17. Акустические колебания и шум. Основные характеристики акустических колебаний.
Акустические колебания возникают при нарушении стационарного состояния упругой среды вследствие воздействия на неё какой-либо возмущающей силы.
В зависимости от частоты акустических колебаний различают:
– инфразвуковые колебания с частотой колебаний f < 16 Гц;
– звуковые колебания, воспринимаемые человеком с нормальным слухом с частотой f = 16 … 20 000 Гц;
– ультразвуковые с f > 20 000 Гц.
Акустические колебания звукового диапазона, воспринимаемого слухом человека, подразделяются на:
низкочастотные (< 350 Гц),
среднечастотные (350 – 800 Гц),
высокочастотные (> 800 Гц).
Шум – это любой нежелательный для человека звук.
Основные характеристики акустических колебаний:
частота f,
звуковое давление p
интенсивность звука I.
При нормировании допустимых значений уровня шума весь диапазон частот разбит на интервалы (октавные полосы).
9 октавных полос со средней геометрической частотой: 31,5Гц,63Гц, 125 Гц, 250Гц, 500 Гц, 1000Гц, 2000Гц, 4000Гц, 8000Гц.
Звуковое давление p (Па = 1 Н/м2) – это разность между значением полного давления в звуковой волне и средним давлением, которое наблюдается в невозмущённой среде (атмосферным давлением).
p = v * ρ * c,
где v – скорость колебания воздуха относительно положения равновесия, м/с;
ρ – плотность среды, кг/м3,
c – скорость распространения звука, м/с.
При распространении звука со скоростью звуковой волны происходит перенос энергии, характеризуемой интенсивностью звука.
Интенсивность звука I – это средний поток энергии, переносимой звуковой волной в единицу времени, отнесённый к площади поверхности, через которую она распространяется.
Для количественной оценки восприятия звука используется относительный уровень звукового давления и относительный уровень интенсивности звука, которые измеряются в дБ.
Уровень интенсивности звука:
где I – интенсивность звука в данной точке; I0 = 10–12 Вт/м2 – интенсивность звука соответствующие порогу слышимости I0. (на частоте 1000 Гц).
Уровень звукового давления:
где p – звуковое давление в данной точке; p0 = 2*10–5 Н/м2 – звуковое давление соответствующие порогу слышимости (на частоте 1000 Гц).
18. Классификация шумов по источникам их возникновения. Классификация шумов по характеру спектра и временным характеристикам.
Шумы(в зависимости от физической природы возникновения):
Механические —возникают при вибрации поверхностей машин и оборудования, при трении и ударах в сочленениях деталей или конструкций в целом (подшипниковый узел винчестера или кулера – до 40 Дб, зубчатые передачи редукторов), при выполнении ударных технологических процессов (ковка, штамповка).
Аэродинамические — возникают при обтекании воздушными или газовыми потоками различных тел – работа вентиляторов, насосов, компрессоров, газовых турбин, двигателей внутреннего сгорания.
Электромагнитные — возникают вследствие колебаний или движений ферромагнитных элементов электротехнических устройств под действием электромагнитных полей (роторы двигателей, трансформаторы и др.).
Гидравлические шумы — возникают вследствие происходящих в жидкостях процессов (гидравлические удары, кавитация, турбулентность потока).
Шумы классифицируют:
По характеру спектра различают шумы:
широкополосные с непрерывным спектром шириной более одной октавы (шум двигателей);
тональные, в спектре которых имеются слышимые дискретные тона, превышающие уровни шума в одной полосе по сравнению с соседними не менее чем на 10 Дб (шум кулера, дисковой пилы).
По временным характеристикам различают шумы:
постоянные, уровень звука которых за 8-ми часовой рабочий день не меняется более чем на 5 дБА;
непостоянные – колеблющиеся во времени, прерывистые (превышение уровня фонового шума более 5 Дб в течение 1 сек и более) и импульсные (менее 1 сек).