ПРЕДИСЛОВИЕ

При изучении темы «Акустические излучения» дисциплины «Безопасность жизнедеятельности» у студента формируется четкая концепция о том, что он должен знать:

• - основы безопасности жизнедеятельности в разрезе акустических шумов и вибраций;
• - анатомо-физические последствия воздействия на человека акустических излучений и вибраций;
• - способы идентификации травмирующих и вредных факторов, создаваемых акустическими излучениями и вибрациями;
• - средства и методы повышения безопасности при работе в условиях повышенных уровней шума;
• - методы разработки шумовых карт в зонах жилой застройки.

Студент должен уметь:

• - контролировать параметры и уровни негативных воздействий в соответствии нормативными требованиями;
• - эффективно применять средства защиты от негативных воздействий шума и вибрации;
• - разрабатывать мероприятия по повышению безопасности производственной деятельности в условиях повышенных уровней шума;
• - планировать и осуществлять мероприятия по повышению устойчивости производственных систем.

Студент должен владеть:

• - знаниями, полученными по безопасности жизнедеятельности при работах на предприятиях, где нарушаются санитарные нормы допустимого шума и вибрации на рабочих местах;
• - информацией о том, как своевременно реагировать на опасные и вредные факторы среды обитания человека.

Таким образом, студент должен понимать, что важнейшим звеном в организации безопасности жизнедеятельности является образование.

ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ О ШУМЕ И ВИБРАЦИИ

Основные определения и понятия

Традиционно рабочий шум был постоянной опасностью для работников, занятых в сфере тяжелой промышленности, и ассоциировался только с ухудшением слуха. Современные понятия охраны труда рассматривают шум как угрозу безопасности и здоровью работников многих профессий по различным причинам. Он может привести не только к нарушениям слуха (в случае постоянного нахождения при шуме более 80 дБ), но может быть фактором стресса и повысить систолическое кровяное давление. По мнению специалистов, воздействие вредных производственных факторов (включая чрезмерный шум) не только является причиной различных профессиональных заболеваний, но и, ослабляя организм и нарушая его нормальную жизнедеятельность, способствует возникновению и усилению обычных заболеваний. Дополнительно он может влиять на несчастные случаи, маскируя предупреждающие сигналы и мешая сконцентрироваться. Шум как физическое явление определяется звуковым давлением, интенсивностью и частотой, а как физиологическое явление — уровнем громкости и громкостью. С физической точки зрения производственный шум представляет собой беспорядочное сочетание различных по частоте и силе звуков. Шум оказывает вредное воздействие на организм человека. Действуя на центральную нервную систему, он вызывает головную боль, головокружение, неврастению, нарушения функций органов слуха. Шум может взаимодействовать с другими факторами угрозы на производстве, увеличивая риск для работников. Чтобы определить степень воздействия шума на человека, проводятся измерения его уровня и звуковое давление. Шум как физическое явление определяется звуковым давлением (единица измерения — Паскаль), интенсивностью (единица измерения — Вт/м²) и частотой (Гц), а как физиологическое явление — громкостью (единица измерения — сон).

В интервале звуковых частот наименьшая интенсивность звука, при которой возникает слуховое ощущение, называется пороговой. Эта величина зависит от частоты и имеет минимальное значение при частоте около 1 000 Гц. При этой частоте порог слышимости по интенсивности составляет J_o = 10 ¹², Вт/м². Интенсивность звука в 10 Вт/м² вызывает болевое ощущение в ушах человека и называется порогом болевого ощущения. Так как ухо человека воспринимает звуки в очень большом диапазоне интенсивностей от 10 ¹² до 10 Вт/м² и способно реагировать на относительное изменение интенсивности, а не на абсолютное, пользоваться для оценки звука абсолютными значениями интенсивности звука или звукового удаления неудобно, поэтому принято измерять не абсолютные значения интенсивности и звукового давления, а относительные их уровни по отношению к пороговым значениям в соответствии с логарифмической шкалой. Таким образом, уровень интенсивности Lj определяется по формуле:

Л/= 101g (J/J_o), (1.1)

где Jo = 10¹² Вт/м².

Уровень звукового давления определяется из выражения:

Л = 201g (р/р₀), (1.2)

где р — среднеквадратичная величина звукового давления в точке измерения, Па; Ро = 2-10^-5 Па — пороговая величина среднеквадратичного звукового давления.

По шкале диапазон слышимых звуков составляет 130 дБ. Изменения уровня звукового давления меньше 1 дБ практически на слух не воспринимаются. Одинаковые по интенсивности, но разные по частоте шумы могут на слух казаться неодинаковыми по громкости. Поэтому установлено понятие уровня громкости, который измеряется в фонах. Уровень громкости в фонах численно равен уровню звукового давления в дБ для звука с частотой 1 000 Гц, дающего то же субъективное ощущение громкости, что и данный звук (рис. 1.1). Для сравнения звуков различной громкости введена единица громкости — сон. Величина громкости в 1 сон соответствует уровню громкости в 40 фон. Изменение уровня громкости на 10 фон ощущается на слух, как изменение громкости в 2 раза. На рис. 1.1 приведены кривые равной громкости.

Ухо человека воспринимает как звук колебания с частотой примерно от 20 до 20 000 Гц. Колебания с частотой до 20 Гц (инфразвук) и выше 20 000 Гц (ультразвук) могут оказывать отрицательное воздействие на организм человека, но сопровождаются слуховыми ощущениями. Частотный диапазон акустических сигналов показан на рис. 1.2 [1-3].

ю⁹

Диапазон частот, Гц

УЛЬТРАЗВУК

210⁴

Диапазон частот, воспринимаемый человеческим ухом

ЗВУК

16 <16

ИНФРАЗВУК

Рис. 1.2. Частотный диапазон акустических колебаний

На рис. 1.3 показан уровень громкости (в фонах) источников шума.

Рис. 1.3. Уровень громкости различных источников шума

Вибрация — это механические колебания тела. Самый простой вид вибрации — это колебание или повторяющееся движение объекта около положения равновесия. Этот тип вибрации называется общей вибрацией, потому что тело перемещается как единое целое и все его части имеют одинаковую по величине и направлению скорость. Параметры вибрации: частота (Гц), амплитуда (м), виброскорость (г) (м/с), виброускорение (ш) м/с². Пороговая виброскорость

Vo = 5-Ю'⁸ м/с, пороговое виброускорение (w₀ ⁼ 3-КУ⁴ м/с²). Уровень виброскорости определяется по формуле:

L_V=2OL₅?. (1.3)

*о

В табл. 1.1 показано соотношение скорости вибрации (в мм/с) с уровнем вибрации V (в дБ).

Действие шума на организм человека исследуется по трем основным направлениям:

• 1) влияние шума на орган слуха;
• 2) воздействие шума на функции отдельных органов и систем (сердечнососудистая, пищеварительная, эндокринная, мышечная системы, вестибулярный аппарат, обменные процессы, кроветворение и т.д.);
• 3) воздействие шума на организм в целом и, в частности, на высшую нервную деятельность, на вегетативную реактивность. Эта область еще мало изучена.

Таблица 1.1

Связь скорости вибрации (в мм/с) с уровнем вибрации V, дБ