Heli kui füüsikalist nähtust iseloomustab helirõhk P(Pa), intensiivsus ma(W / m2) ja sagedus f(Hz).

Heli kui füsioloogilist nähtust iseloomustavad helitase (taustad) ja valjus (unenäod).

Helilainete levimisega kaasneb võnkeenergia ülekandumine ruumis. Selle kogus läbib piirkonda
1 m 2, mis asub risti helilaine levimissuunaga, määrab heli intensiivsuse või tugevuse ma,

W / m2, (7,1)

kus E- helienergia voog, W; S- Pindala, m2 .

Inimese kõrv ei ole tundlik heli intensiivsuse, vaid rõhu suhtes R, renderdatud helilaine abil, mis määratakse valemiga

kus F Kas normaalne jõud, millega helilaine pinnale mõjub, N; S- selle pinna pindala, millele helilaine langeb, m 2.

Helitugevuse väärtused ja helirõhutasemed, millega tuleb praktikas tegeleda, on väga erinevad. Helisageduste vibratsiooni saab inimkõrv tajuda ainult teatud intensiivsuse või helirõhu korral. Helirõhu läviväärtusi, mille juures heli ei tajuta või heliaisting muutub valulikuks, nimetatakse vastavalt kuulmisläveks ja läveks. valuaisting.

Kuuldavuse lävi sagedusel 1000 Hz vastab heli intensiivsusele 10–12 W / m 2 ja helirõhk 2 · 10 -5 Pa. Helitugevusel 1 W / m 2 ja helirõhul 2 · 10 1 Pa (sagedusel 1000 Hz) tekib kõrvades valuaisting. Neid tasemeid nimetatakse valuläveks ja need ületavad kuulmisläve vastavalt 10 12 ja 10 6 korda.

Müra hindamiseks on mugav mõõta mitte intensiivsuse ja rõhu absoluutväärtust, vaid nende suhtelist taset logaritmilistes ühikutes, mida iseloomustab tegelikult tekitatud intensiivsuse ja rõhu suhe nende väärtustesse, mis vastavad kuulmislävele. Logaritmilisel skaalal vastab heli intensiivsuse ja rõhu suurenemine 10 korda tundlikkuse suurenemisele 1 ühiku võrra, mida nimetatakse valgeks (B):

, Bel, (7,3)

kus ma o ja R o - intensiivsuse ja helirõhu algväärtused (heli intensiivsus ja rõhk kuulmislävel).

Algnumbri 0 (null) Bel puhul on kuulmise helirõhu lävi 2 · 10 -5 Pa (kuulmise või tajumise lävi). Kogu kõrva poolt helina tajutav energiavahemik mahub nendes tingimustes 13–14 B. Mugavuse huvides ei kasutata valget, vaid 10 korda väiksemat ühikut – detsibelli (dB), mis vastab helitugevuse minimaalsele suurenemisele. kõrvaga tajutava heli tugevus.

Nüüd on üldiselt aktsepteeritud iseloomustada müra intensiivsust helirõhutasemetes, mis määratakse valemiga

, dB, (7,4)

kus R- helirõhu ruutkeskmine väärtus, Pa; R o - helirõhu algväärtus (õhus Р o = 2 · 10 -5 Pa).

Heli kolmas oluline omadus, mis määrab selle kõrguse, on vibratsiooni sagedus, mida mõõdetakse 1 s (Hz) jooksul sooritatud vibratsioonide koguarvuga. Vibratsiooni sagedus määrab helikõrguse: mida kõrgem on vibratsiooni sagedus, seda kõrgem on heli. Kuid päriselus, sealhulgas tootmistingimustes, kohtame kõige sagedamini helisid sagedusega 50–5000 Hz. Inimese kuulmisorgan reageerib mitte absoluutsele, vaid suhtelisele sageduste tõusule: vibratsiooni sageduse suurenemist poole võrra tajutakse kui tooni tõusu teatud summa võrra, mida nimetatakse oktaaviks. Seega on oktaav vahemik, milles ülemine piirsagedus on võrdne kahekordse alumise sagedusega.

See eeldus tuleneb asjaolust, et sageduse kahekordistamisel muutub helikõrgus sama palju, olenemata sagedusvahemikust, milles see muutus toimub. Iga oktaaviriba iseloomustab valemiga määratud geomeetriline keskmine sagedus

kus f 1 - madalam piirsagedus, Hz; f 2 - ülemine piirsagedus, Hz.

Kogu inimese kuuldavate helide sagedusvahemik on jagatud oktaavideks, mille geomeetriline keskmine sagedus on 31,5; 63; 125; 250; 500; 1000; 2000; 4000 ja 8000 Hz.

Energia jaotus müra sageduste vahel on selle spektraalne koostis. Müra hügieenilisel hindamisel mõõdetakse nii selle intensiivsust (tugevust) kui ka sageduste spektraalset koostist.

Helide tajumine sõltub vibratsiooni sagedusest. Sama intensiivsusega, kuid erineva sagedusega helisid tajub kõrv ebavõrdselt valjuna. Kui sagedus muutub, muutuvad oluliselt kuulmisläve määravad helitugevuse tasemed. Erineva intensiivsusega helide tajumise sõltuvust sagedusest illustreerivad nn võrdse valjuse kõverad (joonis 7.1). Erineva sagedusega helide tajumise taseme hindamiseks võeti kasutusele helitugevuse taseme mõiste, s.o. erineva sagedusega helide tinglik vähendamine, kuid sama valjus samale tasemele sagedusel 1000 Hz.

Riis. 7.1. Võrdse helitugevusega kõverad

Helitugevuse tase - antud heli intensiivsuse (heli rõhu) tase sagedusega 1000 Hz, mis on sellega võrdne kõrva järgi. See tähendab, et iga võrdse helitugevusega kõver vastab ühele helitugevuse taseme väärtusele (helitasemest, mis on võrdne 0-ga, mis vastab kuulmislävele, kuni 120-ga võrdseni, mis vastab valulävele). Helitugevust mõõdetakse süsteemivälises mõõtmeteta ühikus – taustas.

Helitaju hindamine taustal mõõdetud helitugevuse taseme abil ei anna täielikku füsioloogilist pilti heli mõjust kuuldeaparaadile, kuna helitaseme tõstmine 10 dB võrra tekitab tunde, et helitugevus kahekordistub.

Kvantitatiivse seose helitugevuse füsioloogilise tunde ja helitugevuse taseme vahel saab helitugevuse skaalalt. Helitugevuse skaala on lihtne moodustada, võttes arvesse suhet, et ühe helitugevuse väärtus vastab helitugevuse tasemele 40 phon (joonis 1). . 7.2).

Riis. 7.2. Helitugevuse skaala

Pikaajaline kokkupuude kõrge intensiivsusega müraga võib vähendada kuulmisanalüsaatori tundlikkust ja põhjustada ka häireid. närvisüsteem ja mõjutada keha muid funktsioone (häirib und, segab pingelist vaimset tööd), mistõttu erinevatele ruumidele ja erinevad tüübid kehtestatakse erinevad lubatud müratasemed.

Müra alla 30–35 dB ei tundu tüütu ega märgatav. See müratase on vastuvõetav lugemissaalides, haiglapalatites, öösiti elutubades. Projekteerimisbüroodele, büroopindadele on lubatud müratase 50-60 dB.

Müra klassifikatsioon

Tööstuslikku müra saab klassifitseerida erinevate kriteeriumide järgi.

Päritolu järgi - aerodünaamiline, hüdrodünaamiline, metalliline jne.

Sageduskarakteristiku järgi - madalsagedus (1-350 Hz), keskmine sagedus (350-800 Hz), kõrgsagedus (üle 800 Hz).

Spektri järgi - lairiba (üle 1 oktaavi laiuse pideva spektriga müra), tonaalne (müra, mille spektris on hääldatud toonid). Lairibamüra, mille helitugevus on kõigil sagedustel sama, nimetatakse tinglikult "valgeks". Müra tonaalne olemus praktilistel eesmärkidel tehakse kindlaks, mõõtes 1/3 oktaavi sagedusribades ühe sagedusriba taseme ületamist külgnevatest vähemalt 10 dB võrra.

Ajaomaduste järgi jagunevad mürad konstantseteks ehk stabiilseteks ja mittekonstantseteks. Pidev müra on müra, mille helitase 8-tunnise tööpäeva jooksul või mõõtmise ajal elamute ja ühiskondlike hoonete ruumides, elamute territooriumil muutub ajas mitte rohkem kui 5 dBA, mõõdetuna elamute territooriumil. helitaseme mõõturile iseloomulik aeg "aeglaselt".

Katkendlik müra on müra, mille helitase 8-tunnise tööpäeva jooksul, töövahetuse ajal või mõõtmisel elamute ja ühiskondlike hoonete ruumides, elamurajoonis muutub ajas kellaajal mõõdetuna rohkem kui 5 dBA võrra. mürataseme mõõtjale iseloomulik "aeglaselt".

Katkendlik müra võib olla kõikuv, katkendlik ja impulsiivne:

ajas muutuv müra on müra, mille helitase muutub aja jooksul pidevalt;

katkendmüra on müra, mille helitase muutub astmeliselt (5 dBA võrra või rohkem) ja intervallide kestus, mille jooksul tase püsib konstantsena, on 1 s või rohkem;

impulssmüra on müra, mis koosneb ühest või mitmest helisignaalist, millest igaüks kestab alla 1 s ja mille helitugevus on dBA-s ma ja dBA, mõõdetuna vastavalt "impulsi" ja "aeglasel" ajakarakteristikul, erinevad vähemalt 7 dB võrra.

Kahele viimasele müratüübile (katkendav ja impulss) on iseloomulik helienergia järsk muutus ajas (viled, piiksud, sepavasara löögid, lasud jne).

Pidevat müra töökohtades iseloomustavad helirõhutasemed dB-des oktaaviribades, mille geomeetriline keskmine sagedus on 31,5; 63; 125; 250; 500; 1000; 2000; 4000; 8000 Hz, määratakse valemiga (7.4).

Töökohtade pideva lairibamüra tunnusena on lubatud võtta helitase dBA-des, mõõdetuna "aeglase" helitaseme mõõturi ajalise karakteristiku järgi, mis määratakse järgmise valemiga:

, dBA, (7,6)

kus P (A) on helirõhu ruutkeskväärtus, võttes arvesse mürataseme mõõturi parandust "A", Pa

Töökohtade katkendliku müra tunnuseks on ekvivalentne (energia)müratase dBA-des.

ekvivalentne (energia) helitase, L A (eq), antud muutuva müra dBA-des - konstantse lairiba müra helitase, millel on teatud ajaintervalli jooksul samasugune helirõhu ruutkeskmine kui sellel muutuval müral ja mis määratakse valemiga

, dBA, (7,7)

kus p A (t)- helirõhu ruutkeskmise väärtus praegune väärtus, võttes arvesse korrektsiooni " A"helitaseme mõõtur, Pa; lk 0 - helirõhu algväärtus (õhus lk 0 = 2 · 10 -5 Pa); T- müra kestus, h.

Kuulmise kaudu saab inimene umbes 8% teabest.

Müra on erineva sageduse ja intensiivsusega helide kaootiline kombinatsioon, mis kahjustab inimkeha.

Müra allikad. Näiteks laevaehituses kaasnevad peaaegu kõik lähtematerjali ja lõpptoodete töötlemise protsessid kõrge tase müra (valuläve tasemel ja üle selle) 90 ... 120 dB (ja üle selle).

Surfi hääl, propellerite, pea- ja abimootorite töö jne.

Heli vibratsiooni omadused

Heli - elastses keskkonnas levivad mehaanilised vibratsioonid (õhuta ruumis nad ei levi). Helilainet iseloomustavad:

sagedus f, Hz;

levimiskiirus s, m / s;

helirõhk P, Pa;

heli intensiivsus I, W / m 2.

Heli levimise kiirus erinevates meediumites ei ole sama ja sõltub materjali tihedusest, temperatuurist, elastsusest ja muudest omadustest.

terasest = 4500 ... 5000 m / s;

vedelikuga ~ 1500 m/s (olenevalt soolsusest);

õhuga = 340 m / s (temperatuuril 20 ° C), 330 m / s (temperatuuril 0 ° C)

Helirõhk on võimsuskarakteristikuks näiteks helihargi puhul C = P max sin (2pft + q 0). Siin on puhta (harmoonilise) tooni helirõhk.

Heli intensiivsus – energiakarakteristik, defineeritakse kui keskmine energia E ajaühiku f kohta, mis on viidatud pinnaühikule S, mis on risti laine levimise suunaga:

kus on õhu tihedus, kg / m 3;

c heli levimise kiirus m/s.

Helivibratsiooni allikat iseloomustab võimsus W, W.

Müra mõju inimorganismile ja selle tagajärjed

Müra on enim uuritud mõjuga üldine füsioloogiline stiimul.

Pideva kokkupuutega intensiivne müra põhjustab kutsehaigus- kuulmislangus.

Müral on suurim mõju sagedusel f = 1 ... 4 kHz.

Müra mõjutab kuulmisorganeid, aju, närvisüsteemi, põhjustab suurenenud väsimust, mälu nõrgenemist, mistõttu väheneb tööviljakus ja tekivad eeldused õnnetuste tekkeks.

Maailma Terviseorganisatsiooni (WHO) andmetel on teabe kogumise, mõtlemise ja jälgimise toimingud müra suhtes kõige tundlikumad.

Müra füsioloogilised omadused

Heli sagedusega 20 Hz ... 11 kHz nimetatakse kuuldavaks heliks, heli alla 20 Hz nimetatakse infraheliks ja heli üle 11 kHz nimetatakse ultraheliks.

Müra võib olla lairiba (sagedusspekter on üle ühe oktaavi) ja tonaalne, kus on diskreetne sagedus. Oktaav on heliriba, mille lõppsagedus on kaks korda suurem kui algsagedus.

Ajatunnuste järgi võib müra olla: konstantne (helirõhutaseme muutus töövahetuse ajal ei ole suurem kui 3dB) ja mitte konstantne, mis omakorda jaguneb võnkuvaks, katkendlikuks ja impulssiks. Kõige ohtlikum inimkehale mõjub tonaalne ja impulssmüra.

Heli või müra tekib mehaanilise vibratsiooni ajal tahkes, vedelas ja gaasilises keskkonnas. Müra on mitmesugused helid, mis häirivad normaalset inimtegevust ja põhjustavad ebamugavust. Heli on elastse keskkonna vibratsiooniline liikumine, mida meie kuulmisorgan tajub. Õhus levivat heli nimetatakse tavaliselt õhku müra; läbi ehituskonstruktsioonide levivat heli nimetatakse struktuurne. Helilaine liikumisega õhus kaasneb perioodiline rõhu tõus ja langus. Õhu rõhu perioodilist tõusu võrreldes atmosfäärirõhuga häirimatus keskkonnas nimetatakse heli survet R(Pa), meie kuulmisorgan reageerib õhurõhu muutumisele. Mida suurem on rõhk, seda tugevam on kuulmisorgani ärritus ja helitugevuse tunne. Helilainet iseloomustab sagedus f ja võnke amplituud. Helilaine vibratsiooni amplituud määrab helirõhu; mida suurem on amplituud, seda suurem on helirõhk ja seda valjem on heli. Ühe kõhkluse aega nimetatakse võnkeperiood T(koos): T = 1/f.

Vahemaa kahe kõrvuti asetseva õhuosa vahel, millel on samal ajal sama helirõhk, määratakse lainepikkuse järgi X.

Ruumi osa, milles helilained levivad, nimetatakse heliväli. Igal helivälja punktil on kindel helirõhk R ja õhuosakeste liikumiskiirust.

Isotroopses keskkonnas olevad helid võivad levida sfääriliste, tasapindade ja silindriliste lainetena. Kui heliallika suurus on lainepikkusega võrreldes väike, liigub heli sfääriliste lainetena igas suunas. Kui allika mõõtmed on suuremad kui väljastatava helilaine pikkus, siis levib heli tasapinnalise laine kujul. Tasapinnaline laine moodustub mis tahes suurusega allikast märkimisväärsel kaugusel.

Helilaine levimise kiirus koos sõltub nende levimiskeskkonna elastsusomadustest, temperatuurist ja tihedusest. Keskkonna (näiteks õhu) helivibratsioonide korral hakkavad elementaarsed õhuosakesed tasakaaluasendi ümber vibreerima. Nende vibratsioonide kiirus v palju väiksem kui helilainete levimiskiirus õhus koos.

Helilaine levimiskiirus (m/s)

C = λ / T või C = λf

Heli kiirus õhus kell t= 20 ° С on ligikaudu 334 ja teras - 5000, betoonis - 4000 m / s. Vabas heliväljas, milles pole peegeldunud helilaineid, suhteliste vibratsioonide kiirus

v = р / ρс,

kus R- helirõhk, Pa; ρ - söötme tihedus, kg / m 3; ρс- kandja spetsiifiline akustiline takistus (õhu jaoks ρс= 410 Pa-s/m).

Helilainete levimisel toimub energia ülekandmine. Kantava helienergia määrab heli intensiivsus ma... Vaba helivälja tingimustes mõõdetakse heli intensiivsust keskmise energiahulgaga, mis läbib heli levimise suunaga risti oleva pinnaühiku ajaühikus.

Heli intensiivsus (W / m 2) on vektorsuurus ja selle saab määrata järgmise seose põhjal

I = p2/(ρc); I = v ∙ p:

kus R- helirõhu hetkeväärtus, Pa; v- vibratsioonikiiruse hetkväärtus, m / s.

Raadiusega r sfääri pinda läbiva müra intensiivsus (W / m2) on võrdne allika kiirgusvõimsusega W, jagatud allika pindalaga:

I = W / (4πr 2).

See sõltuvus määrab heli levimise põhiseaduse vabas heliväljas (välja arvatud sumbumine), mille kohaselt heli intensiivsus väheneb pöördvõrdeliselt kauguse ruuduga.

Heli võimsus on heliallikale iseloomulik W(W), mis määrab helienergia koguhulga, mida kiirgab kogu allika pind S ajaühiku kohta:

kus I n- helienergia voolu intensiivsus normaalse pinnaelemendi suunas.

Kui helilainete levimise teel tekib takistus, siis difraktsiooninähtuste tõttu painduvad helilained ümber takistuse. Mida pikem on lainepikkus, seda suurem on painutus takistuse lineaarsete mõõtmetega võrreldes. Takistuse suurusest väiksematel lainepikkustel peegelduvad helilained ja takistuse taha moodustub "helivari", kus helitasemed on oluliselt madalamad kui takistusele mõjuv helitase. Seetõttu võivad madala sagedusega helid kergesti ümber takistuste painduda ja levida pikkadele vahemaadele. Seda asjaolu tuleb müratõkkeid kasutades alati arvestada.

Kinnises ruumis (tööstusruum) moodustavad takistustelt (seinad, laed, seadmed) peegelduvad helilained ruumi sees nn hajutatud helivälja, kus kõik helilainete levimissuunad on võrdselt tõenäolised.

Müra lagunemist selle koostisosadeks (ühe sagedusega helideks) koos nende intensiivsuse määramisega nimetatakse spektraalanalüüs, ja müra sageduskoostise graafiline esitus - spekter. Müra sagedusspektrite saamiseks mõõdetakse helirõhutasemeid erinevatel sagedustel müramõõturi ja spektrianalüsaatori abil. Nende mõõtmiste tulemuste põhjal fikseeritud standardsetel geomeetrilistel keskmistel sagedustel 63, 125, 250, 500, 1000, 2000, 4000, 8000 Hz joonistatakse müraspekter.

Riisi peal! 11.1, a ... d on heli vibratsioonide graafikud koordinaatides (helirõhutase – aeg). Joonisel fig. 11.1, d ... h vastavalt on heli spektrid näidatud koordinaatides (heli rõhu tase - sagedus). Keerulise vibratsiooni sagedusspekter, mis koosneb paljudest lihtsatest toonidest (vibratsioonidest), on kujutatud erinevate kõrgustega sirgjoonte jadaga, mis on joonistatud erinevatel sagedustel.

Riis. 11.1. Nende helispektritele vastavad helivibratsioonide graafikud.

Inimese kuulmisorgan suudab tajuda märkimisväärset vahemikku heli intensiivsusest – alates peenest (kuulmislävel) kuni helideni valulävel. Heli intensiivsus valuläve piiril on 10 16 korda suurem kui heli intensiivsus kuuldavuse lävel. Heli intensiivsus (W / m2) ja helirõhk (Pa) sagedusega 1000 Hz heli kuuldaval lävel on vastavalt ma 0= 10 -12 ja p umbes= 2 ∙ .1O -5.

Akustiliste suuruste absoluutväärtuste praktiline kasutamine, näiteks helirõhu ja heliintensiivsuse jaotuse graafiliseks esitamiseks sagedusspektris, on tülikate graafikute tõttu ebamugav. Lisaks on oluline arvestada inimese kuulmisorgani reaktsiooni tõsiasjaga helirõhu ja intensiivsuse suhtelisele muutusele võrreldes läviväärtustega. Seetõttu on akustikas tavaks töötada mitte heli intensiivsuse või helirõhu absoluutväärtustega, vaid nende suhteliste logaritmiliste tasemetega. L, piirmäärade suhtes ρ umbes või ma 0.

Helitugevuse taseme mõõtühikuks võetakse üks bel (B). Bel on helitugevuse I ja läve intensiivsuse suhte kümnendlogaritm. Kell I/I 0= 10 helitugevuse taset L= 1B, jaoks I/I 0=100 L= 2B; juures I/I 0=1000 L= 3B jne.

Inimkõrv eristab aga selgelt helitaseme muutust 0,1 B. Seetõttu kasutatakse akustiliste mõõtmiste ja arvutuste praktikas väärtust 0,1 B, mida nimetatakse detsibelliks (dB). Seetõttu määrab helitugevuse taseme (dB) seos

L = 10 ∙ logI / I 0.

Sest I = Р 2 / ρс, siis helirõhutase (dB) arvutatakse valemiga

L = 20 lgP / P 0.

Inimese kuulmisorgan ja helitaseme mõõtjate mikrofonid on tundlikud helirõhutaseme muutuste suhtes, seetõttu toimub müra normaliseerimine ja mõõteriistade skaalade gradatsioon vastavalt helirõhutasemele (dB). Akustilistes mõõtmistes ja arvutustes kasutatakse I parameetrite mitte-tippväärtusi (maksimaalseid); R; W, ja nende ruutkeskmised väärtused, mis harmooniliste võnkumiste korral on maksimumist kordades väiksemad. Ruumilisväärtuste kasutuselevõtt on tingitud asjaolust, et need peegeldavad otseselt mõõtevahendites vastuvõetud vastavates signaalides sisalduvat energiahulka, samuti asjaolu, et inimese kuulmisorgan reageerib keskmise ruudu muutusele. helirõhust.

Tavaliselt on tootmispiirkonnas mitu müraallikat, millest igaüks avaldab mõju üldine tase müra. Helitaseme määramisel mitmest allikast kasutatakse erilisi sõltuvusi, kuna helitasemeid aritmeetiliselt ei liideta. Näiteks kui mõlemad vibratsioonipadjad tekitavad 100 dB müra, on nende töötamise ajal müratase kokku 103 dB, mitte 200 dB.

Kaks identset allikat koos tekitavad mürataseme 3 dB võrra suurema kui iga allika tase.

Kogu müratase alates NS sama müratasemega allikad neist võrdsel kaugusel asuvas punktis määratakse valemiga

L summa = L + 10lg n

kus L- ühe allika müratase.

Suvalise arvu erineva intensiivsusega allikate kogumüratase projekteerimispunktis määratakse võrrandiga

kus L 1,..., L n– iga allika tekitatud helirõhutasemed või intensiivsuse tasemed projekteerimispunktis.

11.2. MÜRA TEGEVUS

INIMEKEHA PEAL. LUBATUD MÜRATASED

Füsioloogilisest vaatenurgast on müra mis tahes heli, mis on tajumiseks ebameeldiv, häirib kõnekeelt ja mõjutab negatiivselt inimese tervist. Inimese kuulmisorgan reageerib heli sageduse, intensiivsuse ja suuna muutustele. Inimene suudab eristada helisid sagedusvahemikus 16 kuni 20 000 Hz. Helisageduste tajumise piirid ei ole erinevatel inimestel ühesugused; need sõltuvad vanusest ja individuaalsetest omadustest. Kõikumised sagedusega alla 20 Hz (infraheli) ja sagedusega üle 20 000 Hz (ultraheli), kuigi nad ei põhjusta kuulmisaistingut, eksisteerivad nad objektiivselt ja avaldavad inimkehale spetsiifilist füsioloogilist toimet. On kindlaks tehtud, et pikaajaline kokkupuude müraga põhjustab organismis mitmesuguseid ebasoodsaid tervisemuutusi.

Objektiivselt väljendub müra mõju vererõhu tõusu, südame löögisageduse ja hingamise, kuulmisteravuse languse, tähelepanu nõrgenemise, liigutuste koordinatsiooni mõningase halvenemise ja töövõime langusena. Subjektiivselt võib müra mõju väljendada peavalu, pearingluse, unetuse, üldine nõrkus... Müra mõjul organismis toimuvate muutuste kompleksi on arstid viimasel ajal pidanud "mürahaiguseks".

Meditsiinilised ja füsioloogilised uuringud on näiteks näidanud, et tehes keerulisi töid ruumis, mille müratase on 80 ... 90 dBA, peab töötaja kulutama keskmiselt 20% rohkem füüsilist ja närvilist pingutust, et sünnitada. tootlikkus saavutatakse müratasemel 70 dBA. Keskmiselt võime eeldada, et mürataseme langus 6 ... 10 dBA võrra toob kaasa tööviljakuse tõusu 10 ... 12%.

Kõrgendatud müratasemega tööle asumisel peavad töötajad läbima arstliku läbivaatuse otolaringoloogi, neuropatoloogi ja terapeudi osavõtul. Mürarohketes kauplustes töötavate isikute perioodiline kontroll tuleks läbi viia järgmistel tingimustel: kui müratase mõnes oktaaviribas on 10 dB kõrgem - üks kord kolme aasta jooksul; 11 kuni 20 dB - 1 kord ja kaks aastat; üle 20 dB - üks kord aastas. Lärmakatesse töökodadesse ei võeta tööle alla 18-aastaseid isikuid ja töötajaid, kes kannatavad kuulmispuude, otoskleroosi, vestibulaarfunktsiooni kahjustuse, neuroosi, kesknärvisüsteemi haiguste, südame-veresoonkonna haiguste all.

Müra normeerimise aluseks on inimesele töövahetuse ajal mõjuva helienergia piiramine tema tervisele ja töövõimele ohutute väärtustega. Hinnangu määramisel võetakse arvesse müra bioloogilise ohu 4 erinevust, sõltuvalt spektraalsest koostisest ja ajalistest omadustest, ning see viiakse läbi vastavalt standardile GOST 12.1.003-83. Spektri olemuse järgi jagunevad mürad: lairiba mürad, mille helienergiat kiirgab pidev spekter laiusega üle ühe oktaavi; tonaalne helienergia eraldumisega üksikutes toonides.

Normaliseerimine toimub kahel viisil: 1) piirava müraspektriga; 2) helitaseme (dBA) järgi, mõõdetuna helitaseme mõõturi parandussageduskarakteristiku "A" sisselülitamisel. Vastavalt piiravale spektrile normaliseeritakse helirõhutasemed peamiselt konstantse müra jaoks standardsetes oktaavi sagedusribades, mille geomeetriline keskmine sagedus on 63; 125; 250; 500; 1000; 2000; 4000; 8000 Hz.

Helirõhutasemed töökohtadel standardiseeritud sagedusvahemikus ei tohiks ületada GOST 12.1.003-83 sätestatud väärtusi, kogu müramõõtetrakti tundlikkus vastab inimese kuulmisorgani keskmisele tundlikkusele spektri erinevatel sagedustel. .

Standardimisel võetakse vastavate muudatuste sisseviimisel arvesse tonaalse ja impulssmüra suurt bioloogilist ohtu.

Normandmed oktaavi helirõhutasemete kohta dB-des, helitasemed dBA-des tootmisettevõtted ja Sõiduk on toodud standardis GOST 12.1003-83. Elamute ja ühiskondlike hoonete normeerimine toimub vastavalt standardile SN 3077-84 "Sanitaarstandardid lubatud müra elamutes, ühiskondlikes hoonetes ja elamute territooriumil.

11.3. MÜRAMÕÕTEVAHENDID

Mürataseme mõõtmiseks kasutatakse helitaseme mõõtjaid, mille põhielementideks on õhukeskkonna helivibratsiooni elektrilisteks muutev mikrofon, võimendi ja osuti ehk digitaalnäidik. Kaasaegsed objektiivsed helitaseme mõõturid on korrigeerivate sageduskarakteristikutega "A" ja "Lin". Lineaarkarakteristikut (Lin) kasutatakse helirõhutasemete mõõtmisel oktaaviribades 63 ... 8000 Hz, kui helitaseme mõõturil on kogu sagedusvahemikus sama tundlikkus. Selleks, et helitaseme mõõtja näidud läheneksid subjektiivsetele valjutunnetele, kasutatakse helitaseme mõõturi tunnust "A", mis vastab ligikaudu kuulmisorgani tundlikkusele erineva helitugevuse korral. Müramõõturitega mõõdetud müratasemete vahemik on 30 ... 140 dB.

Müra sagedusanalüüsi teostab helitaseme mõõtur, millele on lisatud spektrianalüsaator, mis on akustiliste filtrite komplekt, millest igaüks läbib kitsa sagedusriba, mis on määratletud oktaaviriba ülemise ja alumise piiriga. Tootmiskeskkonnas väga täpsete tulemuste saamiseks salvestatakse ainult helitase dBA-s ja spektraalanalüüs toodetud lindile salvestades müra, mis dekrüpteeritakse statsionaarsetel seadmetel.

Lisaks põhiinstrumentidele (helitaseme mõõtja ja analüsaator) on kasutusel salvestid, mis salvestavad paberlindile müratasemete jaotuse spektrisageduste kaupa ning spektromeetrit, mis võimaldab analüüsitavat protsessi ekraanil esitada. Need seadmed hõivavad peaaegu hetkelise müra spektraalse mustri.

11.4. MÜRA VASTAST KAITSMISE VAHENDID JA MEETODID

Tööstusmüra vastu võitlemise meetmete väljatöötamist tuleks alustada projekteerimisetapis tehnoloogilised protsessid ja masinad, tootmisruumide plaani ja ettevõtte üldplaani koostamine, samuti toimingute tehnoloogiline järjekord. Need meetmed võivad olla: müra vähendamine esinemise allikas; müra vähendamine selle levimise teel; arhitektuuri- ja planeerimisalane tegevus; tehnoloogiliste protsesside ja masinate täiustamine; ruumide akustiline töötlemine.

Müra vähendamine tekkeallika juures on kõige tõhusam ja ökonoomsem. Igas masinas (elektrimootor, ventilaator, vibratsiooniplatvorm) tekivad nii kogu masina kui ka selle koostisosade (hammasrattad, laagrid, võllid, hammasrattad) vibratsiooni (kokkupõrgete) tagajärjel mehaanilise, aerodünaamilise ja elektromagnetilise päritoluga mürad.

Erinevate mehhanismide töötamise ajal saab müra vähendada 5 ... 10 dB võrra: kõrvaldades lüngad hammasrattad ja osade ühendused laagritega; globoid- ja chevron-ühenduste kasutamine; plastosade laialdane kasutamine. Veerelaagrite ja hammasrataste müra väheneb ka kiiruse ja koormuse vähendamisel. Sageli kõrgendatud tasemed müra tekib seadmete enneaegsel remondil, kui osade kinnitus on nõrgenenud ja tekib osade lubamatu kulumine. Vibratsioonimasinate müra vähendamine saavutatakse: vibreerivate elementide pindala vähendamisega; hammas- ja kettajamite asendamine kiilrihma või hüdraulikaga; veerelaagrite asendamine liugelaagritega, kui sellega ei kaasne olulist energiakulu suurenemist (müra vähendamine kuni 15 dB); vibratsiooniisolatsiooni efektiivsuse suurendamine, kuna osade vibratsioonitaseme langus viib alati müra vähenemiseni; vibratsiooni moodustumise protsessi intensiivsuse vähendamine vibratsiooniaja mõningase pikenemise tõttu.

Tihti on võimalik aerodünaamilist ja elektromagnetilist müra vähendada vaid masina võimsust või töökiirusi vähendades, mis toob paratamatult kaasa tootlikkuse languse või tehnoloogilise protsessi katkemise. Seetõttu kasutatakse paljudel juhtudel, kui allikas ei olnud võimalik müra olulist vähendamist saavutada, meetodeid "1 müra vähendamine selle levimisteedel", see tähendab, et nad kasutavad mürakaitseümbriseid, ekraane, ja aerodünaamilised mürasummutid."

Arhitektuurse planeerimise meetmed hõlmavad mürakaitsemeetmeid, alustades ehitustööstuse ettevõtte üldplaani ja tsehhiplaani väljatöötamisest. Kõige mürarikkamad ja kahjulikumad tööstusharud on soovitatav monteerida eraldi kompleksidesse, jättes lähimate naaberrajatiste vahele lüngad vastavalt sanitaarstandarditele SN 245-71. Tööstus- ja abihoonete siseruumide planeerimisel tuleb ette näha madala müratasemega ruumide maksimaalne võimalik eemaldamine "mürarikaste" tehnoloogiliste seadmetega ruumidest.

Tootmisala ratsionaalse planeerimise saab saavutada müra leviku piiramise, müraga kokkupuutuvate töötajate arvu vähendamisega. Näiteks kui vibreerivad plaadid või kuulveskid asuvad töökoja muudest osadest eraldatud ruumis, saavutatakse taseme järsk langus. tööstuslik müra ja enamiku töötajate töötingimuste parandamine. Tööstusruumide seinte ja lagede katmist helisummutavate materjalidega tuleks kasutada koos teiste müra vähendamise meetoditega, kuna ainult ruumide akustiline töötlemine võib vähendada müra keskmiselt 2 ... 3 dBA võrra. Sellest müra vähendamisest ei piisa tavaliselt tootmispiirkonnas soodsa mürakeskkonna loomiseks.

Tehnoloogilised meetmed müra vastu võitlemiseks hõlmavad selliste tehnoloogiliste protsesside valikut, mis kasutavad mehhanisme ja masinaid, mis ergutavad minimaalseid dünaamilisi koormusi. Näiteks betoonisegu tihendamise vibratsioonimeetodil kasutatavate masinate (vibratsiooniplatvorm jne), mittevibratsioonitehnoloogiat kasutavate masinate asendamine raudbetoontoodete valmistamiseks, kui toodete vormimine toimub pressimise või süstimise teel. betoonisegu surve vormi.

Töötajate kaitseks müra tekitavate seadmetega tööstusruumides kasutatakse: mürarikka tööstusalaga külgnevate abiruumide heliisolatsiooni; vaatlus- ja kaugjuhtimiskabiinid; akustilised ekraanid ja helikindlad korpused; seinte ja lagede töötlemine helikindla vooderdusega või tükkabsorberite kasutamine; helikindlad kajutid ja varjualused mürarikaste ametikohtade töötajate reguleeritud puhkamiseks; vibroaktiivsete masinate ja seadmete korpuste ja korpuste vibratsiooni summutavad katted; erinevatel summutussüsteemidel põhinevate vibroaktiivsete masinate vibratsiooniisolatsioon.

V vajalikud juhtumid kollektiivseid kaitsemeetmeid täiendavad müravastased isikukaitsevahendid erinevate kõrvaklappide, kõrvaklappide, kiivrite näol.

11.5. HELIPILDUS

Õhus levivat müra saab oluliselt vähendada paigaldades selle teele heliisolatsioonitõkked seinte, vaheseinte, lagede, spetsiaalsete heliisolatsioonikestade ja ekraanide näol. Aia heliisolatsiooni olemus seisneb selles, et suurim osa sellele langevast helienergiast peegeldub ja ainult väike osa sellest tungib läbi aia. Heli edastamine läbi piirdeaia toimub järgmiselt: aiale langev helilaine paneb selle vibreerima sagedusega, mis on võrdne laines oleva õhu sagedusega. Võnkuv korpus muutub heliallikaks ja kiirgab seda ja isoleeritud ruumi. Heli edastamine müraallikaga ruumist külgnevasse ruumi toimub kolmes suunas: 1 - läbi pilude ja aukude; 2 - takistuse kõikumise tõttu; 3 -läbi kõrvuti asetsevate ehitiste (konstruktsiooni kaudu leviv müra) (joon. 11.2). Ülekantava helienergia hulk suureneb tara vibratsiooni amplituudi suurenedes. Helienergia voog

A takistusega kokku puutudes peegeldub y4 ref osaliselt, neeldub osaliselt takistusmaterjali pooridesse Ja mine ja möödub selle võnkumiste tõttu osaliselt üle takistuse A prosh - Peegeldunud, neeldunud ja edastatud helienergia hulka iseloomustavad koefitsiendid: heli peegeldus β = A ref / A; heli neeldumine α = A neeldumine / A; helijuhtivus τ = A prog / A. Vastavalt energia jäävuse seadusele α + β + τ = 1. Enamiku kasutatavate hoonete kattematerjalide jaoks α = O, 1 ÷ 0,9 sagedustel 63 ... 8000 Hz. Piirdeaia ligikaudseid heliisolatsiooni omadusi hinnatakse koefitsiendi, helijuhtivuse, m järgi. Hajusa helivälja puhul aia enda heliisolatsiooni väärtus R(dB) määratakse sõltuvusega

Ühekihiliste piirdeaedade heliisolatsioon. Tavaliselt nimetatakse helikindlaid ümbritsevaid konstruktsioone ühekihiline, kui need on valmistatud homogeensest ehitusmaterjalist või mitmest kihist erinevat materjali, mis on omavahel jäigalt (üle kogu pinna) ühendatud, või võrreldavate akustiliste omadustega materjalidest (näiteks tellise- ja krohvikiht). Vaatleme ühekihilise ümbrise heliisolatsiooni omadusi kolmes sagedusvahemikus (joonis 11.3). Madalatel sagedustel, suurusjärgus 20 ... 63 Hz (nähtuste sagedusvahemik. Piirde resonantsvibratsiooni alad sõltuvad jäikusest ja massist, aia heliisolatsiooni määravad selles tekkivad resonantspiirded , materjali omadused.Reeglina jääb enamiku hoonete ühekihiliste vaheseinte omasagedus alla 50 Hz Esimeses sagedusvahemikus ei ole veel võimalik heliisolatsiooni arvutada Kuid heliisolatsiooni definitsioon aastal see vahemik ei oma põhimõttelist tähtsust, kuna helirõhutaseme normaliseerumine algab sagedusega 63 Hz. Praktiliselt on piirdeaia heliisolatsioon selles vahemikus ebaoluline, kuna piirdeaed on suhteliselt suurte vibratsioonidega esimeste sageduste läheduses. loomulik vibratsioon , mis on graafiliselt kujutatud heliisolatsiooni rikete kujul esimeses sagedusvahemikus.

Riis. 11.2. Heli edastamise viisid mürarikkast ruumist naaberruumi

(Z ~ 3) f 0 0,5f Kp Ei.

Riis. 11.3. Ühekihilise ümbrise heliisolatsioon olenevalt helisagedusest mina),

Aia loomulikust sagedusest 2...3 korda kõrgematel sagedustel (sagedusvahemik II) määratakse heliisolatsioon tara pindalaühiku massi järgi. Aia jäikus vahemikus II ei mõjuta oluliselt heliisolatsiooni. Heliisolatsiooni muutust saab nn massiseaduse järgi üsna täpselt välja arvutada:

R = 20 lg mf - 47,5,

kus R- heliisolatsioon, dB; T- aia kaal 1 m 2, kg; f- helisagedus, Hz.

II sagedusalas sõltub heliisolatsioon ainult langevate helilainete massist ja sagedusest. Siin suureneb heliisolatsioon 6 dB võrra iga ümbrise massi või helisageduse kahekordistumise korral (st 6 dB oktaavi kohta).

III sagedusalas avaldub ümbrise ruumiline resonants, mille puhul heliisolatsioon järsult väheneb. Alustades teatud helisagedusest f> 0,5 f kr, suureneb aia vibratsiooni amplituud järsult. See nähtus ilmneb sundvibratsiooni sageduse (langava helilaine sageduse) kokkulangemise tõttu vibratsiooni sagedusega

vehklemine. Sel juhul langevad aia geomeetrilised mõõtmed ja võnkefaas kokku helilaine projektsiooniga aiale. Aiale langeva helilaine projektsioon on võrdne aia käänaku lainepikkusega, kui nende vibratsioonide faas ja sagedus langevad kokku. Vaadeldavas vahemikus avaldub lainete kokkulangevuse mõju, mille tulemusena suureneb tara paindlainete võnkumiste amplituud ja heliisolatsioon vahemiku alguses langeb järsult. Siinset heliisolatsiooni muutust ei saa täpselt arvutada. Nimetatakse heli madalaimat sagedust (Hz), mille juures saab võimalikuks lainete kokkulangevuse nähtus kriitiline ja arvutatakse valemiga

kus h- aia paksus, cm; ρ - materjali tihedus, kg / m 3; E- piirdeaia materjali dünaamiline elastsusmoodul, MPa.

Kriitilisest kõrgema helisageduse korral muutub piirde jäikus ja materjali sisemine hõõrdumine oluliseks. Heliisolatsiooni suurendamine koos f> f kr ligikaudu 7,5 dB iga sageduse kahekordistamise kohta.

Eespool toodud piirdeaia sisemise helipidavuse väärtus näitab, mitu detsibelli müratase takistuse taga väheneb, kui eeldada, et siis helid levivad takistamatult, st muid takistusi ei ole. Müra ülekandmisel ühest ruumist teise sõltub müratase viimases heli mitmekordse peegelduse mõjust sisepindadest. Sisepindade suure peegelduvuse korral ilmub ruumi "buum" ja helitase selles on kõrgem (kui peegelduse puudumisel) ning seetõttu on selle tegelik heliisolatsioon madalam R f. Ruumi aia pindade helineelduvus antud sagedusel on väärtus, mis on võrdne ruumi S aia pindalade korrutisega selle helineeldumistegurite järgi α ;

S eq = ∑Sα

R f = R + 10 log S ekv / S

kus S eq- isoleeritud ruumi ekvivalentne heli neeldumispindala, m 2; S- isoleeriva vaheseina pindala, m 2.

Heliisolatsiooni põhimõtet rakendatakse praktiliselt läbi helikindlate seinte, lagede, korpuste, vaatluskabiinide ehitamise. Helikindlad hoone vaheseinad vähendavad sissetulevat müra külgnevad ruumid 30 ... 50 dB võrra.

Heliisolatsioonikestad paigaldatakse nii üksikutele mehhanismidele (näiteks masinaajam) kui ka masinale tervikuna. Korpuse disain on mitmekihiline: väliskest on valmistatud metallist, puidust ja paindevibratsiooni summutamiseks elasts-viskoosse materjaliga (kumm, plastik) kattega; sisepind on vooderdatud helisummutava materjaliga. Korpuse seinu läbivad šahtid ja kommunikatsioonid on varustatud tihenditega ning kogu korpuse struktuur peab müraallika tihedalt katma. Vibratsiooni ülekandumise välistamiseks alusest, korpusest

Riis. 11.4. Helikindel korpus: 1- auk soojuse hajutamiseks; 2- elastne-viskoosne materjal; 3- hoone; 4- heli neelav materjal; 5- vibratsiooniisolaator

paigaldatud vibratsiooniisolaatoritele, lisaks on korpuse seintes soojuse eemaldamiseks ette nähtud ventilatsioonikanalid, mille pind on vooderdatud helisummutava materjaliga (joonis 11.4).

Korpuse seinte nõutav õhumüra (dB) heliisolatsioon oktaaviribades määratakse valemiga

R tr = L-L lisa -10lg α obl +5

kus L- helirõhutase oktav (saadud mõõtmistulemustest), dB; L add - lubatud oktav helirõhu tase töökohtadel (vastavalt GOST 12.1.003-83), dB; α - korpuse sisemise voodri helineeldumistegur, mis on määratud vastavalt standardile SNiP II-12-77. Selle SNiP järgi arvutatud 1,5 mm paksuse metallkorpuse heliisolatsioonivõime on näidatud joonisel fig. 11.5.

Betoonisegamisseadmete ja doseerimisseadmete operaatorite müra eest kaitsmiseks asub juhtpaneel helikindlas kabiinis, mis on varustatud 2- ja 3-kihilise klaasiga vaateakna, tihendatud uste ja spetsiaalse ventilatsioonisüsteemiga.

Masina operaatorid on kaitstud otsese heli eest ekraanide abil, mis paiknevad müraallika ja töökoha vahel. Müra sumbumine sõltub ekraani geomeetrilistest mõõtmetest ja heli lainepikkustest. Kui ekraani suurus on suurem kui heli lainepikkus, siis tekib ekraani taha helivari, kus heli oluliselt nõrgeneb. Ekraanide kasutamine on õigustatud kaitseks kõrg- ja kesksagedusliku müra eest

Joonis 11.5 Korpuse heliisolatsiooni graafik standardsagedustel

Mitmekihilised heliisolatsiooniaiad. Piirdeaedade kaalu vähendamiseks ja nende heliisolatsiooni suurendamiseks kasutatakse sageli mitmekihilisi piirdeid. Kihtide vaheline ruum täidetakse poorsete kiudmaterjalidega või jäetakse õhuvahe 40 ... 60 mm. Aia seintel ei tohiks olla jäikaid sidemeid ja nende paindejäikus peaks olema erinev, mis saavutatakse ebavõrdse paksusega seinte kasutamisel optimaalse suhtega 2/4. Mitmekihilise piirdeaia heliisolatsiooni omadusi mõjutab piirdekihi mass t 1 ja m 2, sidemete jäikus K, õhupilu või poorse materjali kihi paksus (joon. 11.6).

Muutuva helirõhu toimel hakkab mitmekihilise barjääri esimene kiht vibreerima ja need vibratsioonid kanduvad edasi elastsele materjalile, mis täidab kihtidevahelise tühimiku. Tänu täiteaine vibratsiooni isoleerivatele omadustele nõrgeneb oluliselt piirdeaia teise kihi vibratsioon ja sellest tulenevalt väheneb oluliselt tõkke teise kihi vibratsioonist ergastav müra. Mida suurem on kihtidevahelist tühimikku täitva materjali jäikus, seda madalam on mitmekihilise aia heliisolatsioon.

Щ /////////////// А

У ////////// Ш ////,

Riis. 11.6. Mitmekihiliste piirdeaedade heliisolatsiooni põhimõtted

Teoreetiliselt võib kahekihilise piirdeaia heliisolatsioon olla 70 ... 80 dB, kuid kaudsete helileviteede tõttu (läbi külgnevate konstruktsioonide) ei ületa kahekordse piirdeaia praktiline heliisolatsioon 60 dB. Heli kaudse edasikandumise vähendamiseks on vaja püüda vältida paindlainete levikut mööda külgnevaid struktuure. Sel eesmärgil on soovitatav tara isoleerida elastsete elementide abil.

Aedade avad ja pilud vähendavad oluliselt heliisolatsiooniefekti. Heliisolatsiooni vähenemise suurus sõltub aukude suuruse ja langeva helilaine pikkuse suhtest, aukude suhtelisest asendist. Ava suuruses d, pikem kui lainepikkus λ, on läbi augu edastatav helienergia võrdeline selle pindalaga. Aukudel on suurem mõju heliisolatsiooni vähendamisele, seda suurem on aia sisemine heliisolatsioon. Väikesed augud d≤λ hajusa helivälja puhul on neil oluline mõju heliisolatsiooni vähenemisele. Kitsad augud vähendavad heliisolatsiooni rohkem (mõne detsibelli võrra) kui võrdse pindalaga ümmargused augud.

11.6. HELINEELDUS

Heli neeldumine on ehitusmaterjalide ja -tarindite omadus neelata helivõnkete energiat. Heli neeldumine on seotud heli vibratsiooni energia muundumisega soojuseks, mis on tingitud hõõrdekadudest heli neelava materjali kanalites. Materjali helineeldumist iseloomustab helineeldumistegur α, mis võrdub materjalis neeldunud helienergia ja langeva helienergia suhtega. Helisummutusmaterjalide hulka kuuluvad materjalid, mille α> 0,2 Tööstusruumide sisepindade katmine helisummutavate materjalidega annab müra vähenemise 6 ... 8 dB võrra peegeldunud heli tsoonis ja 2 ... 3 dB võrra. otsese müra tsoonis. Lisaks ruumide voodrile on kasutusel tükiheli summutajad, mis on mahulised helisummutavad kehad. erineva kujuga vabalt ja ühtlaselt ruumi mahus riputatud. Lakke asetatakse helisummutavad voodrid ja ülemised osad seinad. Maksimaalse heli neeldumise saab saavutada, kui vooderdate vähemalt 60% ruumi ümbritsevate pindade kogupindalast, ja suurim efektiivsus saavutatakse ruumides, mille kõrgus on 4 ... 6 m. helirõhutase akustiliselt töödeldud ruumis peegeldunud heli tsoonis arvutatakse valemiga

∆L = 20lgB 2 / B l

kus IN 1 ja 2- alalised ruumid enne ja pärast selle akustilist töötlemist, määratud vastavalt SNiP II-12-77

B 1 = B 1000 μ

kus B 1000 on ruumi konstant m 2 keskmise geomeetrilise sagedusega 1000 Hz, mis määratakse sõltuvalt ruumi mahust V,(vt allpool); μ on sagedustegur, mis määratakse tabelist. 1.11.

Vastavalt leitud püsiruumidele IN 1 arvutage iga oktaaviriba jaoks ekvivalentne helineeldumispindala (m 2):

A = B 1 / (B 1 / S + 1)

kus S- ruumi ümbritsevate pindade kogupindala, m 2.

Peegeldunud heli tsoon määratakse piirava raadiusega r pr m) on kaugus müraallikast, mille juures peegeldunud heli helirõhutase on võrdne selle allika helirõhutasemega.

Kui tuba on NS siis identsed müraallikad

B 8000- pidev nihe sagedusel 8000 Hz;

B 8000 = B 1000 μ 8000

Püsivad ruumid 2(m 2) akustiliselt töödeldud ruumis määratakse sõltuvusega

B 2 = (A ′ + ∆A) / (1-α 1)

kus A ′ = α (S-S obl) - samaväärne heli neeldumispindala pindadel, mis ei ole hõivatud helisummutava voodriga, m 2; α - ruumi keskmine helineeldumistegur enne selle akustilist töötlemist;

Laboritöö nr 5

Audiomeetria

Õpilane peaks teadma: mida nimetatakse heliks, heli olemus, heliallikad; heli füüsikalised omadused (sagedus, amplituud, kiirus, intensiivsus, intensiivsuse tase, rõhk, akustiline spekter); füsioloogilised omadused heli (kõrgus, helitugevus, tämber, antud inimese poolt tajutavad vibratsiooni minimaalsed ja maksimaalsed sagedused, kuulmislävi, valulävi) nende seos heli füüsikaliste omadustega; inimese kuuldeaparaat, helitaju teooria; heliisolatsiooni koefitsient; akustiline impedants, heli neeldumine ja peegeldus, helilainete peegeldus- ja läbitungimistegurid, järelkõla; heli uurimismeetodite füüsikalised alused kliinikus, audiomeetria mõiste.

Õpilane peaks suutma: heligeneraatori kasutamine kuulmisläve sõltuvuse sagedusest eemaldamiseks; määrake teie poolt tajutavad minimaalsed ja maksimaalsed vibratsioonisagedused, tehke audiomeetri abil audiogramm.

Lühike teooria

Heli. Heli füüsikalised omadused.

Heli järgi mehaanilised lained elastse keskkonna osakeste vibratsiooni sagedusega 20 Hz kuni 20 000 Hz, mida tajub inimkõrv.

Füüsiline nimetage neid heli omadusi, mis eksisteerivad objektiivselt. Neid ei seostata inimese helivibratsiooni tajumise iseärasustega. Heli füüsikalisteks omadusteks on sagedus, vibratsiooni amplituud, intensiivsus, intensiivsuse tase, helivibratsioonide levimise kiirus, helirõhk, heli akustiline spekter, helivõnkete peegeldus- ja läbitungimistegurid jne. Vaatleme neid lühidalt.

1. Võnkesagedus... Helivõnke sagedus on elastse keskkonna (milles helivõnked levivad) osakeste vibratsioonide arv ajaühikus. Heli vibratsiooni sagedus jääb vahemikku 20 - 20 000 Hz. Iga inimene tajub teatud sagedusvahemikku (tavaliselt veidi üle 20 Hz ja alla 20 000 Hz).

2. Amplituud helivibratsiooniks nimetatakse keskkonna vibreerivate osakeste suurimat kõrvalekallet (milles helivibratsioon levib) tasakaaluasendist.

3. Helilaine intensiivsus(või heli jõul) on füüsikaline suurus, mis on arvuliselt võrdne helilaine poolt ajaühikus läbi helilaine kiirusvektoriga risti orienteeritud pindalaühiku kaudu edastatava energia suhtega, st:

kus W- laineenergia, t- energia ülekandmise aeg läbi alaga saidi S.

Intensiivsuse ühik: [ ma] = 1 J / (m 2 s) = 1 W / m 2.

Pöörame tähelepanu asjaolule, et helilaine energia ja vastavalt ka intensiivsus on otseselt võrdelised amplituudi ruuduga. A"Ja sagedused" ω »Heli vibratsioon:

W ~ A 2 ja I ~ A 2 ; W ~ ω 2 ja I ~ ω 2.

4. Heli kiirus nimetatakse helivõnke energia levimise kiirust. Tasapinnalise harmoonilise laine puhul on faasikiirus (võnkefaasi (lainefrondi) levimiskiirus, näiteks maksimaalne või minimaalne, s.o. keskkonna kimp või tühjenemine) võrdne lainekiirusega. Keerulise võnke puhul (Fourieri teoreemi järgi võib seda esitada harmooniliste võnkumiste summana) võetakse kasutusele mõiste rühma kiirus- lainete rühma levimiskiirus, millega antud laine kannab energiat.

Heli kiiruse mis tahes kandjas saab leida järgmise valemi abil:

kus E- keskkonna elastsusmoodul (Youngi moodul), r on söötme tihedus.

Söötme tiheduse suurenemisega (näiteks 2 korda) elastsusmoodul E suureneb suuremal määral (rohkem kui 2 korda), seetõttu suureneb kandja tiheduse suurenemisega heli kiirus. Näiteks heli kiirus vees on ≈ 1500 m / s, terases - 8000 m / s.

Gaaside puhul saab valemit (2) teisendada ja saada järgmisel kujul:

(3)

kus g = C P /C V- gaasi molaarsete või erisoojusvõimsuste suhe konstantsel rõhul ( C P) ja konstantsel helitugevusel ( C V).

R- universaalne gaasikonstant ( R = 8,31 J / mol K);

T- absoluutne temperatuur Kelvini skaalal ( T = t o C + 273);

M - molaarmass gaas (tavalise õhugaaside segu jaoks

M = 29 × 10 -3 kg / mol).

Õhu jaoks kl T = 273K ja normaalne atmosfäärirõhk, heli kiirus on υ = 331,5 "332 m/s... Tuleb märkida, et laine intensiivsust (vektori suurust) väljendatakse sageli laine kiirusena:

või (4)

kus S × l- maht, u = W / S × l- energiahulga tihedus. Vektorit võrrandis (4) nimetatakse Umovi vektori järgi.

5.Helirõhk on füüsikaline suurus, mis on arvuliselt võrdne survejõu mooduli suhtega F keskkonna vibreerivad osakesed, milles heli piirkonda levib S rõhujõu vektori suhtes orienteeritud alaga risti.

P = F / S [P]= 1 N / m 2 = 1 Pa (5)

Helilaine intensiivsus on otseselt võrdeline helirõhu ruuduga:

I = Р 2 / (2r υ), (7)

kus R- helirõhk, r- söötme tihedus, υ on heli kiirus antud keskkonnas.

6.Intensiivsuse tase. Intensiivsuse tase (helivõimsuse tase) on füüsikaline suurus, mis on arvuliselt võrdne:

L = lg (I / I 0), (8)

kus ma- heli intensiivsus, I 0 = 10 -12 W / m 2- madalaim intensiivsus, mida inimkõrv tajub sagedusel 1000 Hz.

Intensiivsuse tase L, valemi (8) põhjal mõõdetakse bellides ( B). L = 1 B, kui I = 10I 0.

Maksimaalne intensiivsus, mida inimkõrv tajub I max = 10 W / m 2, st. I max / I 0 = 10 13 või L max = 13 B.

Sagedamini mõõdetakse intensiivsust detsibellides ( dB):

L dB = 10 lg (I / I 0), L = 1 dB juures I = 1,26I 0.

Helivõimsuse taseme leiate helirõhu kaudu.

Sest I ~ P 2, siis L (dB) = 10 log (I / I 0) = 10 log (P / P 0) 2 = 20 log (P / P 0), kus P 0 = 2 × 10 -5 Pa (I 0 juures = 10 -12 W / m 2).

7.Toonis nimetatakse heli, mis on perioodiline protsess (heliallika perioodilised võnked ei pruugi järgida harmooniaseadust). Kui heliallikas tekitab harmoonilist vibratsiooni x = ASinωt, siis nimetatakse seda heli lihtne või puhas toon. Keerulisele toonile vastab mitteharmooniline perioodiline võnkumine, mida Fournier' teoreemi kohaselt saab esitada lihtsate sagedustega toonide kogumina. n umbes(põhitoon) ja 2n umbes, 3n umbes jne, kutsuti ülemtoonid vastavate amplituudidega.

8.Akustiline spekter heli nimetatakse harmooniliste vibratsioonide kogumiks koos vastavate sageduste ja võnkeamplituudidega, milleks antud komplekstooni saab lagundada. Kompleksne toonide spekter on lineaarne, st. sagedus n о, 2n о jne.

9. Müra( helimüra ) nimetatakse heli, mis on elastse keskkonna osakeste kompleksne, mittekorduv vibratsioon. Müra on ebaregulaarselt muutuvate keerukate toonide kombinatsioon. Müra akustiline spekter koosneb praktiliselt igast helivahemikus olevast sagedusest, st. müra akustiline spekter on pidev.

Heli võib olla ka helibuumi kujul. Helibuum- See on lühiajaline (tavaliselt intensiivne) heliefekt (popp, plahvatus jne).

10.Helilaine läbitungimis- ja peegelduskoefitsiendid. Meediumi oluline omadus, mis määrab heli peegeldumise ja läbitungimise, on iseloomulik impedants (akustiline takistus) Z = r υ, kus r- söötme tihedus, υ on heli kiirus keskkonnas.

Kui tasapinnaline laine langeb näiteks tavaliselt kahe meediumi vahelisele liidesele, läheb heli osaliselt teise keskkonda ja osa helist peegeldub. Kui heli intensiivsus langeb ma 1, möödub - ma 2, peegeldub I 3 = I 1 - I 2, siis:

1) helilaine läbitungimiskoefitsient b helistas b = I 2 / I 1;

2) peegelduskoefitsient a kutsus:

a = I 3 / I 1 = (I 1 -I 2) / I 1 = 1-I 2 / I 1 = 1-b.

Rayleigh näitas seda b =

Kui υ 1 r 1 = υ 2 r 2, siis b = 1(maksimaalne väärtus), samas a = 0, st. peegeldunud lainet pole.

Õpilane peaks teadma : mida nimetatakse heliks, heli olemus, heliallikad; heli füüsikalised omadused (sagedus, amplituud, kiirus, intensiivsus, intensiivsuse tase, rõhk, akustiline spekter); heli füsioloogilised omadused (kõrgus, helitugevus, tämber, antud inimese poolt tajutavad vibratsiooni minimaalsed ja maksimaalsed sagedused, kuulmislävi, valulävi), nende seos heli füüsikaliste omadustega; inimese kuuldeaparaat, helitaju teooria; heliisolatsiooni koefitsient; akustiline impedants, heli neeldumine ja peegeldus, helilainete peegeldus- ja läbitungimistegurid, järelkõla; heli uurimismeetodite füüsikalised alused kliinikus, audiomeetria mõiste.

Õpilane peaks suutma: heligeneraatori kasutamine kuulmisläve sõltuvuse sagedusest eemaldamiseks; määrake teie poolt tajutavad minimaalsed ja maksimaalsed vibratsioonisagedused, tehke audiomeetri abil audiogramm.

Lühiteooria Heli. Heli füüsikalised omadused

Heli järgi mehaanilised lained elastse keskkonna osakeste vibratsiooni sagedusega 20 Hz kuni 20 000 Hz, mida tajub inimkõrv.

Füüsiline nimetage neid heli omadusi, mis eksisteerivad objektiivselt. Neid ei seostata inimese helivibratsiooni tajumise iseärasustega. Heli füüsikalisteks omadusteks on sagedus, vibratsiooni amplituud, intensiivsus, intensiivsuse tase, helivibratsioonide levimise kiirus, helirõhk, heli akustiline spekter, helivõnkete peegeldus- ja läbitungimistegurid jne. Vaatleme neid lühidalt.

Võnkesagedus... Helivõnke sagedus on elastse keskkonna (milles helivõnked levivad) osakeste vibratsioonide arv ajaühikus. Heli vibratsiooni sagedus jääb vahemikku 20 - 20 000 Hz. Iga inimene tajub teatud sagedusvahemikku (tavaliselt veidi üle 20 Hz ja alla 20 000 Hz).

Amplituud helivibratsiooniks nimetatakse keskkonna vibreerivate osakeste suurimat kõrvalekallet (milles helivibratsioon levib) tasakaaluasendist.

Helilaine intensiivsus(või heli jõul) on füüsikaline suurus, mis on arvuliselt võrdne helilaine poolt ajaühikus läbi helilaine kiirusvektoriga risti orienteeritud pindalaühiku kaudu edastatava energia suhtega, st:

kus W- laineenergia, t- energia ülekandmise aeg läbi alaga saidi S.

Intensiivsuse ühik: [ ma] = 1 J/(m 2 s) = 1 W/m 2 .

Pöörame tähelepanu asjaolule, et helilaine energia ja vastavalt ka intensiivsus on otseselt võrdelised amplituudi ruuduga. A"Ja sagedused" ω »Heli vibratsioon:

W ~ A 2 ja Mina ~ A 2 ;W ~ω 2 ja ma ~ω 2 .

4. Heli kiirus nimetatakse helivõnke energia levimise kiirust. Tasapinnalise harmoonilise laine puhul on faasikiirus (võnkefaasi (lainefrondi) levimiskiirus, näiteks maksimaalne või minimaalne, s.o. keskkonna kimp või tühjenemine) võrdne lainekiirusega. Keerulise võnke puhul (Fourieri teoreemi järgi võib seda esitada harmooniliste võnkumiste summana) võetakse kasutusele mõiste rühma kiirus- lainete rühma levimiskiirus, millega antud laine kannab energiat.

Heli kiirus igas keskkonnas võib leida valemiga:

, (2)

kus E- keskkonna elastsusmoodul (Youngi moodul),  on söötme tihedus.

Söötme tiheduse suurenemisega (näiteks 2 korda) elastsusmoodul E suureneb suuremal määral (rohkem kui 2 korda), seetõttu suureneb kandja tiheduse suurenemisega heli kiirus. Näiteks heli kiirus vees on ≈ 1500 m / s, terases - 8000 m / s.

Gaaside puhul saab valemit (2) teisendada ja saada järgmisel kujul:

(3)

kus  = KOOS R /KOOS V- gaasi molaarsete või erisoojusvõimsuste suhe konstantsel rõhul ( KOOS R) ja konstantsel helitugevusel ( KOOS V).

R- universaalne gaasikonstant ( R = 8,31 J / mol K);

T- absoluutne temperatuur Kelvini skaalal ( T = t o C + 273);

M- gaasi molaarmass (tavalise õhugaaside segu jaoks

M = 29 10 -3 kg / mol).

Õhu jaoks kl T = 273K ja normaalne atmosfäärirõhk, heli kiirus on υ = 331,5 332 m/s... Tuleb märkida, et laine intensiivsus (vektorikogust) väljendatakse sageli laine kiirusena :

või
, (4)

kus S l- maht, u = W / S l- energiahulga tihedus. Vektor võrrandis (4) nimetatakse Umovi vektori järgi.

5.Helirõhk on füüsikaline suurus, mis on arvuliselt võrdne survejõu mooduli suhtega F keskkonna vibreerivad osakesed, milles heli piirkonda levib S rõhujõu vektori suhtes orienteeritud alaga risti.

P = F / S [P]= 1N/m 2 = 1 Pa (5)

Helilaine intensiivsus on otseselt võrdeline helirõhu ruuduga:

I = P 2 /(2  υ) , (7)

kus R- helirõhk,  - söötme tihedus, υ on heli kiirus antud keskkonnas.

6.Intensiivsuse tase. Intensiivsuse tase (helivõimsuse tase) on füüsikaline suurus, mis on arvuliselt võrdne:

L = log (I / I 0 ) , (8)

kus ma- heli intensiivsus, ma 0 =10 -12 W/m 2 - madalaim intensiivsus, mida inimkõrv tajub sagedusel 1000 Hz.

Intensiivsuse tase L, valemi (8) põhjal mõõdetakse bellides ( B). L = 1 B, kui I = 10I 0 .

Maksimaalne intensiivsus, mida inimkõrv tajub ma max = 10 W / m 2 , st. ma max / I 0 =10 13 või L max = 13 B.

Sagedamini mõõdetakse intensiivsust detsibellides ( dB):

L dB = 10 lg (I / I 0 ) ,L = 1dB juures I = 1,26I 0 .

Helivõimsuse taseme leiate helirõhu kaudu.

Sest ma~ R 2 , siis L (dB) = 10 lg (I / I 0 ) = 10 lg (P / P 0 ) 2 = 20 lg (P / P 0 ) , kus P 0 = 2  10 -5 Pa (mina jaoks 0 =10 -12 W/m 2 ).

7.Toonis nimetatakse heli, mis on perioodiline protsess (heliallika perioodilised võnked ei pruugi järgida harmooniaseadust). Kui heliallikas tekitab harmoonilist vibratsiooni x = ASinωt, siis nimetatakse seda heli lihtne või puhas toon. Keeruline toon vastab mitteharmoonilisele perioodilisele võnkumisele, mida Fourier' teoreemi kohaselt saab esitada lihtsate sagedustega toonide kogumina.  O(põhitoon) ja 2  O , 3  O jne, kutsuti ülemtoonid vastavate amplituudidega.

8.Akustiline spekter heli nimetatakse harmooniliste vibratsioonide kogumiks koos vastavate sageduste ja võnkeamplituudidega, milleks antud komplekstooni saab lagundada. Kompleksne toonide spekter on lineaarne, st. sagedus  O, 2  O jne.

9. Müra ( helimüra ) nimetatakse heli, mis on elastse keskkonna osakeste kompleksne, mittekorduv vibratsioon. Müra on ebaregulaarselt muutuvate keerukate toonide kombinatsioon. Müra akustiline spekter koosneb praktiliselt igast helivahemikus olevast sagedusest, st. müra akustiline spekter on pidev.

Heli võib olla ka helibuumi kujul. Helibuum- See on lühiajaline (tavaliselt intensiivne) heliefekt (popp, plahvatus jne).

10.Helilaine läbitungimis- ja peegelduskoefitsiendid. Meediumi oluline omadus, mis määrab heli peegeldumise ja läbitungimise, on iseloomulik impedants (akustiline takistus) Z = υ , kus  - söötme tihedus, υ on heli kiirus keskkonnas.

Kui tasapinnaline laine langeb näiteks tavaliselt kahe meediumi vahelisele liidesele, läheb heli osaliselt teise keskkonda ja osa helist peegeldub. Kui heli intensiivsus langeb ma 1 , möödub - ma 2 , peegeldub ma 3 = I 1 - Mina 2 , siis:

1) helilaine läbitungimiskoefitsient  helistas  = I 2 / I 1 ;

2) peegelduskoefitsient  kutsus:

= I 3 / I 1 = (I 1 - Mina 2 )/ ma 1 = 1-I 2 / I 1 =1-  .

Rayleigh näitas seda  =

Kui υ 1  1 = υ 2  2 , siis  =1 (maksimaalne väärtus), samas  =0 , st. peegeldunud lainet pole.

Kui Z 2 >> Z 1 või υ 2  2 >> υ 1  1 , siis   4 υ 1  1 / υ 2  2 ... Näiteks kui heli kukub õhust vette, siis  =4(440/1440000)=0,00122 või 0,122% langeva heli intensiivsus tungib õhust vette.

11. Reverb... Mis on reverb? Suletud ruumis peegeldub heli mitu korda laest, seintelt, põrandalt jne järk-järgult väheneva intensiivsusega. Seetõttu kostab heli pärast heliallika seiskumist mõnda aega mitme peegelduse tõttu (sumin).

Reverb nimetatakse heli järkjärguliseks nõrgenemise protsessiks suletud ruumides pärast helilainete allika kiirguse lakkamist. Reverberatsiooni aeg nimetatakse aega, mille jooksul heli intensiivsus kaja ajal väheneb 10 6 korda. Klassiruumide, kontserdisaalide jms kujundamisel. arvestama teatud aja (ajaintervalli) järelkaja saamise vajadust. Nii on näiteks Ametiühingute Maja kolonnisaali ja Moskva Suure Teatri puhul tühjade ruumide järelkõlaaeg vastavalt 4,55 s ja 2,05 s täidetud ruumide puhul - 1,70 s ja 1,55 s.