Характеристики шуму

Під терміном «шум» розуміється неритмічне, безладне змішання звуків, несприятливо впливає на людину і заважає сприйняттю корисних сигналів.

До звуковим, тобто сприйманим людським вухом, відносяться коливання в діапазоні частот від 16 до 20000 Гц. Коливання менше 16 Гц називаються інфразвуком, частотою більше 20000 Гц - ультразвуком.

Основними характеристиками шуму є:

- Звуковий тиск;

- Інтенсивність звуку;

- Повна акустична потужність джерела випромінювання шуму;

- Розподіл енергії коливань за частотою (спектр).

Звуковий тиск p - це різниця між значеннями повного тиску середовища при наявності і відсутності в ній звукових хвиль. Одиницею виміру тиску є паскаль: 1 Па = 1 Н/м2.

Енергія, що переноситься звуковою хвилею характеризується інтенсивністю звуку. Інтенсивність звуку J можна заміряти в будь-якій точці звукового поля як потік енергії, що проходить за одиницю часу через одиничну площадку:

,

де - середньоквадратичне значення звукового тиску, Па; _2 p

ρ - щільність середовища, у якій поширюється звук, кг / м ³;

з - швидкість звуку в даному середовищі, м / с.

Звуковий тиск та інтенсивність звуку не дають однозначної характеристики джерела випромінювання, так як їх величина залежить від розташування точки вимірювання. Для характеристики джерела випромінювання використовують повну акустичну потужність W, що випромінюється в навколишній простір:

,Вт

де - середньоквадратичне по сфері значення звукового тиску, Па;

r - радіус сфери, в точках якої вимірюють тиск, м.

Величини звукового тиску, інтенсивності звуку і звукової потужності змінюються в дуже широких межах. Так, наприклад, звуковий тиск самого тихого звуку, який може бути сприйнятий людиною, становить 2.10 ^-5 Па, для дуже гучного звуку величина звукового тиску може досягати 2.10 ⁴ Па. Як видно, відношення цих величин складає 10 ⁹. При такому діапазоні зміни користуватися абсолютними значеннями величин дуже незручно. У таких випадках застосовуються відносні величини, виражені в логарифмічних одиницях - децибелах (дБ). Застосування логарифмічною шкали до того ж відповідає психо-физиологічному сприйняттю звуку людиною.

Таким чином, шум прийнято оцінювати відносними величинами - рівнем звукового тиску, рівнем інтенсивності звуку і рівнем звукової потужності по відношенню до одиниці порівняння. За одиницю порівняння для звукового тиску прийнята порогова величина p0 = 2.10 ^-5 Па, значення якої стандартизовано.

Рівень звукового тиску визначається за формулою:

де p - звуковий тиск в даній точці.

Рівень інтенсивності звуку становить:

де J - інтенсивність звуку в даній точці;

J 0 = 10 ^-12 Вт / м ² - порогова інтенсивність звуку на частоті 1000 Гц (що відповідає p 0 = 2.10 ^-5 Па).

Рівень звукової потужності визначається за формулою:

де W - звукова потужність;

W0 = 10 ^-12 Вт - порогове значення звукової потужності.

Важливою характеристикою звукового поля є розподіл енергії коливань по частоті - спектр. Аналіз спектра прийнято проводити в смугах частот певної ширини. Ці смуги обмежуються нижньої f н і верхньої f в граничними частотами, при цьому за середню приймається середньо геометрична частота смуги, яка визначається за формулою:

В акустиці для аналізу спектра найчастіше використовують октавні й третьоктавні смуги. Для октави верхня і нижня граничні частоти відрізняються в два рази, тобто f в / f н = 2, для третьоктави f в / f н = 1,26.

В даний час гігієнічне нормування шуму, у тому числі і шуму автомобіля, виробляється в діапазоні частот від 45 до 11200 Гц в стандартизованих октавних смугах (табл.3.1).

Таблиця 8.1

Стандартизовані октавні смуги

Граничні частоти октавних смуг, Гц	f в
f н
Середня частота смуги, Гц

 

Для дослідження загального рівня шумів і їх спектрів застосовують шумоміри. Шумомір складається з датчика (мікрофону), що сприймає

звуковий тиск, підсилювача і вихідного ланки (покажчика), проградуйованого в децибелах. Амплітудно-частотна характеристика шумоміра може коригуватися трьома стандартними способами корекції А, В і С (рис. 8.1).

Корекція типу А наближено враховує особливості сприйняття людиною звуків різних частот. Види корекцій В та С використовуються при аналізі шумів з високим рівнем гучності. Лінійна характеристика застосовується для вимірювання звукового тиску, а також при роботі з зовнішніми фільтрами. Сумарний рівень звукового тиску, виміряний за шкалою А шумоміра, прийнято позначати дБА.

Рис. 8.1. Криві частотної корекції шумоміра