До сих пор мы рассматривали только один тип частотного анализа, в котором частотная шкала была линейной. Такой подход применим в том случае, когда частотное разрешение постоянно во всем частотном диапазоне, что характерно для так называемого узкополосного анализа, или анализа в полосах частот с постоянной абсолютной шириной. Именно такой анализ выполняют, например, БПФ-анализаторы.

Существуют ситуации, когда нужно провести частотный анализ, но узкополосный подход не обеспечивает представление данных в наиболее удобной форме. Например, когда изучается неблагоприятное воздействие акустического шума на организм человека. Человеческий слух реагирует не столько на сами частоты, сколько на их соотношения. Частота звука определяется по высоте тона, воспринимаемого слушателем, причем изменение частоты в два раза воспринимается как изменение тона на одну октаву, независимо от того, каковы точные значения частот. Например, изменение частоты звука со 100 Гц до 200 Гц соответствует увеличению высоты на одну октаву, но и увеличение с 1000 до 2000 Гц также есть сдвиг на одну октаву. Этот эффект настолько точно воспроизводится в широком частотном диапазоне, что удобно определить октаву, как полосу частот, у которой верхняя частота в два раза выше нижней, хотя в обыденной жизни октава есть лишь субъективная мера изменения звука.

Подводя итог, можно сказать, что ухо воспринимает изменение частоты пропорционально ее логарифму, а не самой частоте. Поэтому разумно выбирать для частотной оси акустических спектров логарифмическую шкалу (рисунок 14), что и делается почти повсеместно. Например, частотные характеристики акустического оборудования всегда даются производителями в виде графиков с логарифмической частотной осью. При осуществлении частотного анализа звука также принято использовать логарифмический частотный масштаб.

Рисунок 14 - Логарифмическая частотная шкала.

Октавный и 1/3-октавный анализ

Октава представляет собой настолько важный частотный интервал для человеческого слуха, что анализ в так называемых октавных полосах утвердился в качестве стандартного типа акустических измерений. На рисунке 15 показан типичный октавный спектр, в котором используются значения центральных частот в соответствии с международными стандартами ISO. Ширина каждой октавной полосы равна приблизительно 70% ее центральной частоты. Иными словами, ширина анализируемых полос увеличивается пропорционально их центральным частотам. По вертикальной оси октавного спектра обычно откладывают уровень в дБ

Важным преимуществом анализа в полосах частот с постоянной относительной шириной является возможность представления на едином графике очень широкого частотного диапазона с достаточно узким разрешением на низких частотах. Конечно, при этом страдает разрешение на высоких частотах, однако это не вызывает проблем в некоторых приложениях, например, при отыскании неисправностей в машинах.

Для диагностики машин узкополосные спектры (с постоянной абсолютной шириной полосы) очень полезны для обнаружения высокочастотных гармоник и боковых полос, однако для обнаружения многих простых неисправностей машин такое высокое разрешение часто не требуется. Оказывается, что спектры виброскорости (рисунок 15) большинства машин спадают на высоких частотах, и поэтому спектры с постоянной относительной шириной полосы являются, обычно, более однородными в широком частотном диапазоне, Это означает, что подобные спектры позволяют лучше использовать динамический диапазон приборов. Третьоктавные спектры достаточно узки при низких частотах, что позволяет выявить первые несколько гармоник оборотной частоты, и могут эффективно использоваться для обнаружения неисправностей с помощью построения трендов.

Октавные полосы частот	 min , Гц	 max , Гц	 ср , Гц

Примеры интервалов частот звука, создаваемого человеческим голосовым аппаратом и воспринимаемого человеческим слуховым аппаратом, приведены в табл.4.

Контральто, альт
Меццо-сопрано
Колоратурное сопрано

Примеры частотных диапазонов некоторых музыкальных инструментов приведены в таблице 5. Они охватывают не только звуковой диапазон, но и ультразвуковой.

Музыкальный инструмент	Частота, Гц
Саксофон

Животные, птицы и насекомые создают и воспринимают звук других частотных диапазонов, нежели человек (табл. 6).

В музыке каждую синусоидальную звуковую волну называют простым тоном, или тоном. Высота тона зависит от частоты: чем больше частота, тем выше тон. Основным тоном сложного музыкального звука называют тон, соответствующий наименьшей частоте в его спектре. Тоны, соответствующие остальным частотам, называются обертонами . Если обертоны кратны частоте основного тона, то обертоны называются гармоническими . Обертон с наименьшей частотой называется первой гармоникой, со следующей - второй и т.л.

Музыкальные звуки с одним и тем же основным тоном могут различаться тембром. Тембр зависит от состава обертонов, их частот и амплитуд, характера их нарастания в начале звучания и спада в конце.

Скорость звука

Для звука в различных средах справедливы общие формулы (1), (2), (3), (4):

Если волна распространяется в газах, то

. (2)

Если упругая волна распространяется в жидкости, то

, (3)

где K – модуль всестороннего сжатия жидкости. Его значение для разных жидкостей приводится в справочниках, единица измерения – паскаль :

.

Если упругая волна распространяется в твёрдых телах, то скорость продольной волны

, (4)

а скорость поперечной волны

, (5)

где E – модуль деформации растяжения или сжатия (модуль Юнга), G – модуль деформации сдвига. Их значения для разных материалов приводятся в справочниках, единица измерения – паскаль :

,

.

Следует учесть, что формула (1) или (2) применима в случае сухого атмосферного воздуха и с учётом числовых значений коэффициента Пуассона, молярной массы и универсальной газовой постоянной может быть записана в виде:

.

Однако, реальный атмосферный воздух всегда имеет влажность, которая влияет на скорость звука. Это обусловлено тем, что коэффициент Пуассона  зависит от отношения парциального давления водяного пара (p пар ) к атмосферному давлению (p ). Во влажном воздухе скорость звука определяют по формуле:

. (1*)

Из последнего уравнения видно, что скорость звука о влажном воздухе скорость звука немного больше, чем в сухом.

Численные оценки скорости звука, учитывающие влияние температур и влажности атмосферного воздуха, можно осуществлять по приближённой формуле:

Эти оценки показывают, что при распространении звука вдоль горизонтального направления (0 x ) с увеличением температуры на 1 0 C скорость звука возрастает на 0,6 м/с . Под влиянием водяного пара с парциальным давлением не более 10 Па скорость звука возрастает менее чем на 0,5 м/с . А в целом, при максимально возможном парциальном давлении водяного пара у поверхности Земли, скорость звука увеличивается не более чем 1 м/с .

Длина волны

Зная скорость и период волны, можно найти ещё одну характеристику – длину волны по формуле:

. (26)

Эта величина измеряется в метрах :

.

Физический смысл длины волны : длина волны равна расстоянию, которое волна проходит со скоростью  за время, равное периоду колебаний. Следовательно, частицы среды, между которыми расстояние , колеблются с одинаковой фазой. Итак, длина волны – это минимальное расстояние вдоль луча между частицами, которые колеблются синфазно (рис. 9).

Звуковое давление

При отсутствии звука атмосфера (воздух) является невозмущённой средой и имеет статическое атмосферное давление (
).

При распространении звуковых волн к этому статическому давлению добавляется дополнительное переменное давление, обусловленное сгущениями и разрежениями воздуха. В случае плоских волн можно записать:

где p зв, max – амплитуда звукового давления,  - циклическая частота звука, k – волновое число. Следовательно, атмосферное давление в фиксированной точке в данный момент времени становится равным сумме этих давлений:

Звуковое давление – это переменное давление, равное разности мгновенного фактического атмосферного давления в данной точке при прохождении звуковой волны и статического атмосферного давления при отсутствии звука :

Звуковое давление в течение периода колебаний меняет своё значение и знак.

Звуковое давление практически всегда намного меньше атмосферного

Оно становится велико и соизмеримо с атмосферным при возникновении ударных волн во время мощных взрывов или при прохождении реактивного самолета.

Единицами измерения звукового давления служат следующие:

- паскаль в СИ
,

- бар в СГС
,

- миллиметр ртутного столба ,

- атмосфера .

На практике приборы измеряют не мгновенное значение звукового давления, а так называемое эффективное (или действующее ) звуковое давление . Оно равно квадратному корню из среднего значения квадрата мгновенного звукового давления в данной точке пространства в данный момент времени

(44)

и поэтому называется также среднеквадратическим звуковым давлением . Подставляя выражение (39) в формулу (40), получим:

. (45)

Звуковое сопротивление

Звуковым (акустическим) сопротивлением называют отношение амплитуд звукового давления и колебательной скорости частиц среды:

. (46)

Физический смысл звукового сопротивления : оно численно равно звуковому давлению, вызывающему колебания частиц среды с единичной скоростью:

Единица измерения звукового сопротивления в СИ – паскаль-секунда на метр :

.

В случае плоской волны скорость колебаний частиц равна

.

Тогда формула (46) примет вид:

. (46*)

Существует также и другое определение звукового сопротивления, как произведение плотности среды и скорости звука в этой среде:

. (47)

Тогда его физический смысл состоит в том, что оно численно равно плотности среды, в которой распространяется упругая волна с единичной скоростью:

.

Кроме акустического сопротивления в акустике используется понятие механическое сопротивление (R м ). Механическое сопротивление представляет собой отношение амплитуд периодической силы и колебательной скорости частиц среды:

, (48)

где S – площадь поверхности излучателя звука. Механическое сопротивление измеряется в ньютон-секундах на метр :

.

Энергия и сила звука

Звуковая волна характеризуется теми же энергетическими величинами, что и упругая волна.

Каждый объем воздуха, в котором распространяются звуковые волны, обладает энергией, складывающейся из кинетической энергии колеблющихся частиц и потенциальной энергии упругой деформации среды (см. формулу (29)).

Интенсивность звука принято называть силой звука . Она равна

. (49)

Поэтому физический смысл силы звука аналогичен смыслу плотности потока энергии: численно равна среднему значению энергии, которая переносится волной за единицу времени через поперечную поверхность единичной площади.

Единица измерения силы звука – ватт на квадратный метр:

.

Сила звука пропорциональна квадрату эффективного звукового давления и обратно пропорциональна звуковому (акустическому) давлению:

, (50)

или, учитывая выражения (45),

, (51)

где R ак – акустическое сопротивление.

Звук можно также характеризовать звуковой мощностью. Звуковая мощность – это общее количество звуковой энергии, излучаемой источником в течение определённого времени через замкнутую поверхность, окружающую источник звука :

, (52)

или, учитывая формулу (49),

. (52*)

Звуковая мощность, как и любая другая, измеряется в ваттах :

.

Субъективные характеристики звука. Спектральная чувствительность звука. Восприятие звука человеческим ухом*.

Субъективные характеристики звука

Субъективные характеристики звука определяются способностью органов слуха человека воспринимать звуковые колебания. Восприятие индивидуально.

Уровень силы звука

и разность уровней силы звука

Замечено, что ухо человека регистрирует изменение силы звука по логарифмическому закону. Это означает, что важно не абсолютное значение силы звука, а её логарифмическое значение. Величину lg (I ) , равную десятичному логарифму силы звука (интенсивности), называют логарифмическим уровнем силы звука .

Величину L , равную разности логарифмических уровней, называют разностью уровней силы звука

,

. (53)

Единица измерения уровня силы звука и разности уровней – бел :

,
.

Один бел – это разность уровней силы звука по шкале десятичных логарифмов, если сила звука увеличилась десятикратно :

.

Стократное увеличение силы звука соответствует двум белам

Тысячекратное увеличение равно трём белам

Минимальная разница уровней интенсивности звука, которую способно воспринять наше ухо, равна одному децибелу :

.

Поэтому на практике вместо формулы (53) применяют формулу:

. (54)

Замечание :

Если уровень звука определять не десятичным, а натуральным логарифмом

,

то единицей измерения служит непер :

.

Один непер – это разность уровней силы звука по шкале натуральных логарифмов, если отношение силы звука равно 10 :

.

Связь между белом и непером:

Воспринимаемый звук имеет нижний и верхний пределы, т. е. минимальную и максимальную интенсивность:

.

Минимальное значение интенсивности звука (силы звука), воспринимаемого ухом человека, называют порогом слышимости: .

Сила звука ниже порога слышимости

человеком не воспринимается.

Относительно порога слышимости разность уровней силы звука определяют по формулам:

, (55)

или
(56)

Если сила звука равна порогу слышимости, то

Эту величину L 0 называют нулевым (или пороговым ) уровнем громкости .

Пример : смысл выражения "уровень звука в колонках равен ста децибелам ".

Означает: Относительно порога слышимости разность уровней силы звука равна
.

Сравним с формулой (56):
.

Следовательно,

С другой стороны,
.

Поэтому
,

В результате, абсолютное значение силы звука равно:

.

Максимальное значение интенсивности звука, который воспринимает ухо человека, называют болевым порогом :

Сила звука выше болевого порога

человеком не воспринимается, но вызывает боль ушах.

Разница между уровнями болевого порога и порога слышимости называется динамическим диапазоном слуха и равна

. (57)

Если звук издаётся двумя и более источниками звука с уровнями силы звука L 1 , L 2 , … , L i , …, L N , то их суммарный уровень звука определяется по формуле:

(58)

Уровень громкости

и разность уровней громкости

В соответствии с выражением (51) сила звука пропорциональна квадрату амплитуды звукового давления:

.

Величину lg (p зв, max 2 ) , равную десятичному логарифму от квадрата амплитуды звукового давления, называют уровнем громкости .

Разностью уровней громкости называют величину L p , равную разности

. (59)

Единица измерения уровня громкости и разности уровней громкости – бел , а также дБ :

,
.

Следовательно,

. (61)

(62)

Минимальное звуковое давление (p 0 ) называют пороговым давлением . Относительно порогового давления разность уровней громкости (на стандартной частоте 1000 Гц ) равна

(63)

(64)

Спектральная чувствительность уха

Чувствительность человеческих органов слуха неодинакова для различных частотных диапазонов. Поэтому существует спектральная чувствительность уха: звуки одной и тоже интенсивности (силы) I , но разной частоты  ухо человека воспринимает по-разному.

Наглядно спектральную чувствительность изображают с помощьюкривых чувствительности – графиков зависимостей силы звука I ( ), уровня силы звука L I ( ) и давления звука p ( ) от частоты звука , представленных в логарифмическом масштабе (рис. 13).

Верхняя кривая соответствует механическим воздействиям на слух человека, граничащим с болевым восприятием интенсивности звуков соответствующей частоты. Нижняя кривая соответствует порогу слышимости при указанных частотах. Видно, что чувствительность селективно меняется в зависимости от частоты звука в пределах от порога слышимости до порога болевого ощущения звука. Для каждой частоты существует определённые значения порога слышимости I 0 и болевого порога I Б .

1. Для звука частотой 100 Гц порог слышимости, его уровень и минимальное звуковое давление составляют

,
,
,

а болевой порог, его уровень и максимальное звуковое давление –

,
,
;

на такой частоте равен

2. Частота звука 1000 Гц в физиологической акустике принимается как стандартная частота . Порог слышимости на стандартной частоте называют стандартным порогом слышимости . Стандартный порог слышимости, его уровень и минимальное звуковое давление соответственно равны

,
,
.

Для звуков со стандартной частотой порог болевого ощущения , его уровень и максимальное звуковое давление имеют значения:

,
,
.

Динамический диапазоном слуха для стандартной частоты составляет

Примеры разности уровней силы звука стандартной частоты приведены в табл. 7.

Таблица 7.

Звуковой объект	Разность уровней звука, дБ
Слуховой порог	0 (=L 0 )
Шепот на расстоянии 1 м
Шум в квартире
Шепот на расстоянии 10 см
Тихий разговор на расстоянии 1 м
Аплодисменты
Обычный разговор
Игра на гитаре пальцами (на расстоянии 40 см )
Тихая игра на фортепиано
Игра на гитаре медиатором (на расстоянии 40 см )
Шум в метро во время движения
Фортиссимо оркестра
Реактивный самолет на расстоянии 5 м	120 (=L Д )
Барабанный бой на расстоянии 3 см	140 (>L Д , I > I Б )

При 140 дБ ощущается сильная боль, при 150 дБ наступает повреждение ушей. В целом желательно, чтобы рабочий диапазон уровня громкости, охватывающий все частоты, не превышал 100 - 110 дБ .

3. Чтобы услышать звук частотой 10 кГц потребуется источник звука, обеспечивающий порог слышимости, его уровень и минимальное звуковое давление:

,
,
,

Уши на этой частоте звука начнут болеть при значениях болевого порога, его уровня и максимальном звуковом давлении

,
,
.

Динамическим диапазоном слуха для такой частоты составляет

Замечание : Равным интервалам уровня громкости (звукового давления) соответствуют разные уровни силы звука (интенсивности). Поэтому для характеристики уровней громкости вводится единица – фон. Фон – разность уровней громкости двух звуков данной частоты, для которых звуки с частотой 1000 Гц , имеющие такую же громкость, отличаются по интенсивности на 10 дБ . Фоны отсчитываются от нуля, равного интенсивности порога слышимости. Для звуковых волн с частотой 1000 Гц уровень громкости звука совпадает с уровнем его интенсивности.

Более подробно кривые чувствительности I ( ) и L I ( ) даны на рис. 14.

Характеристики шума и его воздействие

Производственный шум характеризуется спектром, который состоит из звуковых волн разных частот.

При исследовании шумов обычно слышимый диапазон 16 Гц - 20 кГц разбивают на полосы частот и определяют звуковое давление, интенсивность или звуковую мощность, приходящиеся на каждую полосу.

Как правило, спектр шума характеризуется уровнями названных величин, распределенными по октавным полосам частот.

Полоса частот, верхняя граница которой превышает нижнюю в два раза, т.е. f2 = 2 f1 , называется октавой.

Для более детального исследования шумов иногда используются третьеоктавные полосы частот, для которых

f2 = 21/3 f1 = 1,26 f1 .

Основными параметрами, характеризующими звуковую волну, являются:

• · звуковое давление pзв, Па;
• · интенсивность звука I, Вт/м2.
• · длина звуковой волны l, м;
• · скорость распространения волны с, м/с;
• · частота колебаний f, Гц.

Октавная или третьеоктавная полоса обычно задается среднегеометрической частотой:

Проявление вредного воздействия шума на организм человека весьма разнообразно.

Длительное воздействие интенсивного шума (выше 80 дБА) на слух человека приводит к его частичной или полной потере. В зависимости от длительности и интенсивности воздействия шума происходит большее или меньшее снижение чувствительности органов слуха, выражающееся временным смещением порога слышимости, которое исчезает после окончания воздействия шума, а при большой длительности и (или) интенсивности шума происходят необратимые потери слуха (тугоухость), характеризуемые постоянным изменением порога слышимости.

Различают следующие степени потери слуха:

I степень (легкое снижение слуха) - потеря слуха в области речевых частот составляет 10 - 20 дБ, на частоте 4000 Гц - 20 - 60 дБ;

II степень (умеренное снижение слуха) - потеря слуха в области речевых частот составляет 21 - 30 дБ, на частоте 4000 Гц - 20 - 65 дБ;

III степень (значительное снижение слуха) - потеря слуха в области речевых частот составляет 31 дБ и более, на частоте 4000 Гц - 20 - 78 дБ.

Действие шума на организм человека не ограничивается воздействием на орган слуха. Через волокна слуховых нервов раздражение шумом передается в центральную и вегетативную нервные системы, а через них воздействует на внутренние органы, приводя к значительным изменениям в функциональном состоянии организма, влияет на психическое состояние человека, вызывая чувство беспокойства и раздражения. Человек, подвергающийся воздействию интенсивного (более 80 дБ) шума, затрачивает в среднем на 10 - 20% больше физических и нервно-психических усилий, чтобы сохранить выработку, достигнутую им при уровне звука ниже 70 дБ(А). Установлено повышение на 10 - 15% общей заболеваемости рабочих шумных производств. Воздействие на вегетативную нервную систему проявляется даже при небольших уровнях звука (40 - 70 дБ(А). Из вегетативных реакций наиболее выраженным является нарушение периферического кровообращения за счет сужения капилляров кожного покрова и слизистых оболочек, а также повышения артериального давления (при уровнях звука выше 85 дБА).

Воздействие шума на центральную нервную систему вызывает увеличение латентного (скрытого) периода зрительной моторной реакции, приводит к нарушению подвижности нервных процессов, изменению электроэнцефалографических показателей, нарушает биоэлектрическую активность головного мозга с проявлением общих функциональных изменений в организме (уже при шуме 50 - 60 дБА), существенно изменяет биопотенциалы мозга, их динамику, вызывает биохимические изменения в структурах головного мозга.

При импульсных и нерегулярных шумах степень воздействия шума повышается.

Изменения в функциональном состоянии центральной и вегетативной нервных систем наступают гораздо раньше и при меньших уровнях шума, чем снижение слуховой чувствительности.

В настоящее время "шумовая болезнь" характеризуется комплексом симптомов:

• -снижение слуховой чувствительности;
• -изменение функции пищеварения, выражающейся в понижении кислотности;
• -сердечно-сосудистая недостаточность;
• -нейроэндокринные расстройства.

Работающие в условиях длительного шумового воздействия испытывают раздражительность, головные боли, головокружение, снижение памяти, повышенную утомляемость, понижение аппетита, боли в ушах и т.д. Воздействие шума может вызывать негативные изменения эмоционального состояния человека, вплоть до стрессовых. Все это снижает работоспособность человека и его производительность, качество и безопасность труда. Установлено, что при работах, требующих повышенного внимания, при увеличении уровня звука от 70 до 90 дБА производительность труда снижается на 20%.

Ультразвуки (свыше 20000 Гц) также являются причиной повреждения слуха, хотя человеческое ухо на них не реагирует. Мощный ультразвук воздействует на нервные клетки головного мозга и спинной мозг, вызывает жжение в наружном слуховом проходе и ощущение тошноты.

Не менее опасными являются инфразвуковые воздействия акустических колебаний (менее 20 Гц). При достаточной интенсивности инфразвуки могут воздействовать на вестибулярный аппарат, снижая слуховую восприимчивость и повышая усталость и раздражительность, и приводят к нарушению координации. Особую роль играют инфрачастотные колебания с частотой 7 Гц. В результате их совпадения с собственной частотой альфа - ритма головного мозга наблюдаются не только нарушения слуха, но и могут возникать внутренние кровотечения. Инфразвуки (6 - 8 Гц) могут привести к нарушению сердечной деятельности и кровообращения.

Все документы, представленные в каталоге, не являются их официальным изданием и предназначены исключительно для ознакомительных целей. Электронные копии этих документов могут распространяться без всяких ограничений. Вы можете размещать информацию с этого сайта на любом другом сайте.

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО
ПО ТЕХНИЧЕСКОМУ РЕГУЛИРОВАНИЮ И МЕТРОЛОГИИ

НАЦИОНАЛЬНЫЙ СТАНДАРТ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ГОСТ Р 52894.1- 2007 (ИСО 13261-1: 1998)

Шум машин

ОЦЕНКА ЗВУКОВОЙ МОЩНОСТИ
КОНДИЦИОНЕРОВ И ВОЗДУШНЫХ
ТЕПЛОВЫХ НАСОСОВ

Часть 1

Оборудование наружное без воздуховодов

ISO 13261-1:1998
Sound power rating of air-conditioning and air-source heat pump equipment -
Part 1: Non-ducted outdoor equipment
(MOD)

Москва Стандартинформ 2008

Предисловие

Цели и принципы стандартизации в Российской Федерации установлены Федеральным законом от 27 декабря 2002 г. № 184-ФЗ «О техническом регулировании», а правила применения национальных стандартов Российской Федерации - ГОСТ Р 1.0-2004 «Стандартизация в Российской Федерации. Основные положения»

Сведения о стандарте

1 ПОДГОТОВЛЕН Открытым акционерным обществом «Научно-исследовательский центр контроля и диагностики технических систем» (ОАО) «НИЦ КД») на основе собственного аутентичного перевода стандарта, указанного в пункте 4

2 ВНЕСЕН Техническим комитетом по стандартизации ТК 358 «Акустика»

3 УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 27 декабря 2007 г. № 588-ст

4 Настоящий стандарт является модифицированным по отношению к международному стандарту ИСО 13261-1:1998 «Оценка звуковой мощности кондиционеров и воздушных тепловых насосов. Часть 1. Оборудование наружное без воздуховодов» (ISO 13261-1:1998 «Sound power rating of air-conditioning and air-source heat pump equipment-Part 1: Non-ducted outdoor equipment») путем изменения отдельных слов и фраз, которые выделены в тексте курсивом, и изменения содержания отдельных структурных элементов, которые выделены вертикальной линией, расположенной слева от текста. В стандарт не включены терминологические статьи 3.7, 3.8, 3.8.1, 3.8.2, 4.3.1, 5.2, приложения А и В, которые нецелесообразно применять в национальной стандартизации. Оригинальный текст измененных и исключенных структурных элементов примененного международного стандарта и объяснения причин внесения технических отклонений приведены в дополнительном .

Наименование настоящего стандарта изменено для приведения в соответствие с ГОСТ Р 1.5-2004 (подраздел 3.5)

5 ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ

Информация об изменениях к настоящему стандарту публикуется в ежегодно издаваемом информационном указателе «Национальные стандарты», а текст изменений и поправок - в ежемесячно издаваемых информационных указателях «Национальные стандарты». В случае пересмотра (замены) или отмены настоящего стандарта соответствующее уведомление будет опубликовано в ежемесячно издаваемом информационном указателе «Национальные стандарты». Соответствующая информация, уведомление и тексты размещаются также в информационной системе общего пользования - на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет

C одержание

ГОСТ 31273
ГОСТ Р 51400
ГОСТ Р 51401

4.1.2 Высокие скорости и турбулентность воздушного потока могут оказывать негативное влияние на сигнал микрофона, завышая оценку звуковой мощности. Рекомендуемая скорость ветра у микрофона не должна превышать 2 м/с. Погрешность измерения, обусловленная воздушными потоками, может быть уменьшена повторением измерений на большем расстоянии от оборудования. Если результаты измерений на обоих расстояниях различаются не более чем на ± 1 дБ, то влияние воздушного потока пренебрежимо мало.

4.2 Получаемые данные

4.2.1 Уровни звуковой мощности определяют в децибелах (относительно 1 пВт) в третьоктавных полосах от 100 до 10000 Гц или октавных полосах от 125 до 8000 Гц.

b) корректированный по А уровень звуковой мощности L WA .

6.2 В заявлении указывают примененный стандарт по испытаниям на шум, степень точности примененного метода измерения шума и приводят ссылку на настоящий стандарт.

Следует указать температурные условия, при которых получены заявленные значения.

Если имеются отступления от требований настоящего стандарта, то они должны быть точно описаны.

6.3 Заявленные значения приводят в децибелах с округлением до целого числа с указанием неопределенности измерений по ГОСТ 30691 в зависимости от степени точности примененного метода.

Примечание - Заявленные значения шумовой характеристики в режиме охлаждения и отопления могут быть даны в одночисловой форме.

Приложение А
(справочное)

Отличия настоящего стандарта от примененного в нем международного стандарта ИСО 13261-1:1998

А.1 Из терминологических статей 3.1 и 3.2 исключено следующее примечание:

«Примечание - В настоящем стандарте предполагается, что если оборудование имеет несколько агрегатов, то они работают как единое целое».

Примечание исключено как не имеющее отношения к определению термина.

А.2 Исключена терминологическая статья 3.7, так как термин «герц», широко применяемый в стандартах по акустике, не требует определения.

А.3 Исключены терминологические статьи 3.8, 3.8.1, 3.8.2 в следующей редакции:

«3.8 публикуемая оценка (published rating): Определенные при заданных условиях испытаний значения технических характеристик, по которым может быть правильно выбрано оборудование.

Примечание - Эти значения применяют для любого оборудования идентичных размеров и типов (моделей) и номинальной мощности, изготовляемого одним и тем же производителем, для температурных условий, при которых оценивают охлаждающие и отопительные характеристики оборудования.

3.8.1 стандартная оценка (standard rating): Оценка, определенная при испытаниях в стандартных условиях.

3.8.2 примененная оценка (application rating): Оценка, полученная при условиях испытаний, отличных от стандартных».

Термины и относящиеся к ним положения стандарта (см. ниже) исключены, поскольку их применение противоречит требованиям ГОСТ 30691 о правилах заявления значений шумовых характеристик.

А.4 Из таблицы 2 исключен столбец «Корректированный по А уровень звуковой мощности» в связи с исключением из стандарта пункта 5.4.1.2. Таблица 2 в ИСО 13261-1 имеет следующую редакцию:

Таблица 2 - Оценивание звуковой мощности - Методы и информация

Международный стандарт	Уровни звуковой мощности октавных полос			Корректированный по А уровень общей звуковой мощности
	63 Гц Дополнительная	125 до 4000 Гц Подлежащие оценке	8000 Гц Подлежащие оценке	Стандартная методика	Специальная методика
ИСО 3742:1998
ИСО 3743-1*
ИСО 3743-2*
ИСО 3744
ИСО 3745
ИСО 9614-1					5.4.1.2
ИСО 9614-2					5.4.1.2
* Применяют только для испытаний малого переносного оборудования.

А.5 Изменено наименование подраздела 4.1, имеющее в ИСO 13261-1 редакцию: «Требования по испытаниям оборудования», - в связи с тем, что в 4.1 рассматриваются методы испытаний на шум.

А.6 Из пункта 4.2.2 исключена последняя фраза, имеющая редакцию:

«Дополнительно для определения корректированного по А уровня общей звуковой мощности (5.4) руководствуются методикой по приложению А ».

Эта фраза исключена в связи с исключением приложения А.

А.7 Исключен пункт 4.3.1, имеющий редакцию:

«4.3.1 Если испытания проводят по ИСО 3742, ИСО 3743-1, ИСО 3743-2 и приложению А для частот ниже 100 Гц, то стандартное отклонение не должно превышать 5 дБ».

Пункт исключен в связи с отменой ИСО 3742 1) , исключением приложения А, а также потому, что по ИСО 3743 измерения не проводят в полосах частот ниже 125 Гц.

_____________

1) Здесь и далее: переводы стандартов ИСО, на которые в ИСО 13261-1 даны ссылки, находятся в Федеральном информационном фонде технических регламентов и стандартов.

Нумерация последующих пунктов соответственно изменена.

А.8 Исключено следующее примечание из подраздела 5.1:

«Примечание - Для получения дополнительной информации по приложению В третьоктавные уровни звуковой мощности корректируют на субъективное восприятие тонального шума. По исправленным полосовым уровням рассчитывают одночисловую с поправкой на тональность оценку корректированного по А уровня звуковой мощности L wat - показатель качества по шуму».

Примечание исключено в связи с исключением приложения В (см. А.16).

А.9 Исключен подраздел 5.2, имеющий редакцию:

«5.2 Определение уровней звуковой мощности оборудования

Уровни звуковой мощности в каждой октавной или третьоктавной полосе по таблице 1 определяют по разделу 4 и выражают в децибелах (относительно 1 пВт)».

Подраздел 5.2 исключен как повторяющий требования 4.2.1. В связи с этим перенумерованы последующие пункты раздела 5 и вместо ссылки на 5.2 приведена ссылка на 4.2.1.

А. 10 В формуле (1) и в экспликации к ней обозначение L w (n) заменено на L w ( in) для более корректной записи.

А.11 Изменена редакция 5.4.3 (в оригинале 5.5.3), данная в ИСO 13261-1 в виде:

«5.5.3 Режим работы оборудования

Все составные части, требуемые для проведения стандартных тепловых испытаний, должны работать при испытаниях на шум».

Изменение введено в связи с тем, что не имеется национального стандарта на методы тепловых испытаний рассматриваемого в стандарте оборудования.

А.12 Из подпункта 5.4.3.1 (в оригинале 5.5.3.1) в связи с невведением в действие в качестве национальных стандартов ИСО 5151 и ИСO 13253 исключена часть текста после слов «характеристик охлаждения»:

«... (T 1 и/или/T 2 , и/или T 3) по ИСО 5151 и ИСО 13253».

А.13 Из подпунктов 5.4.3.2, 5.4.4.1 и 5.4.4.2 исключены ссылки на не введенные в действие в качестве национальных стандартов ИСО 5151 и ИСО 13253.

А.14 В связи с исключением терминологических статей, указанных в А.3, изменена редакция раздела 6, данная в ИСО 1326-1 в виде:

«6 Публикуемые оценки

6.1 Общие положения

6.1.1 Публикуемые оценки включают в себя:

а) октавный уровень звуковой мощности L w в полосах от 125 до 8000 Гц, кроме случая, когда применяют ИСО 9614 (см. 4.2.2);

b) корректированный по А уровень звуковой мощности L WA .

6.1.2 В публикуемых оценках указывают примененный стандарт по испытаниям на шум, степень точности метода и приводят ссылку на настоящий стандарт.

6.1.3 Все публикуемые оценки приводят в децибелах с округлением до целого числа с указанием неопределенности измерений по ИСО 4871, 4.2, в зависимости от степени точности примененного метода.

Примечание - Публикуемая информация может включать в себя оценку корректированного по А уровня общей звуковой мощности L wat кондиционера и теплового насоса в режиме охлаждения и отопления с поправкой на тональность.

6.2 Стандартные оценки

Стандартные оценки должны быть получены и указаны для всех режимов работы тепловых насосов и кондиционеров в режиме охлаждения и отопления (см. 5.5).

6.3 Примененные оценки

Примененные оценки всегда приводят вместе со стандартными оценками, которые должны быть ясно обозначены как таковые. Публикуемые примененные оценки должны содержать информацию о температурных условиях, при которых они получены».

(ИСО 9614-1-93)

ИСО 9614-1:1993 «Акустика. Определение уровней звуковой мощности источников шума по интенсивности звука. Часть 1. Измерение в дискретных точках» ( MOD )

ГОСТ 30691-2001

(ИСО 4871-96)

ИСО 4871:1996 «Акустика. Заявление и подтверждение значений эмиссии шума машин и оборудования» ( MOD )

ГОСТ 31273-2003

(ИСО 3745:2003)

ИСО 3745:2003 «Акустика. Определение уровней звуковой мощности источников шума по звуковому давлению. Точные методы для заглушённых и полузаглушенных камер» ( MOD )

Примечание - В настоящей таблице использовано следующее условное обозначение степени соответствия стандартов:

MOD - модифицированные стандарты.

Ключевые слова: кондиционеры и воздушные тепловые насосы без воздуховодов, установка снаружи, оценка уровней звуковой мощности, методы испытаний на шум, заявление значений шумовых характеристик, показатель качества по шуму

МИНИСТЕРСТВО ПУТЕЙ СООБЩЕНИЯ СССР

МОСКОВСКИЙ ОРДЕНА ЛЕНИНА

И ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ

ИНСТИТУТ ИНЖЕНЕРОВ ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ТРАНСПОРТА

___________________им. Ф. Э. ДЗЕРЖИНСКОГО ____________________

Е. Я. ЮДИН, Г. Ф. КАЛМАХЕЛИДЗЕ,

Ю. П. ЧЕПУЛЬСКИИ

ИССЛЕДОВАНИЕ

ПРОИЗВОДСТВЕННОГО ШУМА

Методические указания к лабораторной работе № 4

по дисциплине

«ОХРАНА ТРУДА»

Москва 1989

Цель работы - изучить шумоизмерительную аппаратуру и методику санитарно-гигиенической оценки производственно­го шума.

1. ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ

1.1. Характеристика шума

Шумом называются всякого рода звуки, мешающие вос­приятию полезных звуков или нарушающие тишину, а также звуки, оказывающие вредное или раздражающее действие на организм человека.

Шум является одним из наиболее распространенных вред­ных производственных факторов. Помимо неблагоприятного физиологического и психологического воздействия, он увели­чивает утомляемость, снижает производительность труда , ухудшает восприятие речи и звуковых сигналов. Работники железнодорожного транспорта часто подвергаются воздейст­вию интенсивного шума. Поэтому борьба с неблагоприятным воздействием шума является одной из важнейших задач ох­раны труда. С физической точки зрения разницы между шу­мом и звуком нет. Физиологически шум определяется ощуще­нием органа слуха. Установлено, что диапазон частот коле­баний звуковых волн, воспринимаемых ухом человека, нахо­дится в пределах 16-20000 Гц. Звук с частотой ниже 16 Гц называется инфразвуком, с частотой вышеГц - ультразвуком.

Основными физическими параметрами, характеризующи­ми шум в какой-либо точке пространства, являются: звуковое давление р и уровень звукового давления Lp, частота f , ин­тенсивность звука I и уровень интенсивности LI.

Встречающиеся на практике шумы можно представить в виде суммы простых гармонических тонов, соответствующих синусоидальным колебаниям звукового давления, т. е. избы­точного давления в точке наблюдения по сравнению со сред­ним атмосферным давлением. Каждое такое колебание харак­теризуется средним квадратическим значением звукового давления и частотой. Единицей частоты колебаний является герц (Гц), т. е. одно полное колебание в секунду.

Уровень звукового давления в децибелах (дБ) определя­ют по формуле

где - среднее квадрэтическое значение звукового давле­ния в точке наблюдения, Па;

Р 0 - пороговая величина звукового давления, являю­щаяся порогом слышимости при частоте 1000 Гц (установле­на международным соглашением); Р 0 = https://pandia.ru/text/78/247/images/image004_25.gif" width="52" height="48">

гдеhttps://pandia.ru/text/78/247/images/image006_21.gif" width="88" height="45">

где I - фактическая интенсивность звука в данной точке пространства, Вт/м2;

I 0 - пороговое значение интенсивности; https://pandia.ru/text/78/247/images/image008_20.gif" width="20" height="24 src=">подобраны так, что при нор­мальных атмосферных условиях уровень звукового давления численно равен уровню интенсивности

Зависимость уровней звукового давления (в децибелах) от частоты называется частотным спектром или просто спектром физической величины. Говоря о спектре, необходимо указы­вать ширину частотных полос, в которых производится определение спектра. Чаще всего применяются октавные и третьоктавные полосы. Октавная полоса (октава) - это такая по­лоса частот, в которой верхняя граничная частота fгр. в в два раза больше нижней fгр. н. Полоса частот характеризуется среднегеометрической частотой

Значения среднегеометрических и граничных частот октавных полос, принятых для гигиенической оценки шума, приведены в табл. 1.1.

Таблица 1.1

Среднегеометрические и граничные частоты октавных полос, Гц

Среднегеометрическая частота	Диапазон частот октавной полосы

Характер спектра производственного шума может быть низкочастотным, среднечастотным и высокочастотным с мак­симумом звукового давления на частотах:

низкочастотный - до 300 Гц;

среднечастотный - 300 - 800 Гц;

высокочастотный - выше 800 Гц.

Кроме того, шумы подразделяются:

На широкополосные, с непрерывным спектром шириной бо­лее одной октавы (такие шумы имеют характер шума водо­пада или подвижного состава);

На тональные, в спектре которых имеются слышимые дис­кретные тона (такие шумы имеют характер воя, звона, свис­та и т. п.).

По временным характеристикам шумы разделяются на по­стоянные, уровень которых за 8-часовой рабочий день изме­няется во времени не более чем на 5 дБ, и непостоянные, уро­вень которых изменяется более чем на 5 дБ.

1.2. Определение суммарного уровня звукового давления, создаваемого несколькими источниками.

Для разработки мероприятий по борьбе с шумом необхо­димо определить суммарный уровень звукового давления, соз­даваемый одновременной работой нескольких машин. При этом уровни звукового давления каждой машины могут раз­личаться по величине или быть равны.

Для суммирования уровней звукового давления различных источников, можно пользоваться методом относительных до­лей, сущность которого заключается в следующем: выписы­вают уровни, создаваемые в точке измерения отдельно каж­дым из п источников, в убывающей последовательности L1 > L2 > ... > Ln. Принимают, что источник L1 вносит в суммарный уровень долю, равную 1. Затем по разности уров­ней L1- L2 находят долю второго источника, а по этой до­ле - и добавку ΔL . Суммарный уровень шума от источников L1 и L2 при одновременной работе определяют по формуле

Для удобства в работе значение ΔL в зависимости от раз­ности L 1- L 2 приведено в табл. 1.2.

Таблица 1.2

Нахождение величины Δ L , дБ

Разность двух складыьаемых уровней L 1- L 2	L	Разность двух складываемых уровней L 1- L 2	Добавка к бо­лее высокому уровню ΔL

Далее полагают, что полученный суммарный уровень L Σ вносит свою долю, равную 1, и описанным выше способом определяют долю следующего источника. Таким образом по­лучат суммарный уровень всех п источников.

Если уровни звукового давления рассматриваемых источ­ников равны, то их суммарный уровень L Σ рассчитывают следующим образом:

где L - уровень звукового давления одного источника;

п - общее число одинаковых источников.

Значение 10∙lgn в зависимости от числа источников нахо­дят по табл. 1,3.

Таблица 1.3

Нахождение добавки 10∙ lgn

Число источников шума, п	n , дБ	Число источников шума, п	Добавка к уровню одно­го источника 10 lgn , дБ

2. НОРМИРОВАНИЕ ШУМА

Вредность шума как фактора производственной среды диктует необходимость ограничивать его уровни на рабочих местах. Нормирование шума производится методом предель­ных спектров (ПС) и методом уровня звука.

Метод предельных спектров применяется для нормирова­ния постоянного шума. Он предусматривает ограничение уровня звукового давления (в дБ) в октавных полосах со среднегеометрическими частотами 63, 125, 250, 500, 1000, 2000, 4000 и 8000 Гц. Совокупность этих предельных октав­ных уровней называют предельным спектром. Номер предельного спектра численно равен уровню звукового давления в октавной полосе со среднегеометрической частотой 1000 Гц. Например, «ПС-80» означает, что данный предельный спектр имеет на частоте 1000 Гц, уровень звукового давления 80 дБ. Метод уровней звука применяется для нормирования не­постоянного шума. Его характеристикой является уровень звука в дБА, который получается при измерениях шумомером общего уровня звукового давления с использованием коррек­тирующей схемы А. Частотная чувствительность этой схемы соответствует чувствительности уха человека. Ее вид пред­ставлен на рис. 2.1.

Рис. 2.1. Линейная Lin и А корректированная частотные характеристики шумомера.

Нормативные уровни шума, согласно ГОСТ 12.1.003-83, приведены в табл. П. 1.

Для ориентировки в величинах уровней звука, которые встречаются на практике, может служить табл. 2.1.

Исходные данные для исследования шума заносятся в табл. П.2.1. Приложение представляет собой форму протоко­ла для обработки экспериментальных данных (выдается пре­подавателем при проведении лабораторной работы).

Сопоставив измеренный октавный спектр постоянного шу­ма и допустимый, можно определить требуемую эффектив­ность мероприятий по снижению шума в каждой октавной полосе частот

(2.1)

где Lj- измеренный октавный уровень звукового давления в j -и октавной полосе, дБ;

Lj доп - допустимый уровень звукового давления, согласно рис. П. 2.1 или нормам табл. П. 1.

Если продолжительность воздействия постоянного шума за смену Δt меньше, чем 480 мин, то при определении Lj доп необходимо сделать поправку к цифрам допустимых октав-ных уровней звукового давления (строка 7 табл. П. 2.1 «При­ложения») и найти допустимые октавные уровни

(2.2)

Таблица 2.1

Уровни звука, создаваемые некоторыми источниками

Источник шума	Уровень звука дБА
Порог слышимости
Шелест листвы, шум слабого ветра
Шепот на расстоянии 1м
Очень тихая музыка (по радио)
Шум в комнате с окнами на улицу
Тихая речь
Громкая речь
Музыка (через громкоговоритель)
Шум на улице с интенсивным движением
Шум в цехе завода
Оркестровая музыка (фортиссимо)
Шум при работе пневматического инструмента
Порог болевого ощущения
Шум на расстоянии 1 м от сопла реактивного двигателя

3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ

3.1. Описание установки

Схема экспериментальной установки, применяемой в дан­ной работе, изображена на рис. 3.1. Она состоит из генерато­ра шума, шумовой камеры с микрофоном и источниками шу­ма, шумомера и октавного фильтра-анализатора.

Создаваемое в шумовой камере 5 посредством источников шума I и II звуковое давление, воспринимается микрофоном 4 и преобразуется в аналоговый сигнал, который в дальней­шем усиливается и исследуется с помощью шумомера 1 и анализатора 3 .

https://pandia.ru/text/78/247/images/image017_6.jpg" width="311" height="564">

Рис. 3.2. Общий вид шумомера SPM 101:

/ - микрофонный вход;

2 - ручка переключате­ля диапазонов;

3 -стрелочный прибор;

4 - ручка регулятора усиления;

5 - переключатель динамики показаний и конт­роль источника питания;

6 - - гнездо «вход»;

7 - гнездо «выход»;

8 - гнездо «земля»;

9 - переключатель режима ра­боты и включения прибора

Шкала указателя отгра­дуирована в пределах от - 10 до + 10 дБ. Изменение преде­лов измеряемых уровней производится ступенями через 10 дБ с помощью переключателя диапазонов 2.

Контроль источника питания и переключение динамики указаний « slow» - медленно, « fast» - быстро производит­ся переключателем 5. При этом указание « fast» применяет­ся при измерении постоянных шумов. Во всех остальных слу­чаях следует пользоваться указанием « slow» .

Шумомер имеет электрическую калибровку, позволяющую выбрать правильную величину усиления (при удалении мик­рофона от шумомера на выносном кабеле различной длины либо при изменении напряжения источника питания) с по­мощью ручки 4 калибрующего регулятора.

Прибор имеет два режима работы: LIN - линейный, предназначен для измерения суммарных и частотных состав­ляющих некорректированных уровней звукового давления в децибелах; А - для измерения уровней звукового давления в децибелах А на характеристике «А» (дБА) согласно рис. 2.1. Выбор режима работы, включение и выключение шу-момера осуществляются переключателем 9.

3.1.2. Октавный фильтр (анализатор).

Частотный анализ шума осуществляется с помощью октавного фильтра OF 101

(рис. 3.3), который представляет собой пассивный четырехполюсник с регулируемой частотной характеристикой. Рабочий диапазон частот от 22,4 Гц до 22,4 кГц разделен на 10 полос, шириной пропускания в ок­таву каждая. Среднегеометрическая частота полосы f cp и соответствующий ей диапазон частот пропускания приведены в табл. 1.1.

https://pandia.ru/text/78/247/images/image019_5.jpg" width="568 height=285" height="285">

Рис. 3.4. Общий вид генератора шума: / - регулятор низких частот; 2 - регулятор уровня; 3 - регулятор верхних частот; 4,5,6 - сигнальные лампы; 7 - тумб­лер включения установки; 8, 9 - тумблеры включения соответственно второго и первого источников шума

электронных шумов схемы. Общий вид генератора представ­лен на рис. 3.4.

В одном корпусе с генератором шума собран стабилизи­рованный источник питания шумомера SPM 101. Включение в сеть установки производится тумблером 7, а источников шума I и II - тумблерами 9 и 5, соответственно расположен­ными на лицевой панели генератора (рис. 3.4).

При помощи ручек управления 1, 2 и 3 возможно регули­рование частотного состава и уровня звукового давления в шумовой камере. Положение указанных органов задается преподавателем.

3.2. Измерение уровня звукового давления и проведение частотного анализа шума.

3.2.1. Подготовка установки к измерениям.

а) шумомера (см. рис. 3.2):

переключатель 9 - на 0;