מאפיינים פיזיים ופיזיולוגיים של רעש, סטנדרטיזציה. מאפיינים פיזיולוגיים של רעש

המאפיינים הפיזיים של גלי קול, ובפרט, הם אובייקטיביים בטבעם וניתן למדוד אותם על ידי מכשירים מתאימים ביחידות סטנדרטיות. תחושת השמיעה המתעוררת בהשפעת גלי קול היא סובייקטיבית, אך תכונותיה נקבעות במידה רבה על ידי הפרמטרים של ההשפעה הפיזית.

• 7. אקוסטיקה

מהירות גל אקוסטית vנקבע על פי תכונות המדיום שבו הם מתפשטים - מודול האלסטי שלו הוצפיפות p:

מהירות קולבאוויר הוא כ-340 מ' לשנייה ותלוי בטמפרטורה (עם שינויי טמפרטורה, שינויים בצפיפות האוויר). במדיה נוזלית וברקמות רכות של הגוף, מהירות זו היא כ-1500 מ"ש, במוצקים - 3000-6000 מ"ש.

נוסחה (7.1), הקובעת את מהירות ההתפשטות של גלים אקוסטיים, אינה כוללת את תדירותם, ולכן לגלי קול בתדרים שונים באותו מדיום יש כמעט אותה מהירות. היוצא מן הכלל הוא גלים של תדרים המאופיינים בבליעה חזקה במדיום נתון. בדרך כלל תדרים אלו נמצאים מחוץ לטווח השמע (אולטרסאונד).

אם רעידות קול מייצגות מחזוריות

אורז. 7.1.

תהליך, אז נקראים צלילים כאלה גווניםאו צלילים מוזיקליים. יש להם ספקטרום הרמוני בדיד, המייצג קבוצה של הרמוניות עם תדרים ואמפליטודות ספציפיים. ההרמוניה הראשונה של תדר co נקראת טון ראשי,והרמוניות מסדרים גבוהים יותר (עם תדרים 2so, 3so, 4so וכו') - צלילים עיליים. לְנַקוֹת(או פשוט) טוֹןמתאים לתנודות קול שיש להן רק תדר אחד. באיור. איור 7.1 מציג את הספקטרום של טון מורכב, המכיל ארבעה רכיבים הרמוניים: 100, 200, 300 ו-400 הרץ. משרעת הטון הבסיסי נלקחת כ-100 %.

צלילים לא מחזוריים נקראים רעשים,בעלי ספקטרום אקוסטי רציף (איור 7.2). הם נגרמים מתהליכים שבהם המשרעת ותדירות תנודות הקול משתנות עם הזמן (רעידות של חלקי מכונה, רשרוש וכו').

אורז. 7.2.

עוצמת קול אני,כפי שצוין קודם לכן, זוהי האנרגיה של גל קול ליחידת שטח ליחידת זמן, והיא נמדדת ב-W/m2.

מאפיין פיזי זה קובע את רמת התחושה השמיעתית, הנקראת כרךוהוא פרמטר פיזיולוגי סובייקטיבי. הקשר בין עוצמה לעוצמה אינו פרופורציונלי. לעת עתה, נציין רק שככל שהעוצמה עולה, גם תחושת הקול עולה. ניתן לכמת את העוצמה על ידי השוואה בין תחושות השמיעה המופקות מגלי קול ממקורות בעלי עוצמות שונות.

כאשר צליל מתפשט במדיום, נוצר לחץ נוסף, הנע ממקור הקול למקלט. גודל זה לחץ קול Pמייצג גם את המאפיינים הפיזיים של הקול ואת מדיום ההתפשטות שלו. זה קשור לעוצמה אנייַחַס

כאשר p היא צפיפות המדיום; ו- מהירות התפשטות הקול במדיום.

גודל ז - רישקוראים לו התנגדות אקוסטית ספציפיתאוֹ עכבה אקוסטית ספציפית.

התדירות של תנודות הרמוניות של הצליל קובעת את הצד הזה של תחושת הצליל, הנקראת גובה הצליל.אם תנודות הצליל הן מחזוריות, אך אינן מצייתות לחוק הרמוני, אזי גובה הצליל מוערך על ידי האוזן בהתבסס על תדירות הטון היסודי (המרכיב ההרמוני הראשון בסדרת פורייה), שתקופתו עולה בקנה אחד עם תקופת אפקט הקול המורכב.

נציין כי היכולת להעריך את גובה הצליל של מכשיר שמיעה אנושי קשורה למשך הקול. אם זמן החשיפה לקול הוא פחות מ-1/20 שניות, אז האוזן לא מסוגלת להעריך את גובה הצליל.

רעידות קול הקרובות בתדירותן ונשמעות בו-זמנית נתפסות כצלילים בעלי גובה שונה אם הפרש התדרים היחסי עולה על 2-3%. עם הבדל קטן יותר בתדרים מופיעה תחושה של צליל מתמשך בגובה בינוני.

ההרכב הספקטרלי של רעידות הקול (ראה איור 7.1) נקבע על פי מספר הרכיבים ההרמוניים והיחס בין המשרעות והמאפיינים שלהם גָוֶןנשמע. גוון, כמאפיין פיזיולוגי של תחושת השמיעה, תלוי במידה מסוימת גם בקצב העלייה והשונות של הצליל.

רעש הוא כל צליל שאינו רצוי על ידי בני אדם. כקול, אנו תופסים תנודות אלסטיות המתפשטות בגלים במדיה מוצקה, נוזלית או גזית. גלי קול מתעוררים כאשר המצב הנייח של המדיום מופרע עקב השפעת כוח מטריד כלשהו עליו. במקרה זה, חלקיקי המדיום מתחילים להתנודד ביחס למיקום שיווי המשקל, ומהירות תנודות כאלה (מהירות רטט u) נמוכה משמעותית ממהירות התפשטות הגלים (מהירות הקול c).

במדיום גזי, מהירות הקול

כאשר x הוא האינדקס האדיאבטי (עבור אוויר x = 1.41); Pst ו-p הם הלחץ והצפיפות של הגז.

בתנאים אטמוספריים רגילים (t = 20° C ו- Pst = 760 מ"מ כספית), מהירות הקול c באוויר היא 344 m/s.

שדה קול הוא אזור בחלל שבו מתפשטים גלי קול. בכל נקודה בשדה הקול, הלחץ והמהירות של חלקיקי האוויר משתנים עם הזמן. ההבדל בין הערך המיידי של הלחץ הכולל לבין הלחץ הממוצע הנצפה בתווך לא מופרע נקרא לחץ קול. יחידת המדידה ללחץ קול היא N/m2.

השמיעה מושפעת מלחץ הקול הריבועי הממוצע

כאשר הסרגל פירושו ממוצע זמן, אשר באוזן האנושית מתרחש מעל T = 30-100 אלפיות השנייה.

בגל קול מישורי, כלומר כזה שבו המשטח העובר דרך נקודות עם אותו שלב רטט הוא מישור הניצב לכיוון התפשטות הרטט, היחס בין לחץ הקול למהירות הרטט אינו תלוי במשרעת של את התנודות.

זה שווה ל-(Ns/m3)

p/v = pc,

כאשר рс הוא ההתנגדות האקוסטית הספציפית של המדיום, אשר עבור אוויר, למשל, שווה ל-410 Ns/m3, עבור מים 1.5-106, עבור פלדה 4.8-107.

כאשר גל קול מתפשט, מתרחשת העברת אנרגיה. שטף האנרגיה הממוצע בכל נקודה במדיום ליחידת זמן, ליחידת משטח נורמלי לכיוון התפשטות הגל, נקרא עוצמת הקול באותה נקודה. עוצמת הצליל מסומנת באות / ונמדדת בוואט חלקי מטר מרובע (W/m2).

עוצמת הקול קשורה ללחץ הקול

הערכים של לחץ הקול ועוצמת הקול איתם צריך להתמודד בתרגול בקרת רעש יכולים להשתנות בגבולות רחבים: עד פי 108 בלחץ, עד פי 1016 בעוצמה. באופן טבעי, זה די לא נוח לפעול עם מספרים כאלה. העובדה החשובה ביותר היא שהאוזן האנושית מסוגלת להגיב לשינוי יחסי בעוצמה, ולא לשינוי מוחלט. תחושות אנושיות הנובעות מסוגים שונים של גירוי, במיוחד רעש, הן פרופורציונליות ללוגריתם של כמות אנרגיית הגירוי. לכן, הוכנסו ערכים לוגריתמיים - לחץ קול ורמות עוצמה המתבטאות בדציבלים (dB).

רמת עוצמת הקול (dB) נקבעת על ידי הנוסחה

Lj = 10log(J/J0)

כאשר J0 היא עוצמת הקול התואמת לסף השמיעה (J0 = 10-12 W/m2 בתדר של 1000 הרץ).

רמת לחץ קול (dB)

כאשר לחץ הקול p0 הסף נבחר כך שבתנאים אטמוספריים רגילים רמות לחץ הקול שוות לרמות העוצמה, כלומר p0 = 2*10-5 N/m2. עוצמת קול (W/m2)

J0 = p0/p0c0, (10)

כאשר р0с0 היא הצפיפות ומהירות הקול בתנאי אטמוספירה רגילים.

רמת העוצמה משמשת בחישובים אקוסטיים, ורמת לחץ הקול משמשת למדידת רעש ולהערכת השפעתו על בני אדם, שכן איבר השמיעה רגיש לא לעוצמה, אלא ללחץ שורש-ממוצע-ריבוע. אנו מקבלים את הקשר בין רמת העוצמה לרמת לחץ הקול על ידי חלוקת ביטוי (9) בביטוי (10) ולקחת את הלוגריתם

LJ = L + 101g(p0c0/pc).

בתנאי אטמוספירה רגילים

הפחתת רעש נמדדת גם בדציבלים:

לדוגמה, אם עוצמת הרעש של היחידה מופחתת פי 1000, אזי רמת העוצמה תופחת ב-

L1 - L2 = 10 lg 1000 = 30 dB.

במקרה שבו רעש מכמה מקורות נכנס לנקודה המחושבת, עוצמותיהם מתווספות, אך לא רמותיהן. במקרה זה, ההנחה היא שהמקורות אינם קוהרנטיים, כלומר הלחצים שהם יוצרים הם בעלי שלבים שרירותיים

J = J1 + J2 + ... + Jn.

רמת העוצמה הרצויה (dB) עם פעולה בו-זמנית של מקורות אלה מתקבלת על ידי חלוקת הצד השמאלי והימני של ביטוי זה ב-J0 ולקחת את הלוגריתם:

כאשר L1, L2, ..., Ln הם רמות לחץ הקול או רמות העוצמה שנוצרו על ידי כל אחד מהמקורות בנקודת התכנון.

לתכונות הנחשבות של סיכום רמות יש חשיבות מעשית רבה לדיכוי רעש. לפיכך, עם מספר רב של מקורות זהים, הפחתה רק של מעטים מהם לא תפחית את הרעש הכולל. אם רעש ממקורות בעוצמה שונה נכנס למקום העבודה, אז יש צורך להפחית תחילה את הרעש ממקורות חזקים יותר.

אם יש n מקורות רעש זהים עם רמת לחץ קול Li שנוצרה על ידי כל מקור, אז הרעש הכולל (dB)

L = Li + 10lgn.

מנוסחה זו ניתן לראות ששני מקורות זהים ייצרו יחד רמה 3dB גדולה יותר מכל מקור.

אורז. 38. עקומות בנפח שווה של צלילים

סולם הדציבלים הלוגריתמי מאפשר לך לקבוע רק את המאפיינים הפיזיים של הרעש. עם זאת, הוא בנוי בצורה כזו שערך הסף של לחץ הקול p0 מתאים לסף השמיעה בתדר של 1,000 הרץ.

למערכת השמיעה האנושית יש רגישות לא שווה לצלילים בתדרים שונים, כלומר, הרגישות הגדולה ביותר בתדרים בינוניים וגבוהים (800-4000 הרץ) והפחות בתדרים נמוכים (20-100 הרץ). לכן, לצורך הערכה פיזיולוגית של רעש, משתמשים בעקומות בעוצמה שווה (איור 38), המתקבלות מתוצאות חקר המאפיינים של איבר השמיעה כדי להעריך צלילים בתדרים שונים על פי התחושה הסובייקטיבית של עוצמת הקול, כלומר, לשפוט מי מהם חזק יותר או חלש יותר.

רמות העוצמה נמדדות בפונים. בתדר של 1000 הרץ, מניחים שרמות הווליום שוות לרמות לחץ הקול.

כל תלות של כל כמות (לדוגמה, לחץ קול) בזמן יכולה להיות מיוצגת כסכום של מספר סופי או אינסופי של תנודות סינוסואידיות של כמות זו (ראה פרק 4).

כל תנודה כזו מאופיינת בערך השורש-ממוצע-ריבוע שלה של הכמות הפיזיקלית והתדר f, כלומר, מספר התנודות בשנייה (Hz).

האוזן האנושית יכולה לקלוט רק תנודות שתדירויותיהן נעות בין 16-20 ל-16,000-20,000 הרץ. מתחת ל-16 הרץ ומעל ל-20,000 הרץ ישנם, בהתאמה, אזורים של אינפרסאונד ואולטרסאונד שאינם נשמעים לבני אדם.

התלות של ערכי ה-rms של רכיבי הרעש הסינוסואידים (או רמות הדציבלים המתאימות להם) בתדר נקראת ספקטרום התדרים של הרעש (או פשוט ספקטרום).

ספקטרות מתקבלות באמצעות מנתחי רעש - קבוצה של מסננים חשמליים המעבירים אות בפס תדר מסוים - פס המעבר.

אֲקוּסְטִיקָה– תחום פיזיקה החוקר רעידות וגלים אלסטיים, שיטות לייצור ורישום רעידות וגלים והאינטראקציה שלהם עם החומר.

צליל במובן הרחב הוא תנודות אלסטיות וגלים המתפשטים בחומרים גזים, נוזליים ומוצקים; במובן הצר, תופעה הנתפסת באופן סובייקטיבי על ידי איבר השמיעה של בני אדם ובעלי חיים. בדרך כלל, האוזן האנושית שומעת קול בטווח התדרים שבין 16 הרץ ל-20 קילו-הרץ.

צליל עם תדר מתחת ל-16 הרץ נקרא אינפרסאונד, מעל 20 קילו-הרץ - אולטרסאונד, והגלים האלסטיים בתדירות הגבוהה ביותר בטווח שבין 10 9 ל 10 12 הרץ - היפרסאונד.

צלילים הקיימים בטבע מתחלקים למספר סוגים.

בום על - קולי- זוהי השפעת קול קצרת טווח (מחיאות כפיים, פיצוץ, מכה, רעם).

טוֹןהוא צליל שהוא תהליך תקופתי. המאפיין העיקרי של הטון הוא תדר. הטון יכול להיות פשוט, מאופיין בתדר אחד (למשל, מופק על ידי מזלג כוונון, מחולל קול), או מורכב (מופק, למשל, על ידי מכשיר דיבור, כלי נגינה).

טון מורכביכול להיות מיוצג כסכום של גוונים פשוטים (מפורקים לטונים מרכיבים). התדירות הנמוכה ביותר של פירוק כזה תואמת טון יסוד, והשאר - צלילים עיליים, או תוֹרַת הַרמוֹנִיָה. לצלילים על יש תדרים שהם כפולות של התדר הבסיסי.

הספקטרום האקוסטי של טון הוא סכום כל התדרים שלו, המציין את העוצמות או המשרעות היחסיות שלהם.

רַעַשׁ- זהו צליל בעל תלות זמן מורכבת שאינה חוזרת, והוא שילוב של גוונים מורכבים המשתנים באקראי. הספקטרום האקוסטי של הרעש הוא רציף (רשרוש, חריקה).

מאפיינים פיזיים של צליל:

א) מְהִירוּת (v). הקול עובר בכל מדיום מלבד ואקום. מהירות התפשטותו תלויה בגמישות, בצפיפות ובטמפרטורה של המדיום, אך אינה תלויה בתדירות התנודות. מהירות הקול באוויר בתנאים רגילים היא כ-330 מטר לשנייה (» 1200 קמ"ש). מהירות הקול במים היא 1500 מ' לשנייה; מהירות הקול ברקמות הרכות של הגוף היא בעלת חשיבות דומה.

ב) עָצמָה (אני) – המאפיין האנרגיה של צליל הוא צפיפות שטף האנרגיה של גל קול. עבור האוזן האנושית, שני ערכי עוצמה חשובים (בתדר של 1 קילו-הרץ):

סף שמיעה – אני 0 = 10–12 W/m2; סף כזה נבחר על בסיס אינדיקטורים אובייקטיביים - זהו הסף המינימלי לתפיסת קול על ידי האוזן האנושית הרגילה; יש אנשים שיש להם אינטנסיביות אני 0 יכול להיות 10-13 או 10-9 W/m2;

סף כאב – אנימקסימום - 10 W/m2; אדם מפסיק לשמוע צליל בעוצמה כזו ותופס אותו כתחושת לחץ או כאב.

V) לחץ קול (ר). התפשטות גל קול מלווה בשינוי בלחץ.

לחץ קול (ר) – זהו הלחץ הנוצר בנוסף כאשר גל קול עובר בתווך; זה עודף מעל הלחץ הממוצע של הסביבה.

מבחינה פיזיולוגית, לחץ הקול מתבטא כלחץ על עור התוף. שני ערכים של פרמטר זה חשובים לאדם:

- לחץ קול בסף השמיעה - פ 0 = 2×10 –5 Pa;

- לחץ קול בסף הכאב - ר m ax =

בין עוצמה ( אני) ולחץ קול ( ר) יש קשר:

אני = פ 2 /2rv,

איפה ר- צפיפות המדיום, v– מהירות הקול במדיום.

ז) עכבה אופיינית של המדיום (רא) הוא המכפלה של הצפיפות הבינונית ( ר) למהירות התפשטות הקול ( v):

רא = rv.

מקדם השתקפות (ר) – ערך השווה ליחס בין עוצמות הגלים המוחזרים והגלים הנכנסים:

ר = אני neg / אניכָּרִית.

רמחושב לפי הנוסחה:

ר = [(רא 2 - ר a 1)/( ר a 2+ רא 1)] 2 .

עוצמת הגל השבור תלויה בשידור.

שידור (ב) – ערך השווה ליחס בין העוצמות של הגלים המשודרים (הנשברים) והנכנסים:

ב = אניעבר / אניכָּרִית.

עבור נפילה רגילה, המקדם במחושב לפי הנוסחה

ב = 4(ר 1/ ר a 2)/( ר 1/ ר a 1 + 1) 2 .

שימו לב שסכום מקדמי ההשתקפות והשבירה שווה לאחדות, וערכיהם אינם תלויים בסדר בו עובר הצליל דרך אמצעי התקשורת הללו. לדוגמה, עבור מעבר צליל מאוויר למים, המקדמים זהים למעבר בכיוון ההפוך.

ד) רמת אינטנסיביות. כאשר משווים את עוצמת הצליל, נוח להשתמש בסולם לוגריתמי, כלומר, להשוות לא את הערכים עצמם, אלא הלוגריתמים שלהם. לשם כך, נעשה שימוש בערך מיוחד - רמת עוצמה ( ל):

ל = lg(אני/אני 0);ל = 2lg(פ/פ 0). (1.3.79)

יחידת רמת העוצמה היא - לבן, [ב].

האופי הלוגריתמי של התלות של רמת האינטנסיביות בעוצמה עצמה אומר שעם עלייה בעוצמה פי 10, רמת העצימות עולה ב-1 B.

בל אחד הוא ערך גדול, כך שבפועל משתמשים ביחידת עוצמה קטנה יותר - דֵצִיבֵּל[dB]: 1 dB = 0.1 B. רמת העוצמה בדציבלים באה לידי ביטוי בנוסחאות הבאות:

ל DB = 10 lg(אני/אני 0); ל DB = 20 lg(פ/פ 0).

אם גלי קול מגיעים לנקודה נתונה מ כמה מקורות לא קוהרנטיים, אז עוצמת הצליל שווה לסכום העוצמות של כל הגלים:

אני = אני 1 + אני 2 + ...

כדי למצוא את רמת העוצמה של האות המתקבל, השתמש בנוסחה הבאה:

ל = lg(10ל l +10 ל l + ...).

כאן העוצמות חייבות לבוא לידי ביטוי בלה. הנוסחה למעבר היא

ל= 0.l× ל DB.

מאפיינים של תחושת שמיעה:

גובה הצלילנקבעת בעיקר על ידי תדירות הטון היסודי (ככל שהתדר גבוה יותר, כך הצליל נתפס גבוה יותר). במידה פחותה, הגובה תלוי בעוצמת הגל (צליל בעוצמה גדולה יותר נתפס כנמוך יותר).

גָוֶןהצליל נקבע על ידי הספקטרום ההרמוני שלו. ספקטרים ​​אקוסטיים שונים מתאימות לגוונים שונים, גם כאשר הטון הבסיסי שלהם זהה. גוון הוא מאפיין איכותי של צליל.

עוצמת קולהיא הערכה סובייקטיבית של רמת עוצמתו.

חוק וובר-פכנר:

אם מגבירים את הגירוי בהתקדמות גיאומטרית (כלומר באותו מספר פעמים), אז תחושת הגירוי הזה עולה בהתקדמות אריתמטית (כלומר באותה כמות).

עבור צליל עם תדר של 1 קילו-הרץ, הזן את יחידת עוצמת הקול - רקע כללי, המתאים לרמת עוצמה של 1 dB. עבור תדרים אחרים, רמת העוצמה מתבטאת גם ב רקעיםלפי הכלל הבא:

העוצמה של צליל שווה לרמת עוצמת הקול (dB) בתדר של 1 קילו-הרץ שגורם לאדם ה"ממוצע" לקבל את אותה תחושת עוצמה כמו צליל נתון, וכן

E = klg(אני/אני 0). (1.3.80)

דוגמה 32.הצליל התואם את רמת העוצמה ברחוב ל 1 = 50 dB, נשמע בחדר כסאונד עם רמת עוצמה ל 2 = 30 dB. מצא את היחס בין עוצמות הקול ברחוב ובחדר.

נָתוּן: ל 1 = 50 dB = 5 B;

ל 2 = 30 dB = 3 B;

אני 0 = 10–12 ואט/מ"ר.

למצוא: אני 1 /אני 2 .

פִּתָרוֹן. על מנת למצוא את עוצמת הצליל בחדר וברחוב, אנו כותבים נוסחה (1.3.79) לשני המקרים הנחשבים בבעיה:

ל 1 = lg(אני 1 /אני 0); ל 2 = lg(אני 2 /אני 0),

מהמקום שבו אנו מבטאים את העוצמה אני 1 ו אני 2:

5 = lg(אני 1 /אני 0) Þ אני 1 = אני 0 × 10 5 ;

3 = lg(אני 2 /אני 0) Þ אני 2 = אני 0 × 10 3 .

מובן מאליו: אני 1 /אני 2 = 10 5 /10 3 = 100.

תשובה: 100.

דוגמה 33.עבור אנשים עם תפקוד לקוי של האוזן התיכונה, מכשירי שמיעה מיועדים להעביר רעידות ישירות לעצמות הגולגולת. עבור הולכת עצם, סף השמיעה גבוה ב-40 dB מאשר להולכת אוויר. מהי עוצמת הקול המינימלית שאדם עם לקות שמיעה יכול לקלוט?

נָתוּן: ל k = לב + 4.

למצוא: אנידקה

פִּתָרוֹן. להולכת עצם ואוויר, לפי (1.3.79),

ל k = lg(אנידקה/ אני 0); לב = lg(אני 2 /אני 0), (1.3.81)

איפה אני 0 – סף שמיעה.

מתנאי הבעיה ו-(1.3.81) עולה כי

ל k = lg(אנידקה/ אני 0) = לב + 4 = lg(אני 2 /אני 0) + 4, מאיפה

lg(אנידקה/ אני 0) – lg(אני 2 /אני 0) = 4, כלומר,

lg[(אנידקה/ אני 0) : (אני 2 /אני 0)] = 4 Þ lg(אנידקה/ אני 2) = 4, יש לנו:

אנידקה/ אני 2 = 10 4 Þ אני min = אני 2 × 10 4 .

בְּ אני 2 = 10–12 ואט/מ"ר, אני min = 10–8 W/m2.

תשובה: אני min = 10–8 W/m2.

דוגמה 34.צליל בתדר של 1000 הרץ עובר דרך הקיר, ועוצמתו יורדת מ-10-6 W/m2 ל-10-8 W/m2. כמה ירדה רמת העצימות?

נָתוּן: נ= 1000 הרץ;

אני 1 = 10 –6 W/m2;

אני 2 = 10–8 W/m2;

אני 0 = 10–12 ואט/מ"ר.

למצוא: ל 2 – ל 1 .

פִּתָרוֹן. אנו מוצאים את רמות עוצמת הקול לפני ואחרי מעבר הקיר מ-(1.3.79):

ל 1 = lg(אני 1 /אני 0); ל 2 = lg(אני 2 /אני 0), מאיפה

ל 1 = lg(10 –6 /10 –12) = 6; ל 2 = lg(10 –8 /10 –12) = 4.

לאחר מכן ל 2 – ל 1 = 6 - 4 = 2 (B) = 20 (dB).

תשובה: רמת העוצמה ירדה ב-20 dB.

דוגמה 35.עבור אנשים עם שמיעה תקינה, שינוי בעוצמת הקול מורגש כאשר עוצמת הצליל משתנה ב-26%. לאיזה מרווח עוצמת הקול מתאים השינוי המצוין בעוצמת הצליל? תדר הקול הוא 1000 הרץ.

נָתוּן: נ= 1000 הרץ;

אני 0 = 10–12 W/m2;

ד.אי. = 26 %.

למצוא: ד.ל..

פִּתָרוֹן. עבור תדר צליל השווה ל-1000 הרץ, סולמות עוצמת הצליל ועוצמת הקול תואמים לפי הנוסחה (1.3.80), שכן ק = 1,

E = klg(אני/אני 0) = lg(אני/אני 0) = ל, איפה

ד.ל. = lg(DI/I 0) = 11.4 (B) = 1 (dB) = 1 (רקע).

תשובה: רקע אחד.

דוגמה 36.רמת עוצמת המקלט היא 90 dB. מהי רמת העוצמה המקסימלית של שלושה מקלטים הפועלים בו זמנית?

קול או רעש מתרחשים במהלך תנודות מכניות במדיה מוצקה, נוזלית וגזית. רעש הוא מגוון של צלילים המפריעים לפעילות אנושית רגילה וגורמים לאי נוחות. צליל הוא תנועת תנודה של תווך אלסטי, הנתפס על ידי איבר השמיעה שלנו. קול המתפשט באוויר נקרא בדרך כלל באוויררַעַשׁ; קול המועבר דרך מבני בניין נקרא מִבנִי.תנועת גל קול באוויר מלווה בעלייה וירידה תקופתית בלחץ. עלייה תקופתית בלחץ באוויר בהשוואה ללחץ אטמוספרי בסביבה בלתי מופרעת נקראת נשמעלַחַץ ר(פא), זה לשינויים בלחץ האוויר שאיבר השמיעה שלנו מגיב. ככל שהלחץ גדול יותר, כך גדל הגירוי של איבר השמיעה ותחושת עוצמת הקול. גל קול מאופיין בתדר וומשרעת של רטט. המשרעת של תנודות גלי הקול קובעת את לחץ הקול; ככל שהמשרעת גדולה יותר, כך לחץ הצליל גדול יותר והקול חזק יותר. הזמן של תנודה אחת נקרא תקופת תנודה T(עם): T=1/f.

המרחק בין שני חלקי אוויר סמוכים בעלי אותו לחץ קול בו זמנית נקבע על ידי אורך הגל איקס.

החלק בחלל שבו נעים גלי קול נקרא שדה קול.כל נקודה בשדה הקול מאופיינת בלחץ קול מסוים רומהירות התנועה של חלקיקי אוויר.

צלילים במדיום איזוטרופי יכולים לנוע בצורה של גלים כדוריים, מישוריים וגלים גליליים. כאשר גודל מקור הקול קטן בהשוואה לאורך הגל, הקול נע לכל הכיוונים בצורה של גלים כדוריים. אם גודל המקור גדול מאורך גל הקול הנפלט, אז הקול עובר בצורה של גל מישור. גל מישור נוצר במרחקים ניכרים ממקור בכל גודל.

מהירות התפשטות של גלי קול עםתלוי בתכונות האלסטיות, בטמפרטורה ובצפיפות של המדיום שבו הם מתפשטים. עם תנודות קול של המדיום (לדוגמה, אוויר), חלקיקי אוויר אלמנטריים מתחילים להתנודד סביב מיקום שיווי המשקל. מהירות הרעידות הללו vהרבה פחות ממהירות גלי הקול באוויר עם.

מהירות התפשטות גלי הקול (מ/ש)

C=λ/Tאוֹ C=λf

מהירות הקול באוויר ב ט= 20 מעלות צלזיוס שווה בקירוב ל-334, בפלדה - 5000, בבטון - 4000 מ' לשנייה. בשדה קול חופשי, שבו אין גלי קול מוחזרים, מהירות הרעידות היחסיות

v = р/ρс,

איפה ר- לחץ קול, אבא; ρ - צפיפות המדיום, ק"ג/מ"ר; ρс- התנגדות אקוסטית ספציפית של מדיה (עבור אוויר ρс= 410 Pa-s/m).

כאשר גלי קול מתפשטים, מתרחשת העברת אנרגיה. אנרגיית הצליל המועברת נקבעת על פי עוצמת הצליל אני. בתנאי שדה קול חופשי, עוצמת הקול נמדדת לפי כמות האנרגיה הממוצעת העוברת ליחידת זמן דרך משטח יחידה המאונך לכיוון התפשטות הקול.

עוצמת הצליל (W/m2) היא כמות וקטורית וניתן לקבוע אותה מהקשר הבא

I=p 2 /(ρc); I=v∙p:

איפה ר- ערך לחץ קול מיידי, Pa; v- ערך מיידי של מהירות תנודה, m/s.

עוצמת הרעש (W/m2) העוברת דרך פני השטח של כדור ברדיוס r שווה להספק המוקרן של המקור W,חלקי שטח הפנים של המקור:

I= W/(4πr 2).

תלות זו קובעת את החוק הבסיסי של התפשטות הקול בשדה קול חופשי (מבלי לקחת בחשבון הנחתה), לפיו עוצמת הצליל יורדת ביחס הפוך לריבוע המרחק.

המאפיין של מקור קול הוא עוצמת קול W(W), הקובע את הכמות הכוללת של אנרגיית הקול הנפלטת על ידי כל פני השטח של המקור סליחידת זמן:

איפה אני נ- עוצמת זרימת אנרגיית הקול בכיוון הנורמלי לאלמנט פני השטח.

אם נתקלים במכשול לאורך נתיב גלי הקול, אז עקב תופעות עקיפה גלי הקול מתכופפים סביב המכשול. ככל שאורך הגל גדול יותר בהשוואה לממדים הליניאריים של המכשול, כך גדל הכיפוף. כאשר אורך הגל קטן מגודל המכשול, נצפית השתקפות גלי קול והיווצרות "צל קול" מאחורי המכשול, כאשר רמות הקול נמוכות משמעותית בהשוואה לרמת הקול הפועלת על המכשול. לכן, צלילים בתדר נמוך מתכופפים בקלות סביב מכשולים ומתפשטים למרחקים ארוכים. נסיבות אלו תמיד חייבות להילקח בחשבון בעת ​​שימוש במחסומי רעש.

בחלל סגור (חדר ייצור), גלי קול, המוחזרים ממכשולים (קירות, תקרות, ציוד), יוצרים מה שנקרא שדה קול מפוזר בתוך החדר, שבו כל כיווני ההתפשטות של גלי הקול סבירים באותה מידה.

פירוק הרעש לטונים המרכיבים שלו (צלילים באותו תדר) עם קביעת העוצמות שלהם נקרא ניתוח ספקטרלי,וייצוג גרפי של הרכב התדרים של רעש - ספֵּקטרוּם.כדי לקבל ספקטרום תדרים של רעש, רמות לחץ הקול נמדדות בתדרים שונים באמצעות מד רעש ומנתח ספקטרום. בהתבסס על תוצאות המדידות הללו, נבנה ספקטרום רעש בתדרים ממוצעים גיאומטריים קבועים של 63, 125, 250, 500, 1000, 2000, 4000, 8000 הרץ.

הלאה לאורז! 11.1, a...g מציג גרפים של תנודות קול בקואורדינטות (רמת לחץ קול - זמן). באיור. 11.1, ד...זספקטרום הקול מוצגים בקואורדינטות (רמת לחץ קול - תדר). ספקטרום התדרים של רטט מורכב, המורכב מהרבה גוונים פשוטים (תנודות), מיוצג על ידי מספר קווים ישרים בגבהים שונים, הבנויים בתדרים שונים.

אורז. 11.1. גרפים של רעידות קול התואמות לספקטרום הצליל שלהם.

איבר השמיעה האנושי מסוגל לקלוט טווח משמעותי של עוצמות קול - החל מקושי לשמוע (בסף השמיעה) ועד לקולות בסף הכאב. עוצמת הקול בסף הכאב גבוהה פי 10 16 מעוצמת הקול בסף השמיעה. עוצמת הקול (W/m2) ולחץ הקול (Pa) בסף השמיעה של צליל בתדר של 1000 הרץ הם בהתאמה אני 0=10 -12 ו p o= 2∙.1О -5.

השימוש המעשי בערכים מוחלטים של כמויות אקוסטיות, למשל, לייצוג גרפי של התפלגות לחץ הקול ועוצמות הקול לאורך ספקטרום התדרים, אינו נוח בגלל גרפים מסורבלים. בנוסף, חשוב לקחת בחשבון את העובדה שאיבר השמיעה האנושי מגיב לשינוי יחסי בלחץ הקול ובעוצמתו ביחס לערכי הסף. לכן, באקוסטיקה נהוג לפעול לא עם ערכים מוחלטים של עוצמת קול או לחץ קול, אלא עם הרמות הלוגריתמיות היחסיות שלהם. ל,נלקח ביחס לערכי סף ρ oאוֹ אני 0.

יחידת המדידה לרמת עוצמת הקול היא בל אחד (B). Bel הוא הלוגריתם העשרוני של היחס בין עוצמת הצליל I לעוצמת הסף. בְּ אני/אני 0= 10 רמת עוצמת הקול ל=1B, בשעה אני/אני 0=100 ל= 2B; בְּ- אני/אני 0=1000 ל= 3B וכו'.

עם זאת, האוזן האנושית יכולה להבחין בבירור בשינוי ברמת הקול של 0.1 B. לכן, בתרגול של מדידות וחישובים אקוסטיים, נעשה שימוש בערך של 0.1 B, הנקרא דציבל (dB). כתוצאה מכך, רמת עוצמת הקול (dB) נקבעת על ידי הקשר

L=10∙lgI/I 0.

כי I = Р 2 /ρс,ואז רמת לחץ הקול (dB) מחושבת באמצעות הנוסחה

L = 20lgP/P 0 .

איבר השמיעה האנושי והמיקרופונים של מדי רמת הקול רגישים לשינויים ברמת לחץ הקול, ולכן נורמליזציה של רעש והדרגתיות של מאזני מכשירי המדידה מתבצעים בהתאם לרמת לחץ הקול (dB). במדידות וחישובים אקוסטיים, נעשה שימוש בערכים לא שיא (מקסימום) של פרמטרים I; ר; W,וערכי השורש-ממוצע-ריבוע שלהם, אשר עבור תנודות הרמוניות נמוכים פי כמה מהמקסימום. הכנסת ערכי שורש ממוצע ריבועים נקבעת על ידי העובדה שהם משקפים ישירות את כמות האנרגיה הכלולה באותות המתאימים המתקבלים במכשירי מדידה, כמו גם על ידי העובדה שאיבר השמיעה האנושי מגיב לשינויים בגוף. לחץ צליל שורש ממוצע ריבוע.

במתקן ייצור יש בדרך כלל מספר מקורות רעש, שכל אחד מהם משפיע על רמת הרעש הכוללת. בעת קביעת רמת הקול ממספר מקורות, נעשה שימוש בתלות מיוחדת, שכן רמות הקול אינן מתווספות אריתמטית. לדוגמה, אם כל אחת משתי פלטפורמות רטט יוצרת רעש של 100 dB, אז רמת הרעש הכוללת במהלך פעולתן תהיה 103 dB, ולא 200 dB.

שני מקורות זהים יחד מייצרים רמת רעש גדולה ב-3 dB מהרמה של כל מקור.

רמת רעש כוללת מ פמקורות של רמת רעש שווה בנקודה במרחק שווה מהם נקבעים על ידי הנוסחה

L sum =L+10lg n

איפה ל- רמת רעש של מקור אחד.

רמת הרעש הכוללת בנקודת התכנון ממספר שרירותי של מקורות בעוצמות שונות נקבעת על ידי המשוואה

איפה L 1,..., Ln- רמות לחץ קול או רמות עוצמה המיוצרות על ידי כל מקור בנקודת התכנון.

11.2. אפקט של רעש

על גוף האדם. רמות רעש מותרות

מנקודת מבט פיזיולוגית, רעש הוא כל צליל שלא נעים לתפיסה, מפריע לדיבור הדיבור ומשפיע לרעה על בריאות האדם. איבר השמיעה האנושי מגיב לשינויים בתדירות, בעוצמה ובכיוון הקול. אדם מסוגל להבחין בין צלילים בטווח התדרים שבין 16 ל-20,000 הרץ. גבולות התפיסה של תדרי הקול אינם זהים עבור אנשים שונים; הם תלויים בגיל ובמאפיינים האישיים. תנודות בתדר מתחת ל-20 הרץ (אינפרסאונד)ועם תדר מעל 20,000 הרץ (אולטרסאונד),למרות שהם אינם גורמים לתחושות שמיעה, הם קיימים באופן אובייקטיבי ומייצרים השפעה פיזיולוגית ספציפית על גוף האדם. הוכח כי חשיפה ממושכת לרעש גורמת לשינויים בריאותיים שליליים שונים בגוף.

מבחינה אובייקטיבית, השפעת הרעש מתבטאת בצורה של עלייה בלחץ הדם, דופק מהיר ונשימה, ירידה בחדות השמיעה, קשב מוחלש, פגיעה מסוימת בקואורדינציה המוטורית וירידה בביצועים. באופן סובייקטיבי, השפעת הרעש יכולה להתבטא בצורה של כאב ראש, סחרחורת, נדודי שינה וחולשה כללית. מכלול השינויים המתרחשים בגוף בהשפעת רעש נחשב לאחרונה על ידי רופאים כ"מחלת רעש".

מחקרים רפואיים ופיזיולוגיים הראו, למשל, שכאשר מבצעים עבודה מורכבת בחדר עם רמת רעש של 80...90 dBA, על עובד בממוצע להשקיע 20% יותר מאמץ פיזי ועצבני כדי להשיג פריון עבודה ברמת רעש של 70 dBA. בממוצע, ניתן להניח שירידה ברמת הרעש ב-6...10dBA מביאה לעלייה בפריון העבודה ב-10...12%.

כאשר נכנסים לעבודה עם רמות רעש גבוהות, על העובדים לעבור בדיקה רפואית בהשתתפות רופא אף אוזן גרון, נוירולוג ומטפל. בדיקות תקופתיות של עובדים בבתי מלאכה רועשים חייבות להתבצע בתוך התקופות הבאות: אם רמת הרעש ברצועת אוקטבות כלשהי עולה על 10 dB - אחת לשלוש שנים; מ-11 עד 20 dB - פעם אחת ושנתיים; מעל 20 dB - פעם בשנה. אנשים מתחת לגיל 18 ועובדים הסובלים מליקוי שמיעה, אוטוקלרוזיס, הפרעות בתפקוד הווסטיבולרי, נוירוזה, מחלות של מערכת העצבים המרכזית או מחלות לב וכלי דם אינם מתקבלים לעבודה בסדנאות רועשות.

הבסיס לוויסות הרעש הוא הגבלת אנרגיית הקול המשפיעה על אדם במהלך משמרת עבודה לערכים בטוחים לבריאותו ולביצועיו. התקינה לוקחת בחשבון את ההבדל בסכנה הביולוגית 4 של רעש בהתאם להרכב הספקטרלי ומאפייני הזמן ומתבצעת בהתאם ל-GOST 12.1.003-83. בהתבסס על אופי הספקטרום, הרעש מתחלק ל: פס רחב עם פליטת אנרגיית קול בספקטרום רציף ברוחב יותר מאוקטבה אחת; טונאלי עם פליטת אנרגיית קול בצלילים בודדים.

התקינה מתבצעת בשתי שיטות: 1) לפי ספקטרום הרעש המרבי; 2) לפי רמת קול (dBA), הנמדדת כאשר תגובת תדר ההתאמה "A" של מד רמת הקול מופעלת. על פי הספקטרום המגביל, רמות לחץ הקול מנורמלות בעיקר עבור רעש קבוע בפסי תדר אוקטבות סטנדרטיים עם תדרים ממוצעים גיאומטריים 63; 125; 250; 500; 1000; 2000; 4000; 8000 הרץ.

רמות לחץ הקול במקומות עבודה בטווח התדרים המוסדר לא יעלו על הערכים המצוינים ב-GOST 12.1.003-83. להערכה משוערת של הרעש, ניתן להשתמש במאפיין הרעש ברמות הקול ב-dBA (כאשר מאפיין התיקון של מד רמת הקול "A" מופעל), שבו הרגישות של כל נתיב מדידת הרעש תואמת את הרגישות הממוצעת של איבר השמיעה האנושי בתדרים שונים של הספקטרום.

התקינה לוקחת בחשבון את הסיכון הביולוגי הגדול יותר של רעש טונאלי ודחף על ידי הכנסת תיקונים מתאימים.

נתונים רגולטוריים על רמות לחץ קול אוקטבה ב-dB, רמות קול ב-dBA עבור מפעלים תעשייתיים וכלי רכב ניתנים ב-GOST 12.1003-83. עבור מבני מגורים וציבור, התקינה מתבצעת על פי SN 3077-84 "תקנים סניטריים לרעש מותר ב מבני מגורים, מבני ציבור ובאזורי מגורים".

11.3. מכשירי מדידת רעש

למדידת רמות הרעש נעשה שימוש במדדי רמת קול, שהמרכיבים העיקריים בהם הם מיקרופון הממיר רעידות קול של האוויר לאלו חשמליות, מגבר וחוגה או מחוון דיגיטלי. מדי רמת קול אובייקטיביים מודרניים הם בעלי מאפייני תדר מתקן "A" ו-"Lin". המאפיין הליניארי (Lin) משמש בעת מדידת רמות לחץ קול ברצועות אוקטבות 63...8000 הרץ, כאשר למד רמת הקול יש אותה רגישות בכל טווח התדרים. על מנת שקריאת מד רמת הקול יהיו קרובים יותר לתחושות הסובייקטיביות של עוצמת קול, נעשה שימוש במד רמת הקול המאפיין "A", המתאים בערך לרגישות איבר השמיעה בעוצמות שונות. טווח רמות הרעש הנמדד על ידי מדי רמת קול הוא 30...140 dB.

ניתוח תדרים של רעש מתבצע על ידי מד רמת קול עם מנתח ספקטרום צמוד, שהוא סט של מסננים אקוסטיים, שכל אחד מהם עובר פס תדר צר המוגדר על ידי הגבולות העליונים והתחתונים של פס האוקטבות. כדי לקבל תוצאות דיוק גבוהות בתנאי ייצור, רק רמת הקול ב-dBA מוקלטת, וניתוח ספקטרלי מתבצע באמצעות הקלטה של ​​רעש, המפוענח באמצעות ציוד נייח.

בנוסף למכשירים העיקריים (מד רמת קול ומנתח), נעשה שימוש במקליטים, המתעדים על קלטת נייר את התפלגות רמות הרעש על פני תדרים ספקטרליים, ובספקטרומטר, המאפשר להציג את התהליך המנותח על המסך. מכשירים אלה לוכדים תמונה ספקטרלית כמעט מיידית של רעש.

11.4. אמצעים ושיטות להגנה מפני רעש

פיתוח אמצעים למלחמה ברעש תעשייתי צריך להתחיל בשלב של תכנון תהליכים ומכונות טכנולוגיות, פיתוח תכנית קומה ותכנית אב לארגון, כמו גם רצף הפעולות הטכנולוגי. אמצעים אלה עשויים להיות: הפחתת רעש במקורו; הפחתת רעש לאורך נתיבי ההתפשטות שלו; פעילות אדריכלית ותכנון; שיפור תהליכים ומכונות טכנולוגיות; טיפול אקוסטי בחצרים.

הפחתת הרעש במקורו היא היעילה והחסכונית ביותר. בכל מכונה (מנוע חשמלי, מאוורר, פלטפורמת רטט), כתוצאה מרעידות (התנגשויות) הן של המכונה כולה והן של חלקיה המרכיבים (גלגלי שיניים, מיסבים, צירים, גלגלי שיניים), מתעורר רעש ממקור מכני, אווירודינמי ואלקטרומגנטי.

בעת הפעלת מנגנונים שונים, ניתן להפחית את הרעש ב-5...10dB על ידי: ביטול פערים בהילוכים וחיבורים של חלקים עם מיסבים; השימוש בחיבורי גלובואיד ושברון; שימוש נרחב בחלקי פלסטיק. גם הרעש במיסבים ובגלגלי שיניים יורד ככל שהמהירות והעומס יורדים. לעתים קרובות, רמות רעש מוגברות מתרחשות עקב תיקון בטרם עת של ציוד, כאשר הידוק החלקים נחלש ומתרחש בלאי בלתי מקובל של חלקים. הפחתת הרעש של מכונות רטט מושגת על ידי: הפחתת שטח האלמנטים הרוטטים; החלפת כונני ציוד ושרשרת בחגורת V או הידראולית; החלפת מיסבים מתגלגלים למיסבים חלקים, כאשר הדבר אינו גורם לעלייה משמעותית בצריכת האנרגיה (הפחתת רעש עד 15 dB); הגדלת האפקטיביות של בידוד רעידות, שכן הפחתת רמת הרטט של חלקים תמיד מובילה לירידה ברעש; הפחתת עוצמת תהליך יצירת הרטט עקב עלייה קלה בזמן הרטט.

לעתים קרובות ניתן להפחית רעש ממקור אווירודינמי ואלקטרומגנטי רק על ידי הפחתת הכוח או מהירויות הפעולה של המכונה, מה שיוביל בהכרח לירידה בפריון או לשיבוש התהליך הטכנולוגי. לכן, במקרים רבים, כאשר לא ניתן היה להשיג הפחתה משמעותית של הרעש במקור, נעשה שימוש בשיטות של "הפחתת רעש 1 לאורך נתיבי ההתפשטות שלו, כלומר, הן משתמשות במארזים מגני רעש, במסכים וברעש אווירודינמי. משתיקי קול.

אמצעים אדריכליים ותכנוניים כוללים אמצעי הגנה מפני רעש, החל מפיתוח תכנית אב למפעל ענף בנייה ותכנית סדנאות. מומלץ לסדר את התעשיות הרועשות והמסוכנות ביותר במתחמים נפרדים, תוך הבטחת פערים בין העצמים השכנים הקרובים ביותר בהתאם לתקנים סניטריים SN 245-71. בעת תכנון הנחות בתוך מבני תעשייה ועזר, יש צורך להקפיד על המרחק המקסימלי האפשרי של מתחמים בעלי רעש נמוך מחצרים עם ציוד טכנולוגי "רועש".

על ידי תכנון רציונלי של מתקן ייצור, ניתן להגביל את התפשטות הרעש ולהפחית את מספר העובדים החשופים לרעש. לדוגמה, כאשר פלטפורמות רוטטות או טחנות כדורים ממוקמות בחדר מבודד מאזורים אחרים בבית המלאכה, מושגת הפחתה חדה ברמת רעשי הייצור ושיפור תנאי העבודה עבור רוב העובדים. יש להשתמש בחיפוי קירות ותקרה של מתחם תעשייתי בחומרים בולמי קול בשילוב עם שיטות אחרות להפחתת רעש, שכן רק על ידי טיפול אקוסטי בחדר ניתן להשיג הפחתת רעש בממוצע של 2...3 dBA . הפחתת רעש כזו בדרך כלל אינה מספיקה ליצירת סביבת רעש נוחה באזור הייצור.

אמצעים טכנולוגיים למלחמה ברעש כוללים בחירת תהליכים טכנולוגיים המשתמשים במנגנונים ומכונות היוצרים עומסים דינמיים מינימליים. למשל, החלפת מכונות המשתמשות בשיטת הרטט של דחיסה של תערובת הבטון (פלטפורמת רטט וכדומה) למכונות בטכנולוגיה נטולת רעידות לייצור מוצרי בטון מזוין, כאשר יציקת המוצרים מתבצעת בלחיצה או הזרקה של תערובת בטון לתוך תבנית בלחץ.

כדי להגן על עובדים בחצרי ייצור עם ציוד רועש, נעשה שימוש בדברים הבאים: בידוד קול של חצרי עזר הסמוכים לאזור הייצור הרועש; בקתות תצפית ושלט רחוק; מסכים אקוסטיים ומעטפים אטומים לרעש; טיפול בקירות ותקרות בחיפוי אטום לרעש או באמצעות בולמי חלקים; בקתות ומקלטים אטומים לרעש למנוחה מוסדרת לעובדים בעמדות רועשות; ציפויי שיכוך רעידות על תאים ומעטפים של מכונות ומתקנים הפעילים ברטט; בידוד רעידות של מכונות פעילות רעידות המבוססות על מערכות בלימת זעזועים שונות.

במידת הצורך, אמצעי הגנה קולקטיביים מתווספים על ידי שימוש בציוד אישי להגנה מפני רעש בצורת אוזניות שונות, אטמי אוזניים וקסדות.

11.5. בידוד קול

ניתן להפחית משמעותית את הרעש העובר באוויר על ידי התקנת מחסומי בידוד אקוסטי בדרכו בצורת קירות, מחיצות, תקרות, מארזים מיוחדים אטומים לרעש ומסכים. המהות של בידוד מרעש של גדר היא שרוב אנרגיית הקול הנופלת עליה משתקפת ורק חלק קטן ממנה חודר דרך הגדר. העברת הקול דרך הגדר מתבצעת באופן הבא: אירוע גל קול על הגדר מכניס אותה לתנועה תנודה בתדירות השווה לתדירות תנודות האוויר בגל. הגדר המתנודדת הופכת למקור קול ומקרינה אותו לחדר המבודד. העברת קול מחדר עם מקור רעש לחדר סמוך מתרחשת בשלושה כיוונים: 1 - דרך סדקים וחורים; 2 - עקב רטט של המכשול; 3 - דרך מבנים סמוכים (רעש מבני) (איור 11.2). כמות אנרגיית הקול המועברת עולה עם הגדלת משרעת הרטט של הגדר. זרימה של אנרגיית קול

אבעת מפגש עם מכשול, γ4 שלילי משתקף חלקית, נספג חלקית בנקבוביות של חומר המכשול ולספוגועובר חלקית מעבר למחסום עקב תנודותיו A prosh - כמות אנרגיית הקול המוחזרת, הנקלטת והמועברת מאופיינת על ידי המקדמים: השתקפות קול β=A neg/A; קליטת קול α=A לספוג /A; מוליכות צליל τ=A עבר /A.על פי חוק שימור האנרגיה α+β+τ=1.לרוב חומרי חיפוי בניין בשימוש α= O.1 ÷0.9בתדרים 63...8000 הרץ. איכויות בידוד הרעש המשוערות של גדר מוערכות לפי המקדם, מוליכות קול m. במקרה של שדה קול מפוזר, הערך של בידוד הרעש של הגדר עצמה ר(dB) נקבע על פי התלות

בידוד קול של גדרות חד-שכבתיות.מבנים סוגרים בידוד רעש נקראים בדרך כלל שכבה אחת,אם הם עשויים מחומר בניין הומוגני או מורכבים מכמה שכבות של חומרים שונים, מחוברות זו לזו בצורה נוקשה (על פני השטח כולו), או מחומרים בעלי תכונות אקוסטיות דומות (לדוגמה, שכבת לבנים וטיח). הבה נבחן את מאפייני בידוד הרעש של גדר חד-שכבתית בשלושה טווחי תדרים (איור 11.3). בתדרים נמוכים, כ-20...63 הרץ (תופעות טווח התדרים. אזורי תנודות התהודה של גדרות תלויים בקשיחות ובמסה של הגדר, בידוד הרעש של הגדר נקבע לפי גדרות התהודה העולות בה, תכונות החומר. ככלל, התדר הטבעי של רוב מחיצות הבנייה החד-שכבתיות הוא מתחת ל-50 הרץ. עדיין לא ניתן לחשב בידוד קול בטווח התדרים הראשון. עם זאת, קביעת בידוד קול בטווח זה אינה בעל חשיבות עקרונית, שכן הנורמליזציה של רמות לחץ הקול מתחילה בתדר של 63 הרץ. בפועל, בידוד הקול של גדר בטווח זה אינו משמעותי בשל הרעידות הגדולות יחסית של הגדר ליד התדרים הטבעיים הראשונים, כלומר מתוארים בצורה גרפית כשבילות בידוד קול בטווח התדרים הראשון.

אורז. 11.2. נתיבים להעברת קול מחדר רועש לחדר סמוך

(Z~3)f 0 0.5f Kp No.

אורז. 11.3. בידוד קול של גידור חד-שכבתי בהתאם לתדר הקול אני),

בתדרים הגבוהים פי 2...3 מהתדר הטבעי של הגדר (טווח תדרים II), בידוד הרעש נקבע לפי המסה ליחידת שטח של הגדר. קשיחות הגדר בטווח II אינה משפיעה באופן משמעותי על בידוד הרעש. ניתן לחשב את השינוי בבידוד הקול במדויק למדי באמצעות מה שנקרא חוק ה"מסה":

R = 20 lg mf - 47.5,

איפה ר- בידוד קול, dB; ט- משקל של 1 מ' 2 גידור, ק"ג; ו- תדר צליל, הרץ.

בטווח התדרים II, בידוד הקול תלוי רק במסה ובתדירות של גלי הקול המתרחשים. כאן, בידוד הקול גדל ב-6 dB עבור כל הכפלה של מסת המתחם או תדר הקול (כלומר 6 dB לאוקטבה).

בטווח התדרים III, מופיעה תהודה מרחבית של הגדר, שבה בידוד הקול יורד בחדות. החל מתדר צליל מסוים f> 0.5f cr, משרעת הרטט של הגדר עולה בחדות. תופעה זו מתרחשת עקב צירוף מקרים של תדירות התנודות הכפויות (תדירות גל הקול המתרחש) עם תדר התנודה

סִיוּף. במקרה זה, הממדים הגיאומטריים ושלב הרטט של הגדר עולים בקנה אחד עם הקרנת גל הקול על הגדר. ההקרנה של אירוע גל הקול על הגדר שווה לאורך הגל הכיפוף של הגדר כאשר השלב והתדירות של תנודות אלו חופפים. בטווח הנבחן מופיע אפקט צירוף הגלים, כתוצאה מכך משרעת התנודות של גלי הכיפוף של הגדר עולה, ובידוד הקול בתחילת הטווח יורד בחדות. לא ניתן לחשב במדויק את השינוי בבידוד הקול כאן. תדר הצליל הנמוך ביותר (Hz) שבו מתאפשרת תופעת צירוף המקרים של גלים נקרא קריטיומחושב באמצעות הנוסחה

איפה ח- עובי הגדר, ס"מ; ρ - צפיפות החומר, ק"ג/מ"ק; ה- מודול אלסטיות דינמי של חומר הגידור, MPa.

בתדר קול מעל הערך הקריטי, קשיחות הגדר והחיכוך הפנימי בחומר הופכים למשמעותיים. בידוד קול מוגבר עם f>f crהוא בערך 7.5 dB עבור כל הכפלה של תדר.

הערך הנ"ל של יכולת בידוד הרעש של הגידור עצמו מראה כמה דציבלים רמת הרעש מאחורי המחסום מופחתת, בהנחה שצלילים עוברים באין מפריע, כלומר, אין מחסומים אחרים. בעת העברת רעש מחדר אחד לאחר, רמת הרעש בחדר האחרון תהיה תלויה בהשפעה של השתקפויות מרובות של צליל ממשטחים פנימיים. עם רפלקטיביות גבוהה של משטחים פנימיים, תופיע ה"בומיות" של החדר ורמת הקול בו תהיה גבוהה יותר (בהיעדר השתקפות) ולכן, בידוד הרעש שלו בפועל יהיה נמוך יותר R f.בליעת הקול של משטחי מתחם החדר בתדר נתון היא ערך השווה למכפלת שטח מתחם החדר S ומקדמי בליעת הקול שלו α ;

S eq =∑Sα

R f =R+10 log S eq /S

איפה S eq- שטח קליטת קול שווה ערך של החדר המבודד, מ"ר; ס- שטח המחיצה המבודדת, מ"ר.

העיקרון של בידוד קול מיושם באופן מעשי על ידי התקנת קירות, תקרות, מארזים ותאי תצפית אטומים לרעש. מחיצות מבנים אטומות לרעש מפחיתות את רמת הרעש בחדרים סמוכים ב-30...50 dB.

מארזי בידוד אקוסטי מותקנים הן על מנגנונים בודדים (לדוגמה, כונן מכונה) והן על המכונה כולה. למעטפת עיצוב רב שכבתי: המעטפת החיצונית עשויה מתכת, עץ וציפוי בחומר אלסטי-צמיג (גומי, פלסטיק) להחלשת רעידות כיפוף; המשטח הפנימי מרופד בחומר סופג קול. פירים ותקשורת העוברים דרך קירות המעטפת מסופקים באטמים, וכל מבנה המעטפת חייב לכסות בחוזקה את מקור הרעש. כדי למנוע העברת רעידות מהבסיס, המעטפת

אורז. 11.4. מעטפת אטומה לרעש: חור אחד להסרת חום; 2- חומר אלסטי-צמיג; 3- גוף; 4- חומר סופג קול; 5- מבודד רעידות

מותקן על מבודדי רעידות; בנוסף, בקירות המעטפת מסופקים תעלות אוורור להסרת חום, אשר פני השטח שלו מצופים בחומר סופג קול (איור 11.4).

בידוד הקול הנדרש של רעש מוטס (dB) על ידי קירות המעטפת ברצועות אוקטבות נקבע על ידי הנוסחה

R tr =L-L extra -10lg α אזור +5

איפה ל- רמת לחץ קול אוקטבה (המתקבלת מתוצאות המדידה), dB; L נוסף - רמת לחץ קול אוקטבה מותרת במקומות עבודה (על פי GOST 12.1.003-83), dB; α - מקדם הדהוד של בליעת קול של הבטנה הפנימית של המעטפת, נקבע על פי SNiP II-12-77. יכולת בידוד הרעש של מעטפת מתכת בעובי 1.5 מ"מ, מחושבת לפי SNiP זה, מוצגת באיור. 11.5.

כדי להגן על מפעילי יחידות ערבוב בטון ויחידות מינון מפני רעש, לוח הבקרה ממוקם בבקתה אטומה לרעש המצוידת בחלון תצפית עם זיגוג 2 ו-3 שכבות, דלתות אטומות ומערכת אוורור מיוחדת.

מפעילי מכונות מוגנים מחשיפה לקול ישיר על ידי שימוש במסכים הממוקמים בין מקור הרעש למקום העבודה. הנחתת הרעש תלויה במידות הגיאומטריות של המסך ובאורכי הגל של הצליל. כאשר גודל המסך גדול מאורך גל הקול, נוצר צל צליל מאחורי המסך, שם הצליל מוחלש באופן משמעותי. השימוש במסכים מוצדק להגנה מפני רעשים בתדר גבוה ובינוני

איור 11.5 גרף של בידוד קול של המעטפת בתדרים סטנדרטיים

גידור רב שכבתי אטום לרעש.כדי להפחית את משקלן של גדרות ולהגדיל את יכולת בידוד הרעש שלהן, משתמשים לרוב בגדרות רב שכבתיות. המרווח בין השכבות ממולא בחומרים נקבוביים-סיביים או שנותר מרווח אוויר ברוחב 40...60 מ"מ. קירות הגדר לא צריכים להיות חיבורים קשיחים, וקשיחות הכיפוף שלהם צריכה להיות שונה, אשר מושגת על ידי שימוש בקירות בעובי לא שווה עם יחס אופטימלי של 2/4. איכויות הבידוד לרעש של גדר רב שכבתית מושפעות מהמסה של שכבת הגדר t 1ו-m2, קשיחות הקשר K, עובי מרווח האוויר או שכבת חומר נקבובי (איור 11.6).

בהשפעת לחץ קול משתנה, השכבה הראשונה של מחסום רב שכבתי מתחילה לרטוט ורעידות אלו מועברות לחומר האלסטי הממלא את הרווח בין השכבות. הודות לתכונות בידוד רעידות של חומר המילוי, הרעידות של השכבה השנייה של המחסום ייחלשו באופן משמעותי, וכתוצאה מכך, הרעש הנרגש מהרעידות של השכבה השנייה של המחסום יופחת משמעותית. ככל שהקשיחות של החומר הממלא את הרווח בין השכבות גדולה יותר, כך בידוד הרעש של הגדר הרב-שכבתית נמוך יותר.

W

7ט

שך//////////////A

sch	ל
	מ 2

U//////////Sh////,

אורז. 11.6. עקרונות בידוד קול עם גידור רב שכבתי

תיאורטית, בידוד הרעש של גדר דו-שכבתית יכול להיות 70...80 dB, אך בשל הנתיבים העקיפים של התפשטות הקול (דרך מבנים סמוכים), בידוד הרעש המעשי של גדר כפולה אינו עולה על 60 dB. כדי להפחית העברת קול עקיפה, יש צורך לשאוף למנוע את התפשטותם של גלי כיפוף לאורך מבנים סמוכים. לצורך כך, רצוי לבודד את הגדר באמצעות אלמנטים אלסטיים.

חורים וסדקים בגדרות מפחיתים משמעותית את אפקט הבידוד לרעש. מידת ההפחתה בבידוד הרעש תלויה ביחס בין גודל החורים לאורך גל הקול הנכנס, ובמיקום היחסי של החורים. עם גודל חור ד,גדול מאורך הגל λ, אנרגיית הקול המועברת דרך החור פרופורציונלית לשטחו. לחורים יש השפעה רבה יותר על הפחתת בידוד הרעש, ככל שבידוד הרעש של הגדר גבוה יותר. חורים קטנים d≤λבמקרה של שדה קול מפוזר יש השפעה משמעותית על הפחתת בידוד הרעש. חורים בצורת חריץ צר מובילים להפחתה גדולה יותר בבידוד הקול (במספר דציבלים) מאשר חורים עגולים בעלי שטח שווה.

11.6. קליטת סאונד

קליטת קול- זוהי התכונה של חומרי בניין ומבנים לספוג את האנרגיה של רעידות קול. בליעת קול קשורה להמרה של אנרגיית תנודות הקול לחום עקב הפסדי חיכוך בערוצים של החומר הסופג קול. בליעת הקול של חומר מאופיינת במקדם בליעת הקול α, השווה ליחס בין אנרגיית הקול הנקלטת בחומר לבין אנרגיית הקול הנכנסת. חומרים בולעי קול כוללים חומרים בעלי α> 0.2. ריפוד המשטחים הפנימיים של מתחמים תעשייתיים בחומרים בולעי קול מספק הפחתת רעש ב-6...8 dB באזור הקול המוחזר וב-2...3 dB בישיר אזור רעש. בנוסף לחיפוי חדרים, נעשה שימוש בבולמי קול piece, שהם גופים בולמי קול בצורות שונות, התלויים בחופשיות ובאופן שווה בנפח החדר. על התקרה ובחלקים העליונים של הקירות מניחים חיפוי סופג רעש. קליטת קול מרבית יכולה להיות מושגת על ידי כיסוי של לפחות 60% מהשטח הכולל של המשטחים התוחמים של החדר, והיעילות הגדולה ביותר מושגת בחדרים בגובה של 4...6 מ'. הפחתת לחץ הקול הרמה בחדר שטופל אקוסטית באזור הצליל המוחזר מחושב על ידי הנוסחה

∆L = 20lgB 2 /B l

איפה ב-1ו ב 2- מקום קבוע לפני ואחרי טיפול אקוסטי, שנקבע לפי SNiP II-12-77

B 1 =B 1000 μ

כאשר B 1000 הוא קבוע החדר, m 2, בתדר ממוצע גיאומטרי של 1000 הרץ, שנקבע בהתאם לנפח החדר V,(ראה למטה); μ - מכפיל תדר שנקבע מהטבלה. 1.11.

מבוסס על חצרים קבועים שנמצאו ב-1עבור כל פס אוקטבה, חשב את שטח קליטת הקול המקביל (m2):

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

איפה ס- השטח הכולל של המשטחים התוחמים של החדר, מ"ר.

אזור הקול המוחזר נקבע לפי הרדיוס המרבי r pr(מ) - המרחק ממקור הרעש שבו רמת לחץ הקול של הקול המוחזר שווה לרמת לחץ הקול הנפלט ממקור זה.

כאשר בתוך הבית פמקורות רעש זהים, אם כן

B 8000- תזוזה קבועה בתדר של 8000 הרץ;

B 8000 =B 1000 μ 8000

חצרים קבועים ב 2(m2) בחדר מטופל אקוסטית נקבע על פי התלות

B 2 =(A′+∆A)/(1-α 1)

איפה A′=α(S-אזור S) - שטח שווה ערך של בליעת קול על ידי משטחים שאינם תפוסים על ידי חיפוי סופג קול, מ '2; α - מקדם בליעת קול ממוצע בחדר לפני הטיפול האקוסטי שלו;

מאפיינים פיזיולוגייםצליל מתייחס למאפיינים הסובייקטיביים של תחושת השמיעה של צליל על ידי מכשיר השמיעה האנושי. המאפיינים הפיזיולוגיים של הקול כוללים את תדרי הרטט המינימליים והמקסימליים הנתפסים על ידי אדם נתון, סף השמיעה וסף הכאב, עוצמת הקול, גובה הצליל והגוון של הקול.

תדרי הרטט המינימליים והמקסימליים הנתפסים על ידי אדם נתון. התדרים של רעידות קול נעים בטווח של 20-20000 הרץ. עם זאת, התדר הנמוך ביותר הנתפס על ידי אדם נתון הוא בדרך כלל יותר מ-20 הרץ, והגבוה ביותר הוא פחות מ-20,000 הרץ, אשר נקבע על ידי התכונות המבניות האישיות של מערכת השמיעה של האדם. לדוגמה:  דקה =32 הרץ, מקסימום =17900 הרץ.

סף שמיעהנקראת העוצמה המינימלית הנתפסת על ידי האוזן האנושית אני o. מאמינים ש אני o =10 -12 W/m 2 בְּ-  =1000 הרץ. עם זאת, בדרך כלל עבור אדם מסוים סף השמיעה גדול יותר אני o .

סף השמיעה תלוי בתדירות רטט הקול. בתדר מסוים (בדרך כלל 1000-3000 הרץ), בהתאם לאורך תעלת השמע של מכשיר השמיעה האנושי, מתרחשת הגברה תהודה של הקול באוזן האנושית. במקרה זה, תחושת הקול תהיה הטובה ביותר, וסף השמיעה יהיה מינימלי. ככל שתדר התנודה יורד או עולה, מצב התהודה מחמיר (התדר מתרחק מתדר התהודה) וסף השמיעה עולה בהתאם.

3. סף כאבהיא תחושת הכאב שחווה האוזן האנושית בעוצמות קול מעל ערך מסוים אני מאז(גל הקול אינו מורגש כקול). סף כאב אני מאזתלוי בתדירות (אם כי במידה פחותה מסף השמיעה). בתדרים נמוכים וגבוהים סף הכאב יורד, כלומר. כאב נצפה בעוצמות גבוהות.

4. עוצמת קולרמת התחושה השמיעתית של אדם של צליל נתון נקראת. עוצמת הקול תלויה, קודם כל, באדם שתופס את הצליל. לדוגמה, בעוצמה מספקת בתדר של 1000 הרץ, עוצמת הקול עשויה להיות שווה לאפס (עבור אדם חירש).

עבור אדם נתון שתופס צליל, עוצמת הקול תלויה בתדירות ובעוצמת הצליל. בדומה לסף השמיעה, עוצמת הקול היא לרוב מקסימלית בתדר של 1-3 קילו-הרץ, ועוצמת הקול יורדת ככל שהתדר יורד או עולה.

עוצמת הצליל תלויה בעוצמת הצליל בצורה מורכבת. בהתאם לחוק הפסיכופיזי של ובר-פכנר, הכרך הביחס ישר לרמת העוצמה:

E = k . log(I/I 0 ), איפה קתלוי בתדירות ובעוצמת הצליל.

עוצמת הקול נמדדת ב רקעים. מאמינים שעוצמת הקול ברקע שווה מספרית לרמת העוצמה בדציבלים בתדר 1000 הרץ. לדוגמה, עוצמת קול E=30 רקע; זה אומר שאדם זה, לפי רמת התפיסה, מרגיש את הצליל שצוין באותו אופן כמו הצליל, התדר 1000 הרץורמת הסאונד 30 dB. מבחינה גרפית (ראה ספר לימוד) נבנות עקומות בעוצמה שווה, שהן אינדיבידואליות עבור כל אדם בנפרד.

על מנת לאבחן את מצב מערכת השמיעה של אדם, באמצעות אודיומטר, הם לוקחים אודיוגרמה- תלות של סף השמיעה בתדירות.

5. גובה הצלילנקראת התחושה האנושית של טון טהור. ככל שהתדר עולה, גם הגובה עולה. ככל שהעוצמה עולה, הגובה יורד מעט.

6. צליל גווןנקראת התחושה האנושית של רטט קול מורכב נתון. גוון הצליל הוא גִוּוּןצליל שבאמצעותו אנו מבחינים בקולו של אדם מסוים. הגוון תלוי בספקטרום האקוסטי של הצליל. עם זאת, אותו ספקטרום אקוסטי נתפס בצורה שונה על ידי אנשים שונים. לכן, אם מכשירי השמיעה של שני אנשים מוחלפים זה לזה, ומנתח הצלילים של המוח נשאר זהה, אז הצבע של הצליל מהאנשים שהוא מכיר ייראה שונה, כלומר. ייתכן שהוא לא יזהה את הקול של אדם מוכר או שהקול נראה שונה.