3.2.3 Класифікація шумів. Правило складання шумів
Шуми класифікуються за походженням, за характером спектру та за тимчасовими характеристиками (див. рис. 1). Ця класифікація лежить в основі нормування шумів та способів захисту від них.
Малюнок 1 - Класифікація шумів
За походженням шуми поділяються на механічні, аеродинамічні та електромагнітні. Це важливо для розуміння причини шуму в кожному конкретному випадку та вжиття заходів щодо його зниження.
Механічні шумивикликані пружними коливаннями, тертям і зіткненням деталей машин і механізмів.
Аеродинамічні шумивикликані вихровими потоками газу при роботі вентиляторів, турбін, повітроводів і т.д.
Електромагнітні шумивикликані коливанням феромагнітних мас і витків обмоток під впливом змінних магнітних полів (обмотки та сердечники трансформаторів, соленоїдів, електродвигунів та ін.).
За характером спектру шуми поділяються на широкосмугові та тональні (ДСН 3.3.6.037 – 99 «Санітарні норми шуму, ультразвуку та інфразвуку»).
Широкополосні шумимають безперервний спектр шириною більше однієї октави.
Тональні шумимають у спектрі виражені дискретні тони (перевищення рівня шуму в третьоктавній смузі не менше 10 дБ над сусідніми смугами).
За тимчасовими характеристиками шуми поділяються на постійні та непостійні.
Постійні шумизмінюються протягом робочого дня не більше ніж на 5 дБА.
Непостійні шумизмінюються протягом робочого дня більш ніж на 5 дБА.
Непостійні шуми у свою чергу поділяються на змінні, переривчасті та імпульсні.
Узмінних шуміврівень постійно змінюється у часі.
Упереривчастих шуміврівеньзмінюється ступінчасто (не менше ніж на 5 дБА через інтервали часу не менше 1 с).
Імпульсні шумискладаються з одного або декількох сигналів, тривалістю менше 1 с і перепадом не менше 7 дБА.
Складний характер спектра часто спричинений одночасною дією кількох джерел. Для розрахунку сумарного шуму, створюваного одночасно декількома джерелами, що випромінюють некогерентні хвилі, користуютьсяправилом складання шумів.Згідно з цим правилом необхідно складати інтенсивності шуму від різних джерел, а не рівні
, (5)
деn -кількість джерел.
Рівень шуму дорівнює
Наприклад, якщо діють два джерела однакової потужності, то сумарний шум дорівнює
(7)
Тобто, дія двох однакових джерел у порівнянні з одним дає збільшення рівня звуку на 3 дБ.
3.2.4 Вимірювання та нормування шуму
Вимір шуму робиться з метою його оцінки (порівняння з нормативними значеннями) і, при необхідності, зниження. Основним нормативним документом щодо шуму є ДСН 3.3.6.037 – 99 «Санітарні норми шуму, ультразвуку та інфразвуку».
Основними методами нормування шуму є:
нормування рівнязвуку(дБА);
нормування рівнів звукового тиску (дБ) в
октавних смугах(нормування по граничному спектру).
Нормування рівня звуку (дБА)засновано вимірі, у якому імітується частотна чутливість слуху людини. Стандартні вимірювальні прилади (шумоміри) мають шкали А, В, С, які відповідають кривим рівної гучності (відповідно, 40, 70 та 90 дБ на частоті 1000 Гц; див. рис. 2). Вимірювання рівня шуму в приладі здійснюється черезспеціальні фільтри, що імітують ці криві. Інакше висловлюючись, прилад сприймає шум так, як його чує людина. Зазвичай для виробничих та побутових умов використовується шкала А. Інші шкали розроблені для специфічних умов (випробувань авіаційної техніки та ін) і в даному конспекті докладно не розглядаються.
Рисунок 2 - Криві рівної гучності
Для оцінки непостійних шумів користуютьсяеквівалентним рівнем звуку(усередненим за часом)
де - час дії шуму, год.
Виміряну (або розраховану) величину
Нормування рівнів звукового тиску (дБ) в октавних смугах
(Нормування по граничному спектру)засноване на роздільному вимірі рівнів звукового тиску в кожній октавній смузі та порівнянні отриманих значень з допустимими значеннями (граничним спектром). Вимірювання виконуються за допомогою шумомірів із набором октавних фільтрів, кожен з яких пропускає енергію у своїй смузі частот. Таким чином оцінюється не один показник шуму, а весь спектр.
Граничним спектром (ПС) називається сукупність нормованих рівнів звукового тиску у восьми октавних смугах частот. Кожному ПС надано номер, який відповідає рівню звукового тиску на частоті 1000 Гц.
Весь спектр звукових коливань поділено на 8 октавних смуг, кожна з яких характеризується середньогеометричною частотою
де - відповідно, верхня та нижня частотиоктавної смуги. Верхня частота вдвічі більша за нижню
Стандартні значення середньогеометричних частот октавних смуг становлять: 63; 125; 250; 500; 1000; 2000; 4000; 8000, Гц. На кожній із цих частот оцінюють рівень звукового тиску.
Цей метод є найточнішим, проте складнішим з т. зр. проведення експерименту та обробки результату. Він використовується нормування постійних шумів.
В обох методах виміряні величини порівнюють із допустимими (нормованими) величинами. Обидва методи нормування шуму можна використовувати як із оцінці реальних виробничих шумів, і у теоретичних розрахунках під час проектування захисних засобів.
Під час визначення допустимих величин враховують вид трудовий діяльності. Чим вище частка розумової праці, тим меншими мають бути допустимі величини. Так, наприклад, допустимим еквівалентним рівнем шуму для творчої та наукової діяльності, конструювання, програмування та навчання є 50 дБА, що відповідає ПС-45. Для роботи в цехах (металообробка, зварювання, випробування тощо) допустимий еквівалентний рівень шуму – 80 дБА, що відповідає ПС-75.
У деяких випадках, коли шум має вкрай непостійний характер, або з яких-небудь причин неможливо використовувати розглянуті методи, нормування здійснюють за дозуванням шуму (в даному конспекті не розглядається).