Цель занятия.
Цель занятия – ознакомить студентов с факторами механических колебаний (шум, инфразвук, ультразвук, вибрация) как с факторами среды обитания человека, представляющими реальную угрозу самочувствию и здоровью человека. В результате освоения темы занятия студент должен:
ЗНАТЬ:
- физическую характеристику шума, инфразвука, ультразвука и вибрации, источники их образования;
- принципы оценки вибро-акустической обстановки в среде обитания.
УМЕТЬ:
- пользоваться нормативными документами (санитарными нормами, санитарными нормами и правилами и др.);
- определять уровень шума субъективным методом и исследовать инструментальным методом вибро-акустическую обстановку;
- давать заключение об уровне шума и вибрации в среде обитания.
Оснащение занятия:
1. Шумо-виброизмерительная аппаратура.
2. Санитарные нормы (СН, СанПиН).
3. Таблица для субъективной оценки уровня громкости.
Акустические колебания
Акустическими колебаниями называются волнообразно распространяющиеся колебания упругих сред, в том числе воздуха. Акустические колебания, лежащие в зоне 16 Гц – 20 кГц, воспринимаются человеком с нормальным слухом как звук и называются звуковыми. Акустические колебания с частотой менее 16 Гц называются инфразвуком, выше 20кГц – ультразвуком.
По своей физической сущности звук – это акустическое колебание. С физиологических позиций звук – это ощущение, возникающее в ухе человека в результате изменения давления.
По своей физической сущности шум – это звук. С гигиенической точки зрения шумом является любой нежелательный для человека звук.
Шум может вызывать неприятные ощущения, однако решающую роль в оценке «неприятности» шума играет субъективное отношение человека к этому раздражителю.
Основными характеристиками звуковых волн являются их частота, длина, интенсивность, скорость распространения.
Скорость звука в воздушной среде равна 334 м/сек при температуре 20 оС и нормальном атмосферном давлении.
Звуковое колебание может быть моногармоническим (т.е. иметь одну частоту), а может состоять из целой совокупности гармонических колебаний. Эта совокупность образует спектр.
Распространяясь в воздушной среде в виде чередующихся участков сгущения и разряжения, звуковая волна изменяет ее давление. Эта переменная составляющая давления воздуха, возникающая в результате распространения звука и накладывающаяся на атмосферное давление, называется звуковым давлением.
Интенсивность (физическая сила) звука и звуковое давление меняются в очень широких пределах, а потому в современной акустике и в гигиенической практике принято использовать относительные логарифмические величины (уровни силы звука и/или уровни звукового давления). Для удобства измерения логарифмических величин используют десятую долю специальной единицы – бела – децибел. За условный ноль логарифмической шкалы принимают параметры звуковой волны частотой 1000 Гц, вызывающей минимальное слуховое ощущение. Определяемые относительно их уровни интенсивности звукового давления и мощности звука составили шкалу, удобную для измерения оценки шумов.
Область слышимых звуков ограничена двумя кривыми: нижняя кривая определяет порог слышимости, т.е. силу едва слышимых звуков различной частоты; верхняя – порог болевого ощущения, т.е. такую силу звука, при которой нормальное слуховое ощущение переходит в болезненное раздражение органа слуха.
Болевым порогом принято считать звук интенсивностью 140 дБ. Верхний болевой порог также неодинаков у различных людей. Его уровень может изменяться под воздействием тренировки.
Звуковые ощущения оценивают и по порогу дискомфорта (появлению ощущения щекотания, касания, слабой боли в ухе). Такое состояние дискомфорта наблюдается при уровне звукового давления более 120 дБ.
Субъективно воспринимаемую интенсивность звука называют его громкостью (физиологической силой звука).
Шкала субъективной громкости является линейной, это позволяет сравнивать громкости различных источников, а также количественно оценивать эффективность защиты от шума.
Для определения эффективности мероприятий по ограничению неблагоприятного влияния постоянного шума на рабочих местах принимаются уровни звуковых давлений (в дБ) в октавных полосах со среднегеометрическими частотами 31,5; 63; 125; 250; 1000; 2000; 4000 и 8000 Гц.
В качестве интегральной (одним числом) характеристики шума на рабочих местах применяется оценка уровня звука в дБА (измеренных по так называемой шкале А шумомера), представляющих собой средневзвешенную величину частотных характеристик звукового давления с учетом биологического воздействия разных частот на слуховой анализатор.
При гигиенической оценке шумы классифицируют по характеру спектра и по временным характеристикам.
По характеру спектра шумы подразделяются на:
- широкополосные, с непрерывным спектром шириной более одной октавы;
- тональные, в спектре которых имеются выраженные дискретные тона. Тональный характер шума для практических целей (при контроле его параметров на рабочих местах) устанавливается измерением в третьоктавных полосах частот по превышению уровня в одной полосе над соседними не менее чем на 10 дБ.
По временным характеристикам шумы подразделяются на:
- постоянные, уровень звука которых за 8-часовой рабочий день (рабочую смену) изменяется во времени не более 5 дБА при измерениях по шкале А шумомера;
- непостоянные, уровень звука которых за 8-часовой рабочий день (рабочую смену) изменяется во времени более 5 дБА при измерениях по шкале А шумомера.
Непостоянные шумы подразделяются, в свою очередь, на:
- колеблющиеся во времени, уровень звука которых непрерывно изменяется во времени;
- прерывистые, уровень звука которых ступенчато изменяется на 5 дБА и более, причем длительность интервалов, в течение которых уровень остается постоянным, составляет 1 сек и более;
- импульсные, состоящие из одного или нескольких звуковых сигналов, каждый длительностью менее 1 сек. При этом уровни звука в дБА, измеренные соответственно на временных характеристиках «импульс» и «медленно» шумомера, отличаются не менее чем на 7 дБА.
Характеристикой непостоянного шума на рабочих местах является интегральный параметр – эквивалентный уровень звука в дБА. Допускается в качестве характеристики непостоянного шума использовать дозу шума или относительную дозу шума.
Для колеблющегося во времени и прерывистого шума максимальный уровень звука не должен превышать 110 дБА.
Для импульсного шума максимальный уровень звука не должен превышать 125 дБА.
Шум существенно сказывается на производительности труда, снижая ее на 50% при умственной работе и на 30% при физической, что наносит большой экономический ущерб. Снижение шума на 10 дБ приводит к повышению производительности труда в среднем на 1%.
Вибрационные колебания
Вибрацией называется механическое колебательное движение, заключающееся в перемещении тела как целого. Вибрация, в отличие от звука, не распространяется в виде волн сжатия/разряжения, а передается только при механическом контакте одного тела с другим.
Имеется три основных механизма возбуждения вибрации. Первый связан с силами инерции и криволинейностью пути; он, например, вызывает вибрацию наземного транспорта, существенно возрастающую при движении по неровностям агрофона. Второй обусловливается неуравновешенными силами ударного действия; он, например, вызывает вибрацию при ковке, штамповке, клепке и т.п. Третий связан с несовпадением геометрического центра и центра масс вращающейся системы и вызывает вибрацию в механизмах, где есть вращающие части.
С физической точки зрения простое вибрационное движение характеризуется частотой и максимальной амплитудой движения, виброскоростью и виброускорением. Из-за большого диапазона последних величин часто используют их логарифмические уровни.
Человек реагирует на вибрацию в зависимости от общей продолжительности ее воздействия.
Вибрация, воздействующая на человека через опорные поверхности (опорной поверхностью называется поверхность, на которой человек стоит, сидит, или лежит), оказывает влияние на весь организм и называется общей. Общая вибрация, захватывающая все тело, наблюдается на всех видах транспорта и при работе в непосредственной близости от источника вибрации (промышленного оборудования).
Особым подвидом общей вибрации является укачивание, связанное с низкочастотными колебаниями тела и некоторыми типами его вращения на транспорте.
Влияние общей вибрации обычно наиболее заметно в диапазоне от 0,5 до 100 Гц.
Вибрация, воздействующая не через опорные поверхности, охватывает только часть организма и называется локальной. Практически вся она является вибрацией, передающейся через руки, и возникает там, где вибрационные инструменты или обрабатываемые детали контактируют с кистями рук. Локальная вибрация появляется, например, при использовании силовых инструментов, применяемых на производстве (ударные инструменты для обработки металла, шлифованные станки и другие вращающиеся инструменты, пневматические гаечные ключи ударного действия, бурильные инструмент, молотки, отбойные молотки, пробоотборные молотки, виброуплотнители, цепные пилы, сучкорубы, корообдирки, дорожные дробилки и бетоноломы, ручные шлифовальные станки и др.). Вибрация, передаваемая через руки, может также исходить от вибрирующих рабочих мест, например, от станины шлифовального станка, а также от ручных вибрирующих регуляторов, которые удерживаются руками оператора, как при работе с газонокосилками или при управлении дорожными виброуплотнителями. Число лиц, подвергающихся локальной вибрации, составляет десятки миллионов человек.
Локальная вибрация, передающаяся через руки, оказывает вредное воздействие на высоких частотах – 1000 Гц и более. Частоты ниже 0,5 Гц могут вызывать укачивание.
Чрезмерное воздействие локальной вибрации вызывает заболевания кровеносных сосудов, нервов, мышц, костей и суставов верхних конечностей – так называемую «виброболезнь».
Классификация инфразвука
1. По характеру спектра инфразвук подразделяется на:
- широкополосный инфразвук с непрерывным спектром шириной более одной октавы;
- тональный инфразвук, в спектре которого имеются слышимые дискретные составляющие.
Гармонический характер инфразвука устанавливают в октавных полосах частот по превышению уровня в одной полосе над соседними не менее чем на 10 дБ.
2. По временным характеристикам инфразвук подразделяется на:
- постоянный инфразвук, уровень звукового давления которого изменяется за время наблюдения не более чем в 2 раза (на 6 дБ) при измерениях по школе шумомера «линейная» на временной характеристике «медленно»;
- непостоянный инфразвук, уровень звукового давления которого изменяется за время наблюдения не менее чем в 2 раза (на 6 дБ) при измерениях по школе шумомера «линейная» на временной характеристике «медленно»
Предельно допустимые уровни инфразвука на рабочих местах, дифференцированные для различных видов работ, а также допустимые уровни инфразвука в жилых и общественных помещениях и на территории жилой застройки приведены в таблице 1.1.
Для колеблющегося во времени и прерывистого инфразвука уровни звукового давления, измеренные по шкале шумомера «Лин» не должны превышать 120 дБ.
Таблица 1.1.
Предельно допустимые уровни инфразвука на рабочих местах, допустимые уровни инфразвука в жилых и общественных помещениях и на территории жилой застройки
(по СанПиН 2.2.4/2.1.8.583-96)
| № п/п |
Назначение помещения
Классификация ультразвука
По способу распространения ультразвуковых колебания выделяют:
- контактный ультразвук – распространяется контактным путем при соприкосновении с твердыми и жидкими средами (при соприкосновении рук или других частей тела человека с источником ультразвука, обрабатываемыми деталями, приспособлениями для их удержания, озвученными жидкостями, сканерами медицинских диагностических приборов, физиотерапевтической и хирургической ультразвуковой аппаратуры и т.д.);
- воздушный ультразвук – распространяется по воздуху.
По типу источников ультразвуковых колебаний выделяют:
- ручные источники;
- стационарные источники.
По спектральным характеристикам ультразвуковых колебаний выделяют:
- низкочастотный ультразвук – 16-63 кГц (указаны среднегеометрические частоты октавных полос);
- среднечастотный ультразвук – 125-250 кГц;
- высокочастотный ультразвук – 1,0-31,5 МГц.
По режиму генерирования ультразвуковых колебаний выделяют:
- постоянный ультразвук;
- импульсный ультразвук.
По способу излучения ультразвуковых колебаний выделяют:
- источники ультразвука с магнитострикционным генератором;
- источники ультразвука с пьезоэлектрическим генератором.
Нормируемые показатели
Воздушный ультразвук
Нормируемыми параметрами воздушного ультразвука являются уровни звукового давления в дБ в третьоктавных полосах со среднегеометрическими частотами 12,5; 16; 20; 25; 31,5; 40; 50; 63; 80; 100 кГц.
Контактный ультразвук
Нормируемыми параметрами контактного ультразвука являются пиковые значения виброскорости или ее логарифмические уровни в дБ в октавных полосах со среднегеометрическими частотами 16; 31,5; 63; 125; 250; 500; 1000; 2000; 4000; 8000; 16000; 31500 кГц, определяемые по формуле:
Lν = 20lg ν/νо,
где ν – пиковое значение виброскорости, м/сек;
νо – опорное значение виброскорости, равное 5х10-8 м/сек.
Воздушный ультразвук
Предельно допустимые уровни звукового значения давления на рабочих местах не должны превышать значений, указанных в таблице 1.2
Таблица 1.2.
Контактный ультразвук
Предельно допустимые величины нормируемых параметров контактного ультразвука для работающих приведены в таблице 1.3.
Таблица 1.3.
Требования к организации контроля и методам измерения параметров шума
Измерение шума на рабочих местах:
- предприятий и учреждений – по ГОСТ 12.1.050-86 и ГОСТ 23941-79;
- сельскохозяйственных самоходных машин – по ГОСТ 12.4.095-80;
- тракторов и самоходных шасси – по ГОСТ 12.2.002-81;
- автомобилей, автопоездов, автобусов, мотоциклов, мотороллеров, мопедов, мотовелосипедов – по ГОСТ 27435-87 и ГОСТ 27436-87;
- транспортных самолетов и вертолетов – по ГОСТ 20296-81;
- подвижного состава железнодорожного транспорта – по санитарным нормам по ограничению шума на подвижном составе железнодорожного транспорта, утвержденным Министерством здравоохранения СССР;
- морских, речных и озерных судов – по ГОСТ 12.1.020-79, санитарным нормам шума в помещениях судов речного флота и санитарным нормам шума на морских судах, утвержденным Министерством здравоохранения СССР.
Методика выполнения измерений должны характеризовать шумовой воздействие за время рабочей смены (рабочего дня).
Устанавливается следующая продолжительность измерения непостоянного шума: половина рабочей смены (рабочего дня) или полный технологический цикл. Допускается общая продолжительность измерения 30 мин., состоящая из трех циклов, каждый продолжительностью 10 мин. – для колеблющегося во времени шума; 30 мин. – для импульсного шума; полный цикл характерного действия шума – для прерывистого шума.
Измерения шума для контроля соответствия фактических уровней шума на рабочих местах допустимым уровнем по действующим нормам должны производиться при работе не менее 2/3 установленных в данном помещении единиц технологического оборудования в наиболее часто реализуемом (характерном) режиме его работы
Во время проведения измерений должно быть включено оборудование вентиляции, кондиционирования воздуха и другие обычно используемые в помещении устройства, являющиеся источником шума.
При измерениях шумовых характеристик микрофон следует располагать на высоте 1,5 м. над уровнем пола или рабочей площадки (если работа выполняется стоя) или на высоте уха человека, подвергающегося воздействию шума (если работа выполняется сидя). Микрофон должен быть ориентирован в направлении максимального уровня шума и удален не менее чем на 0,5 м от оператора, проводящего измерения.
Для оценки шума на постоянных рабочих местах измерения следует проводить в точках, соответствующих установленным постоянным местам.
Для оценки шума на непостоянных рабочих местах измерения следует проводить в рабочей зоне в точке наиболее частого пребывания работающего.
Значения уровней звука и октавных уровней звукового давления считывают со шкалы прибора с точностью до 1дБА, дБ.
Измерение уровней звука и октавных уровней звукового давления постоянного шума должны быть проведены в каждой точке не менее трех раз.
За максимальный уровень звука при проведении измерений шумомерами принимают наибольшее значение уровня звука за период измерения.
Требования к средствам измерения
Для измерения уровня шума используется шумомер. В нем звук, воспринимаемый микрофоном, преобразуется в электрические колебания, которые усиливаются, пропускаются через фильтры, выпрямляются и регистрируются стрелочным прибором. Современные приборы имеют три шкалы с частотными характеристиками A , B , C. Характеристика A имитирует кривую чувствительности уха человека, измеряется в дБА (замер без фильтров); B – большая чувствительность к низким частотам; C – линейная во всем диапазоне частот. Кроме того, имеется режим «медленно» и «быстро».
Уровни звука измеряют шумомерами 1-го или 2-го класса точности по ГОСТ 17187-81.
Октавные уровни звукового давления измеряют шумомерами по ГОСТ 17187-81 с подключенными к ним октавными электрическими фильтрами по ГОСТ 17168-82 или комбинированными измерительными системами соответствующего класса точности.
Измерение эквивалентных уровней звука следует производить интегрирующим шумомером. В случае его отсутствия эквивалентный уровень звука можно рассчитать соответствующими методами.
Требования к организации контроля и методам измерения вибрации
Общие требования
Измерение вибрации должно проводиться на исправных машинах, отвечающим правилам проведения работ. Машины или оборудование должны работать в паспортном или типовом технологическом режиме и при проведении реальных технологических операций.
При контроле общей вибрации должны быть включены все источники, передающие вибрации на рабочее место.
При измерении вибрации машина или оборудование должны работать в установившемся режиме. Рекомендуется (по возможности) выбирать постоянный продолжительный режим работы без лишних рывков, ударов для получения устойчивого показания прибора и надежного их отсчета.
Если вибрация в направлении одной из осей, для которых установлены одинаковые допустимые величины, превышает вибрацию по двум другим осям более чем на 12 дБ (более чем в 4 раза), то допускается проводить измерение только в направлении максимальной вибрации и характеризовать ее именно этим направлением.
При одинаковых нормах локальной и общей вибрации и одинаковых коррекциях по частоте допускается производить измерения только в одном направлении, если измеряемы параметр больше, чем в других направлениях, не менее чем в 2 раза (на 6 дБ).
В случае, когда установлены значимые корреляционные зависимости между вибрацией в разных направлениях, измерения проводят только в одном из них, как правило, в вертикальном для общей вибрации или вдоль оси ручной машины для локальной вибрации.
Перед началом измерений и в конце их следует проводить калибровку всего измерительного тракта. Допускается проводить калибровку на одной фиксированной частоте по ГОСТ 12.4.012-83. Результаты калибровки не должны различаться более чем на 1 дБ.
Время усреднения (интегрирования) прибора при измерении локальной вибрации должно быть не менее 1 сек., а общей вибрации – не менее 10 сек.
Выбор точек измерения
Контроль вибрации проводят в точках контакта работника с вибрирующей поверхностью. Допускается проводить измерения в других, более удобных для контроля точках рабочего места, машины, тела работника, если установлены достоверные взаимосвязи (аналитические зависимости, передаточные функции, коэффициенты, поправки и другие показатели) между выбранным местом измерения и точкой, для которой установлены нормы вибрации.
Если работник в процессе производственной деятельности перемещается в пределах рабочего места (зоны), то измерения выполняют через каждый метр его пути.
Допускается уменьшать объем измерений выполнением одной или нескольких точек с максимальной вибрацией и проведением измерений только в этих точках.
Если вибраций\я в направлении одной из осей, для которых установлены одинаковые допустимые величины, превышает вибрацию по двум другим осям более чем на 12 дБ (более чем в 4 раза), то допускается проводить измерение только в направлении максимальной вибрации и характеризовать ее именно этим направлением.
Требования к установке вибропреобразователей
Допускается соединять вибропреобразователь с объектом измерения с помощью магнита, жесткого хомута или кронштейна, металлического щупа, воска, резьбовой шпильки и пр. Способ и устройство крепления вибропреобразователя не должны оказывать влияния на характер контролируемой вибрации и вносить погрешности в измерения. Предпочтительным креплением вибропреобразователя является резьбовая шпилька.
Для ориентации однокомпонентных вибропреобразователей в разных направлениях допускается применять кубик из легкого сплава с резьбовым отверстием в центре каждой грани.
При измерении локальной вибрации вибропреобразователь устанавливают на переходном элементе-адаптере. Рекомендуемые конструкции адаптера-рожка и адаптера-планки приведены в ГОСТ 12.1.012-90. Выбор вида адаптера определяется возможностью его применения для измерений на рукоятках различной конфигурации.
Если оператор работает стоя, то при измерении общей вибрации вибропреобразователь устанавливают около ног оператора на промежуточной платформе (рекомендуемая конструкция определена ГОСТ 12.1.012.90).
Если оператор работает сидя, то при измерении общей вибрации вибропреобразователь устанавливают на промежуточном диске, размещаемом на сиденье под опорными поверхностями оператора. Рекомендуемая конструкция промежуточного диска определена ГОСТ 12.1.012-90.
Допускается крепление вибропреобразователя на резьбовой шпильке и магнитах непосредственно на металлических поверхностях машин, сидений и оснований, с которыми контактируют опорные поверхности оператора.
Требования к средствам измерения
Измерение вибрации производится с использованием виброметров по ГОСТ 12.4.012-83 и полосовых фильтров по ГОСТ 17168-82 «Фильтры электронные октавные и третьоктавные. Общие технические требования и методы испытаний».
Основная погрешность для средств измерений с отсчетными устройствами, градуированными в абсолютных единицах (или в дБ), должна удовлетворять классу точности не ниже 20 (или 2 дБ) соответственно.
Требования к проведению измерений ультразвука
Измерение уровней ультразвука следует проводить при типичных условиях эксплуатации его источников, характеризующихся наиболее высокой интенсивностью генерируемых ультразвуковых колебаний.
Для оценки уровней звукового давления, создаваемого одиночным источником ультразвука в производственном помещении, измерения следует проводить на постоянном рабочем месте или, соответственно, в рабочей зоне этого оборудования при выключенных остальных источниках ультразвука.
Измерение уровней ультразвука следует проводить в нормируемом частотном диапазоне с верхней граничной частотой не ниже рабочей зоны источника.
Точки измерения воздушного ультразвука следует проводить в рабочем месте или в бытовых условиях должны быть расположены на высоте 1,5 м. от уровня основания (пола, площадки), на котором выполняются работы с ультразвуковым источником любого назначения в положении стоя или на уровне головы, если работа выполняется в положении сидя, на расстоянии 5 см. от уха и на расстоянии не менее 50 см. от человека, проводящего измерения.
Измерения необходимо не менее трех раз в каждой третьоктавной полосе для одной точки и затем вычислять среднее значение.
Измерение уровней звукового давления воздушного ультразвука следует проводить по ГОСТ 12.4.077-79.
Требования к средствам измерения
Аппаратура, применяемая для измерения уровня звукового давления, должна состоять из измерительного микрофона, электрической цепи с линейной характеристикой, третьоктавного фильтра и измерительного прибора. Аппаратура должна иметь характеристику «Лин» и временную характеристику «медленно».
Измерение уровней контактного ультразвука в зоне контакта рук и других частей тела человека с источником ультразвуковых колебаний следует проводить с помощью измерительного тракта, который состоит из:
- датчика, чувствительность которого позволяет регистрировать ультразвуковые колебания с уровнем колебательной скорости на поверхности не ниже 80 дБ;
- лазерного интерферометра;
- усилителя;
- схемы обработки сигналов, включающей фильтры низкого и высокого частот;
- милливольтметра ВЗ-40;
- дифференцирующей цепочки и импульсного вольтметра ВЧ-12;
Измерение контактного ультразвука может быть выполнено современными ультразвуковыми промышленными дефектоскопами.
Подготовка к работе и проведение измерений
2.1. Подготовка прибора к работе по измерению шума
1. Достаньте прибор из сумки-футляра.
2. Подсоедините микрофонный предусилитель SV12 к измерительному модулю, для чего вложите штекер предусилителя до самого конца розетки и закрутите блокировочную гайку до момента возникновения легкого сопротивления.
3. Осторожно накрутите капсюль микрофона на микрофонный предусилитель SV12.
2.2. Проведение измерений
После проведения необходимых настроек приступаем непосредственно к измерению.
2.3. Подготовка к работе по измерению вибрации.
1. Достаньте прибор из сумки-футляра.
2. Подсоедините акселерометр к измерительному модулю, для чего вложите штекер предусилителя до самого конца розетки и закрутите блокировочную гайку до момента возникновения легкого сопротивления.
2.4. Проведение измерений.
После проведения необходимых настроек приступаем непосредственно к измерению.
Литература
1. Безопасность ведения горных работ и горноспасательное дело. Лабораторный практикум / под ред. Н.О. Калединой, С.Ю. Ерохина – М.: МГГУ, 2001 – 164 с.
2. Аттестация рабочих мест по условиям труда. Учебное пособие / Коллектив авторов. Серия: Охрана труда – М., 2005 – 368 с.
3. Руководство к практическим занятиям по гигиене труда / под ред. Проф. В.Ф. Кириллова. – М.: Медицина, 2001. – 400 с.
Цель занятия.
Цель занятия – ознакомить студентов с факторами механических колебаний (шум, инфразвук, ультразвук, вибрация) как с факторами среды обитания человека, представляющими реальную угрозу самочувствию и здоровью человека. В результате освоения темы занятия студент должен:
ЗНАТЬ:
- физическую характеристику шума, инфразвука, ультразвука и вибрации, источники их образования;
- принципы оценки вибро-акустической обстановки в среде обитания.
УМЕТЬ:
- пользоваться нормативными документами (санитарными нормами, санитарными нормами и правилами и др.);
- определять уровень шума субъективным методом и исследовать инструментальным методом вибро-акустическую обстановку;
- давать заключение об уровне шума и вибрации в среде обитания.
Оснащение занятия:
1. Шумо-виброизмерительная аппаратура.
2. Санитарные нормы (СН, СанПиН).
3. Таблица для субъективной оценки уровня громкости.
Акустические колебания
Акустическими колебаниями называются волнообразно распространяющиеся колебания упругих сред, в том числе воздуха. Акустические колебания, лежащие в зоне 16 Гц – 20 кГц, воспринимаются человеком с нормальным слухом как звук и называются звуковыми. Акустические колебания с частотой менее 16 Гц называются инфразвуком, выше 20кГц – ультразвуком.
По своей физической сущности звук – это акустическое колебание. С физиологических позиций звук – это ощущение, возникающее в ухе человека в результате изменения давления.
По своей физической сущности шум – это звук. С гигиенической точки зрения шумом является любой нежелательный для человека звук.
Шум может вызывать неприятные ощущения, однако решающую роль в оценке «неприятности» шума играет субъективное отношение человека к этому раздражителю.
Основными характеристиками звуковых волн являются их частота, длина, интенсивность, скорость распространения.
Скорость звука в воздушной среде равна 334 м/сек при температуре 20 оС и нормальном атмосферном давлении.
Звуковое колебание может быть моногармоническим (т.е. иметь одну частоту), а может состоять из целой совокупности гармонических колебаний. Эта совокупность образует спектр.
Распространяясь в воздушной среде в виде чередующихся участков сгущения и разряжения, звуковая волна изменяет ее давление. Эта переменная составляющая давления воздуха, возникающая в результате распространения звука и накладывающаяся на атмосферное давление, называется звуковым давлением.
Интенсивность (физическая сила) звука и звуковое давление меняются в очень широких пределах, а потому в современной акустике и в гигиенической практике принято использовать относительные логарифмические величины (уровни силы звука и/или уровни звукового давления). Для удобства измерения логарифмических величин используют десятую долю специальной единицы – бела – децибел. За условный ноль логарифмической шкалы принимают параметры звуковой волны частотой 1000 Гц, вызывающей минимальное слуховое ощущение. Определяемые относительно их уровни интенсивности звукового давления и мощности звука составили шкалу, удобную для измерения оценки шумов.
Область слышимых звуков ограничена двумя кривыми: нижняя кривая определяет порог слышимости, т.е. силу едва слышимых звуков различной частоты; верхняя – порог болевого ощущения, т.е. такую силу звука, при которой нормальное слуховое ощущение переходит в болезненное раздражение органа слуха.
Болевым порогом принято считать звук интенсивностью 140 дБ. Верхний болевой порог также неодинаков у различных людей. Его уровень может изменяться под воздействием тренировки.
Звуковые ощущения оценивают и по порогу дискомфорта (появлению ощущения щекотания, касания, слабой боли в ухе). Такое состояние дискомфорта наблюдается при уровне звукового давления более 120 дБ.
Субъективно воспринимаемую интенсивность звука называют его громкостью (физиологической силой звука).
Шкала субъективной громкости является линейной, это позволяет сравнивать громкости различных источников, а также количественно оценивать эффективность защиты от шума.
Для определения эффективности мероприятий по ограничению неблагоприятного влияния постоянного шума на рабочих местах принимаются уровни звуковых давлений (в дБ) в октавных полосах со среднегеометрическими частотами 31,5; 63; 125; 250; 1000; 2000; 4000 и 8000 Гц.
В качестве интегральной (одним числом) характеристики шума на рабочих местах применяется оценка уровня звука в дБА (измеренных по так называемой шкале А шумомера), представляющих собой средневзвешенную величину частотных характеристик звукового давления с учетом биологического воздействия разных частот на слуховой анализатор.
При гигиенической оценке шумы классифицируют по характеру спектра и по временным характеристикам.
По характеру спектра шумы подразделяются на:
- широкополосные, с непрерывным спектром шириной более одной октавы;
- тональные, в спектре которых имеются выраженные дискретные тона. Тональный характер шума для практических целей (при контроле его параметров на рабочих местах) устанавливается измерением в третьоктавных полосах частот по превышению уровня в одной полосе над соседними не менее чем на 10 дБ.
По временным характеристикам шумы подразделяются на:
- постоянные, уровень звука которых за 8-часовой рабочий день (рабочую смену) изменяется во времени не более 5 дБА при измерениях по шкале А шумомера;
- непостоянные, уровень звука которых за 8-часовой рабочий день (рабочую смену) изменяется во времени более 5 дБА при измерениях по шкале А шумомера.
Непостоянные шумы подразделяются, в свою очередь, на:
- колеблющиеся во времени, уровень звука которых непрерывно изменяется во времени;
- прерывистые, уровень звука которых ступенчато изменяется на 5 дБА и более, причем длительность интервалов, в течение которых уровень остается постоянным, составляет 1 сек и более;
- импульсные, состоящие из одного или нескольких звуковых сигналов, каждый длительностью менее 1 сек. При этом уровни звука в дБА, измеренные соответственно на временных характеристиках «импульс» и «медленно» шумомера, отличаются не менее чем на 7 дБА.
Характеристикой непостоянного шума на рабочих местах является интегральный параметр – эквивалентный уровень звука в дБА. Допускается в качестве характеристики непостоянного шума использовать дозу шума или относительную дозу шума.
Для колеблющегося во времени и прерывистого шума максимальный уровень звука не должен превышать 110 дБА.
Для импульсного шума максимальный уровень звука не должен превышать 125 дБА.
Шум существенно сказывается на производительности труда, снижая ее на 50% при умственной работе и на 30% при физической, что наносит большой экономический ущерб. Снижение шума на 10 дБ приводит к повышению производительности труда в среднем на 1%.
Вибрационные колебания
Вибрацией называется механическое колебательное движение, заключающееся в перемещении тела как целого. Вибрация, в отличие от звука, не распространяется в виде волн сжатия/разряжения, а передается только при механическом контакте одного тела с другим.
Имеется три основных механизма возбуждения вибрации. Первый связан с силами инерции и криволинейностью пути; он, например, вызывает вибрацию наземного транспорта, существенно возрастающую при движении по неровностям агрофона. Второй обусловливается неуравновешенными силами ударного действия; он, например, вызывает вибрацию при ковке, штамповке, клепке и т.п. Третий связан с несовпадением геометрического центра и центра масс вращающейся системы и вызывает вибрацию в механизмах, где есть вращающие части.
С физической точки зрения простое вибрационное движение характеризуется частотой и максимальной амплитудой движения, виброскоростью и виброускорением. Из-за большого диапазона последних величин часто используют их логарифмические уровни.
Человек реагирует на вибрацию в зависимости от общей продолжительности ее воздействия.
Вибрация, воздействующая на человека через опорные поверхности (опорной поверхностью называется поверхность, на которой человек стоит, сидит, или лежит), оказывает влияние на весь организм и называется общей. Общая вибрация, захватывающая все тело, наблюдается на всех видах транспорта и при работе в непосредственной близости от источника вибрации (промышленного оборудования).
Особым подвидом общей вибрации является укачивание, связанное с низкочастотными колебаниями тела и некоторыми типами его вращения на транспорте.
Влияние общей вибрации обычно наиболее заметно в диапазоне от 0,5 до 100 Гц.
Вибрация, воздействующая не через опорные поверхности, охватывает только часть организма и называется локальной. Практически вся она является вибрацией, передающейся через руки, и возникает там, где вибрационные инструменты или обрабатываемые детали контактируют с кистями рук. Локальная вибрация появляется, например, при использовании силовых инструментов, применяемых на производстве (ударные инструменты для обработки металла, шлифованные станки и другие вращающиеся инструменты, пневматические гаечные ключи ударного действия, бурильные инструмент, молотки, отбойные молотки, пробоотборные молотки, виброуплотнители, цепные пилы, сучкорубы, корообдирки, дорожные дробилки и бетоноломы, ручные шлифовальные станки и др.). Вибрация, передаваемая через руки, может также исходить от вибрирующих рабочих мест, например, от станины шлифовального станка, а также от ручных вибрирующих регуляторов, которые удерживаются руками оператора, как при работе с газонокосилками или при управлении дорожными виброуплотнителями. Число лиц, подвергающихся локальной вибрации, составляет десятки миллионов человек.
Локальная вибрация, передающаяся через руки, оказывает вредное воздействие на высоких частотах – 1000 Гц и более. Частоты ниже 0,5 Гц могут вызывать укачивание.
Чрезмерное воздействие локальной вибрации вызывает заболевания кровеносных сосудов, нервов, мышц, костей и суставов верхних конечностей – так называемую «виброболезнь».
Классификация инфразвука
1. По характеру спектра инфразвук подразделяется на:
- широкополосный инфразвук с непрерывным спектром шириной более одной октавы;
- тональный инфразвук, в спектре которого имеются слышимые дискретные составляющие.
Гармонический характер инфразвука устанавливают в октавных полосах частот по превышению уровня в одной полосе над соседними не менее чем на 10 дБ.
2. По временным характеристикам инфразвук подразделяется на:
- постоянный инфразвук, уровень звукового давления которого изменяется за время наблюдения не более чем в 2 раза (на 6 дБ) при измерениях по школе шумомера «линейная» на временной характеристике «медленно»;
- непостоянный инфразвук, уровень звукового давления которого изменяется за время наблюдения не менее чем в 2 раза (на 6 дБ) при измерениях по школе шумомера «линейная» на временной характеристике «медленно»
Предельно допустимые уровни инфразвука на рабочих местах, дифференцированные для различных видов работ, а также допустимые уровни инфразвука в жилых и общественных помещениях и на территории жилой застройки приведены в таблице 1.1.
Для колеблющегося во времени и прерывистого инфразвука уровни звукового давления, измеренные по шкале шумомера «Лин» не должны превышать 120 дБ.
Таблица 1.1.
Предельно допустимые уровни инфразвука на рабочих местах, допустимые уровни инфразвука в жилых и общественных помещениях и на территории жилой застройки
(по СанПиН 2.2.4/2.1.8.583-96)
| № п/п |
Назначение помещения
Уровни звукового давления, дБ, в октавных полосах со среднегеометрическими частотами, Гц
Дата: 2018-11-18, просмотров: 399.
