Интернет-журнал "Домашняя лаборатория", 2007 №3 - Живцов

• Оценка соответствия источника шума (промышленные предприятия, торговые центры, аэропорты, автомагистрали, железные дороги и т. д.) действующим инструкциям и законодательным актам.

Служащий по контролю окружающей среды может быть направлен в любую из перечисленных зон для выполнения множества задач, в том числе:

• Проведения полевых измерений

• Оценки шума от определенных источников

• Расчет ожидаемых уровней шума

• Составления карты уровней шума

• Подготовки отчетов для общественности и для лиц, принимающих решения

• Архивации и сбора данных

• Проведения экспертизы

Перечисленные задачи, необходимые для оценки степени и уровня шумовой загрязненности, требуют также определенного уровня понимания проблемы не только профессионалами, работающими в полевых условиях, но и лицами, принимающими решения, и общественностью. Настоящий буклет предназначен для всех упомянутых категорий населения.

В настоящем буклете представлены проблемы, возникающие при работе с шумами окружающей среды, а также возможные способы их решения, существующие в данный момент. К сожалению, объем буклета не позволяет нам полностью раскрыть каждый аспект проблемы. Например, мы не можем подробно рассмотреть национальное и региональное законодательства. Тем не менее, мы сделали все возможное, чтобы обеспечить всесторонний обзор наиболее важных проблем. Пожалуйста, не стесняйтесь входить в контакт с вашим региональным представителем фирмы «Брюль и Къер», чтобы получить как можно больше информации.

Что такое шум?

Шум может быть определен как изменения давления, различимые человеческим ухом. Это напоминает домино: волновое движение начинается, когда стихия приводит ближайшие частицы воздуха в движение. Движение постепенно распространяется к смежным частицам воздуха, находящимся дальше от источника. В зависимости от состава среды звук распространяется с различной скоростью. В воздухе звук распространяется со скоростью около 340 м/с. В жидкостях и твердых телах скорость распространения больше — 1500 м/с в воде и 5000 м/с в стали.

Типичные уровни шума

По сравнению со статическим давлением воздуха (105 Па), разброс значений слышимого шумового давления укладывается в весьма узком диапазоне, приблизительно в пределах от 20 мкПа (20x10-6 Па) до 100 Па.

Уровень давления, равный 20 мкПа, является слуховым порогом для среднего человека. Поэтому значение 20 мкПа называется порогом слышимости. Звуковое давление около 100 Па настолько велико, что вызывает боль, и поэтому называется порогом болевого ощущения. Отношение этих двух экстремальных значений равно более чем миллион к одному.

Непосредственное применение линейных масштабов (в Па) при измерении звукового давления ведет к оперированию большими и громоздкими цифрами. С другой стороны, поскольку реакция уха на возбуждение скорее логарифмическая, чем линейная, оказалось более удобным представлять акустические параметры как логарифм отношения измеренного значения к некоторой опорной величине. Данное логарифмическое отношение называется децибелом, или дБ. Преимущество использования децибел можно легко заметить на иллюстрации (стр.8). Здесь линейная шкала с ее огромными числами преобразована в удобную шкалу, которая начинается со слухового порога, равного 0 дБ (20 мкПа), и кончается болевым порогом в 130 дБ (-100 Па).

Наши слуховые возможности перекрывают на удивление широкий диапазон звукового давления — отношение крайних значений составляет миллион к одному.

Применение шкалы децибел делает числа более удобными для оперирования.

Восприятие звука

Мы уже определили звук как любые изменения давления, которые могут различаться ухом человека. Количество колебаний давления за одну секунду называется частотой звука и измеряется в герцах (Гц). Нормально слышащий здоровый молодой человек способен различать звуки в диапазоне частот от 20 Гц до 20000 Гц (20 кГц).

В терминах уровней звукового давления слышимые звуки лежат в диапазоне между порогом слышимости (0 дБ) и болевым порогом (130 дБ) и выше. Хотя увеличение уровня звука на 6 дБ равнозначно удвоению величины звукового давления, требуется увеличить уровень звука на 8-10 дБ, чтобы звук субъективно ощущался как более громкий. Аналогично, минимально различимое изменение уровня звука составляет около 1 дБ.

а. различие уровней звука в дБ; б. слегка ощутимое; в. заметное; г. очевидное; д. значительное.

Частотные весовые функции

Возможности человеческого слуха заметно ухудшаются на очень низких и очень высоких частотах. Исходя из этого, при измерении шумов применяются весовые фильтры. Наиболее часто применяются весовые фильтры типа А, полученные с их помощью результаты часто обозначаются как дБ(А) и приближенно соответствуют чувствительности человеческого уха.

Существует также весовая функция типа С, которая используется в основном при измерении шумов очень большой громкости или шумов слишком низкой частоты.

а. параметр Lp (дБ); б. частота (Гц).

Сложение и вычитание уровней шума

Сложение уровней шума

Если уровни шума двух или более источников были измерены отдельно, а вы хотите получить уровень суммарного давления источников, необходимо просуммировать уровни шума обоих источников. Однако, по причине того, что дБ является логарифмической величиной, обычная операция сложения не будет корректной.

Один из способов суммирования дБ заключается в преобразовании субъективных значений дБ в линейные с последующим их суммированием и обратным преобразованием в дБ с использованием следующего уравнения:

Наиболее простой метод — использование функции, приведенной ниже, совместно с последующими процедурами:

1. Измерить уровень SPL (Уровень давления шума) отдельно для каждого источника шума (Lp1, Lp2);

2. Вычислить разность (дельта L) этих уровней (Lp2 — Lp1);

3. Найти эту разность на горизонтальной оси диаграммы. Переместиться вверх до точки пересечения с линией графика функции, затем посмотреть значение на вертикальной оси слева.

4. Добавить значение (L+), полученное на вертикальной оси, к значению уровня наиболее мощного из источников (Lp2). Таким образом, будет получена сумма SPL двух источников.

5. Если источников три или более, то действия п.п. 1–4 необходимо повторять, используя результат сложения уровней двух предыдущих источников и SPL каждого дополнительного источника.

Обратите внимание на то, что в ситуации, показанной на предыдущей иллюстрации, где 3 дБ были прибавлены к уровню одного из источников, дельта L = 0. Если разность SPL двух источников составляет более 10 дБ, то влияние самого слабого из источников не принимается в расчет.

Вычитание уровней шума

Иногда появляется необходимость вычесть уровень фонового шума из общего значения SPL. Поправку на фоновый шум можно сделать путем вычитания уровня фонового шума (Lрфон) из суммарного значения уровней шума (Lpcyм) с использованием следующего уравнения или функции:

Если значение delta L менее 3 дБ, уровень фонового шума слишком высок для проведения точных измерений,