Значения центральных частот третьоктавных полос. Октавная или третьеоктавная полоса обычно задается среднегеометрической частотой. Смотреть что такое "октавная полоса частот" в других словарях
Основные понятия и определения. Слуховое восприятие как средство получения информации является для человека вторым по значению (после зрительного) психофизиологическим процессом.
Шум – всякий нежелательный для человека звук. Звуковые волны возбуждают колебания частиц звуковой среды, в результате чего изменяется атмосферное давление.
Звуковое давление – разность между мгновенным значением давления в точке среды и статическим давлением в той же точке, т.е. давление в невозмущённой среде: Р = Р мг – Р ст .
Звуковое давление – величина знакопеременная. В моменты сгущения (сжатия или уплотнения) частиц среды она положительна; в моменты разрежения – отрицательна.
Органы слуха воспринимают не мгновенное, а среднеквадратичное звуковое давление:
Время усреднения давления: Т о = 30 – 100 мс.
При распространении звуковой волны происходит перенос энергии .
Средний поток энергии в точке среды в единицу времени, отнесённый к единице поверхности, нормальной направлению распространения волны, называется интенсивностью звука (силой звука) в данной точке.
Интенсивность, Вт/м 2 , связана со звуковым давлением зависимостью
где ρ×с – удельное акустическое сопротивление.
Величины звукового давления и интенсивности звука, с которыми приходится иметь дело в практике борьбы с шумом, могут меняться в широких пределах: по давлению – до 10 8 раз, по интенсивности – до 10 16 раз. Оперировать такими цифрами несколько неудобно.
Кроме того, слуховой анализатор подчиняется основному психофизическому закону (Вебера-Фехнера):
где Е – интенсивность ощущений; I – интенсивность раздражителя; С и К – некоторые постоянные величины.
Поэтому были введены логарифмические величины уровня звукового давления и интенсивности звука.
Уровень звукового давления, дБ:
где Р о = 2×10 -5 Па – пороговое звуковое давление; Р – среднеквадратичная величина звукового давления.
Уровень интенсивности звука, дБ:
где I – действующая интенсивность звука; I о = 10 -12 Вт/м 2 – интенсивность звука, соответствующая порогу слышимости (на частоте 1000 Гц).
Величину уровня интенсивности применяют при получении формул акустических расчётов, а уровня звукового давления – для измерения шума и оценки его воздействия на человека, поскольку орган слуха чувствителен не к интенсивности, а к среднеквадратичному давлению.
Интенсивность I max и величина звукового давления P max , соответствующие болевому порогу: I max = 10 2 Вт/м, P max = 2×10 2 Па.
Частотный спектр шума – зависимость уровня интенсивности (уровня звукового давления) от частоты: L = L(ƒ). Весь слышимый диапазон частот разбит на 9 октавных полос. Октавная полоса, или октава – это частотный диапазон, для которого выполняется условие
Различают следующие виды спектров:
- дискретный (линейчатый) – спектр, синусоидальные составляющие которого отделены друг от друга по частоте (рис. 6.1);
Шум в производственной среде
В период индустриализации, для современного научно-технического прогресса характерны возрастание производственных мощностей, появление нового оборудования с огромными мощностями, интенсификация существующих технологических процессов, которые сопровождаются возрастанием шумовой нагрузки на работающих, расширением диапазона акустических колебаний в сторону ультра- и инфразвуковых диапазонов.
Существенное значение для большинства городского населения в современных условиях приобретает шум в жилой зоне, который определяется воздействием целого ряда источников внешнего шума. К источникам подобного рода относятся, прежде всего, средства автомобильного, железнодорожного и воздушного транспорта, ряд промышленных предприятий и установок, а также другие шумовые воздействия, связанные с различными видами жизнедеятельности населения. Речь идет о внутридомовых шумовых воздействиях при работе санитарно-технического (водопровод, канализация), транспортного (лифты, мусоропроводы) оборудования, при работе в квартирах самых разнообразных электробытовых приборов (радио-, теле-, видеоаппаратуры и др.).
Шум - это беспорядочное сочетание звуков различной частоты и интенсивности.
Характеристика шума
Шум характеризуется скоростью колебания частиц воздуха и (м/с), скоростью распространения звука с (м/с) - скорость распространения звуковой волны. При нормальных атмосферных условиях (температура 20°С, давление 105 Па) скорость распространения звука в воздухе равна 344 м/с.
Звуковое давление р (Па) - разность между мгновенным значением полного давления и средним давлением, которое наблюдается в невозмущенной среде.
р = vрс,
где р - плотность среды (кг/м3), рс - называют удельным акустическим сопротивлением (Па с/м), равное 410 Па с/м для воздуха, 1,5 106 Па с/м - для воды, 4,8 10 Па с/м - для стали.
При распространении звука со скоростью звуковой волны происходит перенос энергии, которая характеризуется интенсивностью звука.
Интенсивность звука I (Вт/м) - это энергия, переносимая звуковой волной в единицу времени, отнесенная к площади поверхности, через которую она распространяется.
I = p 2 /(рс).
Как и для вибрации и по тем же самым причинам, звуковое давление и интенсивность звука принято характеризовать их логарифмическими значениями - уровнями звукового давления и интенсивности звука.
Уровень звукового давления
Lp = 10lg(p 2 /p 0 2) = 20lg(p/p 0),
где р - звуковое давление, Па; р 0 - пороговое звуковое давление, равное 2 10 5 Па.
Уровень интенсивности звука
L = 10lg(I/I 0),
где I - интенсивность звука, Па, I 0 - пороговая интенсивность звука, равная 10 12 Вт/м2.
Важной характеристикой, определяющей распространение шума и его воздействие на человека, является его частота. Так же как и для вибрации, диапазон звуковых частот разбит на октавные полосы (f1/f2=2), характеризуемые их среднегеометрическими частотами fсг. Граничные и среднегеометрические частоты октавных полос приведены ниже (Таблица № 29).
Таблица № 29. Частоты и диапазоны октавных полос
Диапазон звукового давления, воспринимаемый ухом человека, очень большой, от едва различимого (порог слышимости) до величин, вызывающих неприятные болевые ощущения (порог болевых ощущений). Для оценки уровня силы звука (шума) пользуются не физическими характеристиками (давление, энергия), а относительными величинами, основанными на субъективном слуховом восприятии звуков. Такой величиной в настоящее время является единица бел (Б) - ступень логарифмической шкалы. Однако для практических целей пользуются не единицами бел, а величиной в 10 раз меньше, называемой децибел (дБ).
Человеческое ухо воспринимает механические колебания (шум) с частотами от 20 до 20 000 Гц. С возрастом этот диапазон суживается, особенно за счет понижения слышимости высоких тонов, до частот 12 000 Гц. Ультразвуковой диапазон - свыше 20 000 Гц (20 кГц), инфразвук - меньше 20 Гц. Чувствительность слухового аппарата человека наибольшее в диапазоне 2000-5000 Гц. Эталонный звук - звук частотой 1000 Гц.
В качестве пороговых значений приняты минимальные значения звукового давления и интенсивности звука, которые слышит человек при частоте звука в 1000 Гц, поэтому они получили названия порогов слышимости. В таблице № 30, представлены сравнительные величины интенсивности звуков от разных источников - от самого минимального до максимально интенсивного, сопровождающегося болевым порогом.
Таблица № 30. Характеристика восприятия звука органом слуха человека
Шум классифицируется по частоте, спектральным и временным характеристиками, природе его возникновения (см. Рисунок № 23).
Рисунок № 23. Классификация производственного шума
По частоте - акустические колебания различаются на инфразвук f < 20 Гц), звук (20 < f < 20 000 Гц), ультразвук f > 20 000 Гц). Акустические колебания звукового диапазона (воспринимаемого органом слуха человека) подразделяются на низкочастотные (менее 350 Гц), среднечастотные (от 350 до 800 Гц), высокочастотные (свыше 800 Гц).
По спектральным характеристикам - на широкополосный с непрерывным спектром более одной октавы и тональный (дискретный), в спектре которого имеются выраженные дискретные тона (частоты, уровень звука на которых значительно выше уровня звука на других частотах).
По временным характеристикам - на постоянный (постоянным считается шум, уровень которого в течение 8-часового рабочего дня изменяется не более чем на 5 дБ) и непостоянный (непостоянным - если это изменение превышает 5 дБ). Непостоянные шумы, в свою очередь, разделяются на колеблющиеся, уровень звука которых изменяется непрерывно во времени; прерывистые, уровень звука которых изменяется ступенчато (на 5 дБ и более), причем длительность интервалов, в которых уровень звука остается постоянным не менее 1 с; импульсные, представляющие собой звуковые импульсы, длительностью менее 1 с.
По природе возникновения - на механический, аэродинамический, гидравлический, электромагнитный.
Характеристики шума и его воздействие
Производственный шум характеризуется спектром, который состоит из звуковых волн разных частот.
При исследовании шумов обычно слышимый диапазон 16 Гц - 20 кГц разбивают на полосы частот и определяют звуковое давление, интенсивность или звуковую мощность, приходящиеся на каждую полосу.
Как правило, спектр шума характеризуется уровнями названных величин, распределенными по октавным полосам частот.
Полоса частот, верхняя граница которой превышает нижнюю в два раза, т.е. f2 = 2 f1 , называется октавой.
Для более детального исследования шумов иногда используются третьеоктавные полосы частот, для которых
f2 = 21/3 f1 = 1,26 f1 .
Основными параметрами, характеризующими звуковую волну, являются:
- · звуковое давление pзв, Па;
- · интенсивность звука I, Вт/м2.
- · длина звуковой волны l, м;
- · скорость распространения волны с, м/с;
- · частота колебаний f, Гц.
Октавная или третьеоктавная полоса обычно задается среднегеометрической частотой:
Проявление вредного воздействия шума на организм человека весьма разнообразно.
Длительное воздействие интенсивного шума (выше 80 дБА) на слух человека приводит к его частичной или полной потере. В зависимости от длительности и интенсивности воздействия шума происходит большее или меньшее снижение чувствительности органов слуха, выражающееся временным смещением порога слышимости, которое исчезает после окончания воздействия шума, а при большой длительности и (или) интенсивности шума происходят необратимые потери слуха (тугоухость), характеризуемые постоянным изменением порога слышимости.
Различают следующие степени потери слуха:
I степень (легкое снижение слуха) - потеря слуха в области речевых частот составляет 10 - 20 дБ, на частоте 4000 Гц - 20 - 60 дБ;
II степень (умеренное снижение слуха) - потеря слуха в области речевых частот составляет 21 - 30 дБ, на частоте 4000 Гц - 20 - 65 дБ;
III степень (значительное снижение слуха) - потеря слуха в области речевых частот составляет 31 дБ и более, на частоте 4000 Гц - 20 - 78 дБ.
Действие шума на организм человека не ограничивается воздействием на орган слуха. Через волокна слуховых нервов раздражение шумом передается в центральную и вегетативную нервные системы, а через них воздействует на внутренние органы, приводя к значительным изменениям в функциональном состоянии организма, влияет на психическое состояние человека, вызывая чувство беспокойства и раздражения. Человек, подвергающийся воздействию интенсивного (более 80 дБ) шума, затрачивает в среднем на 10 - 20% больше физических и нервно-психических усилий, чтобы сохранить выработку, достигнутую им при уровне звука ниже 70 дБ(А). Установлено повышение на 10 - 15% общей заболеваемости рабочих шумных производств. Воздействие на вегетативную нервную систему проявляется даже при небольших уровнях звука (40 - 70 дБ(А). Из вегетативных реакций наиболее выраженным является нарушение периферического кровообращения за счет сужения капилляров кожного покрова и слизистых оболочек, а также повышения артериального давления (при уровнях звука выше 85 дБА).
Воздействие шума на центральную нервную систему вызывает увеличение латентного (скрытого) периода зрительной моторной реакции, приводит к нарушению подвижности нервных процессов, изменению электроэнцефалографических показателей, нарушает биоэлектрическую активность головного мозга с проявлением общих функциональных изменений в организме (уже при шуме 50 - 60 дБА), существенно изменяет биопотенциалы мозга, их динамику, вызывает биохимические изменения в структурах головного мозга.
При импульсных и нерегулярных шумах степень воздействия шума повышается.
Изменения в функциональном состоянии центральной и вегетативной нервных систем наступают гораздо раньше и при меньших уровнях шума, чем снижение слуховой чувствительности.
В настоящее время "шумовая болезнь" характеризуется комплексом симптомов:
- -снижение слуховой чувствительности;
- -изменение функции пищеварения, выражающейся в понижении кислотности;
- -сердечно-сосудистая недостаточность;
- -нейроэндокринные расстройства.
Работающие в условиях длительного шумового воздействия испытывают раздражительность, головные боли, головокружение, снижение памяти, повышенную утомляемость, понижение аппетита, боли в ушах и т.д. Воздействие шума может вызывать негативные изменения эмоционального состояния человека, вплоть до стрессовых. Все это снижает работоспособность человека и его производительность, качество и безопасность труда. Установлено, что при работах, требующих повышенного внимания, при увеличении уровня звука от 70 до 90 дБА производительность труда снижается на 20%.
Ультразвуки (свыше 20000 Гц) также являются причиной повреждения слуха, хотя человеческое ухо на них не реагирует. Мощный ультразвук воздействует на нервные клетки головного мозга и спинной мозг, вызывает жжение в наружном слуховом проходе и ощущение тошноты.
Не менее опасными являются инфразвуковые воздействия акустических колебаний (менее 20 Гц). При достаточной интенсивности инфразвуки могут воздействовать на вестибулярный аппарат, снижая слуховую восприимчивость и повышая усталость и раздражительность, и приводят к нарушению координации. Особую роль играют инфрачастотные колебания с частотой 7 Гц. В результате их совпадения с собственной частотой альфа - ритма головного мозга наблюдаются не только нарушения слуха, но и могут возникать внутренние кровотечения. Инфразвуки (6 - 8 Гц) могут привести к нарушению сердечной деятельности и кровообращения.
В настоящее время нормативные требования по производственному шуму регламентируют «Санитарные нормы. Шум на рабочих местах, в помещениях жилых, общественных зданий и на территории жилой застройки» СН 2.2.4/2.1.8.562-96.
Эти «Санитарные нормы» устанавливают классификацию шумов; нормируемые параметры и предельно допустимые уровни (ПДУ) шума на рабочих местах.
Среднегеометрическая частота определяется по формуле:
где f 1 – нижняя граница частоты, Гц;
f 2 – верхняя граница частоты, Гц.
Если отношение f 2 к f 1 равно 2 (f 2 /f 1 =2), то полоса называется октавой.
Допускается в качестве характеристики постоянного широкополосного шума на рабочих местах принимать уровень звука в дБА, измеренный на временной характеристике «медленно» шумомера. Значение этого уровня определяют по формуле:
, (4)
где Р А – среднеквадратичная величина звукового давления с учетом коррекции «А» шумомера, Па.
Характеристикой непостоянного шума на рабочих местах является эквивалентный (по энергии) уровень звука в дБА.
Предельно допустимые уровни звука и эквивалентные уровни звука на рабочих местах, учитывающие степень напряженности и тяжести трудовой деятельности, представлены в таблице 2 (Приложение 1). Данные этой таблицы – основополагающие при определении ПДУ для всех рабочих мест.
Количественную оценку тяжести и напряженности трудового процесса следует проводить в соответствии с Руководством 2.2.013-94 «Гигиенические критерии оценки условий труда по показателям вредности и опасности факторов производственной среды, тяжести и напряженности трудового процесса».
Значения предельно допустимых уровней звукового давления в октавных полосах частот, уровней звука и эквивалентных уровне звука для основных видов трудовой деятельности и рабочих мест (с учетом категорий тяжести и напряженности труда) приведены в таблице 3 (Приложение 2). Данная таблица служит дополнением к таблице 2. Определив категорию тяжести и/или напряженности, по таблице 2 устанавливают тот или иной нормативный уровень для данного рабочего места.
Человек способен различать прирост звука в 0,1 Б и поэтому на практике измерение уровня шума осуществляется в меньших единицах – децибелах (дБ).
Величина уровня интенсивности используется при проведении акустических расчетов, а уровня звукового давления – для измерения шума и для оценки его воздействия на человека, поскольку орган слуха чувствителен не к интенсивности, а к среднеквадратичному давлению.
Уменьшение шума оценивается также в дБ:
Например, если шум ДВС по интенсивности снизить в 100 раз, то уровень интенсивности шума будет уменьшен на:
Поэтому, когда в расчетную точку попадает шум от нескольких источников, то складываются их интенсивности, но не уровни. Из этого следует, что при большом числе одинаковых источников заглушение части из них практически не ослабит суммарный шум.
Суммарный уровень шума от одинаковых источников определяется так:
, дБ (6)
где n - число источников шума.
Из формулы (6) видно, что при двух одинаковых источниках шума суммарный уровень всего на 3 дБ больше каждого из них в отдельности.
Суммарный уровень шума двух различных по интенсивности источников подсчитывается по формуле:
, дБ (7)
где L 1 - наибольший уровень из суммируемых, дБ;
DL - добавка, определяемая по графику (Рис. 1).
|
Рис. 1. График для определения добавки
при суммировании уровней шума двух источников.
Логарифмическая шкала дБ позволяет определить лишь фактическую характеристику шума. Однако она построена таким образом, что пороговое значение звукового давления Р 0 соответствует порогу слышимости на частоте 1000 Гц.
Слуховой аппарат человека обладает неодинаковой чувствительностью к звукам различной частоты, а именно – наибольшей чувствительностью на высоких и средних частотах (800 - 4000 Гц) и наименьшей - на низких (20-100 Гц). Поэтому для физиологической оценки шума используют кривые равной громкости (Рис. 2), полученные по результатам изучения свойств органа слуха оценивать звуки различной частоты по субъективному ощущению громкости, т.е. судить о том, какой из них сильнее или слабее.
|
Рис. 2. Кривые равной громкости.
Уровни громкости измеряются в фонах. На частоте 1000 Гц уровни громкости приняты равными уровням звукового давления. Фон - это уровень громкости звука, для которого уровень звукового давления равногромкого с ним звука с частотой 1000 Гц равен 1 дБ.
Изменение уровня громкости на 1 фон воспринимается ухом человека как едва заметное, на 8-10 фон как двукратное.
Сравнение различных шумов по уровню их громкости осуществляется с помощью кривых равной громкости. Однако такое сравнение возможно лишь для «чистых шумов», т.е. шумов определенной частоты. На практике в подавляющем большинстве шумы имеют широкий частотный спектр и такая субъективная оценка шума затруднительна. Поэтому в настоящее время приборами предусмотрена возможность такого скорректированного (коррекция А) измерения общего уровня шума, т.е. абсолютного уровня интенсивности или звукового давления, которое учитывает указанные субъективные особенности восприятия звуков различной частоты и дает сопоставимые результаты не только с точки зрения объективной, но и субъективной оценки шумов.
Зная разность DL общих уровней шума, измеренных при такой коррекции (эту величину принято называть «Уровень звука дБА»), можно с помощью монограммы (Рис. 3) сравнивать два различных шума по их громкости, определяя, во сколько раз, на сколько % один шум объективно более громок, чем другой. Этим достигается наглядность оценки шума и мероприятий по борьбе с ним. Ориентировочно принято считать, что снижение уровня звука на 10 дБА соответствует двукратному уменьшению громкости.
Рис. 3. Монограмма для сравнительной оценки шумов по их громкости
в зависимости от разности их уровней звука.
Согласно санитарным нормам допустимых уровней шума на рабочих местах нормируемыми параметрами шума являются уровни среднеквадратических звуковых давлений в октавных полосах частот, определяемые по формуле (5), (по предельному спектру шума) и уровень звука дБА. Нормы приведены в таблице 2.
Шум на рабочих местах при продолжительности действия более 4 часов не должен превышать нормативных уровней, значения которых приведены в таблице 3 (Приложение 2).
Октавой называется частотный интервал между двумя частотами, логарифм отношения которых при основании два равен единице; в октаве отношение крайних частот равно 2.
Измерение уровней звукового давления в октавных полосах частот должно проводиться при помощи шумомера, включенного на прямолинейную частотную характеристику (или шкала С).
Измерение уровня звука в дБА должно производиться шумомером, включенным на шкалу А.
Микрофон шумомера должен быть направлен в сторону источника шума и удален не менее чем на 0,5 м от человека, проводящего измерение. Измерение шумов в условиях воздушных потоков со скоростью более 1 м/с следует производить с противоветровым приспособлением.
Измерения шума на рабочих местах производятся на уровне уха работающего при включении не менее 2/3 установленного оборудования в характерном режиме его работы. Количество и расположение точек замеров в ремонтных мастерских и других цехах следует принимать:
а) для цехов с однотипным оборудованием - не менее чем на трех рабочих местах в средней части цеха;
б) для цехов с групповым размещением однотипного оборудования - на рабочем месте в центре каждой группы;
Октавная полоса частот
полоса частот, в которой верхняя граничная частота в два раза больше нижней. (Смотри: ГОСТ 23499-79. Материалы и изделия строительные звукопоглощающие и звукоизоляционные. Классификация и общие технические требования.)
Источник: "Дом: Строительная терминология", М.: Бук-пресс, 2006.
Строительный словарь .
Смотреть что такое "октавная полоса частот" в других словарях:
ОКТАВНАЯ ПОЛОСА ЧАСТОТ - (октава) полоса частот, у которой отношение верхней граничной частоты к нижней равно 2 … Российская энциклопедия по охране труда
октавная полоса частот - октава Полоса частот, у которой отношение верхней граничной частоты к нижней равно 2. [ГОСТ 24346 80] Тематики вибрация Синонимы октава EN octave DE oklavband FR octave … Справочник технического переводчика
Октавная полоса частот - 36. Октавная полоса частот Полоса частот, у которой отношение верхней граничной частоты к нижней равно 2 Источник …
октавная полоса - 3.6 октавная полоса (octave band): Диапазон частот, в котором верхняя частота равна удвоенной нижней. Примечание Октавные полосы указаны в таблице 1. Таблица 1 Стандартные полосы частот В герцах Октавная полоса Третьоктавная полоса Нижняя частота … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации
октавная полоса - диапазон частот, при котором наивысшая частота вдвое больше самой низкой частоты … Русский индекс к Англо-русскому словарь по музыкальной терминологии
диапазон частот - 06.01.128 диапазон частот (оборудование) : Диапазон частот, на который может быть настроено оборудование для работы. Примечание Диапазон частот оборудования может быть разделен на переключаемые поддиапазоны,… … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации
диапазон частот измерений - 3.17 диапазон частот измерений (frequency range of interest): Третьоктавные полосы частот со среднегеометрическими частотами от 50 до 10000 Гц. Примечание Для определенных областей применения глушителей достаточно ограничиться измерениями в… … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации
ГОСТ 24346-80: Вибрация. Термины и определения - Терминология ГОСТ 24346 80: Вибрация. Термины и определения оригинал документа: 112. Автоколебания Колебания системы, возникающие в результате самовозбуждения Определения термина из разных документов: Автоколебания 137. Активная виброзащита… … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации
РД 34.21.306-96: Методические указания по обследованию динамического состояния строительных конструкций сооружений и фундаментов оборудования энергопредприятий - Терминология РД 34.21.306 96: Методические указания по обследованию динамического состояния строительных конструкций сооружений и фундаментов оборудования энергопредприятий: 54. Автоколебания Колебания системы, возникающие в результате… … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации
ГОСТ 23499-79: Материалы и изделия строительные звукопоглощающие и звукоизоляционные. Классификация и общие технические требования - Терминология ГОСТ 23499 79: Материалы и изделия строительные звукопоглощающие и звукоизоляционные. Классификация и общие технические требования оригинал документа: 9. Звукоизоляционный материал Материал, характеризующийся вязкоупругими свойствами … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации
