоянного (кроме импульсного) шума для различных категорий норм шума представлены в таблице 2.

Таблица 1 – Категории норм предельно допустимых уровней шума

Таблица 2 – Предельно допустимые уровни звукового давления, уровни звука и эквивалентные уровни звука для различных категорий норм шума

Для тонального и импульсного шума предельно допустимые уровни должны приниматься на 5 дБ (дБА) меньше значений, указанных в таблице 2.

Максимальный уровень звука для колеблющегося и прерывистого шума не должен превышать 110 дБА.

В отраслевой документации рекомендуется устанавливать предельно допустимые уровни звука для колеблющегося и прерывистого шума категорий норм I – IV в соответствии с таблицей 3.

Таблица 3 – Предельно допустимые максимальные уровни звука колеблющегося и прерывистого шума

Запрещается даже кратковременное пребывание в зонах с уровнем звука или уровнем звукового давления в любой октавной полосе свыше 135 дБА (дБ).

При разработке технологических процессов, проектировании, изготовлении и эксплуатации машин, производственных зданий и сооружений, а также при организации рабочих мест следует принимать все необходимые меры по снижению шума, воздействующего на человека, до значений, не превышающих предельно допустимые.

Методы и средства защиты от шума. Защита от шума достигается разработкой шумобезопасной техники, применением средств и методов индивидуальной и коллективной защиты, строительно-акустическими методами.

Средства коллективной защиты делятся по отношению к источнику шума: снижающие шум в источнике возникновения (наиболее эффективно); снижающие шум на путях его распространения.

По способу реализации средства защиты подразделяются:

1. Акустические – средства звукоизоляции, звукопоглощения, виброизоляции, демпфирования, применяются глушители шума.

2. Строительно-акустические методы – экраны, звукоизоляция, кабины наблюдения, дистанционное управление, кожухи, уплотнения и т.д. Наиболее эффективные звукоизолирующие материалы: трипласт (композиционный материал); пластобетоны с наполнителями из хлопка, опилок древесины, соломы и т. д. Звукопоглощающие материалы: мрамор, бетон, гранит, кирпич, ДВП, ДСП, войлок, минераловата, материалы со щелевой перфорацией.

3. Архитектурно-планировочные: рациональное размещение рабочих мест;

4. Организационно-технические – рациональный режим труда и отдыха.

Активная форма защиты – генерация шума в противофазе к источнику.

5. Средства индивидуальной защиты: наушники, ушные вкладыши, шлемофоны, каски.

Зоны с уровнем звука или эквивалентным уровнем звука выше 80 дБА должны быть обозначены знаками безопасности. Работающие в этих зонах должны обеспечиваться средствами индивидуальной защиты от шума.

Контроль нормируемых параметров шума на рабочих местах должен проводиться не реже одного раза в год.

С целью предупреждения и ранней диагностики профессиональных заболеваний для работающих в условиях повышенного шума необходимо проводить предварительные (при приеме на работу) и периодические медицинские осмотры в соответствии с действующими приказами Минздрава.

Уровни звука измеряют шумомерами 1 или 2 класса точности. Микрофон следует располагать на высоте 1,5 м над уровнем пола (если работа выполняется стоя) или на высоте уха человека, подвергающегося воздействию шума (если работа выполняется сидя). Микрофон должен быть ориентирован в направлении максимального уровня шума и удален не менее чем на 0,5 м от оператора, проводящего измерения. Значения уровней звука (или октавных уровней звукового давления) считываются со шкалы прибора с точностью до 1 дБА (дБ).

Для измерения параметров шума используются такие шумомеры как ВШВ 003, ИШВ 1. Для ориентировочной оценки шума может применяться инспекторский шумомер ШМ-1-М1.

Устройство и принцип работы измерителя шума и вибрации ИШВ -1.Измеритель шума и вибрации ИШВ-1 предназначен для измерения действующих значений уровней звукового давления и виброскорости в октавных полосах частот, а также уровней звука с учетом коррекции «А» «В» и «С». Он позволяет измерять уровни звукового давления в пределах от 30 до 130 дБ в диапазоне частот 20…12500 Гц. Прибор (рисунок 1) построен по принципу преобразования звуковых и механических колебаний исследуемых объектов в пропорциональные им электрические сигналы, которые затем усиливаются и измеряются с помощью прибора измерительного. В качестве преобразователя звуковых колебаний в электрические сигналы используется микрофон М-101.

Размещение органов управления на передней панели прибора измерительного.На передней панели прибора измерительного установлены органы управления, а также разъемы:

а) ВХОД – для присоединения предусилителя микрофонного или кабелей удлинительных;

б) ВЫХОД – для присоединения к прибору измерительному анализирующей и контролирующей аппаратуры (самописец, магнитофон и т.п.);

в) КАЛИБР – для присоединения предусилителя микрофонного при проведении электрической калибровки прибора измерительного;

г) переключатель ДЕЦИБЕЛЫ I (ДЕЛИТЕЛЬ I)с положениями от “30” до “90”, с помощью этого переключателя производится ослабление входных сигналов на 60 дБ ступенями по 10 дБ;

1 – микрофон, 2 – шумовой канал, 3 – предусилитель микрофонный ПМ-4, 4 –прибор измерительный ПИ-6.

Рисунок 1 – Схема лабораторной установки для измерения

акустического шума прибором ИШВ-1:

д) переключатель РОД ИЗМЕРЕНИЯ с положениями «А», «В», «С», ЛИН, ФИЛЬТРЫ служит для коммутации фильтров «А», «В», «С», ЛИН, а также октавных фильтров:

в положении «А», «В», «С» в измерительный тракт подключаются фильтры «А», «В», «С»;

в положение ЛИН производятся измерения в полосе частот от I0 до I0000 Гц;

в положении ФИЛЬТРЫ к измерительному тракту подключаются октавные фильтры и производится измерение в октавных полосах частот;

е) переключатель ДЕЦИБЕЛЫ II (ДЕЛИТЕЛЬ II) с положениями от “0” до “40” служит для ослабления сигнала на 40 дБ ступенями по I0 дБ;

ж) переключатель РОД РАБОТЫ с положениями ОТКЛ, КОНТР. ПИТАНИЯ, БЫСТРО, МЕДЛЕННО.

В положении ОТКЛ – прибор обесточен.

В положении КОНТР. ПИТАНИЯ на прибор измерительный подается питание от батарейного или сетевого блоков питания и осуществляется его контроль по шкале показывающего прибора.

В положениях БЫСТРО и МЕДЛЕННО прибор имеет временные характеристики “Быстро” и “Медленно”.

Временная характеристика “Быстро” измерителя шума соответствует снижению показателей шкалы прибора на 10 дБ не более чем за 0,5 с при внезапном выключении источника звука. При использовании временной характеристики “Медленно” снижение сигнала на 10 дБ при резком изменении уровня звукового давления происходит не более чем за 3 с. Характеристика «Медленно» сглаживает показания шумомера и делает его пригодным для измерений стационарного шума машин и шума на производстве. Характеристика «Быстро» успевает отслеживать изменения шума, имеющие небольшую длительность, и применяется для измерения нестационарного шума машин.

з) переключатель ЧАСТОТА с положениями от 31,5 до 8000 служит для подключения октавных фильтров со среднегеометрическими частотами от 31,5 до 8000 Гц;

и) тумблер с положениями МИКРОФОН – для измерения параметров звука, ВИБРАЦИЯ - для измерения параметров вибрации.

к) сигнальная лампа для контроля работы прибора измерительного.

Для переноски прибора измерительного предусмотрен ремень. В целях предохранения прибора измерительного передняя панель закрывается крышкой, под которой укладывается предусилитель микрофонный ПМ-4.

В нижней части корпуса прибора измерительного имеется отсек для размещения сетевого или батарейного блоков питания.