МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«АЛТАЙСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АГАРАРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»

, ,

ОПРЕДЕЛЕНИЕ И ОЦЕНКА ПАРАМЕТРОВ ШУМА

В ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ ПОМЕЩЕНИЙ

Методические указания к лабораторной работе

Барнаул 2013

УДК 628.517.2(075.5)

Рецензент – к. т.н., заведующий кафедрой «Профессиональное обучение, инженерная графика и система автоматизированного проектирования» .

, , Определение и оценка параметров шума в производственных помещениях: методические указания к выполнению лабораторной работы – Барна3. - 18 с.

Методические указания содержат основные гигиенические требования к шуму в производственных помещениях и методику определения соответствия параметров шума гигиеническим требованиям.

Предназначено для проведения лабораторных занятий по данной теме со студентами инженерных и технологических специальностей.

Рекомендовано к изданию учебно-методической комиссией инженерного факультета (протокол № 2 от 1 октября 2013 г.).

© , , 2013

© ФГБОУ ВПО АГАУ, 2013

ОПРЕДЕЛЕНИЕ И ОЦЕНКА ПАРАМЕТРОВ ШУМА

В ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ ПОМЕЩЕНИЯХ

Цель работы: изучить методику определения и оценки параметров шума в производственных помещениях.

ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ:

1. Ознакомиться с основными требованиями к параметрам шума производственных помещений, методами и средствами защиты.

2. Изучить методику определения параметров шума в производственных помещениях.

НЕ нашли? Не то? Что вы ищете?

3. Определить шум в указанных преподавателем помещениях и рабочих местах.

4.Оценить уровень шума, сопоставив с нормами. Сделать выводы.

5. Оформить протокол отчета.

ОБОРУДОВАНИЕ: Шумомер PCE-999.

1. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

1.1. ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ

1.1.1. Звук и шум

Под шумом как гигиеническим фактором принято подразумевать совокупность слышимых звуков, неблагоприятно воздействующих на организм человека, мешающих его работе и отдыху.

По физической сущности звуки представляют собой волнообразно распространяющиеся механические колебательные движения частиц упругой среды (газовой, жидкой или твердой) имеющие, как правило, беспорядочный и случайный характер. Источником звука может быть любое колеблющееся материальное тело, выведенное из устойчивого состояния покоя внешней силой.

Как и для всякого волнообразного колебательного движения, основными параметрами, характеризующими звук, являются амплитуда колебания (перемещения, давления, скорости и других переменных параметров), скорость распространения и длина волны.

1.1.2. Физические характеристики шума

Амплитуда колебания звучащего тела пропорциональна амплитуде смещения частиц проводящей среды, т. е. звукового давления. Последнее представляет собой переменное давление, возникающее дополнительно к атмосферному, в той среде, через которую проходят звуковые волны. Звуковое давление выражается в Па (Н/м2). От величины звукового давления Р зависит интенсивность звука (шума).

Звуковая волна характеризуется периодом колебания Т, измеряемым в секундах. Период колебания определяется по формуле:

,  (1)

где f – частота колебаний, Гц.

Частота колебания (f) – число полных колебаний, совершенных в течение одной секунды. Единица измерения частоты – герц (Гц).

Для характеристики звука существенное значение имеет колебательная скорость частиц, т. е. мгновенное значение скорости колебательного движения среды при распространении в ней звуковой волны (единица измерения – м/с). Расстояние, на которое в течение одной секунды может распространяться волновой процесс, называется скоростью звука (С) (в воздухе при температуре 20°С и нормальном атмосферном давлении С = 334 м/с, при повышении температуры – С увеличивается примерно на 0,71 м/с на каждый градус).

Расстояние между двумя соседними сгущениями или разрежениями в звуковом поле характеризует длину волны л, которая измеряется в метрах. Длина волны связана с частотой ѓ и скоростью звука С соотношением:

.  (2)

Распространение звука волн сопровождается переносом колебательной энергии в пространстве. Ее количество, проходящее через площадь в 1 м2, расположенную перпендикулярно направлению распространения звуковой волны, обуславливает интенсивность или силу звука – I. Единица измерения силы звука – Вт/м2.

Величины звукового давления и интенсивности звука, с которым приходится иметь дело на практике борьбы с шумом, могут изменяться в очень широких пределах. Так, человек способен воспринимать звуковое давление в диапазоне величин от Рmах (болевой порог слышимости) до Ро (минимально ощутимый звук) отличающихся друг от друга в 108 раз, а по интенсивности этот диапазон Imax/I0 отличается друг от друга в 1016 раз.

Естественно оперировать такими шкалами величин неудобно, к тому же ощущения человека при воздействии шума пропорциональны логарифму количества энергии раздражителя, поэтому были введены логарифмические величины – уровни звукового давления (Lр) и уровни интенсивности (LI), которые позволили сократить шкалу измеряемых величин от 0 до 140 децибел.

Уровень интенсивности звука определяют по формуле:

LI = 10·lgI / I0 дБ,  (3)

где I – определяемая величина интенсивности звука, Вт/м2;

I0 – условный порог слышимости, I0 = 10-12 Вт/м2.

Уровень звукового давления определяется по формуле:

Lp = 20·lgP / P0, дБ  (4)

где Р – определяемая величина звукового давления, Па;

Р0 – пороговая величина звукового давления, Р0 = 2·10-5 Па.

При пороговых значениях Io = 10-12 Вт/м2, Р0 = 2·10-5 Па становятся равными уровни звукового давления LI = Lp = L.

Эта характеристика широко применяется в практике измерений и при нормировании шума. Звуковое давление и интенсивности звука являются характеристиками звукового поля в определенной точке пространства. Характеристикой непосредственно источника шума является его звуковая мощность N (Вт) – общее количество звуковой энергии, излучаемое источниками шума в окружающее пространство за единицу времени.

Уровень звуковой мощности определяется по формуле:

, дБ  (5)

где N – звуковая мощность источника, Вт;

Nо – пороговая (минимально ощутимая) величина звуковой мощности, равная 10-12 Вт.

Частотный спектр шумов – это зависимость среднеквадратичных значений амплитуд параметров (Р, I, L) синусоидальных составляющих единичных звуков от частоты колебаний.

Если частотный спектр разделить на участки (полосы частот таким образом, чтобы верхняя граница полосы по частоте была в 2 раза больше нижней границы, то такое деление спектра называется октавным делением, а сама полоса считается октавной полосой т. е. ѓ2 = 2ѓ1; и т. д.

При нормировании шума, исследованиях производственных шумов октавные полосы частот представляют не двумя граничными частотами, а одной среднегеометрической ѓср. которая определяется соотношением:

, Гц  (6)

где – нижняя и верхняя граничные частоты.

По воздействию на человека шумы подразделяются на низкочастотные (ѓ < 400 Гц), малораздражительные для организма человека и высокочастотные (ѓ> 1000Гц), очень раздражительные шумы.

Шум частотой ѓ = 20…20000 Гц – это слышимые шумы.

Шум ѓ > 20 кГц называются ультразвук – неслышимый для человека.

Рис.1. Пороги слышимости звуков различной частоты и интенсивности

Звукопроводящая механическая система рецепторного отдела слухового анализатора способна реагировать и передавать звуковоспринимающей частью рецептора механические колебания среды, которые совершаются с частотой от 01.01.010 Гц (рис. 1) с величиной звуковой энергии от 10-12 до 102 Вт/м2 или от 2·10-5 до 2·102 Па.

1.1.3. Количественная оценка уровней шума

Уровни звукового давления или звуковой мощности являются логарифмическими величинами, поэтому над ними нельзя производить обычные арифметические действия (сложение, деление и т. д.).

Непосредственно суммировать и вычитать можно только энергетические характеристики шума: интенсивность или пропорциональный ей квадрат звукового давления. Если пользоваться непосредственно значениями уровней в децибелах (дБ), то уровень звукового давления суммарного звука от нескольких разных источников может быть рассчитан по формуле:

, дБ  (7)

где n – общее число слагаемых уравнений шума;

L1 ,L2 …Ln – уровень звукового давления источников шума 1,2,3...n.

Рассмотрим частные случаи, вытекающие из анализа формулы (7).

Если имеется n одинаковых источников шума с уровнем звукового давления L, создаваемым каждым источником, то суммарный уровень звукового давления определяется по формуле:

  (8)

Например, два одинаковых источника совместно создадут уровень на 3 дБ больший, чем каждый, а 100 одинаковых источников составляют прибавку к L, только 20 дБ (табл. 1).

Таблица 1

Уровень звукового давления от числа источников шума


Число источников шума

1

2

3

4

5

6

8

10

20

40

50

70

100

Давление к уровню одного источника, дБ

0

3

5

6

7

8

9

10

13

16

17

18,5

20

Суммарный уровень звукового давления при одновременном действии двух неодинаковых источников с уровнями L1, L2 определяются по формуле:

,  (9)

где L1 – больший из двух суммарных уровней, дБ;

∆L – поправка для суммирования уровней шума, определяемая по табл. 2.

Таблица 2

Поправка (∆L) для суммирования уровней шума


Разность уровней

0

1

4

6

8

10

15

20

L1 - L2

3

2

1

1

0

0

0

0

Поправка ∆L, дБ

0

5

5

0

6

4

2

Приведенные зависимости (8) и (9) позволяют сформулировать два принципа шумопоглощения:

Принцип 1 – при наличии в помещении большого числа одинаковых источников шума устранение одного, двух и более источников практически не ослабляют общий шум.

Принцип 2 – при наличии в помещении нескольких источников шума, отличающихся своей интенсивностью, для существенного снижения общего шума необходимо выявить и погасить наиболее мощные источники.

1.2. Классификация шумов, воздействующих на человека

По официальной классификации [2] по характеру спектра шумы следует подразделять на:

- широкополосный шум, в котором звуковая энергия распределяется по всему спектру шириной более одной октавы;

- тональный шум – если прослушивается звук определенной частоты;

- импульсный шум – если шум воспринимается как отдельные импульсы (удары).

По временным характеристикам шумы подразделяются на постоянные, уровень звука которых за 8-часовой рабочий день изменяется во времени незначительно, и непостоянные.

Непостоянные шумы классифицируются на:

- колеблющиеся во времени, уровень звука которых непрерывно изменяется по времени;

- прерывистые – уровень звука которых резко падает до уровня фонового шума, причем длительность интервалов, в течение которых уровень остается постоянным и прерывающим уровень фонового шума;

- импульсные, состоящие из одного или нескольких звуковых сигналов, каждый их них длительностью менее 1 секунды.

1.3. Нормирование шума

Нормирование шума проводят двумя методами:

- по предельному спектру шума в дБ;

- по интегральному показателю (уровню звука) в дБА.

Первый метод применяют для нормирования постоянного шума. В основу норм положены ограничение уровня звукового давления в пределах октав, характер шума и особенности труда для девяти октавных полос со средними геометрическими частотами 31,5; 63; 125; 250; 500; 1000; 2000; 4000; 8000 Гц. Полосу с частотой 16000 Гц не учитывают, так как звуки такой частоты слышны слабо.

Второй метод заключается в нормировании интегрального (по всему диапазону частот) уровня шума, измеренного по шкале А шумомера. Этот показатель называют уровнем звука и обозначают дБА. Шкала А шумомера предназначена для ориентировочной оценки постоянного и непостоянного шума, приблизительно соответствующего линиям равной громкости звуков, и отражает его субъективное восприятие человеком.

Шум на рабочих местах не должен превышать допустимых уровней, значение которых приведены в ГОСТ 12.1.003-83 и СН 2.2.4/2.1.8.562-96 (табл. 3).

Таблица 3

Нормы шума по СН 2.2.4/2.1.8.562-96 в зависимости от вида трудовой деятельности или рабочего места


Уровень звукового давления, дБ, в октавных полосах со среднегеометрическими частотами, Гц

Уровни звука и эквивалентного звука (дБА)

31,5

63

125

250

500

1000

2000

4000

8000

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

1. Творческая деятельность, руководящая работа с повышенными требованиями, научная деятельность, конструирование и проектирование, программирование, преподавание и обучение, врачебная деятельность. Рабочие места в помещения дирекции, проектно-конструкторских бюро, расчетчиков, программистов вычислительных машин, в лабораториях для теоретических работ и обработки данных, приеме больных в здравпунктах

86

71

61

54

49

45

42

40

38

50

2. Высококвалифицированная работа, требующая сосредоточенности, административно-управленческая деятельность измерительные и аналитические работы в лаборатории; рабочие места в помещениях цехового управленческого аппарата в рабочих комнатах конторских помещений, в лабораториях

93

79

70

68

58

55

52

52

49

60

3. Работа, выполняемая с часто получаемыми указаниями и акустическими сигналами, работа, требующая постоянного слухового контроля; операторская работа по точному графику с инструкцией; диспетчерская работа, рабочие места в помещениях диспетчерской службы, кабинетах и помещениях наблюдения и дистанционного управления с речевой связью по телефону, машинописных бюро, на участках точной сборки, на телефонных и телеграфных станциях, в помещениях мастеров, в залах обработки информации на вычислительных машина

96

83

74

68

63

60

57

55

54

65

4. Работа, требующая сосредоточенности, работа с повышенными требованиями к процессам наблюдения и дистанционного управления производственными циклами. Рабочие места за пультами в кабинетах наблюдения и дистанционного управления без речевой связи по телефону, в помещениях лабораторий с шумным оборудованием, в помещениях для размещения шумных агрегатов вычислительных машин

103

91

83

77

73

70

68

66

64

75

5. Выполнение всех видов работ (за исключением перечисленных в п. п. 1-4 и аналогичных им) на постоянных рабочих местах в производственных помещениях и на территории предприятий

107

95

87

82

78

75

73

71

69

80

Продолжение таблицы 3


1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

6. Рабочие места водителей и обслуживающего персонала грузовых автомобилей

100

87

79

72

68

65

63

61

59

70

7. Рабочие места водителей и обслуживающего персонала (пассажиров) легковых автомобилей и автобусов

93

79

70

63

58

55

52

50

49

60

8. Рабочие места водителей и обслуживающего персонала тракторов, самоходных шасси, прицепных и навесных сельскохозяйственных машин, строительно-дорожных и др. аналогичных машин

Примечания: 1 допускается в отраслевой документации устанавливать более жесткие нормы для отдельных видов трудовой деятельности с учетом напряженности и тяжести труда в соответствии с табл.1.

2. запрещается даже кратковременное пребывание в зонах с уровнями звукового давления свыше 135 дБ в любой активной полосе.

2. МЕТОДЫ И СРЕДСТВА ЗАЩИТЫ ОТ ШУМА

Воздействие шума на организм может проявляться как в виде специфического поражения органа слуха, так и нарушений со стороны многих органов и систем.

Степень профессиональной тугоухости зависит от производственного стажа работы в условиях шума, характера шума, длительности воздействия его в течение рабочего дня, от интенсивности и спектра. Установлено, что утомляющее и повреждающее действие шума пропорционально его высоте (частоте).

Нужно заметить, что импульсный шум действует более неблагоприятно, чем непрерывный. Особенности его воздействия существенно зависят от превышения уровня импульса над среднеквадратичным уровнем, определяющим шумовой фон на рабочем месте.

В развитии профессиональной тугоухости имеют значение суммарное время воздействия шума в течение рабочего дня и наличие пауз, а также общий стаж работы. Вероятность повреждения слуха в зависимости от стажа работы и превышения нормативного значения для постоянных рабочих мест приведена на графике (рис. 2).

Помимо действия шума на орган слуха, установлено его повреждающее влияние на многие органы и системы организма.

Рис.2. Вероятность повреждения слуха:

1 – стаж работы 1 год; 2 – стаж работы 5 лет; 3 – стаж работы 10 лет; 4 – стаж работы15 лет; 5 – стаж работы 25 лет

Для снижения шума в производственных помещениях применяют различные методы:

- уменьшение уровня шума в источнике его возникновения;

- звукопоглощение и звукоизоляция;

- установка глушителей шума;

- рациональное размещение оборудования.

К техническим средствам защиты от шума относятся:

- выбор наименее шумных технологических процессов и оборудования;

- борьба с шумом в источнике шумообразования (путем повышения класса чистоты обработки трущихся поверхностей механизмов машин и точности их изготовления, улучшение смазки, применение подшипников скольжения вместо подшипников качения и т. п.);

- ослабления шума на пути распространения с помощью звукопоглощающих устройств (кожухов, перегородок, а также глушителей, облицовки стен и потолка помещений звукопоглощающими покрытиями из стекловаты и иных капиллярно-пористых материалов;

- дистанционное управление шумными машинами и производствами;

- средства групповой (кабины наблюдения) и индивидуальной защиты (наушники, шлемофоны и т. д.).

Для ограничения вредного воздействия шума применяются следующие организационные мероприятия:

- выбор рационального режима труда и отдыха, предусматривающего ограничение времени шумового воздействия, введение перерывов на отдых в течение рабочей смены;

- применение знаков безопасности, которыми обозначаются зоны повышенной шумности.

3. ПОРЯДОК ПРОВЕДЕНИЯ ЭКСПЕРИМЕНТА

Для проведения эксперимента необходимо изучить устройство прибора: Шумомер PCE-999 (рис. 3).

Условия эксплуатации прибора: относительная влажность 10...90 %. Температура эксплуатации 0...+40°С.

Все приборы поставляются откалиброванными и готовыми к эксплуатации. Однако шумомеры имеют техническую особенность, ведущую к отклонению от истинного значения при длительной эксплуатации. Поэтому необходимо проводить регулярно их калибровку.

Символы на дисплее прибора РСЕ-999:

МАХ – Активирована функция Мах/Но1d;

FAST – Активирована быстрая оценка;

SLOW – Активирована медленная оценка;

Lo – Выбран низкий частотный диапазон;

Hi – Выбран высокий частотный диапазон;

dBA – Выбрана оценка по типу;

dBC – Выбрана оценка по типу;

ВАТ – Батарея разряжена;

ОVER – Полученное значение вышло за границы диапазона.

Рис. 3. Шумомер PCE-999:

1 – Подавитель шумов (применяется при скорости ветра более 10 м/сек); 2 – Дисплей; 3 – Выключатель; 4 – Подсветка дисплея; 5 – Частотная оценка А или С; 6 – Оценка времени: медленная – S (SLOW) или быстрая – F (FAST); 7 – Выбор диапазона: высокий Hi (НIGН) или низкий Lo (LOW); 8 – Функция Мах/Но1d; 9 – Микрофон; 10 – Крышка отсека батарей (в батарейном отсеке расположены также калибровочные винты)

1. Перед началом использования прибора необходимо провести его калибровку. Она выполняется с помощью акустического калибратора класса 2 (94 дБ, 1 кГц синусоида), предлагаемого в качестве опции.

Порядок проведения калибровки:

- выберите следующие настройки: дБА, быстрая оценка Fast, диапазон – низкий LOW или высокий HIGH;

- осторожно поместите микрофон в калибратор;

- включите калибратор;

- калибратор обеспечивает диапазон с частотою 94 дБ;

Если на дисплее появится значение отличное от 94 дБ, то можно выполнить следующие операции:

- в режиме HIGH повернуть левый регулировочный винт до достижения значения 94 дБ;

- в режиме LOW повернуть правый регулировочный винт  до достижения значения 94 дБ.

2. После проведения калибровки необходимо выбрать диапазон измерения, оценку времени и частотную оценку:

а) Выбор диапазона: высокий Hi (НIGН) или низкий Lo (LOW);

LOW: диапазон от 30 до 100 дБ;

НIGН: диапазон от 60 до 130 дБ;

б) Оценка времени: медленная – S (SLOW) или быстрая – F (FAST). Быстрая – для нормальных измерений и для измерения пиковых нагрузок; медленная – для измерения средних значений в интервале времени;

в) Частотная оценка А или С:

- А: Оценка А для общих измерений;

- С: Оценка С для измерений в низком частотном диапазоне;

Для активации Функции МАХ нажмите соответствующую кнопку: прибор выведет на дисплей максимальное полученное значение и сохранит его до тех пор, пока вы повторно не нажмете кнопку.

Функция НОLD: нажмите и удерживайте кнопку на протяжении 2 сек. Прибор удержит на дисплее после днее полученное значение. Для выхода из режима необходимо повторно нажать и удержать кнопку;

3. Направить прибор в сторону исследуемого объекта; при скорости ветра около 10 м/с рекомендуется использовать подавитель шумов;

4. Получить искомое значение уровня шума и занести в протокол исследования;

5. По завершению исследования выключить прибор.

6. Провести оценку шума в производственных помещениях и написать выводы по полученным результатам.

3.1. Результаты измерений и оценка шума

Для закрепления знаний, полученных при изучении теоретических основ определения и оценки шума в производственных помещениях, необходимо результаты измерений занести в протокол №1 и написать выводы по полученным результатам.

ПРОТОКОЛ №1


Наименование объекта исследования

Фактическое значение шума, дБ

Нормируемое значение шума, дБ

4. КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

1. Что такое шум и звук?

2. Определение звукового давления и интенсивности звука.

3. Охарактеризуйте порог слышимости и болевой порог.

4. Какими параметрами характеризуется звуковое поле и источники шума?

5. Что такое частотный спектр шумов и какова характеристика его частных диапазонов?

6. Количественная оценка уровней шума.

7. Методы нормирования шума.

8. Технические и организационные методы защиты от шума.

9. Устройство шумомера PCE-999 и принцип его работы.

ЛИТЕРАТУРА

Безопасность жизнедеятельности: учебное пособие / кол. авторов под ред. д-ра техн. наук, проф. . – М.: КНОРУС, 2009.-496 с. ГОСТ 12.1.003-83. ССБТ. Шум. Общие требования безопасности. Санитарные нормы СН 2.2.4/2.8.562-96 «Гигиенические требования при работах с источниками воздушного и контактного ультразвука промышленного, медицинского и бытового назначения». Шумомер PCE-999: техническое описание и инструкция по эксплуатации.

Содержание

Цель работы                                                                3

Порядок выполнения работы                                                3

Теоретические положения                                        3 Основные понятия и определения                                3 Классификация шумов, воздействующих на человека        9 Нормирование шума                                                10 Методы и средства защиты от шума                                12 Порядок проведения эксперимента                                14 Результаты измерений и оценка шума                        17 Контрольные вопросы                                        17

Литература                                                                18

Определение и оценка параметров шума

в производственных помещений

Методические указания к лабораторной работе

Редактор

Технический редактор

Подписано в печать                . формат 60Ч84/16

Бумага для множительных аппаратов. Печать ризографная.

Гарнитура «TimesNewRoman» Усл. печ. л.  .Уч.-изд. л.

Тираж 100 экз. Заказ №

РИО АГАУ

656049, г. Барнаул, пр. Красноармейский,98

Тел.62-84-26