Теоретические основы физической акустики глава звуковые колебания и волны


НазваниеТеоретические основы физической акустики глава звуковые колебания и волны
страница6/25
Дата публикации15.03.2013
Размер1.96 Mb.
ТипДокументы
userdocs.ru > Физика > Документы
1   2   3   4   5   6   7   8   9   ...   25


Методы лучевой теории просты и наглядны, а получаемые результаты весьма важны для практических целей, главным образом, для проектирования концертных и театральных задов.

Статистическая теория разработана на протяжении 20 века в трудах У.Сэбина, Ф.Эйринга, а также их последователей Букингема, Егера, Кнудсена. В ней оперируют неограниченным числом отражений, происходящих при движении волн по множеству путей, но пренебрегают прямым путем. Введены статистические параметры: средняя статистическая длина пробега между двумя отражениями и средняя статистическая задержка сигнала на этом пути . Суммируя эти задержки за время, за которое плотность звуковой энергии уменьшится в 106 раз, определяют важнейший числовой акустический параметр поглощения - время реверберации T. Получающееся расчетное значение T тем ближе к истинному, чем медленнее спадает звуковая энергия, т.е. чем меньше и чем ближе соотношение размеров помещения к "золотому сечению": .

Формула для расчета T, полученная Сэбином экспериментальным путем, а затем подтвержденная теоретическим выводом, имеет вид

, (4.7)

где ^ V - объем помещения, S - площадь всех преград, – средний коэффициент поглощения.

Формула Сэбина дает практически приемлемую точность 10-15%, если не превышает 0,2-0,25.

Формула Эйринга (4.8) справедлива при любых значениях . Сравнивая формулы Сэбина и Эйринга, приходим к выводу, что приближение Сабина дает завышенное значение T. Ошибка увеличивается с возрастанием (таблица 4.2)
(4.8)
Таблица 4.2. Завышение времени реверберации в зависимости от (формула Сэбина)



0,2

0,5

0,8

Завышение T, %

11

37

100


При получается парадоксальней результат: , хотя в этом случае должно быть .

Формулы Сэбина и Эйринга дают приемлемую точность, если звукопоглощающие материалы распределены по ограждающим помещение поверхностям достаточно равномерно, чтобы можно было пользоваться понятием среднего коэффициента поглощения

, (4.9)

причем – коэффициенты поглощения различных материалов, a – общая площадь преград.

При очень неравномерном распределении материалов эти формулы дают совершенно ошибочный результат. Для повышения точности расчетов Миллингтон предложил поправку к формуле Эйринга. С ее учетом формула приобрела вид
, (4.10)
где - площади материалов с коэффициентами поглощения .
В больших залах, особенно сильно заглушенных, для оценки акустического качества зала важнее изучать распределение во времени прихода прямых волн и начальных отражений. Выводы статистической теории не применимы и для оценки небольших помещений, линейные размеры которых соизмеримы с длиной волны или меньше ее, и с большим .

Время реверберации является важным, но не единственным критерием акустического качества помещения. Оно характеризует акустические свойства помещения в целом, но слуховая оценка звучания на отдельных слушательских местах будет различной ввиду разного соотношения плотностей звуковой энергии прямого и диффузного звука и . Акустическое отношение . Изменение акустического отношения воспринимается слушателем как изменение времени реверберации. При восприятии музыки R изменяется в пределах от 6-8 (симфоническая музыка) до 10-12 (органная музыка), для четкого восприятия речи желательно R<1.

В этом понятии учтена не только энергия диффузного звука, но и энергия прямого звука, приходящие в точку приема. Значение TЗ существенно зависит от расстояния между источником и приемником звука r. При малом r оно значительно меньше T. Микрофон, обладающий направленными свойствами, воспринимает меньшую долю диффузной энергии, чем ненаправленный. Поэтому применение направленного микрофона уменьшает TЗ. Для расчета TЗ используют различные формулы, одна из них приведена ниже:

, (4.11)

где T - время стандартной реверберации, R - акустическое отношение, - коэффициент направленности микрофона. Для ненаправленного микрофона , для микрофона с косинусоидальной и кардиоидой диаграмами направленности .
4.2. Акустическое отношение . Радиус гулкости

Акустическое отношение и радиус гулкости также являются важнейшими характеристи­ками помещения.

Акустическое отношение — отношение плотности энергии отраженных звуковых волн (диффузной составляющей звукового поля) к плотности энергии прямого звука, или, что то же самое, отношение квадратов звуковых дав­лений диффузного поля и поля прямого звука

(4.12.)

Акустическое отношение в децибелах LR = 10 lg R=LДLnp, где LД = 20 lgpД + 94 и Lпр = 20 lg рпр+ 94 — соответст­венно уровни поля отраженных звуков и пря­мого звука.
(4.7)
Акустическое отношение определяют для характерных точек помещения, в которых на­ходятся слушатели (наиболее удаленных от источников звука, наиболее близких к ним, для точек с минимальным уровнем прямого звука и максимальным уровнем диффузного поля). Акустическое отношение для одиночно­го источника звука в заданной точке помеще­ния для сферической волны определяется по формуле (4.7)

Оптимальное значение акустического от­ношения для передачи речи находятся в преде­лах 0,5 ... 4, а для музыкальных передач 2...8. Если акустическое отношение ниже этого пре­дела, то передача звучит отрывисто, сухо. Если оно больше верхнего предела, то речь стано­вится плохо разборчивой, а музыкальная пе­редача — «загрязненной».

^ Радиусом гулкости называют расстояние от центра источника звука, для которого акусти­ческое отношение равно единице, т. е. в этих точках уровни прямого и диффузного звуков равны друг другу. Для одиночного источника звука радиус гулкости

(4.8)

Кроме акустического отношения, введено понятие четкости реверберации, под которой подразумевают отношение суммы плотностей энергии (или квадрата звукового давления) прямого звука и отраженных звуковых волн, приходящих к слушателю через время менее 60 мс по сравнению с приходом прямого звука, к общей плотности энергии (или квадрату зву­кового давления): DR = пр + εотр за t<<60мс)/εт. Это отношение ближе к субъективному ощущению, чем акустическое отношение.

Время запаздывания первых (ранних) от­ражений и их структура, наряду с временем реверберации, имеет первостепенное значение для оценки зала. Отсутствие первых отраже­ний в партере театра является одним из час­тых и типичных недостатков зала. Л. Беранек разработал методику оценки акустики зала, по которой отмечает, что этот фактор в 3 раза весомее для акустики по сравнению с осталь­ными. Время запаздывания первого отражения обусловливает впечатление «присутствия», «близости», «камерности» слушателя.

Впечатление слушателя о размерах зала определяется именно временем запаздывания первого отражения относительно прямого зву­ка. Зал обладает акустической близостью, если исполняемая в нем музыка звучит так же, как и при исполнении в малом зале — «камерно». Время запаздывания первых отражений в та­ких залах не превышает 20 мс.
^ 4. Контрольные вопросы

1. Что такое время реверберации ?

2. Каковы основные положения и области применения наиболее распространенных теорий акустических процессов в помещениях: волновой, лучевой, статистической?

3. В чем различие предпосылок, положенных в основу выводов формул Сэбина и Эйринга?

4. Что такое акустическое отношение? Зачем оно введено?

5. Что называется временем эквивалентной (эффективной) реверберации TЗ?

6. Что тапкое радиус гулкости?

7. Чем различаются понятия "звукопоглощение" и "звукоизоляция"?

8. Что такое коэффициент звукопоглощения ?


^ ГЛАВА 5. АКУСТИЧЕСКИЕ ШУМЫ

5.1. Основные физические характеристики шума

Основные понятия и определения изложены были выше. В данной главе повторно излагаются основные понятия и определения с точки зрения акустических шумов. Действие шума на организм человека подробно изложено в главе 2.

Источником шумов являются механические колебания различных тел в упругой среде (газообразной, жидкой или твердой). С физической точки зрения шум представ­ляет собой беспорядочное сочетание различных по частоте и си­ле звуков. Шум оказывает вредное воздействие на организм человека. Действуя на центральную нервную систему, шум вызывает головную боль, головокружение, неврастению, нарушения функций органов слуха.

^ Акустические шумы являются одной из ха­рактеристик помещения. Эти шумы складыва­ются из шумов от источников шума, находя­щихся в данном помещении, и из шумов, про­никающих из других помещений и с улицы. Шумы первого типа создаются людьми и ап­паратурой, находящимися в данном помеще­нии. На рис. 5.1 приведены спектральные уровни шумов, в помещение.

.

Рисунок 5.1. Спектральные уровни шумов: речевой шум (кривая 1 соответствует речевому шуму в большом помещении, кри­вые 2 — в жилой комнате), а также нормы на шумы для предприятий связи: 3—для цеха сортировки посылок; 4 — для стативного зала АТС, 5 — для цеха обработки периодической печати, 6 — для операционного зала.
При расчете шумового режима и разработке рекомендаций по снижению шума приходится сталкиваться с двумя понятиями. Это шумовые характеристики аппаратуры и 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, 1000, 2000, 4000 и 8000 Гц (^ Lp);

б) корректированный уровень звуковой мощности (LрА);

в) уровни звукового давления в октавных полосах частот, характеризующие спектральный состав шума (L);

г) уровни звука, под которыми понимают интегральный уровень шума, измеренный прибором с частотной характеристикой типа А (LА);

^ Звуковое давление - это разность между мгновенным зна­чением давления в данной точке среды при прохождении через эту точку звуковых волн и средним давлением, которое наблюдается в той же точке при отсутствии звука. Звуковое давление, воз­действуя на барабанную перепонку, вызывает ее деформацию, является в конечном счете, первым звеном в восприятии звука че­ловеком.

Интенсивность звука (J ) - это энергия, переносимая звуковой волной за 1 с через поверхность в 1 м2, перпендику­лярную направлению распространения звуковой волны. За единицу интенсивности звука принимают Вт/м2.

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 1000 Гц. При этой частого порог слы­шимости по интенсивности составляет J0= 10 в минус 12 степени, Вт/м2.

Интенсивность звука в 10 Вт/м2 вызывает болевое ощущение в ушах человека и называется порогом болевого ощущения .

Интенсивность звука пропорциональна квадрату звукового давления и определяется по формуле
J = p2 / (r c ) (5.1)

где p - звуковое давление. Па; r - плотность среды, кг/м3; c - скорость распространения звука, м / с.

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, то 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, выраженные в логарифмической форме. Та­ким образом, уровень интенсивности
LJ = 10lg (J / J0) (5.2)
Поскольку интенсивность звука пропорциональна квадрату звукового давления, то уровень звукового давления определится из выражения:
L = 20lg (p / p0) (5.3)

где: р – среднеквадратичная величина звукового давления в точке измерения, Па; р0 = 2 *10-5 Па – пороговая величина среднеквадратичного звукового давления.

По шкале дБ диапазон слышимых звуков составляет 130 дБ. Из­менения уровня звукового давления меньше 1 дБ практически на слух не воспринимаются.

Звуковое давление как величину переменную можно предста­вить в виде суммы синусоидальных колебаний различной частоты. 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:

fср = Ö (f1)*f2) (5.4)

где f2 - верхняя и f1 - нижняя граничные частоты октавы.

Для октавных полос f2/ f1= 2.

Ширина октавы определяется по формуле:

Df = f2 –f1 = fср *(Ö2) – fср / (Ö2) (5.5)
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 1000 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 5000 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. Это:

- шумовые характеристики аппаратуры,

- 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, 1000, 2000, 4000 и 8000 Гц (Lp);

б) корректированный уровень звуковой мощности (LрА);

в) характеристика направленности шума (θ);

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" (LА);

Уровни звукового давления, интенсивности, определяются по формулам (5.2 и 5.3), а уровень звуковой мощности, определяются по формуле:

Lр=10lg(P/P0), (5.6)

где: Lp - уровни звуковой мощности, дБ; Р - звуковая мощность, Вт; Р0= 10-12 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.

Общий или корректированный уровень звука (шума) измеряется

по частотной характеристике шумомера типа "А" и обозначается LА, дБА.

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

n

L = 10 lg ( å 100,1Li ) (5.7)

i

Если все источники шума одинаковы, то L , определяется по формуле:
L = Li + 10lgn (5.8)

где: L - суммарный уровень звукового давления, дБ; n - общее число независимых слагаемых уровней.

Вместо формулы (5.7) и (5.8) можно пользоваться данными табл. 5.1. При пользовании таблицей 5.1 надо последовательно складывать уровни, начиная с максимального. Сначала определяют разность двух складываемых уровней, затем добавку к более высокому из складываемых уровней.
Таблица. 5.1 Таблица сложения уровней звуковой мощности и давления

Разность двух складываемых уровней, дБ


0


1


2


3


4


5


6


7


9


10


15


20


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

3


2,5


2


1,8


1,5


1,2


1


0,8


0.5


0,4


0,2


0



Пример: сложить два уровня L1 = 90 дБ, L2 = 95 дБ. Определяем величину добавки по табл. 3: L = 1,2 дБ, определяем суммарный уровень Lå =95+ 1,2= 96,2 дБ. Средний уровень звука Lср, определяется по формуле

n

Lср = 10 Lg (å 100,1Li)/n (5.9)

i

где: Lср –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 среднеарифметическое всех складываемых ровней.

n

Lср = { åLi}/n

i (5.10)
По характеру спектра шум подразделяется на:

- широкополосный с непрерывным спектром шириной более октавы;

- 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 ;

- непостоянный, уровень звука, которого за 8 часовой рабочий день изменяется во времени более чем на 5 дБА;

непостоянный шум в свою очередь подразделяется на cледующие:

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 LАэкв, в дБА, определяемый по ГОСТ 12.1.050-86 . “ ССБТ методы измерения шума на рабочих местах".

Для оценки непостоянного шума используется доза шума или относительная доза шума (ГОСТ 12.1.003 - 83), представляющая собой произведение эквивалентного уровня на время действия шума (доза) или его процентная величина от допустимой ( отно­сительная доза).

Эквивалентный уровень звука рассчитывается по формуле (Гост 20444-75 Потоки транспортные в населенных пунктах Метод определения шумовой характеристики):

Lэкв = 10lg ( 1/ 100 S fi * 10 0,1 Li ) (5.11)

где: Li – средний уровень звука класса i в дБА, измеряемый шумомером;

fi - время воздействия шума класса в процентах от общего времени измерения; LАэкв определяют по формуле (5.9)

Определенный ( рассчитанный ) уровни звукового давления, уровни звука и эквивалентные уровни звука не должен превышать допустимых значений по нормам приведенным в нормах.(таблица 5.2)

Величина собственной звукоизоляции ограждений от воздушного шума. определяется так:

R= 10lg(1/d), (5.12)

где R - собственная звукоизоляция ограждений, дБ; d = (р12) - коэффициент звукопередачи; р1 и р2- звуковое давление в падающей и проходящей волнах.
^ 5.2. Акустические расчёты при борьбе с шумами

При акустических расчетах звукопоглощение в проходящих волнах -характеризуется постоянной помещения В:
В= А / (1-α) (5.13)
αcр = A / Sобщ, (5.14)
где В - постоянная помещения, м2 ; А - эквивалентная площадь звукопоглощения,м2; αср- средний коэффициент звукопоглощения; Sобщ - общая площадь всех ограждающих поверхностей помещения, м2.

Постоянная помещения:

В = В1000*μ (5.15)

где: В1000 определяют по графику рис 5.2. и табл. 5.2. Значение частотного множителя приведено в табл. 5.3. Выбор индекса прямой производится по табл. 5.3.

Звуковое поле, создаваемое источником шума в замкнутом объеме (помещении), определяется как прямой звуковой волной (прямым звуком Lпр), излучаемым непосредственно самим источником шума, так и отраженной звуковой волной (диффузным звуком Lдиф ) 0т ограждающих поверхностей (В данном случае будем считать, что энергия отраженного звука равна энергии диффузного звука).

Зона отраженного звука определяется величиной предельного радиуса гпргр ), т е таким расстоянием от источника шума, на котором уровень звукового давления 0т отраженного звука равен уровню прямого звука
А = λcр*Sобщ, (5.15)

λср- средний коэффициент звукопоглощения ограждающих поверхностей, предметов и материалов. λср изменяется от 0 до 1 (полное поглощение)и определяется по специальным таблицам; Sобщ - общая площадь всех ограждающих поверхностей помещения, м2.



Рис. 5.2. Зависимость постоянной помещения В от объема V.
Таблица 5.2. Выбор индекса прямой



Описание помещений


Индекс прямой


1. Без мебели, с небольшим количеством людей (металлообрабатывающие цеха, вентиляционные камеры, генераторные и т. п.)

2. С жесткой мебелью или небольшим количеством людей и мягкой мебелью (лаборатории, ткацкие и деревообрабатывающие цеха и т. п.)

3. С большим количеством людей и мягкой мебели (коммутаторные и аппаратные залы, справочные, кинотеатры и т. п.)

4. Только при расчете требуемой звукоизоляции ограждающих конструкций и расчете вентиляционных систем.

а
б
в

г



Таблица 5.3. Частотный множитель μ

Объем помещения V, м3

Среднегеометрические частоты, октавных полос, Гц

63

125

250

500

1000

2000

4000

8000

200

200-500

500

0,8 0,65 0,5

0,75 0,62 0,5

0,7 0.64 0,55

0,8 0,75 0,7

1,0

1,0

1,0

1,4

1,5

1,6

1,8

2,4

3,0

2,5

4,2

6,0



Звуковое поле, создаваемое источником шума в замкнутом объеме (помещении), определяется как прямой звуковой волной (прямым звуком Lпр), излучаемым непосредственно самим источником шума, так и отраженной звуковой волной (диффузным звуком Lдиф ) 0т ограждающих поверхностей (В данном случае будем считать, что энергия отраженного звука равна энергии диффузного звука).

Зона отраженного звука определяется величиной предельного радиуса rпр (rгр ), т е таким расстоянием от источника шума, на котором уровень звукового давления 0т отраженного звука равен уровню прямого звука.

Если в помещении находится один источник шума,
rпр =0,2× (В1000)1/2 , (5.16)
когда в помещении находятся n одинаковых источников шума,

rпр =0,2× (В1000/n)1/2 , (5.17)

где: rпр - предельный радиус, м; В1000 постоянная помещения на частоте 1000 Гц, м2 ;

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

Lпр = LР – 20lq r (5.18)

где; LР – уровень звуковой мощности источника шума;

r- расстояние от источника шума до расчетной точки

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

Lдиф =LР – 20lq r - 20lq B +10lq n+6 (5.19)

где; LР – уровень звуковой мощности источника шума, дБА; r- расстояние от источника шума до расчетной точки, м; В – постоянная помещения В, определяемая по пункту 1.14, м2;

n – количество одинаковых источников шума.
Таблица 5.4. Допустимые уровни шума на рабочих частотах. Допустимые уровни звуко­вого давления в октавных полосах частот, уровни звука, на рабочих местах основных типов трудовой деятельности.

Вид трудовой деятельности

Уровни звукового давления, дБ, в октавных полосах частот со среднегеометрическими частотами, Гц

Уровни звука и Эквивалент- ные уровни

звука (в дБА)

63

125

250

500

1000

2000

4000

8000

1.Творческая, руководящая, научная, и т.п. деятельность

71

61

54

49

45

42

40

38

50

2. Высококвали-

фицированная работа

79

70

68

58

55

52

52

49

60

3. Диспетчерская работа,

83

74

68

63

60

57

55

54

65

4.Рабочие места без речевой связи по телефону,. Помещения с шумными агрегатами

91

83

77

73

70

68

66

64

75

5. Выполнение всех видов работ (за искл. П.1- П.4)

95

87

82

78

75

73

71

69

80


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 (таблица 5.4)
^ 5.3. Транспортные шумы

В населенных пунктах источники шума могут быть подразделены на две группы:

1) стационарные – это трансформаторные подстанции, вентиляционные и компрессорные установки, стационарные строительные машины и механизмы; промышленные объекты, спортивные площадки, громкоговорители, торговые объекты, почтовые предприятия и др.

2) передвижные – это все вида транспорта автомобили, трамваи, электропоезда метро, строительные машина (экскаваторы и др), водный транспорт, авиационный транспорт.

Источники городского транспортного шума для целей расчета снижения уровня шума от них до санитарных норм следует характеризовать эквивалентными уровнями звука в децибелах. В дальнейшем излагаются необходимые сведения об акустических характеристиках источников городского шума, дается анализ причин, определяющих их, а также общая методика санитарно-гигиенической оценки шумности различных источников.

Акустические характеристики отдельных транспортных средств могут иметь значение, однако для целей борьбы с уличными шумами основной интерес представляют данные о шумовых параметрах тех или иных транспортных потоков, о шуме магистральных улиц, городских скоростных дорог непрерывного движения, а также жилых улиц.

Уровни звукового давления в октавных полосах, создаваемые автомобилями разного назначения, показаны на рис. 5.2.

Из графика рис. 5.2. видно, что легковые автомобили имеют резко выраженный низкочастотный характер, в то время как в спектре шума грузовика с мощностью мотора 200 л.с. на средних и высоких частотах имеют место также высокие уровни.

Автобус и грузовой автомобиль с двигателем в 60 л.с. имеют в основном шум низкочастотного характера. Большинство действующих автобусов излучают шум в пределах 82 – 89 дБА и выше, иными словами, характеризуются высокой шумностью в отношении санитарной оценки.

Таким образом, шум от автобусов, а также от грузовых автомобилей значительно превышает допустимые санитарные нормы уровня звука для жилых зданий и территорий жилой застройки. Это превышение составляет 25 – 35 дБА, а для участков больниц, санаториев и т.п. это превышение достигает 40 – 45 дБА.

Р
ис. 5.2. Уровень звукового давления в октавных полосах частот шума автомобилей, замеренных на расстоянии 7,5 м от осевой линии движущегося автомобиля при разгоне 1 - легковой автомобиль, 2 - грузовой автомобиль с двигателем малой мощности, 3 - автобус, 4 - грузовой автомобиль с мощным двигателем.
При увеличении скорости движения в 2 раза уровень звука повышается в среднем на 8 – 10 дБА. Шум от троллейбусов близок по уровню звука к легковым автомобилям и по спектру имеет низкочастотный характер. Шум от трамваев значительно ) выше и его уровень аналогичен уровню от грузового транспорта, а в спектре он имеет высокие уровни на средних частотах.

Городской шум по месту возникновения подразделяется на транспортный, квартальный, квартирный (жилищно-бытовой). Каждый вид шума порождается определенными источниками и имеет свои особенности по уровню, спектральному составу, времени и продолжитель­ности действия.

Так, транспортный шум является непостоянным по уровню, зависит от плотности транспортного потока и способен сильно изменятся за корот­кие промежутки времени. Колебания уровня между шумовым фоном и максимальными значениями в момент прохождения тяжелых грузовых автомашин, трамвая, железнодорожных составов, электропоездов могут достигать 30—50 дБ. Спектр транспортного шума широкополосный, с преоблада­нием энергии в области низких и средних частот.

Квартальный шум может быть постоянным, непостоянным и прерывистым. Источники его крайне разнообразны – детские и спортивные площадки, хозяйственные дворы, гаражи, торговые и обслуживающие учреждения и сама жизнедеятельность населения. Уровень шума носит случайный характер и может достигать 95 дБА. Спектр может содержать средне- и высокочастотные компоненты, что усугубляет раздражающее действие шума.
^ 5.3. Шум в жилых домах

Шум в жилых домах складывается из проникающего внешнего шума и собственного внутреннего шума, который возникает при работе санитарно-технического, инженерно-технологического оборудования, приемников телерадиовещания, бытовых приборов, при игре на музыкальных инструментах, передвижении людей и мебели, разговорах, криках детей и т. д. Отдельные шумы зависят от культуры и режима жизни населения дома, поэтому основное внимание при изучении квартирного шума обращается на источники, определяющие более или менее постоянный шумовой режим внутри жилого дома (рис. 5.3)

Шумовой режим жилых квартир имеет большое значение, так как в условиях дома человек проводит большую часть своей жизни. Исследования показали, что в квартирах, обращенных окнами на улицу, шум составляет 50 – 80 дБА. В квартирах, ориентированных в противоположную сторона, шум меньше на 10 – 15 дБ. Значительный шум создают санитарно техническое и инженерное оборудование дома, бытовые приборы. Примерно 1/3 часть населения жилых кварталов и микрорайонов, расположенных на городских магистральных улицах, находится в неблагоприятных акустических условиях. Вследствие этого:

1) На раздражающее действие уличного шума жалуются 87—100% опрошенных (2000 человек).

2) Шум нарушает сон и отдых, затрудняет выполнение работ, связанных с умственным напряжением, мешает, слушать радио- и телепередачи, затрудняет разговор.

3) Большинство живущих в квартирах, выходящих окнами на улицу, часто лишены в летнее время возможности из-за сильного шума открывать окна и форточки. Жалобы на шум появляются при превышении уровня звука L >= 35 дБА.

Анализ шумового режима в жилых помещениях с оценкой его населением позволяют выявить уровни и спектры шумов, вызывающие наибольшее количество жалоб со стороны жильцов, что требует мер контроля и обеспечения безопасности.

На долю автотранспортных средств (АТС) в общем акустическом загрязнении воздушного бассейна в городах приходится по различным литературным источникам от 60 до 90%. В г. Москве, например, во многих случаях шум в жилых помещениях превышает санитарные нормы в десятки и даже сотни раз. В пределах Садового кольца до 35% жителей проживают в условиях постоянного дискомфорта.
^ 5.4. Общие методы по борьбе с шумом в жилых помещениях

Общие методы борьбы с шумом в квартире (жилом помещении) приведены на рис. 5.3 и 5.4. На этом же рис показаны основные пути проникновения шума в квартиру . Шумы, возникающие в жилых зданиях, могут быть подразделены на бытовые, связанные с жизнедеятельностью людей, и механические, связанные с работой инженерного и санитарно-технического оборудования.

Для многоцелевых помещений, таких как универмаги, супермаркеты, бассейны, спортивные и гимнастические залы, одной из важных характеристик является разборчивость речи, которая зависит от времени реверберации . Вре­мя реверберации может достигать 4-6 секунд в бассейнах и спортивных залах, а на рабочем месте, например в офисе, оно не должно превышать 0,4-0,6 се­кунд, при площади помещения 10-30 м2. Приблизить время реверберации к оптимальному поможет отделка по­мещений звукопоглощающим материалом. Далее будут рассмотре­ны современные пористые поглотители. Известно, четыре вида звукопоглощающих материалов:

а) сплошные - (бе­тон, кирпич, мрамор, дерево и др.),

б) твердые, имеющие малые ко­эффициенты поглощения;

в) пористые - (облицовочные плиты, портьеры, ковры);

г) мембранные - например, щиты Бекеши;

д) резонаторные - построенные по прин­ципу резонаторов Гельмгольца, они эффективно поглощают звуковую энергию вблизи своей резонансной частоты.

Простейший и наиболее эффективный способ решить проблему при­ближения времени реверберации к оптимальному - это смонтировать потолок с нужными акустическими показателями. При этом, чтобы избежать эффекта "порхающего эха" можно также использовать звукопоглощающие стеновые па­нели.

Этим требованиям отвечает продукция фирм Ecophon, Isover и др., по­ставляющих на рынок акустические потолочные и стеновые панели.
Р
ис. 5.3. Схема методов борьбы с шумом
В связи с этим очень важной задачей является разработка метода объективной оценки результатов воздействия акустического загрязне­ния на организм человека.

Анализ результатов экспериментов и клинические данные позволя­ют высказать мнение, что акустическое загрязнение в виде сильно ис­каженной смысловой информации от приемников телерадиовещания, про­шедшей звукоизоляционные конструкции жилых домов, оказывается близ­кой по характеру воздействия на органы человека к импульсным, нере­гулярным звуковым сигналам, которые воспринимаются человеком более болезненно, чем непрерывный шум.

В качестве одного из методов борьбы с акустическим загрязнени­ем необходимо привести в соответствие мощность акустических систем приемников телерадиовещания со свойствами звукоизоляции строитель­ных конструкций жилых домов. Необходима также более жесткая регла­ментация в отношении эксплуатации жилых помещений и пользования звукоусилительными устройствами с целью снижения излучений акусти­ческих сигналов в соседние помещения и контроль за выполнением этих правил. Кроме того, требуется разработать методику контроля акусти­ческого загрязнения в виде искаженного смыслового сигнала и норми­рования данного вида загрязнения.

Назрела необходимость критически оценить действующие сейчас ГОСТы на звукоусилительные устройства, а также на звукоизоляцию строительных конструкций. В качестве одной из мер по снижению уров­ня акустического загрязнения среды можно предложить построение бы­товых усилителей с автоматическими регуляторами громкости, позволяю­щих ограничить максимальную громкость сигнала без возникновения не­линейных искажений.

^ Борьба с шумом и вибрацией

Борьба на пути распространения

А. Борьба с воздушным шумом:

  1. Звукоизолирующие перегородки;

  2. Звукоизолирующие ограждения и выгородки;

  3. Акустические экраны.

Б. Борьба с о звуковой вибрацией:

  1. Виброизолирующие фундаменты;

  2. Виброизолирующие амортизаторы;

  3. Виброизолирующие прокладки;

  4. Виброизолирующие устройства (прокладки).
1   2   3   4   5   6   7   8   9   ...   25

Похожие:

Теоретические основы физической акустики глава звуковые колебания и волны iconВлияние звука на сознание и здоровье человека
Звуковые колебания и частоты проницают нас постоянно. Не многие люди знают о том, что звуковые волны, в частности ультразвуки и инфразвуки,...
Теоретические основы физической акустики глава звуковые колебания и волны iconФизика веры
Когда над свечой читают молитвы, звуковые вибрации вызывают колебания плазмы, и она переводит их в торсионные волны, которые восходят...
Теоретические основы физической акустики глава звуковые колебания и волны iconГидроакустика раздел акустики, в к-ром изучаются характеристики звуковых...
Большое значение Г. связано с тем, что звуковые волны в океанах и морях являются единств видом излучения, способным распространяться...
Теоретические основы физической акустики глава звуковые колебания и волны iconТема: Механические колебания и волны
Дано уравнение колебательного движения х=0,45 sin 5П в см. Определить амплитуду, период колебаний и смещение при t=0,1 с
Теоретические основы физической акустики глава звуковые колебания и волны iconВ. В. Богачев теоретические основы
...
Теоретические основы физической акустики глава звуковые колебания и волны iconТеория и методика физической культуры общие основы теории
Мзз теория и методика физической культуры (общие основы теории и методики физического воспитания; теоретико-методические аспекты...
Теоретические основы физической акустики глава звуковые колебания и волны iconУчебное пособие для учащихся
Н. Л. Моргунова (глава I), С. А. Попов (глава II), Ю. С. Зобов (главы Ш, V § 1, 2, 3, 5), П. Е. Матвиевский (глава IV), Ю. П. Злобин...
Теоретические основы физической акустики глава звуковые колебания и волны iconТеоретические вопросы по курсу "Информатика"
Аппаратное обеспечение пк. Представление данных в пк. Внутренние устройства системного блока и их характеристики (материнская плата,...
Теоретические основы физической акустики глава звуковые колебания и волны iconСвободные гармоничесие колебания. Колебания с одной степенью свободы....

Теоретические основы физической акустики глава звуковые колебания и волны iconУказания к выполнению практического задания по дисциплине: «Правовые...
Модуль Тема №5 Социально-правовое положение специалистов сферы физической культуры и спорта. Контрактирование в сфере физической...
Вы можете разместить ссылку на наш сайт:
Школьные материалы


При копировании материала укажите ссылку © 2015
контакты
userdocs.ru
Главная страница