Шум, вибрация

1. Лекция 6. Шум, вибрация

2.

Воздействие акустических колебаний на человека
Акустическими колебаниями называют колебания упругой среды.
Понятие акустических колебаний охватывает как слышимые, так и
неслышимые колебания воздушной среды.
Шумом принято называть апериодические звуки различной
интенсивности и частоты.
Интенсивность звука выражается следующим образом:
P2
I
,
C
где L1 – уровень интенсивности в децибелах (дБ); I – интенсивность звука, Вт/м2; I0 –
интенсивность звука, соответствующая порогу слышимости человеческого уха.
Уровень интенсивности звука определяют по формуле:
LI 101g
I
,
I0
где Р – звуковое давление. Па; P0 – пороговое звуковое давление (P0 – постоянная
величина, P0 = 2·10-5 Па на частоте 1000 Гц).

3.

Человеческое ухо, а также многие акустические приборы реагируют
не на интенсивность звука, а на звуковое давление, уровень
которого определяется по формуле:
P2
L p 101 g 2
P
0
201 g P
P
0
,
где Р – звуковое давление. Па; P0 – пороговое звуковое давление (P0 –
постоянная величина, P0 = 2·10-5 Па на частоте 1000 Гц).
К звукоизолирующим ограждениям относятся стены, перекрытия,
перегородки, остекленные проемы, окна, двери. Основная количественная
характеристика эффективности звукоизолирующих свойств ограждений –
коэффициент звукопроницаемости τ (безразмерная величина), который
может быть рассчитан по следующей формуле:
Используется и другая величина, называемая звукоизолирующей
способностью ограждения (R, дБ). Она находится из следующего
выражения:
R = 20 lg (m0•f) – 47,5,

4.

Количественной характеристикой звукопоглощающих материалов
является коэффициент звукопоглощения а, который определяется
выражением:
где Епад – падающая звуковая энергия; Епогл – поглощенная звуковая энергия;
Еотр – отраженная звуковая энергия.
Инфразвук представляет собой механические колебания упругой среды
с частотами менее 20 Гц. Такие колебания человек не слышит, однако
чувствует.
Ультразвук – механические колебания упругой среды . Ультразвуковой
диапазон частот подразделяют на низкочастотные колебания,
распространяющиеся
воздушным
и
контактным
путем;
и
высокочастотные колебания, распространяющиеся только контактным
путем.

5. Виброакустические колебания

Виброакустические колебания – это упругие колебания твердых тел, газов и
жидкостей, возникающие в рабочей зоне при работе технологического
оборудования,
движении
технологических
транспортных
средств,
выполнении разнообразных технологических операций.
Вибрация – вид механических колебаний, возникающих при передаче телу
механической энергии от источника колебаний. Вибрацией называют движение
точки или механической системы, при котором происходит поочередное
возрастание и убывание во времени значений, по крайней мере, одной
координаты. Вибрация характеризуется скоростью (v, м/с) и ускорением (a,
м/с2) колеблющейся твердой поверхности. Обычно эти параметры называют
виброскоростью и виброускорением.
Важной характеристикой вибрации является его частота. Максимальное
расстояние, на которое перемещается любая точка вибрирующего тела,
называется амплитудой или амплитудой виброперемещения А (м). Для
гармонических колебаний связь между виброперемещением, виброскоростью и
виброускорением выражается формулами:

6.

Воздействие вибрации на человека классифицируют:
по способу передачи колебаний;
источнику возникновения;
направлению действия вибрации;
характеру спектра; частотному составу.
По характеру спектра вибрации выделяют:
- узкополосные вибрации, у которых контролируемые параметры в одной 1/3
октавной полосе частот более чем на 15дБ превышают значения в соседних 1/3
октавных полосах;
- широкополосные вибрации – с непрерывным спектром шириной более одной
октавы.
По частотному составу вибрации выделяют:
-низкочастотные вибрации (с преобладанием максимальных уровней в
октавных полосах частот 1-4Гц для общих вибраций, 8-16 Гц – для локальных
вибраций);
-среднечастотные вибрации (8-16Гц – для общих вибраций, 31,5-63Гц – для
локальных вибраций);
-высокочастотные вибрации (31,5-63Гц – для общих вибраций, 125-1000Г ц –
для локальных вибраций).

7.

Различают гигиеническое и техническое нормирование вибраций
Устранение или снижение вибрации является одним из условий обеспечения
безопасности на производстве. Она осуществляется на базе трех основных
методов: виброгашения, виброизоляции и вибродемпфирования.
Виброгашение (увеличение реактивной составляющей сопротивления системы
колебания) реализуется за счет увеличения массы и жесткости машин или
станков.
Виброизоляция заключается в уменьшении передачи вибрации от источника к
защищаемому объекту (человеку или оборудованию) за счет введения в систему
дополнительной упругой связи. Виброизоляция является более дешевым
способом снижения вибраций, чем установка оборудования на виброгасящие
основания.
Вибродемпфирование заключается в уменьшении уровня вибрации за счет
превращения механических колебаний в тепловую энергию. Характеристикой
вибродемпфирования является коэффициент потерь.

8. Электромагнитные поля

Электромагнитное поле (ЭМП) радиочастот характеризуется
способностью нагревать материалы; распространяться в пространстве
и отражаться от границы раздела двух сред; взаимодействовать с
веществом, благодаря которой электромагнитные поля широко
используются в различных отраслях народного хозяйства:
промышленность, наука, техника, медицина, быт.
Предельно допустимые уровни облучения в диапазоне радиочастот
определяются ГОСТом 12.1.006-84 «Электромагнитные поля
радиочастот. Допустимые уровни на рабочих местах и требования к
проведению контроля»
В соответствии с этим нормативным документом установлена
предельно допустимая напряженность электрического поля (Eпд, В/м)
в диапазоне 0,06 – 300 МГц и предельно допустимая энергетическая
нагрузка за рабочий день [ЕНEпд, (В/м)2·ч]. Между этими величинами
существует следующая связь:

9. Лазерное излучение

Лазер или оптический квантовый генератор – это генератор электромагнитного
излучения оптического диапазона, основанный на использовании вынужденного
(стимулированного) излучения.
Классификация лазеров и лазерных систем:
Класс 1: Лазеры и лазерные системы малой мощности, которые не могут излучать
уровень радиации, превышающие максимально разрешимое облучение (MPE).
Лазеры и лазерные системы класса 1 не способны причинить повреждение
человеческому глазу, и, следовательно, не подлежат контрольному
эталонированию.
Класс 2: Видимые, маломощные лазеры и лазерные системы, которые способны
причинить повреждение человеческому глазу в том случае, если смотреть
непосредственно на лазер на протяжении длительного периода (более 15 минут).
Класс 3: Лазеры и лазерные системы средней мощности. Данный класс включает
лазеры следующих классов 3a: не представляют опасность, если смотреть на лазер
невооруженным взглядом только на протяжении кратковременного периода. 3b:
представляют опасность, если смотреть непосредственно на лазер.
Класс 4: Лазеры и лазерные системы сильной мощности, которые способны
причинить сильное повреждение человеческому глазу. Лазеры и лазерные системы
данного класса способны причинить значительное повреждение на коже человека,
а также оказать опасное воздействие на легко воспламеняющие и горючие
материалы.

10. Ультрафиолетовое излучение

Ультрафиолетовое излучение (УФ) представляет собой невидимое глазом
электромагнитное излучение, занимающее в электромагнитном спектре
промежуточное положение между светом и рентгеновским излучением.
УФ-лучи обладают способностью выдавать фотоэлектрический эффект,
проявлять фотохимическую активность (развитие фотохимических реакции),
вызывать люминесценцию и обладают значительной биологической
активностью.
Биологическое действие УФ-лучей солнечного света проявляется прежде
всего в их положительном влиянии на организм человека. Известно, что
при длительном недостатке солнечного света возникают нарушения
физиологического равновесия организма, развивается своеобразный
симптомокомплекс, именуемый «световое голодание».
Наиболее часто следствием недостатка солнечного света являются
авитаминоз В, ослабление защитных иммунобиологическях реакций
организма, обострение хронических заболеваний, функциональные
расстройства нервной системы.

11. Ионизирующее излучение

Действие излучения на вещество оценивают по дозе излучения. Дозой
излучения называют величину, равную отношению энергии излучения к
массе облучаемого вещества:
где D – доза излучения, Дж/кг; – энергия поглощенного излучения, Дж; m –
масса облучаемого вещества, кг.
Мощность дозы излучения – ватт на килограмм, Вт/кг, или Гр/с:
Энергетической характеристикой излучения является экспозиционная доза
излучения – это количественная характеристика рентгеновского и гаммаизлучений, определяемая по ионизации воздуха:
В области радиационной безопасности для оценки возможного ущерба
здоровью человека при хроническом облучении введено понятие
эквивалентной дозы, равной произведению поглощенной дозы на средний
коэффициент, учитывающий воздействие облучения на биологическую
ткань:

12. Ионизирующее излучение

Время, за которое распадается половина вещества, называют временем
полураспада (период полураспада), и оно связано с константой скорости
реакции:
Из дифференциального уравнения для скорости распада рассчитаем
активность радионуклида
В расчетах используют удельную активность радионуклида, отнесенную к
единице массы или единице объема вещества:
где Аm, Av – активности изотопов, Бк/кг, Бк/м3; m1 – масса вещества, в
котором распадаются изотопы; V – объем вещества, в котором происходит
распад, м3.