Основные физические и физиологические характеристики шума и вибрации

Под термином “ шум ” подразумевают совокупность звуков, оказывающих на человека раздражающее, отвлекающее и вредное воздействие.

Звук – воспринимаемые человеческим слухом изменения давления.

Единицей измерения звукового давления служит 1 паскаль (1Па=1н/м² ), соответствующий примерно 10^-5 атмосферы. Практически встречающиеся значения звукового давления находятся в области 2* 10^-5 - 200 Па. Самый слабый звук, обнаруживаемый нормальным слухом здорового человека, имеет амплитуду 20 мкПа (микропаскаль), равную атм. 1Па=10⁶ мкПа.

Для избежания применения больших и ненаглядных чисел в акустике пользуются логарифмической шкалой децибел (дБ), определяемой уровни звукового давления. Опорной точкой шкалы дБ служит слуховой порог 20мкПа, ей соответствует уровень 0дБ.

L=20lg[Р/Р₀] дБ

Р – эффективное значение звукового давления;

Р₀ - 2* 10^-5 - 20 мкПа – исходная величина, слуховой порог.

Децибелом называют десятикратный десятичный логарифм отношения двух любых величин, одна из которых принимается за единицу сравнения и называется пороговой.

Интенсивность звука (I) – количество звуковой энергии, проходящей в единицу времени через единицу поверхности, перпендикулярной к направлению распространения звуковой волны. Измеряется в Вт/м².

Взаимосвязь интенсивности звука и звукового давления осуществляется с помощью соотношения:

I= ,

где С- скорость звука в воздухе, S – плотность.

Под интенсивностью звука обычно подразумевают его громкость, хотя это и не одно и тоже. Громкость звука определяется субъективным ощущением интенсивности звука. Восприятие человеком звуков подчиняется логарифмическому закону. Уровень силы звука над порогом слышимости определяется:

L=10lg, где I₀=10^-12Вт/м² , 1б.п.=10Вт/м².

Диапазон слышимости равен: L=lg=lg=lg10¹³=13белл.

Для физиологической оценки шума используют кривые равной громкости.

Каждая кривая представляет собой геометрическое место точек, координаты которых – частота и интенсивность звука – обеспечивают одинаковую слышимость, Уровни громкости измеряются в фонах. На частоте 1000 Гц уровни громкости приняты равными уровням звукового давления.

Единицей измерения частотного интервала служит октава - интервал частот, в котором верхняя частота в два раза больше нижней. Практический диапазон слышимых звуков включает 8 октав со среднегеометрическими частотами: 62,5; 125; 250; 500; 1000; 2000; 4000; 8000 Гц.

Граничные частоты октавных полос, Гц

45-90

90-180

180-355

355-710

710-1400

1400-2800

2800-5600

5600-11200

Среднегеометрическая частота определяется из выражения:_cл =

Где ₁ – нижняя граничная частота данной полосы частот;

₂ – верхняя граничная частота

Основными характеристиками вибрации являются: амплитуда А, частотаи скорость колебательного движения V.

V_max=2, м/с

где V_max – максимальная скорость вибрирующей точки.

Превышение этой скорости относительно ее пороговой величины является уровнем вибрации в децибелах.

L=10lg

где - пороговое значение скорости условно принято равной 5*10^-6 см/с, поскольку она соответствует скорости колебательных движений воздуха на пороге слышимости, принято за 0 на шкалах шумомеров.