Методическое пособие 524

Лабораторная работа №2

Частотный анализ шума и его нормирование

2.1. Цель работы

Построить частотную характеристику шума, определить общий уровень звука в дБА и дать оценку о соответствии (или несоответствии) нормативным требованиям измеренных параметров.

2.2. Основные теоретические сведения

Шум – всякий неприятный или нежелательный звук или совокупность звуков, мешающих восприятию полезных сигналов, нарушающих тишину, оказывающих вредное или раздражающее воздействие на организм человека, снижающих его работоспособность.

В зависимости от спектрального состава, временных характеристик и продолжительности воздействия шумы подразделяют:

а) по спектральному составу – на низкочастотные (максимальные уровни звукового давления в спектре шума располагаются в пределах 20-400 Гц); среднечастотные ( от 400 до 1000 Гц); высокочастотные (выше 1000 Гц).

б) по характеру спектра - на тональные (в шуме прослушиваются отдель-

которых повторяется через некоторые промежутки времени); г) по продолжительности действия - на продолжительные (суммарная

длительность производственного шума непрерывна или с паузами не менее 4 ч в смену), кратковременные (длительность менее 4 ч в смену).

Для защиты людей от неблагоприятного воздействия шума необходимо регламентировать его интенсивность, спектральный состав, время действия и другие характеристики. Эту цель преследует санитарно-гигиеническое нормирование. Нормы устанавливают допустимые параметры шума для различных мест и условий пребывания человека в зависимости от основных физиологических процессов, свойственных определенному роду деятельности человека (умственная или физическая работа, активный отдых или сон, учебный процесс и т.д.).

Действующие в настоящее время и нашей стране нормы по ограничению шума основаны на рекомендациях Международной организации по стандарти-

11

зации (ИСО). В соответствии с этими рекомендациями при оценке постоянного или прерывистого шума следует пользоваться допустимыми предельными спектрами (ПС) шума (предельно допустимыми уровнями звукового давления в октавных полосах частот), с которыми сравниваются реальные спектры шумов. Предельные спектры различных шумов приведены на рис. 2.1.

Нормируемыми параметрами постоянного шума в расчетных точках являются уровни звукового давления L, дБ, в октавных полосах частот со среднегео-

метрическими частотами 31,5; 63; 125; 250; 500; 1000; 2000; 4000 и 8000 Гц.

Для ориентировочных расчетов допускается использование уровней звука

LА, дБА. Нормируемыми параметрами непостоянного (прерывистого, колеблющегося во времени) шума являются эквивалентные уровни звукового давления Lэкв, дБ, и максимальные уровни звукового давления Lмакс, дБ, в октавных полосах частот со среднегеометрическими частотами 31,5; 63; 125; 250; 500; 1000; 2000; 4000 и 8000 Гц.

Рис.2.1. Нормативные кривые (предельные спектры) для оценкии нормирования шума

Допускается использовать эквивалентные уровни звука LАэкв, дБА, и максимальные уровни звука LАмакс, дБА. Шум считают в пределах нормы, когда он как по эквивалентному, так и по максимальному уровню не превышает установленные нормативные значения.

12

Для измерения общего уровня шума используются шумомеры, если же они снабжены блоком октавных (или 1/3 - октавных) фильтров, можно получить значения уровней звуковых давлений в нормируемом диапазоне частот - спектр шума. Шумомер имеет вмонтированные корректирующие фильтры, позволяющие определять различные характеристики: линейную, А, В, С и D.

При измерении шума с помощью корректирующей характеристики «А» в спектре шума уменьшаются составляющие на низких и средних частотах, что соответствует характеру субъективного восприятия шума на этих частотах человеком. Определяемый уровень шума при этом называется уровнем звука, который измеряется в дБА. Изменение уровня звука в дБА примерно соответствует изменению громкости звука, воспринимаемого слухом, поэтому эта характеристика широко применяется в практике борьбы с шумом.

Для объективной оценки шума определяют уровни звукового давления с помощью характеристик С и линейной, которые практически не вносят изменений в частотную характеристику исследуемого шума.

Частотную характеристику или спектр шума получают с помощью анализатора, присоединяемого к шумомеру. Анализатор представляет собой электрические фильтры с шириной полосы пропускания в октаву или 1/3 октавы. В соответствии с шириной полос пропускания анализатора получают октавный или третьоктавный спектр шума.

Октавой называют полосу частот, в которой отношение верхней ƒ2 и нижней ƒ1 граничных частот равно 2, т.е.

f2 = 2 . f1

Для третьоктавной полосы f2 = 3 2 ≈1, 26 . В качестве частоты, характери- f1

зующей полосу в целом, принимается среднегеометрическая частота f = f1 f2

Среднегеометрические частоты стандартизированы и для октавных полос представляют : 31,5, 63, 125, 250, 500, 1000, 2000, 4000, 8000; для 1/3- октавных полос: 31,5, 40, 50, 63, 80, 100, 125, 160, 200, 250, 315, 400, 500, 630, 800, 1000, 1250, 1600. 2000, 2500, 3150, 4000, 5000, 6300, 8000 Гц.

Частотная характеристика может быть получена визуальным считыванием показаний пробора и построением графика на координатной сетке, приведенной на рис.2.2.

13

Рис.2.2. Координатная сетка для построения частотной характеристики шума

2.3.Методика проведения измерений шума

впомещениях и на территориях

При проведении измерений микрофон шумомера должен быть направлен в сторону источника шума и удален не менее, чем на 0,5 м от человека. При ветре со скоростью более 1 м/с следует производить измерения с противоветровым приспособлением.

При измерениях шумомер включают на положение «быстро». При стабильных шумах и шумах, имеющих флуктуацию уровней до 5 дБ, берут отсчет по среднему положению стрелки при ее качании, а для импульсных шумов - по максимальному отклонению. В каждой точке измерения повторяются не менее трех раз и результаты усредняются. Для шумов, имеющих флуктуацию уровней более 5 дБ, следует снимать показания шумомера через короткие промежутки времени (порядка 1 с) для последующего расчета эквивалентного уровня.

Измерения шума от внутренних источников в помещениях жилых и общественных зданий проводят при закрытых окнах, по крайней мере, в трех точках на высоте 1,2 м, удаленных не менее чем на 1,2 м от ограждающих конструкций. При измерении шума от внешних источников открывают форточки или приоткрывают окна.

Измерения шума на территориях, прилегающих к зданиям с нормируемыми в них уровнями шумов, на площадках отдыха микрорайонов и кварталов,

14

на территориях больниц и санаториев, проводятся на высоте 1,2 м от поверхности земли в точках, расположенных на расстоянии 2 м от стен здания и зеленых насаждений.

Измерения шума для выявления шумового режима на территориях проводят в течение суток с интервалами не более 2 ч в точках, определяемых координатной сеткой. Размеры ячеек координатной сетки и график часов измерений устанавливаются специальной программой.

Измерения шума на рабочих местах промышленных предприятий производятся на уровне уха работающего при включении не мене 2/3 установленного оборудования в характерном режиме его работы. Количество и расположение точек измерений в 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 разнотипного оборудования - не менее чем на трех рабочих местах для каждого типа оборудования.

Измерения шума в производственных помещениях, не имеющих шумного оборудования, например в кабинах наблюдения и дистанционного управления, проводят при закрытых окнах и включенной механической вентиляции в трех точках, удаленных не менее чем на 2 м от ограждающих конструкций, а для кабин и помещений малого размера - в середине кабины или помещения.

2.4.Проведение измерений, нормирование

Впомещении создается звуковое поле включением источника шума. Откалиброванный приемный тракт приводят в рабочее состояние и проводят измерения параметров шума в соответствии с руководством по эксплуатации приборов акустического тракта и методикой проведения измерений.

По результатам измерений строится частотная характеристика шума и отображается общий уровень звука. Построенный график накладывают на соответствующую нормативную кривую, после чего можно сделать вывод о соответствии (или несоответствии) параметров исследуемого шума нормативным требованиям.

Нормативные параметры шума на рабочих местах в производственных зданиях, помещениях некоторых общественных зданий, жилых комнатах квартир, общежитий и домов отдыха приведены в табл.2.1.

15

Таблица 2.1

Нормируемые параметры шума

Продолжение табл. 2.1

17

Окончание табл. 2.1

Вопросы для самопроверки

1.По каким параметрам можно классифицировать шумы?

2.Что называется октавой, 1/3 октавы?

3.Что называют уровнем звука, и в каких единицах он измеряется?

4.Отличается ли уровень звука от уровня звукового давления?

5.Как определяют спектра шума?

Графическая работа №3

Построение профиля потолка зрительного зала методом плоскостей

3.1.Цель работы

Освоить метод плоскостей при проектировании профиля потолка зрительного зала.

3.2. Основные теоретические сведения

Вопросы акустического проектирования залов различного назначения решаются с учетом отражения звуковых волн от ограждающих конструкций. Принцип акустического проектирования заключается в том, чтобы направить необходимое количество звуковой энергии в ту или иную зону зала для обеспечения оптимальных условий восприятия полезного сигнала. Большую роль в этом процессе играют ограждающие конструкции (стены, потолки), запроектированные с учетом отражения звуковой энергии в нужную зону, преимущественно отдаленную от источника звука. В ряде случаев необходимо учитывать другие факторы, как, например, разность по времени прихода в ту или иную точку отраженных и прямых звуковых лучей, дифракцию звуковых волн вследствие огибания фронтом звуковых волн препятствий и т.п.

Хороших акустических качеств зрительного зала можно добиться, построив профиль потолка методом плоскостей (рис. 3.1) .

В этом случае необходимо определить точку, где будет находиться источник звука S, наиболее удаленную точку зрительских мест А от источника звука, самую близкую точку В, находящуюся в первых рядах зрителей. Эту точку намечаем на расстоянии около 8 м от источника, так как на более близком расстоянии нет необходимости усиления звука первыми отражениями, поскольку прямой звук обеспечивает при этом хорошую слышимость.

19

Рис.3.1. Построение профиля потолка зрительного зала методом плоскостей

3.2.Порядок выполнения работы

Пример. Построить профиль потолка зрительного зала с источником звука на сцене. Зоны размещения зрителей определены точками А,В,С, высота зала точкой Nо (см. рис.3.1). На предполагаемой границе между двумя отражающими поверхностями потолка выбираем точку Nо. Плоскости, расположенные вблизи от источника S, т.е. справа от точки Nо, ориентируем так, чтобы каждая из них обеспечивала первыми звуковыми отражениями всех зрителей зала (зона А-В). Для построения первой отражающей плоскости звуковой луч из точки S направляем в точку Nо , отраженный от нее - в точку А (последний ряд зала). На продолжении отраженного луча Nо А находим мнимый источник S1, отложив NоS1 = SNо. Перпендикуляр из Nо на SS1 дает направление первой отражающей плоскости, а луч S1В, проведенный в первые ряды зрителей, ограничивает справа первую отражающую плоскость NоN1. Аналогично строится следующая плоскость N1N2 с мнимым источником в точке S2 и т.д.

Плоскости, которые обеспечили бы первыми звуковыми отражениями зрителей зоны АС предполагаем разместить слева от точки Nо. Первая из этих плоскостей строится следующим образом. Направляем звуковой луч из S в Nо отраженный –– в точку С (первый ряд удаленной зоны). На продолжении отраженного луча откладываем NоSn = SNо и находим мнимый источник Sn. Перпендикуляр, опущенный из Nо на SSn дает направление новой плоскости, сама же плоскость находится за пределами ∆SNоSn на продолжении упоминаемого

20