Защита от шума. 59. Интенсивностью звука называется средний поток энергии в данной точке звукового поля, отнесенный к единице поверхности

59. Интенсивностью звука называется средний поток энергии в данной точке звукового поля, отнесенный к единице поверхности, перпендикулярной направлению распространения волны [Вт/м²]. Громкость звука является субъективной оценкой, обусловленной неравномерностью амплитудно-частотной характеристики человеческого yxa. Оценка громкости звука человеком зависит не только от уровня интенсивности, но и от частоты колебаний, так как звуки одинаковой интенсивности, но разной частоты воспринимаются как звуки разной громкости. Для оценки громкости звука используется единица измерения фон, численно равная уровню интенсивности звуковой волны на частоте 1 кГц.

Для оценки с помощью измерительной аппаратуры субъективного восприятия человеком звуков разной частоты введены частотно-корректированные характеристики шумомеров А, В и С, которые позволяют с помощью одного измерения дать интегральную оценку уровня шума, близкую к оценке этого шума человеком. Результат измерения уровня шума с помощью частотно-корректированной характеристики шумомера записывается с указанием ее названия, например 10 дБ А. Для точной оценки частотных составляющих в спектра шума применяют анализаторы спектра (октавные и третьоктавные) с соответствующим распределением полос пропускания, например 63, 125, 250, 500, 1000, 2000, 4000, 8000 Гц для среднегеометрических частот октавных фильтров.

60. Максимум спектральной чувствительности человеческого уха расположен в диапазоне частот от 1 до 3 кГц.

61. Шум считается постоянным, если его уровень меняется не более чем на 5 дБ А за 8 ч при измерении на временной характеристике шумомера «медленно».

62. Как следует из определения постоянного шума этот шум не может считаться постоянным. Это колеблющийся шум.

63. Шум считается широкополосным, если его спектр превышает одну октаву, и тональным, если в любой из третьоктавных полос наблюдается превышение его уровня более чем на 10 дБ над соседними.

64. В соответствии с определением шум, представлен­ный спектром на рис.3 а и рис.3 г - тональный, остальные шумы - широкополосные.

65. Непостоянные шумы делят на колеблющиеся, прерывистые и импульсные. Шум считается прерывистым, если он измеряется ступенчато более чем на 5 дБ, оставаясь на ступени неизменным более 1 с.

66. Шум считается импульсным, если он состоит из одного или нескольких звуковых сигналов длительностью более 1с каждый, при этом уровни звука, измеренные в дБА на временных характеристиках шумомера «импульс» и «медленно» должны отличаться не более чем на 7 дБ.

67. Для оценки непостоянных широкополосных шумов (не импульсных) применяется величина, носящая название эквивалентный уровень шума, то есть такой уровень широкополосного постоянного шума, который имеет то же самое среднеквадратическое звуковое давление, что и данный непостоянный шум в течение определённого интервала времени.

где P_A(t) – текущее значение звукового давления [Па], Т – время действия шума.

68. Нормирования шумов в производственных помещениях осуществляется по предельным спектрам или в дБ А в соответствии с ГОСТ 12.1.003-89 «Шум. Общие требования безопасности». Вид предельного спектра для данного помещения определяется характером выполняемых работ. Номер, присваиваемый предельному спектру, численно равен допустимому уровню шума в октавной полосе со среднегеометрической частотой 1 кГц. Для широкополосного шума его уровень, измеренный в дБ А, не должен превышать более чем на 5 дБ уровень шума на частоте 1 кГц соответствующего предельного спектра, а для тонального должен быть на 5 дБ ниже.

Шум в жилых помещениях нормируется ГОСТ 12.1.036-81 «ССБТ Шум. Допустимые уровни в жилых и общественных зданиях» на уровне 40 дБ А днём и 30 дБ А в ночное время.

69. Номер, присваиваемый предельному спектру, числено, равен допус­тимому уровню шума в октавной полосе со среднегеометрической частотой 1000 Гц. Следовательно, в данном случае кривая 1 соответ­ствует ПС-80, кривая 2 - ПС-60 и кривая 3 - ПС-40.

70. Эта запись означает, что измерения уровня шума производились на частотно-корректированной характеристике В шумомера. Средне­взвешенный уровень шума в точке измерения по всему диапазону слышимых частот составляет 90 дБ.

71. Уровень звукового давления в области инфразвука регламентируется СН-22-74-80 в октавных полосах 2,4,8 и 16 Гц на уровне не более105 дБ, а в полосе 32 Гц – на уровне 102 дБ.

Уровень звуковых давлений в области ультразвука в соответствии с ГОСТ 12.1.001-89 в третьоктавных полосах со среднегеометрическими частотами 12,5-25 кГц не должен превышать 80-105 дБ, от 31,5 до 100 кГц – 110 дБ. На более высоких частотах уровни ультразвука не нормируются.

72. Поскольку уровень интенсивности звука численно равен уровню звуко­вого давления, то есть L_I = L_P= 100 дБ, то Р = Р₀·10⁵ = 2·10^-5· 10⁵ = 2 [Па].

73. Эта задача аналогична предыдущей, только решать ее надо относи­тельно интенсивности звука. Так как L_I=L_P,= 100 дБ, то I=I₀·10¹⁰ = 10^-12·10¹⁰=10^-2 [Вт/м²].

74. Так как уровень звукового давления численно равен уровню интен­сивности звука, то L_P= L_I = 120 дБ.

75. Аналогично предыдущей задаче имеем L_I = L_P = 60 дБ.

76. После включения еще двух источников шума в помещении одновре­менно оказываются включенными три одинаковых источника по 60 дБ каждый. Воспользовавшись формулой для суммирования шума для n одинаковых источников, получаем

L_Σ = L_i+10lg(n) = 60+10lg3 = 65 [дБ].

77. Эту задачу можно решать двумя путями - логическим и аналитиче­ским. Подходя логически к решению этой задачи, обнаружим, что при работе трех источников шума (с учетом шума самого помещения) уровень шума на 5 дБ выше, чем при работе одного источника шума (самого помещения). Поскольку подключаются два одинаковых источника шума, то это похоже на одновременное включение трех одинаковых источников шума по 60 дБ каждый (в этом случае уровень шума как раз и увеличивается на 5 дБ). Следовательно, при включении только одного дополнительного источника шума суммарный уровень шума будет на 3 дБ выше исходного, т.е. 63 дБ.

Аналитическое решение этой задачи выглядит следующим образом:

L_Σ= 10lg(10^0.1L1 +2·10^0.1Lx)=10lg(10⁶+2·10^0.1Lx) = 65 [дБ]. Откуда 10⁶+2·10^0.1Lx=10^6.5 или10^0.1Lx = 10⁶((10^0..5-l)/2). Следовательно, L_x=60 + 10lg((10^0.5-1)/2). Так как выражение под знаком логарифма приблизительно равно единице, то L_x= 60 дБ, и при включении двух одинаковых источников шума суммарный уровень шума в помещении будет L_Σ = 60+10lg2= 63 [дБ].

78. Воспользуемся формулой для суммирования уровня шума от п одинаковых источников шума при п=2: L_Σ = L_i+10lg(2) = 0, откуда L_i = L_Σ –10lg(2)= -3 [дБ]. Этот ответ часто ставит в затруднение отрицательным значением, но не следует забывать, что 0 дБ это не ноль интенсивности звука, а всего лишь 10^-12 Вт/м², следовательно, -3 дБ будут соответствовать интенсивности 0,5·10^-12 Вт/м².

79. Так как уровень шума, создаваемого третьим источником, на 25 дБ выше, чем остальных, то наличием прочих источников можно пренебречь. Следовательно, уровень шума в цехе с точностью до 0,3% будет равен 85 дБ.

80. Поскольку в цехе одновременно работают два одинаковых источника по 60 дБ каждый, то, в соответствии с формулой для суммирова­ния шума от n одинаковых источников, вместе они дадут 63 дБ, что в паре с источником в 63 дБ даст 66 дБ. Суммируя аналогично все по­следующие источники, получаем суммарный уровень шума в цехе 72 ДБ.

81. Звукоизоляция перегородки R=10lg(I_пад/I_прош), откда R=10lg(0,l/0,01)=10 [дБ].

82. Аналогично предыдущей задаче R= 10lg(0,l/0,005)=30 [дБ].

83. Существует несколько полуэмпирических формул для расчета звукоизоляции кожуха, которые в общем виде можно записать как; R=Alg(f)+Blg(m)+C, где А, В, С - коэффиценты, f- частота звука, т - масса 1 м² перегородки. Поскольку частота звуковых колебаний в нашем случае уменьшается в 3000/100 = 30 раз, то lg30=1,5, и, следо­вательно, эффективность кожуха уменьшится на 1,5А дБ. Поскольку масса кожуха неизменна, то при использовании формулы R=17lg(f)+13,5lg(m) - 37 [дБ] получим новое значение R=30 -1,5·17=30- 25,5=4,5 [дБ], а при использовании формулы R=20lg(fm)-47,5 полу­чим R=30-1,5·20=0 [дБ].

84. Эта задача аналогична предыдущей, только в этом случае эффектив­ность кожуха увеличивается на 1,5 А дБ, что при использовании соот­ветствующих формул даст следующие результаты: R=25+1, 5·17=45,5 [дБ] и R=25+1,5·20=55 [дБ].

85. Такой уровень шума недопустим, так как при наличии тональных составляющих, т.е. таких, уровень которых в третьоктавной полосе частот превышает на 10 дБ и более уровень в соседних полосах, до­пустимый уровень шума, измеренный на частотно-корректированной характеристике А, должен быть на 5 дБ ниже номера соответствую­щего предельного спектра, то есть в данном случае не должен превы­шать 75 дБ.

86. Поскольку шум широкополосный, то его допустимое значение, изме­ренное на частотно-корректированной характеристике А, может пре­вышать на 5 дБ номер соответствующего предельного спектра, то есть может достигать в данном случае 85 дБ. Следовательно, изме­ренное значение уровня шума (84 дБ А) допустимо.

87. Поскольку, источник шума точечный, то излучаемую им звуковую волну можно считать сферической. В этом случае интенсивность зву­ка на расстоянии R₁ относится к интенсивности звука на расстоянии R₂ обратно пропорционально площадям соответствующих сфер, т.е.

=100.

Следовательно, уровень шума на расстоянии 10 м будет на ΔL=10lgl00=20 [дБ] выше, чем на расстоянии 100 м и соста­вит L_i10 =80+20=100 дБ А. Поскольку максимальный уровень непо­стоянного шума на рабочих местах не должен превышать 110дБ А при измерении на шумовой характеристике "медленно", то находить­ся возле шумомера в средствах индивидуальной защиты можно, хотя это вряд ли доставит удовольствие.

88. Основным источником шума движущегося поезда является локомо­тив, который на расстоянии 200 м может рассматриваться как точеч­ный источник шума. Аналогично предыдущей задаче определим уро­вень интенсивности шума в зоне застройки как L₂₀₀=L₂₀-ΔL, где ΔL=20lg(R₂₀₀/R₂₀)=20 [дБ] - снижение уровня шума за счет увеличения расстояния от источника (для сферической волны оно пропорцио­нально квадрату расстояния), откуда L₂₀₀=80-20=60 [дБ]. Так как зву­коизоляция окон не более 20 дБ, то уровень шума в жилом помеще­нии составит L_n=60-20=40 [дБ А], что допустимо в дневное время, но превышает допустимый уровень, определяемый ГОСТ 12.1.036-81 на уровне 30 дБ А для жилых помещений в ночное время. Следовательно, жить в таком доме окажется невозможно. Необходимо либо уве­личить расстояние до железной дороги, либо улучшить, по крайней мере на 10 дБ, звукоизоляцию окон, либо расположить в части зда­ния, обращенной к железной дороге, вспомогательные помещения (кухни, коридоры, лестничные клетки и т.п.).

89. Для октавного фильтра выдерживаются следующие соотношения f_в = 2f_н и f_cp = , где f_в, f_cp, f_н - соответственно верхняя, средняя и нижняя частоты полосы пропускания. Следовательно, f_в = f_cp и f_н = f_cp/ , откуда f_в = 1414 [Гц] и f_н = 707 [Гц].

90. Эта задача отличается от предыдущей только среднегеометрической частотой полосы пропускания, следовательно, f_в = 2828 [Гц] и f_н =1414 [Гц].

91. Доза шума оценивается как , [Па²∙с], а относительная доза шума D_отн=(D/D_доп)100 [%], где D_доп=P²_{A доп}∙Т, Р_{А доп} - значение зву­кового давления [Па], соответствующее допустимому уровню звука для данного помещения или характера работ, а Т - продолжитель­ность работ [ч]. Так как максимально допустимый уровень шума на рабочем месте составляет 85 дБ А, что соответствует Р_{А доп}=0,356 Па, то за время Т = 8 ч значение Д_доп=1Па²ч. Чтобы найти фактическую дозу шума, полученную рабочим, сначала определим звуковое давле­ние, соответствующее уровню звука 100 дБ А, Р_А=Р₀·10^L/20= 2·10^{-5 ·}10^100//20=2 [Па]. Полагая, что в течение 15 минут уровень шума не ме­няется, получаем значение фактической дозы шума D= P_A²t =2² · 0,25 · 4 = 4 [Па²ч]. Следовательно относительная доза шума в этом случае составит 400%.

92. Так как интенсивности звуковых волн суммируются, а шумомер по­казывает суммарный уровень интенсивности звука, то его показания составят L=10lg(I_Σ/I₀) = 10lg((0,l+0,2)/I0^-12) = 10lg(3·10¹¹) = 110+10lg3 =115 [дБ].

93. Задача аналогична предыдущей. Показания шумомера в этом случае составят L=10lg((0,01+0,02)/10^-12)=10lg(3·10¹⁰)=105 [дБ].

94. Наиболее существенное влияние на уровень шума на городских маги­стралях оказывает интенсивность движения, состояние проезжей час­ти, техническая исправность транспортных средств и мощность их двигательных установок.

95. Наиболее шумным городским транспортом является рельсовый - трамвай, городские железные дороги и линии метро открытого зало­жения.

96. Для снижения уровня шума в жилых помещениях необходимы соответствующие градостроительные решения (вывод из жилых зон, заглубление или подъём на эстакады транспортных потоков, ориентация жилых помещений домов в направлении минимального уровня шума, использование малоэтажной застройки или зелёных насаждений в качестве акустических экранов и т.п.), административные (запрет движения тяжёлого транспорта в ночное время в жилых районах), конструктивные (снижение уровня шума разрабатываемых транспортных средств, применение вместо обычного остекления зданий в шумных районах стеклопакетов и т.п.), организационные (поддержание на качественном уровне дорожных покрытий, рельсового и коммунального хозяйства) и т.п.

97. В качестве акустических экранов в городах могут использоваться зе­леные насаждения вдоль транспортных магистралей, малоэтажная за­стройка вспомогательными зданиями, бетонные заборы ограждения наземных линий метро и т.п.

98. В процессе строительства здания уровень шума в жилых помещениях можно снизить за счет их ориентации окнами в сторону, противопо­ложную транспортной магистрали, применения для остекления таких помещений стеклопакетов или тройного остекления.