Начало >> Статьи >> Архивы >> Руководство к практическим занятиям по общей гигиене

Исследование механических колебаний воздуха - Руководство к практическим занятиям по общей гигиене

Оглавление
Руководство к практическим занятиям по общей гигиене
Значение гигиенических исследований
Метод санитарного описания
Описание объектов по чертежам и топографическим картам
Методы органолептического исследования  объектов
Санитарно-физические методы исследования воздушной среды
Исследование микроклимата
Методы исследования влажности воздуха
Метода исследования подвижности воздуха
Метода комплексной оценки метеорологических факторов
Исследование ионизации воздуха
Исследование электромагнитных излучений
Исследование интенсивности инфракрасной радиации
Исследование естественной освещенности
Исследование искусственной освещенности
Исследование электромагнитных излучений радиочастот
Исследование механических колебаний воздуха
Исследование вибрации воздуха
Исследование ультразвука и инфразвука
Исследование запыленности воздуха
Методы исследования физико-механических свойств почвы
Методы гигиенических исследований тканей одежды
Испытание гигиенических свойств ткани
Исследование величины теплоизлучения тканями
Методы гигиенических исследований искусственных кож
Санитарно-химические методы исследования внешней среды
Санитарно-химические методы исследования воздушной среды
Определение показателей антропогенного загрязнения воздушной среды
Определение продуктов деструкции пластмасс
Определение в воздухе токсических примесей
Санитарно-химические методы исследования воды
Определение природного солевого состава воды
Определение веществ антропогенного происхождения
Определение в воде токсических   примесей
Санитарно-химические методы исследования почвы
Санитарно-химические методы исследования пищевых продуктов
Экспрессные методы исследования
Микроэкспресс-метод ферментного обнаружения
Бактериологические методы исследования внешней среды
Гельминтологические методы исследования внешней среды
Гидробиологические методы исследования водоемов
Расчетные методы
Исследование реакции организма на воздействие факторов внешней среды
Определение токсичности веществ при пероральном и ингаляционном поступлении
Исследование кожно-резорбтивного действия

Тема 4.
ИССЛЕДОВАНИЕ МЕХАНИЧЕСКИХ КОЛЕБАНИЙ ВОЗДУХА
Продолжительность изучения темы — 6 ч.
Цель занятий: изучить методы исследования шума, вибрации ультразвука и инфразвука; уметь оценивать полученные результаты.
Практические навыки: изучение аппаратуры и приобретение навыков работы при измерении механических колебаний воздуха.
Данная тема содержит три задания:

  1. Исследование шума (2 ч).
  2. Исследование вибрации (2 ч).
  3. Исследование ультразвука и инфразвука (2 ч).

Исследование шума

Задание студентам:   1. Ознакомьтесь с приборами, применяемыми для определения интенсивности шума.

2. Определите интенсивность и произведите спектральный анализ производственного шума, записанного
на магнитную ленту.

  1. Дайте оценку полученным результатам.   

Методические указания к выполнению задания

По физической сущности шум — это сложный звук, представляющий собой волнообразно распространяющиеся колебательные движения частиц упругой среды (твердой, жидкой и газообразной).
При колебании частиц образуются зоны сгущения и разряжения, поочередно сменяющие друг друга в каждой точке среды. Расстояние между двумя точками сгущения или разряжения, имеющими одинаковую фазу колебаний, называют длиной волны.
Величина максимального отклонения колеблющегося тела (или частиц среды) от положения равновесия называется амплитудой колебания. Промежуток времени, в течение которого совершается одно полное колебание, называется периодом колебания и измеряется в секундах. Количество полных колебаний, приходящихся на единицу времени, называется частотой. Величина эта выражается в герцах.  
В газообразных и жидких средах, характеризующихся лишь одной упругой постоянной (модулем упругости или обратной ему величиной — коэффициентом сжимаемости), звук распространяется в виде продольных волн.
В твердых телах, характеризующихся двумя упругими постоянными: коэффициентом сжимаемости — деформацией сжатия (растяжения) и упругостью формы (деформацией сдвига или изгиба), могут возникнуть, кроме продольных, еще и поперечные волны сдвига, изгиба и т. д. При этом у продольных волн направление колебаний частиц среды совпадает с направлением распространения звуковых волн.
При колебаниях частиц среды в ней развивается переменное избыточное давление, называемое звуковым давлением. В зонах сгущения частиц отмечается повышенное давление, в зонах разряжения — пониженное давление. Звуковое давление представляет собой абсолютную разницу между давлением максимального сгущения воздуха и атмосферным давлением. Единицей измерения является бар.
Звуковая волна является носителем энергии.
Ее принято измерять количеством энергии, проходящей в 1 с. через площадь 1 м2 поверхности, перпендикулярной направлению распространения звуковой волны. Эту энергию называют силой звука (г) и выражают в Вт/м2 или эрг/см2. Между силой звука и звуковым давлением имеется прямая зависимость:

где i — сила звука, эрг/с • см2; Р — звуковое давление в барах.
Для гигиенической характеристики шума пользуются не физическими (давление, энергия), а относительными величинами, основанными на субъективном восприятии звука. При этом исходной величиной, по отношению к которой определяется сила звука, является минимальная энергия или звуковое давление, находящееся на пороге слухового восприятия. С увеличением силы звука повышается его громкость, но возрастание громкости происходит медленнее, чем увеличение звуковой энергии или давления. Изменение восприятия громкости звуков пропорционально логарифму количества звуковой энергии (табл. 14). За единицу измерения силы или интенсивности звука принят бел (Б) —ступень логарифмической шкалы, соответствующая изменению количества звуковой энергии в 10 раз или уровня громкости в 2 раза. На практике пользуются меньшими единицами, составляющими 0,1 Б, или децибелами (дБ).
Весь огромный диапазон интенсивности шума от едва слышимых до очень громких укладывается в диапазон шкалы громкости от 0 до 130—140 дБ.
Таблица 14
Зависимость между количеством звуковой энергии и интенсивностью ощущения громкости


Количество звуковой энергии

Интенсивность ощущения громкости

10

lgl0= 1

100

lg 100 = 2

1 000

lg 1 000 =3

10 000

lg 10 000 = 4

100 000

lg 100 000 =5

1 000 000

lg 1 000 000 = 6 и т. д.

Например, шум биения собственного сердца равен 10 дБ, шепотная речь — 20 дБ, шелест листьев — 30 дБ, громкая речь — 70 дБ, автомобильный сигнал — 90 дБ. В производственных условиях уровень громкости достигает значительных уровней. Так, шум в котельных цехах составляет 100—105 дБ, в ткацких цехах 105—110 дБ, при ручной клепке металла 110—115 дБ. Уровень шума свыше 140 дБ вызывает болевое ощущение.
Звуковые волны имеют различную частоту колебаний. Чем больше частота колебаний, тем выше звук. Ухо человека воспринимает диапазон колебаний от 16 до 20 000 Гц, зона наибольшей чувствительности слуха приходится на область 50—5000 Гц.
Интенсивность шума измеряют как во всей области частот (суммарная звуковая энергия), так и в определенном диапазоне — в пределах октав (интенсивность в пределах октав со среднегеометрическими частотами 125, 250 Гц и т. д.). Октава — это диапазон частот, в котором верхняя граница частоты вдвое больше нижней (например, 40—80, 80—160 Гц). Обычно для октавы указывается не диапазон частот, а среднегеометрическая частота. Например, для октавы 80—160 Гц среднегеометрическая частота составляет 125 Гц.
При измерениях определяют интенсивность в пределах частоты полос, равных октаве, полуоктаве и трети октавы. Если при измерении октавами соотношение частотных полос равно 2: 1 (63, 125, 250, 500, 1000, 2000, 4000, 8000), то при третьоктавных измерениях оно составляет 5:4 (50, 63, 80, 100...Гц).
По частотной характеристике измеряют шум низко-, средне- и высокочастотный, имеющий соответственно границы: 16—400, 400—800 и выше 800 Гц. Такая классификация определяет в основном различный характер действия шума в зависимости от его частотной характеристики. Звуки, имеющие одну и ту же интенсивность, но разную частоту, воспринимаются на слух как неодинаково громкие: имеющие низкую или очень большую частоту ощущаются как более тихие по сравнению со звуками, находящимися в средней зоне.
Наряду с характеристикой шума по его интенсивности, спектру и громкости при оценке шума должно быть учтено распределение звуковой энергии во времени.
Шум имеет сплошной спектр, когда звуки следуют друг за другом непрерывно, с бесконечно малыми интервалами.

Если интенсивность звуков в широком диапазоне частот мало отличается друг от друга, то такой шум называется «белым». Шум, в котором интенсивность звуков в узкой области частот значительно (на 5 дБ и более) преобладает над остальными, называется «тональным».
По распределению звуковой энергии во времени различают постоянный шум (стабильный), в котором энергия во времени изменяется мало, и прерывистый шум (импульсный), в котором происходит быстрое нарастание энергии и быстрый спад, а затем возникает пауза.
Степень неблагоприятного действия шума на организм связана с его частотным составом и интенсивностью. Наиболее вредное действие на человека оказывают звуки большой силы и высоты, а также непрерывное продолжительное и однообразное звучание того или иного источника шума.
Шум оказывает воздействие не только на органы слуха, но и на организм в целом. У рабочих так называемых шумных профессий может отмечаться утомление слуха, переходящее в шумовую травму и профессиональную тугоухость. Определенные функциональные сдвиги наблюдаются и со стороны функций других органов и систем организма. Доказано, что под влиянием интенсивного шума происходит учащение пульса и дыхания, рефлекторное изменение объема селезенки, почек, секреции желудочного сока.
Особенно неблагоприятное действие шум оказывает на функциональное состояние центральной нервной системы. Это проявляется повышением нервной возбудимости, бессонницей, заметным падением трудоспособности к концу рабочего дня, эмоциональной неустойчивостью, снижением внимания и памяти. Учитывая неблагоприятное действие шума на организм, гигиеническая наука разрабатывает допустимые уровни шума для различных видов деятельности и условий жизни в населенных местах.

Методика измерения уровня шума.

Измерение уровня шума производится шумомерами типа Ш-63 и др. (рис. 15, а), принцип работы которых состоит в преобразовании при помощи микрофона звуковых колебаний воздуха в электрический ток. Показания уровня шума отмечаются на шкале стрелочным индикатором, градуированным в дБ.

Шумомеры позволяют измерить уровне шума от 30 до 140 дБ в диапазоне частот 40—· 10 000 Гц.   
Прибор переносной, питание — от электрических батарей. Прибор имеет микрофон, который можно установить в горизонтальном или вертикальном положении в зависимости от расположения потока шума. Исследование шума проводится на уровне 1,5 м от пола. Пространственное распределение точек замера уровней шума зависит от особенностей «шумовой» обстановки в обследуемом помещении:    1) в помещениях без «шумового» оборудования (аудитории, служебные кабинеты) — в центре комнаты; 2) для помещений с равномерным распределением «шумового» оборудования — в двух точках на расстоянии 1/3 по продольной оси от стен помещения; 3) в помещениях с групповым размещением «шумовых» агрегатов — на расстоянии 1,25 м от источника шума.

Порядок работы с шумомером: 1) установить микрофон в определенной позиции в зависимости от характеристики «шумовой» обстановки в помещении;

  1. переключатель питания поставить в положение «Бат» (батарея);
  2. переключатель частотных характеристик перевести в одну из позиций (А, В, С) в зависимости от уровня шума. А — низкие, В — средние, С — высокие уровни шума. Например, для производственных помещений измерение шума производится при положении переключателя частотных характеристик в позиции С;
  3. переключатель уровня чувствительности установить против цифры 130 дБ и отметить колебания стрелки прибора. Если стрелка не отклоняется, то переключатель -вращают в сторону более низких уровней (120, 110, 100 и т. д.) до тех пор, пока стрелка прибора покажет отклонение в пределах 0—10 дБ.

Показания уровней шума слагаются из цифр, соответствующих показанию стрелки прибора и положению стрелки прибора переключателя диапазона чувствительности. Например, положение переключателя диапазона чувствительности—70 дБ, показания стрелки прибора +5 дБ. Общий уровень шума составляет 70+5=75 дБ. Данные по измерению интенсивности шума дополняются исследованиями частотного состава шума.

Определение частотного состава шума.

Для определения частотного состава шума используют анализатор

Рис. 15. Шумомер —
Ш-63  (а); анализатор
спектра шума — АШ-2М (б).

Шумомеры позволяют измерить уровне шума. В зависимости от вида анализатора определяют частотный состав шума в пределах октав или части их. Наиболее широкое применение нашел треть октавный анализатор шума АШ-2М, который дает возможность выделить полосы частот в пределах третьоктавных диапазонов (рис. 15, б).
Шумоанализатор АШ-2М дает возможность установить не абсолютные уровни интенсивности шума в октавных полосах, а соотношение их. С его помощью могут быть определены полоса частот с максимальной энергией и на сколько дБ интенсивности шумов в остальных полосах ниже максимальной.
Анализатор спектра шума АШ-2М представляет собой усилитель, снабженный системой фильтров. На нем имеется стрелочный прибор со шкалой от +2 до 0 и от —5 до —30 дБ. На приборе установлено табло «средние частоты фильтров», где в сетке представлен набор частот от 40 до 8000 Гц. Под табло имеются регуляторы С и R, которые позволяют переключать фильтры по горизонтали (регулятор С) и вертикали (регулятор R). При помощи пункта «усилитель» можно усилить или ослабить величину входного сигнала.  
Прибор используется в комплекте с шумомером. Для этого вилку соединительного кабеля усилителя вставляют в выходное гнездо шумомера, а штеккер — в гнездо «вход» анализатора.
Перед измерением частот шума включают шумомер и вращением ручек С и R анализатора проходят последовательно весь частотный диапазон шума начиная с диапазона 40 Гц. При прохождении каждого диапазона частот записывают показания стрелочного прибора по схеме, приведенной в табл. 15.
Далее следует произвести расчет. Например, октава со среднегеометрической частотой 63 Гц включает данные трех измерений на частотах 50, 63, 80 Гц. На этих частотах показатели прибора были —23, —16, —14. Первоначально находят абсолютную разницу в показаниях прибора в частоте 50 и 63 Гц, она составит 23—16 = = 7 дБ, т. е. на частоте 50 Гц интенсивность звука была на 7 дБ меньше, чем на высоте 63 Гц. Для определения величины возрастания интенсивности одного шума в присутствии другого пользуются табличными данными (табл. 16).

Таблица записей показаний стрелочного прибора


Из табл. 16 видно, что при разнице уровней двух источников в 7 дБ -возрастание шума составит 0,8 дБ. Эту «добавку» прибавляют к большей из двух величин, т.е. к —16, получая —16 + 0,8 = —15,2 дБ. Далее к этой величине следует прибавить интенсивность последней трети октавы, т. е. необходимо суммировать —15,2 и —14 дБ. Разница составит 1,2 дБ. По таблице «добавка» составит 2,4 дБ, которую прибавляют к большей величине —14, получают величину —14 + 2,4 = = —11,6 дБ.
Такие расчеты производят по всем октавам. Далее находят октаву, в которой при суммировании интенсивность шума оказалась наибольшей (например, +1,5 дБ на частоте 250 Гц) во всех других октавах, как со знаком + (плюс), так тем более со знаком — (минус), интенсивность шума должна быть меньше. Эту величину (1,5 дБ) вычитают из всех величин каждой октавы (в нашем примере от —11,6 дБ) и получают —13,1 дБ.
Таблица 16
Зависимость между разницей уровней интенсивности шумов двух источников и величиной возрастания более интенсивного из них.

Полученные данные показывают интенсивность шума в октавных полосах в относительных величинах. Для перевода относительных величин в абсолютные сначала вычисляют абсолютный уровень шума в октаве с наибольшей звуковой энергией. Для этого от общего уровня шума, измеренного шумомером, вычитают 5 дБ (специальные расчеты показали, что интенсивность шума в октаве с наибольшей звуковой энергией ниже общего шума приблизительно на эту величину).
Например, в исследуемом помещении общий уровень шума составил 90 дБ. По анализатору отмечено, что интенсивность шума в октаве с наибольшей звуковой энергией (например, с частотой 250 Гц) ниже общего уровня шума на 5 дБ, т. е. абсолютный уровень шума в октаве с частотой 250 Гц составит 90—5=85 дБ. По полученной величине рассчитываем в остальных октавах уровень шума, он также будет ниже; например, в октаве 63 Гц он составит 85—13,1 = 71,9 дБ. Полученные данные сравнивают с предельно допустимыми уровнями шума для конкретных помещений и видов деятельности.



 
« Ротавирусный гастроэнтерит   Руководство по гематологическим болезням у детей »