Интернет-журнал "Домашняя лаборатория", 2007 №3 - Живцов
Типы шумов
Шум — это не просто шум
Дома и на работе мы часто слышим шум от вентиляции или отопительных систем, но не замечаем его потому, что он не имеет ярко выраженных особенностей. Шум никогда не прекращается и не имеет звукового тона, но если вентилятор вдруг внезапно останавливается или начинает завывать, это изменение может потревожить нас или даже вызвать наше раздражение. Наш слух распознает звуковую информацию в звуках, которые мы слышим. Но мы не нуждаемся в шумовой информации. Особенностями, которые заставляют нас слушать и обращать внимание на шумы, являются тона или изменения в уровне шума. Более яркий тон и более резкое изменение уровня делают шум более заметным.
При измерении шумов необходимо разбираться в типах шумов настолько, чтобы правильно задавать параметры измерений, выбирать измерительное оборудование и продолжительность измерения. Нередко перед проведением измерений, анализом и фиксированием результата приходится использовать свой слух, чтобы точно определить раздражающие особенности шума.
Непрерывный шум
Продолжительный шум производит оборудование, работающее непрерывно в одном режиме, например, вентиляторы, насосы и вычислительное оборудование. Для проведения измерений уровня шума достаточно затратить несколько минут, используя ручное измерительное оборудование. Если тона или низкие частоты различимы, то частотный спектр поддается измерениям для документирования и дальнейшего анализа.
Неустойчивый шум
Оборудование, работающее в цикличном режиме, а также проезжающие автомобили и пролетающие самолеты, создают быстро изменяющиеся уровни шума. Уровень шума для каждого цикла работы машинного оборудования измеряется тем же способом, что и уровень непрерывного шума. Однако при этом должна учитываться продолжительность цикла. В процессе измерений уровня шума проезжающий автомобиль или пролетающий самолет называется “событием”. Для того, чтобы определить уровень шума события, необходимо сначала измерить уровень шумовой экспозиции, объединяющий в едином дескрипторе значения уровня шума и продолжительности события. Кроме того, можно использовать значение уровня максимального звукового давления. Для расчета усредненного значения можно выполнить измерения уровня шума нескольких аналогичных событий.
Импульсный шум
Шумы от ударов или взрывов, например, возникающие при забивании свай, ударах пресса или ружейных выстрелах, называются импульсными шумами. Это короткие и резкие шумы, а отличающий их эффект внезапности оказывает более сильное раздражающее действие на человека, чем можно было бы ожидать, основываясь только на измерениях уровня звукового давления. Для определения импульсивности шума используется разность параметров быстрого и медленного реагирования (как видно в нижней части графика). Необходимо также документировать частоту повторения импульсов (количество импульсов в секунду, минуту, час или день).
Тоны в шуме
Существует два способа возникновения раздражающих тонов, например, в процессе работы такого снабженного вращающимися элементами оборудования, как двигатели, коробки передач, вентиляторы и насосы. Разбалансировка или циркулярное биение приводят к вибрации, которая, передаваясь через поверхность в воздух, различима в виде тонов. Пульсация потоков жидкости или газа, вызванная ограничениями потока либо процессами сгорания, также может привести к возникновению тонов. Тоны идентифицируются или субъективно, на слух, или объективно при помощи частотного анализа. В последнем случае слышимость рассчитывается путем сравнения уровня тона с уровнем окружающих спектральных компонентов. Должна быть, кроме того, зарегистрирована продолжительность тона.
Низкочастотный шум
Низкочастотный шум обладает существенной акустической энергией в частотном диапазоне от 8 до 100 Гц. Шум такого типа характерен для больших дизельных двигателей в поездах, судах и электростанциях, а по причине того, что этот шум трудно заглушаем и легко распространяется во всех направлениях, его можно слышать на многие мили вокруг. Низкочастотный шум раздражает гораздо больше, чем можно было ожидать по уровню звукового давления, измеренного при помощи весовой функции типа А. Различие между уровнями, измеренными с использованием весовых функций типа А и типа С, указывает на существование проблемы, связанной с низкими частотами. Для расчета слышимости низкочастотных компонентов шума проводится измерение спектра и его сравнение со слуховым порогом. Инфразвук имеет спектр с доминированием частотных компонентов ниже 20 Гц. Мы воспринимаем их не как звук, а скорее как давление. Оценка инфразвука до сих пор осуществляется экспериментальным путем и не отражена в международных стандартах.
Распространение шума в окружающей среде
Сколько шума производит 10-тонный грузовик? В основном это зависит от того, насколько далеко вы от него находитесь и где стоите: перед преградой или за ней. Существует множество других факторов, влияющих на уровень шума и на результаты измерений, которые могут различаться на десятки децибелов для одного и того же источника шума. Для того, чтобы выяснить причину подобных различий, необходимо рассмотреть процессы возникновения шума на уровне источника, распространения в воздухе и поступления в приемное устройство.
Наиболее важные факторы, влияющие на распространение шума:
• Тип источника (точечный или линейный)
• Расстояние от источника
• Атмосферное поглощение
• Ветер
• Температура и температурные отклонения
• Препятствия в виде барьеров и зданий
• Поглощение почвой
• Отражение
• Влажность
• Атмосферные осадки
Для получения репрезентативного результата процедуры измерений или расчетов следует принимать во внимание эти факторы. В инструкциях часто специфицированы состояния для каждого фактора.
Типы источников
Точечный источник
Если размеры источника шума малы по сравнению с расстоянием до слушателя, то источник называется точечным. Такими источниками можно считать вентиляторы и дымовые трубы. Звуковая энергия распространяется сферически, таким образом, уровень звукового давления остается одинаковым во всех точках, находящихся на равном удалении от источника, и уменьшается на 6 дБ с увеличением расстояния вдвое. Это правило сохраняется до тех пор, пока поверхностное и воздушное ослабление не приведет к значительному изменению уровня.
Для находящегося у поверхности Земли точечного источника с уровнем звуковой мощности Lw (см. раздел “Шумовые параметры окружающей среды и терминология”) уровень звукового давления Lp на любом расстоянии (r, выраженное в м) от этого источника можно рассчитать, используя уравнение:
Lp = Lw — 20∙log10(r) — 8 дБ
Линейный источник
Если источник шума узкий в одном направлении, а в другом его длина соизмерима с расстоянием до слушателя, то он называется линейным. Это может быть отдельный источник, например длинная труба, по которой течет бурлящая жидкость,
