Нормирование акустического загрязнения

Воздействие механических колебаний любого происхождения (природного, бытового, производственного) на организм человека определяется частотой, интенсивностью и средой, через которую колебания передаются. Все механические колебания, в отличие от электромагнитных, являются упругими, требующими материальный носитель. В данном случае нас интересуют механические колебания частотного диапазона от 20 Гц до 20 кГц, которые воспринимаются слуховым аппаратом человека как звуки. Любой живой организм воспринимает звуки разных частот и интенсивностей неодинаково. Принято считать, что порогу слышимости человека соответствует звук частотой 1 кГц и интенсивностью 1012 Вт/м².

Шумом принято считать беспорядочное сочетание звуков различной частоты и интенсивности, отрицательно влияющих на состояние организма. Энергетической характеристикой постоянного шума являются уровни звукового давления.

В зависимости от вида спектральной зависимости L(f) шумы делят на тональные (состоящие из нескольких ярко выраженных звуков) и широкополосные (энергия распределена в частотном диапазоне равномерно). По временным характеристикам шумы делят на постоянные и непостоянные (см. параграф 7.2). В общем случае шум оказывает отрицательное воздействие на состояние человека, вызывая дискомфорт, чувство неуверенности, раздражительности, стесненности, тревоги, плохого самочувствия, что приводит к ослаблению важных функций жизнедеятельности, в частности к снижению производительности груда, возникновению ошибок и производственного травматизма, нервным заболеваниям.

Если частотный диапазон звуковых колебаний условно разделить на низкочастотный — до 1000 Гц и высокочастотный выше 1000 Гц, тогда можно выделить характерные области вредного влияния шума на организм человека. Так, низкочастотный шум с уровнем 80 дБ затрудняет разборчивость речи, вызывает снижение работоспособности, мешает нормальному отдыху; длительное воздействие шума с уровнем 100—120 дБ на низких частотах и 80—90 дБ на высоких частотах может вызвать необратимые потери слуха (тугоухость), характеризуемые постоянным изменением порога слышимости, а шум с уровнем 120—140 дБ независимо от частоты способен вызвать механические повреждения органов слуха. Импульсные и нерегулярные шумы обладают большей степенью воздействия на состояние человека в любом диапазоне.

Физиологической характеристикой звука является громкость. Для физиологической оценки шума используют кривые равной громкости. Уровень громкости в фонах численно равен уровню звукового давления в децибелах для звука частотой 1000 Гц, дающего то же субъективное ощущение звука (громкости), что и данный звук. Для звуков с частотой 1000 Гц децибелы и фоны численно равны; то же относится к звукам частотой от 400 до 5000 Гц с уровнем звукового давления больше 80 дБ.

Борьбу с шумом следует начинать уже на стадии проектирования любого технического или бытового проекта, для этого используются организационные, технические и медико-профилактические мероприятия. Рассмотрим подробнее технический метод снижения шума в производственных помещениях. При этом отметим, что снижение шума за счет акустической обработки помещений цехов, заключающейся в установлении звукопоглощающей облицовки, позволяет решить одновременно две задачи: улучшить условия труда и защитить население близлежащей жилой застройки от действия шума.

Звукоизолирующая способность ограждения зависит от его размеров, формы, расположения, материалов и т.д. Явление звукопоглощения объясняется преобразованием колебательной энергии шума в тепловую. Наибольшее звукопоглощение обеспечивают пористые и перфорированные материалы, ткань.

Выбор конструкции звукопоглощающей облицовки производится не только для получения максимального звукопоглощения в каких-либо полосах частот, но также для обеспечения дизайна, эстетики и работоспособности облицовки в конкретных условиях (наличие пыли, агрессивных сред и г.д.).

Медико-профилактические мероприятия подразумевают контроль параметров шумовой обстановки, с одной стороны, и контроль состояния здоровья работающих и населения — с другой.

В системах связи значительное место занимают вопросы, связанные с предъявлением человеку звуковой информации (телевизионные и радиотехнические объекты, системы звуковой связи, информационно-справочные системы); поэтому соотношение шум — полезный сигнал имеет определяющее значение в передаче звуковой информации.

На самочувствии человека наиболее неблагоприятно сказываются звуки высоких частот. Так, два звука, имеющие одинаковый уровень звукового давления, но разную частоту (например, 100 и 1000 Гц), воспринимаются ухом человека как разные громкости. Первый будет казаться более тихим, чем второй, так как ухо человека обладает большей чувствительностью на средних и высоких частотах, чем на низких. Например, для среднего участка слышимого диапазона изменение звука по интенсивности и частоте составляет 0,1 интенсивности раздражителя. В пределах 60—2000 Гц при интенсивности звука 30 дБ различимая прибавка составляет 2—3 Гц, а в пределах 2000—16 000 Гц относительная величина энергетического порога примерно постоянна и составляет 0,02. Все это должно учитываться при конструировании радиоаппаратуры.

Длительность звукового раздражения, необходимая для возникновения ощущения, также зависит от частоты и интенсивности звука. С увеличением частоты и интенсивности временной порог чувствительности слухового анализатора сокращается. Для частот 1 кГц и более при интенсивности более 30 дБ слуховое ощущение возникает при длительности звукового раздражения около 0,001 с, а уменьшение интенсивности до 10 дБ увеличивает это время до 0,05 с. Минимальное время, необходимое для отчетливого ощущения доминирующей частоты в линейчатом спектре звука (высоты тона звука), — 0,05 с.

Музыку можно считать частным случаем организации человеком приятного для своего восприятия «шума». Об этом свидетельствуют специальные приборы — статические анализаторы, измеряющие характеристики шумов. К оценке музыки как шума можно привлечь понятие статистической радиотехники, т.е. для восприятия музыки минимальное отношение сигнала к помехе должно быть не менее 20 дБ по акустическому давлению. Если слушатель находится, например, в метро, то для такого соотношения сигнал — шум головные телефоны плейера должны развивать звуковое давление в 115—120 дБ. Это всего лишь на 8—10 дБ меньше, чем болевой предел. «Стрекот» от стереотелефонов «меломанов» — первое свидетельство о частичной потере слуха. Кроме этого из-за широкого частичного спектра музыки и акустической нелинейности сред, в которых распространяется звук в голове, в результате биений отдельных частотных компонентов возникают инфразвуковые волны, отрицательно действующие на здоровье человека.

Особо важно отметить неумелое использование звука в замкнутом пространстве, например автомобиле, где установлено несколько мощных громкоговорителей, воспроизводящих звук в широкой полосе частот. Несмотря на малый коэффициент преобразования этой мощности в звук (КПД примерно 0,7% при электрической мощности до 100 Вт и более), воздействие звука оказывается очень сильным, поскольку звук в замкнутом пространстве воспринимается всей поверхностью тела. Значит, практически весь организм подвергается мощной вибрационной атаке, и больные или наиболее слабые его органы могут просто отказать, что особенно опасно во время движения автомобиля, когда вибрации частично переходят в инфразвук.

При увеличении амплитуды колебаний резонирующих частот тела человека, особенно для частот ниже 20 Гц, значительно нарушается вестибулярная функция, возникает головная боль, обостряются хронические заболевания. В связи с этим было бы полезно проверять при технических осмотрах автомобиля уровень максимального звукового давления в салоне исходя из санитарных норм.

Пример 7.1

Расчет эквивалентного уровня звука в одной из точек помещения. Источником шума в помещении здания являются транспортные потоки. Результаты измерений уровней звука в одной из точек помещения представлены в табл. 7.1.

Расчет эквивалентного уровня звука 1_Лэкв, дБА, в этой точке производят в следующей последовательности.

1. Измеренные уровни звука распределяют по интервалам, указанным в первой графе табл. 7.2. Так, например, уровень звука, равный 52 дБА, относят к интервалу от 48 до 52 дБА. Отсчеты уровней звука в каждом интервале заносят во вторую графу табл. 7.2 в виде отметок.
2. Подсчитанное число отсчетов уровней звука в каждом интервале заносят в третью графу табл. 7.2.
3. В зависимости от числа отсчетов определяют частные индексы для каждого интервала уровней звука и заносят их в четвертую графу табл. 7.2. Так, например, в интервале 43—47 дБА произведено 40 отсчетов уровней звука. Соответствующий частный индекс равен 386.
4. Подсчитывают суммарный индекс. В рассматриваемом примере суммарный индекс равен 21 705.
5. По табл. 7.1 определяют величину ДЬ_А, дБА, в зависимости от полученного суммарного индекса. Если значение полученного суммарного индекса отсутствует в табл. 7.1, величину AЬ_А определяют для суммарного индекса, ближайшего по величине к данному суммарному индексу.

Таблица 7.1

Результаты измерений уровней звука в одной из точек

помещения

Уровни звука Ь_Л, дБ А
56	54	53	52	54	50	50	52	58	58	57	58	50	52	52	50	48	48
47	49	50	47	50	52	54	53	53	54	48	49	49	50	48	49	51	51
52	50	51	51	52	51	50	48	49	50	50	48	49	48	48	47	50	51
52	54	55	58	55	52	56	56	54	52	50	50	48	47	46	46	46	47
48	49	50	52	50	47	48	49	50	53	50	49	50	46	49	49	50	51
50	50	54	54	51	50	50	50	47	49	50	50	50	52	50	51	52	50
50	48	46	48	46	47	44	48	49	49	50	51	45	46	47	48	49	48
48	48	49	50	50	52	52	51	49	44	42	43	42	42	42	42	41	41
40	40	40	42	40	42	44	44	45	45	46	50	52	50	51	50	50	51
52	53	54	50	50	51	58	56	55	54	54	55	53	54	54	56	52	51
50	52	51	52	52	56	58	56	54	45	43	48	49	48	47	50	52	54
55	53	54	50	51	50	49	49	48	49	48	46	46	46	46	47	48	50
53	59	58	58	57	56	54	53	52	50	51	50	48	44	46	50	48	48
51	52	58	56	55	52	50	50	48	45	45	46	48	50	52	53	54	53
54	55	58	54	53	54	57	57	59	58	56	54	53	50	51	50	48	55
54	52	54	50	52	54	53	54	50	50	52	50	51	52	53	58	56	58
56	58	57	58	54	52	52	55	54	55	56	57	46	47	48	50	50	50
51	42	54	57	54	54	52	54	50	50	51	53	53	55	55	54	54	55
56	53	54	55	53	54	53	52	51	50	51	51	52	52	56	60	60	58
59	59	54	54	58	50	50	50	48	50	50	54	50	50	52	54	58	52

Таблица 7.2

Интервалы уровней звука

Число отсче- тов уровней звука в интервале	Интервалы уровней звука, дБА
	от 13 до 17	от 18 до 22	от 23 до 27	от 28 до 32	от 33 до 37	от 38 до 42	от 43 до 47	от 48 до 52	от 53 до 57	от 58 до 62
	Частные индексы
1	0	0	0	0	1	3	9	28	89	280
2	0	0	0	1	2	6	18	56	177	560
3	0	0	0	1	3	8	26	83	262	830
4	0	0	0	1	4	11	35	111	351	1110
5	0	0	0	1	4	14	44	139	440	1390
6	0	0	1	2	5	17	53	167	528	1670
7	0	0	1	2	6	19	61	194	613	1940
8	0	0	1	2	7	22	70	222	702	2220
9	0	0	1	3	8	25	79	250	791	2500
10	0	0	1	3	9	28	88	278	879	2780
11-12	0	0	1	3	И	33	105	333	1050	3330
13-14	0	0	1	4	12	39	123	389	1230	3890
15-16	0	0	1	4	14	44	140	444	1400	4440
17-18	0	1	2	5	16	50	158	500	1580	5000

Число отсче- тов уровней звука в интервале	Интервалы уровней звука, дБЛ
	от 13 до 17	от 18 до 22	от 23 до 27	от 28 до 32	от 33 до 37	от 38 до 42	от 43 до 47	от 48 до 52	от 53 до 57	от 58 до 62
	Частные индексы
19-20	0	1	2	6	18	56	176	556	1760	5560
21-23	0	1	2	6	20	64	202	639	2020	6390
24-26	0	1	2	7	23	72	228	722	2280	7220
27-30	0	1	3	8	26	83	263	833	2630	8330
31-34	0	1	3	9	30	94	298	944	2980	9440
35-39	0	1	3	11	34	108	342	1080	3420	10 800
40-44	0	1	4	12	39	122	386	1220	3860	12 200
45-49	0	1	4	14	43	136	430	1360	4300	13 600
50-56	1	2	5	16	49	156	492	1560	4920	15 600
57-63	1	2	6	18	55	175	553	1750	5530	17 500
64-70	1	2	6	19	62	194	615	1940	6150	19 400
71-80	1	2	7	22	70	222	703	2220	7030	22 200
81-90	1	3	8	25	79	250	791	2500	7910	25 000
91-100	1	3	9	28	88	278	878	2780	8780	27 800

Число отсче- тов уровней звука в интервале	Интервалы уровней звука, дБА
	от 13 до 17	от 18 до 22	от 23 до 27	от 28 до 32	от 33 до 37	от 38 до 42	от 43 до 47	от 48 до 52	от 53 до 57	от 58 до 62
	Частные индексы
101-115	1	3	10	32	101	319	1010	3190	10 100	31 900
116-130	1	4	11	36	114	361	1140	3610	11 400	36 100
131-150	1	4	13	42	132	417	1320	4170	13 200	41 700
151-170	2	5	15	47	149	472	1490	4720	14 900	47 200
171-190	2	5	17	53	167	528	1670	5280	16 700	52 800
191-220	2	6	19	61	193	611	1930	6110	19 300	61 100
221-250	2	7	22	69	220	694	2200	6940	22 000	69 400
251-280	3	8	25	78	246	778	2460	7780	24 600	77 800
281-320	3	9	28	89	281	889	2810	8890	28 100	88 900
321-360	3	10	32	100	316	1000	3160	10 000	31 600	100 000

Число отсчетов уровней звука в интервале	Интервалы уровней звука, дБА
	от 63 до 67	от 68 до 72	от 73 до 77	от 78 до 82	от 83 до 87	от 88 до 92
	Частные индексы
1	885	2800	8850	28 000	88 500	280 000

Число отсчетов уровней звука в интервале	Интервалы уровней звука, дБЛ
	от 63 до 67	от 68 до 72	от 73 до 77	от 78 до 82	от 83 до 87	от 88 до 92
	Частные индексы
2	1770	5600	17 700	56 000	177 000	560 000
3	2620	8300	26 200	83 000	262 000	830 000
4	3510	11 100	35 100	111 000	351 000	1 110 000
5	4400	13 900	44 000	139 000	440 000	1 390 000
6	5280	16 700	52 800	167 000	528 000	1 670 000
7	6130	19 400	61 300	194 000	613 000	1 940 000
8	7020	22 200	70 200	222 000	702 000	2 220 000
9	7910	25 000	79 100	250 000	791 000	2 500 000
10	8790	27 800	87 900	278 000	879 000	2 780 000
11-12	10 500	33 300	105 000	333 000	1 050 000	3 330 000
13-14	12 300	38 900	123 000	389 000	1 230 000	3 890 000
15-16	14 000	44 400	140 000	444 000	1 400 000	4 440 000
17-18	15 800	50 000	158 000	500 000	1 580 000	5 000 000
19-20	17 600	55 600	176 000	556 000	1 760 000	5 560 000
21-23	20 200	63 900	202 000	639 000	2 020 000	6 390 000
24-26	22 800	72 200	228 000	722 000	2 280 000	7 220 000

Число отсчетов уровней звука в интервале	Интервалы уровней звука, дБ А
	от 63 до 67	от 68 до 72	от 73 до 77	от 78 до 82	от 83 до 87	от 88 до 92
	Частные индексы
27-30	26 300	83 300	263 000	833 000	2 630 000	8 330 000
31-34	29 800	94 400	298 000	944 000	2 980 000	9 440 000
35-39	34 200	108 000	342 000	1 080 000	3 420 000	10 800 000
40-44	38 600	122 000	386 000	1 220 000	3 860 000	12 200 000
45-49	43 000	136 000	430 000	1 360 000	4 300 000	13 600 000
50-56	49 200	156 000	492 000	1 560 000	4 920 000	15 600 000
57-63	55 300	175 000	553 000	1 750 000	5 530 000	17 500 000
64-70	61 500	194 000	615 000	1 940 000	6 150 000	19 400 000
71-80	70 300	222 000	703 000	2 220 000	7 030 000	22 200 000
81-90	79 100	250 000	791 000	2 500 000	7 910 000	25 000 000
91-100	87 800	278 000	878 000	2 780 000	8 780 000	27 800 000
101-115	101 000	319 000	1 010 000	3 190 000	10 100 000	31 900 000
116-130	114 000	361 000	1 140 000	3 610 000	11 400 000	36 100 000
131-150	132 000	417 000	1 320 000	4 170 000	13 200 000	41 700 000
151-170	149 000	472 000	1 490 000	4 720 000	14 900 000	47 200 000
171-190	167 000	528 000	1 670 000	5 280 000	16 700 000	52 800 000

Число отсчетов уровней звука в интервале	Интервалы уровней звука, дБЛ
	от 63 до 67	от 68 до 72	от 73 до 77	от 78 до 82	от 83 до 87	от 88 до 92
	Частные индексы
191-220	193 000	611 000	1 930 000	6 110 000	19 300 000	61 100 000
221-250	220 000	694 000	2 200 000	6 940 000	22 000 000	69 400 000
251-280	246 000	778 000	2 460 000	7 780 000	24 600 000	77 800 000
281-320	281 000	889 000	2 810 000	8 890 000	28 100 000	88 900 000
321-360	316 000	1 000 000	3 160 000	10 000 000	31 600 000	100 000 000

Число отсчетов уровней звука в интервале	Интервалы уровней звука, дБА
	от 93 до 97	от 98 до 102	от 103 до 107	от 108 до 112
	Частные индексы
1	885 000	2 800 000	8 850 000	28 000 000
2	1 770 000	5 600 000	17 700 000	56 000 000
3	2 620 000	8 300 000	26 200 000	83 000 000
4	3 510 000	И 100 000	35 100 000	111 000 000
5	4 400 000	13 900 000	44 000 000	139 000 000
6	5 280 000	16 700 000	52 800 000	167 000 000
7	6 130 000	19 400 000	61 300 000	194 000 000
8	7 020 000	22 200 000	70 200 000	222 000 000

Число отсчетов уровней звука в интервале	Интервалы уровней звука, дБА
	от 93 до 97	от 98 до 102	от 103 до 107	от 108 до 112
	Частные индексы
9	7 910 000	25 000 000	79 100 000	250 000 000
10	8 790 000	27 800 000	87 900 000	278 000 000
11-12	10 500 000	33 300 000	105 000 000	333 000 000
13-14	12 300 000	38 900 000	123 000 000	389 000 000
15-16	14 000 000	44 400 000	140 000 000	444 000 000
17-18	15 800 000	50 000 000	158 000 000	500 000 000
19-20	17 600 000	55 600 000	176 000 000	556 000 000
21-23	20 200 000	63 900 000	202 000 000	639 000 000
24-26	22 800 000	72 200 000	228 000 000	722 000 000
27-30	26 300 000	83 300 000	263 000 000	833 000 000
31-34	29 800 000	94 400 000	298 000 000	944 000 000
35-39	34 200 000	108 000 000	342 000 000	1 080 000 000
40-44	38 600 000	122 000 000	386 000 000	1 220 000 000
45-49	43 000 000	136 000 000	430 000 000	1 360 000 000
50—56	49 200 000	156 000 000	492 000 000	1 560 000 000
57-63	55 300 000	175 000 000	553 000 000	1 750 000 000

Число отсчетов уровней звука в интервале	Интервалы уровней звука, дБА
	от 93 до 97	от 98 до 102	от 103 до 107	от 108 до 112
	Частные индексы
64-70	61 500 000	194 000 000	615 000 000	1 940 000 000
71-80	70 300 000	222 000 000	703 000 000	2 220 000 000
81-90	79 100 000	250 000 000	791 000 000	2 500 000 000
91-100	87 800 000	278 000 000	878 000 000	2 780 000 000
101-115	101 000 000	319 000 000	1 010 000 000	3 190 000 000
116-130	114 000 000	361 000 000	1 140 000 000	3 610 000 000
131-150	132 000 000	417 000 000	1 320 000 000	4 170 000 000
151-170	149 000 000	472 000 000	1 490 000 000	4 720 000 000
171-190	167 000 000	528 000 000	1 670 000 000	5 280 000 000
191-220	193 000 000	611 000 000	1 930 000 000	6 110 000 000
221-250	220 000 000	694 000 000	2 200 000 000	6 940 000 000
251-280	246 000 000	778 000 000	2 460 000 000	7 780 000 000
281-320	281 000 000	889 000 000	2 810 000 000	8 890 000 000
321-360	316 000 000	1 000 000 000	3 160 000 000	10 000 000 000

Суммарный индекс — 21 705.

Эквивалентный уровень звука А1_Лэкв⁼ 53 дБЛ.

Ближайшим по величине к суммарному индексу 21 705 является индекс 19 950, которому соответствует значение АЬ_л = 43 дБА.

Определяют значение эквивалентного уровня звука АЬ_Аэкв, дБА, по формуле

Пример 7.2

Расчет эквивалентного уровня звука в разных точках помещения. Источником шума в помещении здания является холодильная установка встроенного в это здание магазина. Длительность непрерывной работы холодильной установки составляет t_{ = 20 мин. Уровень звука при этом остается постоянным и в данном помещении равен AL_M = 44 дБА. Пауза в работе холодильной установки равна t₂— 10 мин, а уровень звука в рассматриваемом помещении в течение этой паузы — АЬ_л2 = 38 дБА.

Расчет эквивалентного уровня звука A?_Лэкв, дБА, в этом помещении производят в следующей последовательности.

1. В зависимости от времени ?, определяют поправки AL_Aiк величинам измеренных уровней звука L_Ai. В рассматриваемом примере поправка к уровню звука L_M = -2 дБ А, а к уровню звука

Ад1 ~ Ад 2 ⁼ “5 дБ А.

2. Определяют скорректированные уровни звука (L_Aj + AL_Ai), дБА, суммируя полученные поправки с измеренными уровнями звука:

3. В зависимости от разности скорректированных уровней

звука (L_M + AL_ax) и (L_A2 + А1_л2)* определяют добавку к более

высокому уровню звука. При разности скорректированных уровней звука, равной 9 дБА, добавка равна 0,5 дБА.

Суммарный уровень звука L_Am = 42 + 0,5 = 42,5 дБА и является эквивалентным уровнем звука Ь_Ажв, дБА.

Таблицы по заполнению результатов расчета приведены ниже (табл. 7.3-7.4).

Результаты измерений уровней звука в разных точках помещения

Таблица 73

Номера точек измерений	Номера замеров	Уровни звука Ь_Л, дБА	Средние значения уровней звука 1_л , дБЛ	Уровни звукового давления L, дБ, в октавных полосах частот со среднегеометрическими частотами, Гц								Средние значения уровней звукового давления L_cp, дБ, в октавных полосах частот со среднегеометрическими частотами, Гц
		Уровни звука Ь_Л, дБА	Средние значения уровней звука 1_л , дБЛ	63	125	250	500	1000	2000	4000	8000	63	125	250	500	1000	2000	4000	8000

Место проведения измерений_

Дата и время проведения измерений_

Результаты скорректированных уровней звука

Таблица 7.4

Номера точек измерений	Уровни звука L_M, дБА	Длительность интервалов действия прерывистого шума, а также пауз Г,, мин	Поправки ДЬ_Лг дБА	Скорректированные уровни звука (L,, ⁺ ДL_Ai), дБА	Эквивалентные уровни звука Ь_Ажв, дБА	Максимальные уровни звука Ь_Лтж, дБА

Место проведения измерений_

Дата и время проведения измерений Номер точки измерений_