АКУСТИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ УРОВНЕЙ ЗВУКА И УРОВНЕЙ ЗВУКОВОГО ДАВЛЕНИЯ

Акустические расчеты в помещении

Звуковое давление как величину переменную можно представить в виде суммы синусоидальных колебаний различной частоты [3, 4, 6]. Зависимость среднеквадратичных значений этих составляющих (или их уровни) от частоты называется частотным спектром шума. Обычно частотные спектры шума определяют опытным путем, находя значения звукового давления не для каждой отдельной частоты, а для октавных частот. Среднегеометрическая частота октавы определяется из выражения:

/ор=^1)-й). (3.1)

где/2 и/] — верхняя и нижняя граничные частоты октавы.

Для октавных полос f2lf= 2.

Ширина октавы определяется по формуле:

АГ=Л =/Ф-(^2) -/cp/(V2). (3.2)

Частотные спектры выражают в виде таблиц или графиков.

Интенсивность шума не позволяет полностью судить о громкости шума. 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.

Для звуков с частотой 1000 Гц децибелы и фоны численно равны; то же относится к звукам с частотой от 400 до 5 000 Гц с уровнем звукового давления больше 80 дБ.

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.

Для перехода от уровней громкости к шкале громкостей существуют таблица и номограмма.

При расчете шумового режима и разработке рекомендаций по снижению шума приходится сталкиваться с двумя понятиями:

  • 1) шумовые характеристики аппаратуры;
  • 2) уровни акустических шумов.

Основными шумовыми характеристиками машины и оборудования являются:

  • а) уровни звуковой мощности шума в октавных полосах со среднегеометрическими частотами 63, 125,250, 500, 1 000, 2 000, 4 000 и 8 000 Гц (??);
  • б) корректированный уровень звуковой мощности (?рд);
  • в) характеристика направленности шума (0);
  • г) уровни звукового давления в октавных полосах частот, характеризующие спектральный состав шума (L);
  • д) уровни звука, под которыми понимают интегральный уровень шума, измеренный прибором с частотной характеристикой типа «А» (LA).

Уровень интенсивности Lj определяется по формуле:

Ly=lOlg(J/Jo), (3.3)

где Jo = 1(Г12, Вт/м2.

Уровень звукового давления определяется из выражения:

L = 201g (р/ро), (3.4)

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

Уровень звуковой мощности определяется по формуле:

Lp=101g(P/P0), (3.5)

где Lp уровни звуковой мощности, дБ;

Р — звуковая мощность, Вт;

Ро = И)-12 Вт — пороговые значение звуковой мощности.

Шум оценивается по номеру предельного спектра, который служит для характеристики определенного шума одним числом (например, ПС-70) с учетом интенсивности и спектрального распределения шума Номер предельного спектра численно равен уровню звукового давления в октавной полосе со среднегеометрической частотой 1000 Гц. Предельные спектры даны в санитарных нормах [3,4, 7, 8]. Общий или корректированный уровень звука (шума) измеряется по частотной характеристике шумомера типа «А» и обозначается ГА, дБА.

Если в данную точку пространства приходят звуковые волны с уровнями Ц, то суммарный уровень определится по формуле:

L = 10Lg?"100,t<. (3.6)

Если все источники шума одинаковы, то L, определяется по формуле:

L = L,+ lOlgn, (3.7) где L — суммарный уровень звукового давления, дБ;

п — общее число независимых слагаемых уровней.

Вместо формулы (3.6) и (3.7) можно пользоваться данными табл. 3.1. При пользовании табл. 3.1 надо последовательно складывать уровни, начиная с максимального. Сначала определяют разность двух складываемых уровней, затем добавку к более высокому из складываемых уровней.

Таблица. 3.1

Таблица сложения уровней звуковой мощности и давления

Разность двух складываемых уровней, дБ

0

1

2

3

4

5

6

7

9

10

15

Добавка к более высокому уровню, необходимая для получения суммарного уровня, дБ

3

2,5

2

1,8

1,5

1,2

1,0

0,8

0,5

0,4

0,2

Пример: сложить два уровня L = 90 дБ, ?2 = 95 дБ.

Определяем величину добавки по табл. 3.1: L = 1,2 дБ, определяем суммарный уровень = 95 + 1,2= 96,2 дБ.

Средний уровень звука Lcp, определяется по формуле

ь,=Н0о°“)- <3-8>

где Lcp — средний уровень звукового давления, дБ;

п — общее число независимых слагаемых уровней.

Если разница между складываемыми уровнями не превышает 5 дБ, то усредненный уровень звука определяется как среднее арифметическое всех складываемых уровней.

Lcp=E,"(L')//7- <3-9)

По характеру спектра шум подразделяется:

  • • на широкополосный с непрерывным спектром шириной более октавы;
  • • на тональный, в спектре которого имеются выраженные дискретные тона.

По временным характеристикам шум подразделяется:

  • • на постоянный, уровень звука которого за 8 часовой рабочий день изменяется во времени не более чем на 5 дБА;
  • • на непостоянный, уровень звука, которого за 8-часовой рабочий день изменяется во времени более чем па 5 дБА;
  • • на непостоянный шум, в свою очередь, подразделяется на следующие:
  • - колеблющийся во времени;
  • - прерывистый;
  • - импульсный.

Для ориентировочной оценки в качестве характеристики постоянного шума на рабочих местах применяется уровень звука в дБА.

Для постоянного звука (шума) характеристикой является интегральный критерий — эквивалентный (по энергии) уровень звука ЬАэкв, в дБА, определяемый по ГОСТ Р ИСО 9612-2013. Акустика. Измерения шума для оценки его воздействия на человека. Метод измерений на рабочих местах.

Определенные (рассчитанные) уровни звукового давления, уровни звука и эквивалентные уровни звука не должны превышать допустимых значений по нормам, приведенным в стандартах.

Величина собственной звукоизоляции ограждений от воздушного шума, определяется так:

R = 101g(l/J), (3-Ю)

где R — собственная звукоизоляция ограждений, дБ;

d = (pdpi) — коэффициент звукопередачи;

Рх и р2 — звуковое давление в падающей и проходящей волнах.

При акустических расчетах звукопоглощение в проходящих волнах — характеризуется постоянной помещения В:

В = А1(-'кСр (З.Н)

где В — постоянная помещения, м2 или по рис. 3.1;

А — эквивалентная площадь звукопоглощения, м2;

Л = Аср-50бщ, (3.12)

где Хер — средний коэффициент звукопоглощения ограждающих поверхностей, предметов и материалов; Хср изменяется от 0 до 1 (полное поглощение) и определяется по специальным таблицам;

?$общ — общая площадь всех ограждающих поверхностей помещения, м2.

Звуковое поле, создаваемое источником шума в замкнутом объеме (помещений), определяется как прямой звуковой волной (прямым звуком Лпр), излучаемым непосредственно самим источником шума, так и отраженной звуковой волной (диффузным звуком Лдлф) от ограждающих поверхностей (в данном случае будем считать, что энергия отраженного звука равна энергии диффузного звука).

Зона отраженного звука определяется величиной предельного радиуса гпр гр), т.е. таким расстоянием от источника шума, на котором уровень звукового давления от отраженного звука равен уровню прямого звука.

Зависимость постоянной помещения В от объема V

Рис. 3.1. Зависимость постоянной помещения В от объема V

Если в помещении находится один источник шума,

гпр = 0,2 ? (В|00о)'/2, (3.13)

когда в помещении находятся п одинаковых источников шума,

гпр = 0,2 ? (В|000/л)|/2, (3.14)

где гпр — предельный радиус, м;

#1ооо — постоянная помещения на частоте 1 000 Гц, м2

Уровень прямого звука (Lnp) в контрольной точке определяется по формуле

Lnp = L/>-201q г, (3.15)

где LP уровень звуковой мощности источника шума;

г — расстояние, от источника шума до расчетной точки.

Уровень диффузного (отраженного) звука (Гдиф) в контрольной точке определяется по формуле

Лдиф = Lp- 201q г - 201q В +101q п + 6, (3.16)

где Lp — уровень звуковой мощности источника шума, дБА;

г — расстояние, от источника шума до расчетной точки, м;

В — постоянная помещения В, м2;

п — количество одинаковых источников шума.

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ   След >