70730

ИЗМЕРЕНИЕ ЗВУКОВОЙ МОЩНОСТИ ИСТОЧНИКА ШУМА

Лабораторная работа

Безопасность труда и охрана жизнедеятельности

Определить уровни звуковой мощности шумовую характеристику электровентилятора по измерениям его шума. Характеристики дума и методика акустического расчета В настоящее время защита человека от шума стала одной из актуальнейших проблем.

Русский

2014-10-24

130.5 KB

3 чел.

11

Лабораторная работа №11

 ИЗМЕРЕНИЕ ЗВУКОВОЙ МОЩНОСТИ ИСТОЧНИКА ШУМА

Цель работы

Ознакомить студентов с прибором для измерения шума, провести измерение шума электровентилятора и определить его звуковую мощность.

Содержание работы

1.Определить уровни звуковой мощности (шумовую характеристику) электровентилятора по измерениям его шума.

2.В соответствии с заданием преподавателя выполнить акустический расчет и результата сравнить с требованиями санитарных норм.

Характеристики дума и методика акустического расчета

В настоящее время защита человека от шума стала одной из актуальнейших проблем. Действуя на центральную нервную систему, шум оказывает неблагоприятное влияние на организм человека, вызывает тяжелые заболевания. Утомление рабочих и операторов из-за сильного шума увеличивает число ошибок при работе, способствует возникновению травм. Шумом является всякий нежелательный для человека звук. Звук - как физическое явление - это продольные волны объемных деформаций упругой среды, т.е. сжатия и разряжения среды. Область пространства, в котором наблюдаются эти волны, называется звуковым полем. Как физиологическое явление звук ощущается органом слуха при воздействии звуковых волн в диапазоне 20-20000 Гц. Ниже 20 Гц и выше 20 кГц находятся соответственно области неслышимых человеком инфра- и ультразвуков. Звуковая волна характеризуется частотой и амплитудой колебаний: чем больше амплитуда колебаний, тем больше звуковое давление и тем громче ощущаемый человеком звук.

Единица измерения частоты колебаний - одно колебание в секунду (I Гц). Полоса частот, в которой верхняя граничная частота в два раза больше нижней, называется октавной. Среднегеометрическая частота октавной полосы в Гц выражается соотношением

,

где f1 - нижняя граничная частота октавной полосы, Гц;

f2 - верхняя граничная частота, Гц.

Измерения, акустические расчеты, нормирование производятся в октавных полосах со среднегеометрическими частотами 63, 125, 250,. 500, 1000, 2000, 4000 и 8000 Гц. Спектр шума - распределение звукового давления и интенсивности в октавных полосах частот. Спектры получают, используя анализаторы шума (составная часть шумомера) - набор электрических фильтров, которые пропускают сигнал в определенной полосе частот - полосе пропускания (например, октавный).

Звуковое давление p (Па) - разность между мгновенным значением полного давления в воздухе и средним статическим давлением, которое наблюдается в среде при отсутствии звукового поля (атмосферным - в обычных условиях). В фазе сжатия звуковое давление положительно, а в фазе разряжения - отрицательно. Измерительный датчик звукового давления в шумомере - микрофон.

При распространении звуковой волны происходит перенос энергия. Средний поток энергии в какой-либо точке среды в единицу времени, отнесенный к единице поверхности, нормальной к направлению распространения волн, называется интенсивностью звука в данной точке (Вт/м2):

I = P2/c

где Р среднеквадратичное значение звукового давления, Па;

- плотность среды, кг/м3;

c - скорость звука в среде, м/с;

c - удельное акустическое сопротивление среды, которое для воздуха равно 410 Пас/м (при нормальных атмосферных условиях).

Любой источник шума характеризуется прежде всего звуковой мощностью W (Вт), т.е. общим количеством звуковой энергии, излучаемой источником шума в окружающее пространство за единицу времени.

Если принять, что в свободном звуковом поле (т.е. при отсутствии отраженных звуковых волн) источник шума излучает звуковую энергию равномерно по всем направлениям (что допустимо для многих машин и оборудования), то при достаточно большом расстоянии r от источника шума, расположенном на поверхности пола (т.е. при излучении в полусферу), звуковая мощность

W = IсрS = Iср2r2

где Iср - интенсивность звука, усредненная по измерениям звукового давления по нескольким точкам на измерительной поверхности - полусфере S  радиусом  r (м);

r - расстояние от проекции центра источника на звукоотражающую поверхность пола до точки измерения.

Значения звукового давления, интенсивности звука и звуковой мощности изменяются в очень широких пределах. Поэтому были введены логарифмические величины - уровни звукового давления, уровни интенсивности и уровни звуковой мощности.

Уровень интенсивности звука (дБ) определяют по формуле

LI = 10 lg(I/I0),

где I - существующая в данный момент интенсивность звука, Вт/м2;

I0 - интенсивность звука, соответствующая порогу слышимости (I0=1012 Вт/м2) на частоте 1000 Гц.

Уровень звукового давления (дБ)

L=10 lg(P2/P02)= 20 lg(P/P0),

где P - среднеквадратичная величина существующего (измеряемого в данный момент звукового давления, Па;

P0 - пороговое значение звукового давления, равное 210-5 Па на частоте 1000 Гц и выбранное таким образом, чтобы при нормальное атмосферных условиях (, с0) уровни звукового давления были равны уровням интенсивности, так как интенсивности при нормальных атмосферных условиях

I = P2/c     и     I = P02/0c0.

Уровень звуковой мощности источника шума (дБ)

LW = 10 lg(IW/IW 0),

где  W - звуковая мощность источника шума, Вт,

 W0 - пороговая звуковая мощность, W0= 10-12  Вт.

Для того чтобы сравнивать шум различных источников друг с другом, производить расчеты уровней звукового давления в помещениях и на территориях, необходимо знать объективные характеристики шума.

Такими шумовыми характеристиками, которые указываются в технической документации, являются:

1. Уровни звуковой мощности LW  в октавных полосах частот.

  1.  Характеристики направленности излучения шума источником.

Искомый октавный уровень звуковой мощности LW определяют по результатам измерения уровней звукового давления L в точках на измерительной поверхности S (м2), за которую обычно принимается площадь полусферы (на расстоянии 1 м от контура источника шума до точек измерений):

 LW = Lср+10lg(S/S0)

где Lср - средний уровень звукового давления по ряду точек на измерительной поверхности S (м2); S0 = 1 м2.

При проектировании и эксплуатации предприятий и цехов нужно знать ожидаемые уровни звукового давления, которые будут в расчетных точках на рабочих местах, с тем, чтобы сравнить их с нормами допустимого шума и, в случае необходимости, принять меры к тому, чтобы этот шум не превышал допустимого. Акустический расчет проводится в каждой из восьми октавных полос о точностью до десятых долей децибела. Результат округляется до целого числа децибел.

Для помещений с источником шума расчет включает:

а) выявление источника звука и его звуковой мощности W (шумовой характеристики: LW в октавных полосах частот);

б) выбор расчетных точек и расстояний r от источника шума до расчетных точек;

в) вычисление или определение по справочным данным постоянной помещения В.

При работе источника шума звуковые волны в помещениях многократно отражаются от стен, потолка и различных предметов. Отражения обычно увеличивают шум в помещениях на 10-15 дБ по сравнению с шумом того же источника на открытом воздухе.

Интенсивность звука I в расчетной точке помещения складывается из интенсивности прямого звука Iпр, идущего непосредственно от источника, расположенного на поверхности пола, и интенсивности отраженного звука Iотр:

I = Iпр + Iотр = W/2r2 + 4W/В,

где В - постоянная помещения, В=А/(1ср);

А - эквивалентная площадь звукопоглощения, А=ср Sпов, м2;

здесь ср - средний коэффициент звукопоглощения внутренних поверхностей помещения площадью Sпов. Коэффициент звукопоглощения поверхности

  = (Iпад  Iотр)/ Iпад = Iпоглощ/ Iпад ,

где Iотр, Iпоглощ, Iпад - соответственно интенсивность отраженного, поглощенного и падающего звуков. Значение   1.

Вблизи источника шума его уровень определяется в основном прямым звуком, а при удалении от источника - отраженным звуком.

Для помещения, в котором установлено несколько источников шума (n) с одинаковой звуковой мощностью W, интенсивность в расчетной точке

,

где r - расстояние от акустического центра каждого отдельного источника шума до расчетной точки (акустический центр источника шума - проекция геометрического центра источника на горизонтальную плоскость (рис.1)).

Разделив левую и правую части этого выражения на I0 и логарифмируя обе части, получим

,

где L - ожидаемый октавный уровень звукового давления от всех источников в расчетной точке, дБ;

LW  - октавный уровень звуковой мощности, излучаемый одним источником шума, дБ (определяется по измерениям шума электровентилятора в данной лабораторной работе);

B - постоянная помещения с источником шума (в данной лабораторной работе для конкретного помещения определяется по табл.4), м.

Найденные значения L уровней сравнивают с допустимыми по нормам Lдоп,   (см. табл.1) и определяют требуемое снижение шума Lтреб (дБ) в каждой из восьми октавных полос

Lтреб= L Lдоп.

Таблица 1

Рабочие места

Уровни звукового давления в дБ в октавных полосах со среднегеометрическими

частотами, Гц

63

125

250

500

1000

2000

4000

8000

1.Аудитории в учебных заведениях, читальные залы

63

52

45

39

35

32

30

28

2.Помещения КБ, расчетчиков, программис-тов ЭВМ, лабораторий для теоретических ра-бот и обработки экспериментальных данных

71

61

54

49

45

42

40

38

3.Помещения управлений (рабочие комнаты)

79

70

68

58

55

52

50

49

4.Помещения лабораторий для проведения экспериментальных работ, помещения для шумных агрегатов ЭВМ

94

87

82

78

75

73

71

70

5.Постоянные рабочие места и рабочие зоны в производственных помещениях и на территории предприятий

99

92

86

83

80

78

76

74

Пример акустического расчета. Определить ожидаемые уровни звукового давления на рабочем месте преподавателя в учебной лаборатории, создаваемые при работе электровентилятора на лабораторном стенде. Шумовая характеристика электровентилятора дана в табл. 2. Расстояние от источника шума до расчетной точки  r= 5 м. Постоянная помещения  S для учебной лаборатории взята из справочной литературы и приведена в табл. 2. Полученные по формуле (I) уровни звукового давления L сравниваем с допустимыми Lдоп(см. п. 4 табл. I) и по формуле (2) определяем требуемое снижение шума       Lтреб. Все расчеты сведены в табл. 2

Описание лабораторной установки и приборов

На лабораторном стенде (рис. 2) на вращающемся основании 1 размещен электровентилятор 2. На расстояния 1 м от электровентилятора находится микрофон 3, укрепленный на неподвижной стойке. Благодаря вращающемуся основаню можно измерить шум с разных сторон электровентилятора, не передвигая микрофон.

Таблица 2

Расчетные                            параметры

Среднегеометрические частоты октавных полос, Гц

63

125

250

500

1000

2000

4000

8000

Lw, дБ

67

71

75

80

86

87

82

77

B, м2

31,2

29,8

30,7

36

48

72

115

202

4/B

0,128

0,134

0,130

0,111

0,083

0,055

0,035

0,025

1/2r2 +4/B

0,134

0,140

0,136

0,117

0,089

0,061

0,041

0,031

10lg(1/2r2 +4/B) 

8,7

8,5

8,7

9,3

10,5

12,1

13,9

15,1

L, дБ

58

63

66

71

76

75

68

62

Lдоп, дБ

94

87

82

78

75

73

71

70

Lтреб, дБ

1

2

Рис. 2. Схема лабораторного стенда

Разные уровни шума получаются изменением скорости вращения электровентилятора, что достигается изменением напряжения, питающего электровентилятор. Напряжение U (В) задается преподавателем.

Измеритель уровня шума и вибрации ИШВ-1 (6) предназначен для измерения действующих значений уровней звукового давления, виброускоре-ния, виброскорости в октавных полосах частот я уровней звука по частотным характеристикам А, В, С и ЛИН (линейной). Инструкция для работа с шумомером находится при стенде.

Указания по технике безопасности

1. Не включать стенд без проверки преподавателем.

2. При обнаружении неисправности в работе электровентилятора или шумомера прекратить работу я сообщить об этом преподаватели.

3. Не превышать заданное преподавателем напряжение для работы электровентилятора при измерении шума.

Порядок проведения работы

1. Включить шумомер. Убедиться в работоспособности прибора.

2. Измерить спектр шума (шумовой фон) при отключенном электровентиляторе. Полученные данные занести в табл.3.

3. Включить электровентилятор и установить по вольтметру заданное напряжение. Измерить спектры путла при четкрэх положениях электровентилятора (вращая его основание).

Результаты измерений занести в табл. 3.

Отключить электровентилятор и шумомер.

Таблица 3

Измеренные и

расчетные                            параметры

Уровни в дБ в октавных полосах со среднегеометрическими

частотами, Гц

63

125

250

500

1000

2000

4000

8000

Шумовой фон, Lср

Точка 1, L1

Точка 2, L2

Точка 3, L3

Точка 4, L4

Lср (по 4-м точкам)

L= Lср Lф

Lw= Lср+9

4. Определить средний уровень звукового давления Lср каждой октавной полосе по четырем измерениям (табл.3).

5. Сравнить средний уровень звукового давления Lср с уровнем шумового фона Lф. L= Lср Lф (табл.3).

6. В тех октавных полосах частот, где L  3 дБ, вычислить октавные уровни звуковой мощности Lw по формуле Lw=Lср+10lg2r2=Lср+10lg2 1,12=   = Lср+9, дБ. Этот спектр октавных уровней звуковой мощности Lw является шумовой характеристикой электровентилятора (табл.3). 

7. Построить на графике шумовую характеристику.

Содержание отчета

Отчет должен содержать:

1.Результаты измерения спектров шума (табл. 3).

2. Вычисления среднего уровня звукового давления в каждой октавной полосе по результатам измерений шума в 4-х точках (табл.3).

3. Сравнение полученных средних уровней звукового давления с уровнем шумового фона в каждой октавной полосе. Для дальнейшего расчета уровня звуковой мощности выделить средние уровни звукового давления шума электровентилятора, превышающие уровни звукового давления шумового фона на 3 дБ.

4. Вычисления уровней звуковой мощности в каждой октавной полосе для выделенных уровней (см. п.3). Эти данные занести в табл.3.

5. Графическую зависимость уровня звуковой мощности от среднегеометрической частота октавных полос.

6. Используя полученную шумовую характеристику электровентилятора и в соответствия с заданием преподавателя для конкретного помещения (табл.4), конкретного числа источников шума и расстояний от этих источников (электровентиляторов) до расчетной точки (табл.5), выполнить акустический расчет (см. табл.2).

7.Выводы.

Контрольные вопросы

  1.  Какая полоса частот называется октавной?
  2.  Что такое среднегеометрическая частота октавной полосы?
  3.  Что такое спектр шума?
  4.  Что такое звуковое давление, пороговое значение звукового давления?
  5.  Как определяются уровни звукового давления, интенсивности, звуковой мощности?
  6.  Как производится нормирование шума?
  7.  Что такое шумовая характеристика источника? 
  8.  Как изменится уровень звукового давления одного и того же источника шума в открытом пространстве и в помещении?

Таблица 4

Значения постоянной помещения В для объема помещения V=288 м3

(длина l=12 м, ширина b=6 м, высота h=4 м)

Характеристики помещения

Среднегеометрические частоты октавных полос, Гц

63

125

250

500

1000

2000

4000

8000

1. Без мебели с небольшим количеством людей (металлообрабатывающие цехи, испытательные стенды)

9,4

8,9

9,2

10,8

14,4

21,6

34,6

60,5

2. С большим количеством людей и мягкой мебели (учебные лаборатории, аудитории, конструкторские залы, библиотеки)

31,2

29,8

30,7

36

48

72

115

202

3. Со звукопоглощающей облицовкой потолка и части стен

130

124

128

150

200

300

480

840

Таблица 5

Задание для выполнения акустического расчета

(n  количество источников шума в помещении; r  расстояние от источника шума до расчетной точки, м)

№ задания

r, м

n

r1

r2

r3

r4

1

n=4

3,0

5,0

7,0

9,0

2

n=4

3,2

3,2

5,5

5,5

3

n=4

3,1

3,1

7,8

7,8

4

n=3

3,0

5,5

6,5

5

n=3

3,5

4,8

4,8

6

n=3

4,0

6,4

8,0

7

n=2

4,0

8,0

Литература

Охрана труда в машиностроении. Е.Я. Юдин, С.В. Белов и др./ Под ред. Е.Я. Юдина и С.В. Белова. 2-ое изд. перераб. и доп. М.: Машиностроение, 1983, 432 с.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

30721. Основные этапы первой мировой войны. Факторы поражения германо-австрийского блока 27.5 KB
  В июле 1914 г Германия и Австровенгрия начинают первую мировую войну. Германия хотела сначала вывести из строя Францию чтобы прекратить борьбу на два фронта: Западном и Восточном. 1 этап вторжение в Бельгию где Германия потерпела поражение: в Восточной Пруссии Германия воевала с русскими армиями; в Галиции и Польше где победы достались русским. Германия и АвстроВенгрия были экономически истощены под влиянием революций в России среди военных германии и Австрии усилилась антивоенная агитация народ устал от...
30722. «Новый курс» Результата и его историческое значение 24.5 KB
  Его основная цель состояла в оздоровлении экономики и восстановления доверия граждан к государству. Политика Рузвельта получила название Новый курс который он восстановил государственное регулирование экономики и социальных отношений. Законом об оздоровлении национальной экономики вся промышленность была разделена на 17 групп по отраслям и регулировалась нормативными актами кодексами чести определявшими объем выпуска товаров уровня заработной платы распределение рынков сбыта продолжительность рабочего времени и др....
30723. Эволюция и крах бюрократических режимов в стране ЦЮВЕ 26.5 KB
  было сформировано коалиционное правительство в ГДР. Чехословакия и ГДР несколько условно могут быть отнесены к государствам с довольно высоким уровнем развития Польша Венгрия Хорватия и Словения страны среднего развития а Болгария Румыния четыре другие республики бывшей Югославии Сербия Черногория Македония Босния и Герцеговина Албания низкого. По решению парламентов ГДР и ФРГ с 1 июля 1990 г. ГДР прекратила свое существование вместо нее появились пять новых федеральных земель ФРГ.
30724. Изоляционизм США термин использовавшийся с середины 19 в. 25 KB
  Изоляционизм США термин использовавшийся с середины 19 в. для обозначения направления во внешней политике США в основе которого лежит идея невмешательства в европейские дела и вообще в вооруженные конфликты вне американского континента. складывались под влиянием ряда факторов: географическая обособленность Американского континента создание в США ёмкого внутреннего рынка способствовавшего тому что значительная часть буржуазии мало интересовалась заокеанской экспансией расширение за счет др.
30725. Великобритания выбор новой модели развития в условиях кризиса и распада колониальной империи 28.5 KB
  Черчилль предложил емкую формулировку такого мировидения концепцию трех великих кругов центром пересечения которых считалась Британия. Чем глубже пускала корни биполярная система мира тем активнее Британия искала себе место в условиях противостояния двух сверхдержав. в 19401950е годы Британия все еще ощущала себя империей однородным государством и державой глобального масштаба.
30726. Ялтинская и Потсдамская конференции глав правительств СССР, США и Великобритании. (1945) 22.5 KB
  Участвовали: Сталин СССР Черчилль Великобритания Рузвельт США. Основные решения: 1 Германия делилась на 4 оккупационные зоны СССР Франция Англия США. 3 Согласия СССР вступить в войну с Японией через 3 месяца после капитуляции Германии.
30727. Кризис неолиберализма в США. Переход к неконсервативной модели развития ГМК 26 KB
  Главный замысел неолиберализма снижение регулирующей роли государства в экономике При общем экономическом подъеме неолиберальный курс обусловил неустойчивость и нестабильность развития США Причиной экономического роста в США стали специфические внутренние и внешние факторы конца ХХ в. Экономическое развитие США последнего десятилетия окончательно подтверждает: неолиберальная перестройка это путь к строительству эффективной капиталистической экономики. Неолиберальный режим вызвал крайне нестабильный экономический рост в США в 90е...
30728. Политика «невмешательства» (1935 – 1937 гг.). Мюнхенское соглашение 1938 г. и его значение для судеб мира 24.5 KB
  СССР готово было прийти на помощь Чехословакии в 1935 г у СССР и Чехословакии был договор о взаимопомощи при поддержке Франции у которой с СССР был такой же договор. Но французское правительство не поддержало СССР т. Попытки англофранцузской дипломатии умиротворить нацистов без участи СССР оказались тщетными и тогда Англия и Франция вынуждены были предоставить гарантии безопасности возможным жертвам агрессии Польше Румынии Греции и начали секретные переговоры с Советским союзом. провалились изза недоверия...
30729. Внутренняя политика британских консерваторов в 1930-е гг 23 KB
  Консерваторы выдвигали идею отказа от свободной торговли и перехода к политике протекционизма поддержка национальной экономики и защита от иностранных конкурентов требовали активизаций колониальной политики беспомощного подавления национальноосвободительного движения ирландского народа. В период утверждения капитализма на Западе консерваторы противостояли либерализму и социализму они то приходили к власти то теряли ее. Консерваторы же упорно настаивали на своих методах регулирования экономики основываясь на рыночных отношениях и в...