Дія шуму, ультразвуку, інфразвуку та вібрації на людину. Основні акустичні характеристики
До віброакустичних коливань відносяться:
· Шум.
· Ультразвук.
· Інфразвук.
· Вібрації.
Людське вухо здатне сприймати та аналізувати звуки в широкому частотному діапазоні (рис. 2.8).
Як видно з рис. 2.8, область чутних звуків обмежується двома пороговими кривими. Нижня крива називається порогом чутності, а верхня – порогом больових відчуттів. Найнижчі значення порогових значень лежать в діапазоні частот 1 – 5 кГц. Порогове значення слуху молодої здорової людини – 0 дБ на частоті 1000 Гц. Поріг слухового відчуття на частоті 100 Гц вищий, тому що вухо людини менш чутливе до низькочастотних звуків. Больовий поріг — це звук з інтенсивністю 140 дБА, що відповідає звуковому тиску 200 Па та інтенсивності 100 Вт/м2. Поріг дискомфорту (біль у вусі) відповідає звуковому тиску понад 120 дБ. Шум з рівнем звукового тиску до 30 – 35 дБ не турбує людину. Підвищення рівня звукового тиску до 40 – 70 дБ зумовлює значне навантаження на нервову систему, спричиняючи погіршення самопочуття, зниження продуктивності розумової праці. Вплив шуму з рівнем понад 75 дБА протягом тривалого часу викликає погіршення слуху. При дії шуму з високим рівнем (понад 140 дБ) можуть статися розрив барабанних перетинок, контузія, а при шумі з вищим рівнем (понад 160 дБ) може настати смерть.
Рисунок 2.8 - Область звукових коливань:
І – інфразвукова; ІІ – акустична; ІІІ – ультразвукова; ІV - гіперзвукова
Шум (noise) – будь-який небажаний звук, який несприятливо впливає на здоров'я і працездатність людини та заважає сприйняттю корисного сигналу.
Виробничим шумом називається шум на робочих місцях, на дільницях або на територіях підприємств, котрий виникає під час виробничого процесу.
Ультразвук та інфразвук людина не відчуває.
Звук (sound) – це пружні коливання повітряного середовища від 20 до 20000 Гц. Інфразвук – менше 20 Гц, ультразвук – більше ніж 20000 Гц.
Вiбрацiя (vibration) - це пpоцес розповсюдження механiчних коливань у твеpдому тiлi.
Вібрація серед всіх видів механічних впливів для технічних об'єктів найбільш небезпечна. Знакозмінні напруження викликані вібрацією, сприяють накопиченню пошкоджень в матеріалах, появі тріщин та руйнувань. Найчастіше і досить швидко руйнування об'єкта настає при вібраційних впливах за умови резонансу. Вібрації викликають також й відмови машин, приладів.
Звуковими називаються коливні збурення, що поширюються від джерела шуму навколишнього середовища.
Характеристики коливань:
· частота;
· сила (тиск);
· інтенсивність.
Негативний вплив шуму нa продуктивність праці та здоров'я людини загальновідомий. Під час роботи в умовах шуму продуктивність ручної праці може знизитися до 60%, а кількість помилок, що трапляються при розрахунках, зростає більше ніж на 50%. При тривалій роботі в умовах шуму перш за все уражається:
· нервова система;
· серцево-судинна система;
· органи травлення;
· зменшується виділення шлункового соку, що сприяє захворювання гастритом.
Вплив шуму на організм людини індивідуальний. У деяких людей погіршення слуху настає через декілька місяців, а у інших воно не настає через декілька років роботи в шумі. Встановлено, що для 30% людей шум є причиною передчасного старіння.
Шкідливий вплив інфразвуку на організм людини:
1) вплив на вестибулярний апарат;
2) зниження уваги та працездатності;
3) запаморочення;
4) з'являється почуття страху;
5) коливання певної частоти можуть призвести до розриву тканини.
Шкідливий вплив ультразвуку на організм людини:
1) функціональне порушення нервової системи;
2) головний біль;
3) зміни кров'яного тиску, властивостей крові;
4) підвищення втомленості;
5) втрата слухової чутливості.
Вібрація викликає порушення фізіологічного та функціонального станів людини. Симптоми вібраційної хвороби проявляються у вигляді головного болю, заніміння пальців рук, болю в кистях та передпліччі, виникають судоми, підвищується чутливість до охолодження, з'являється безсоння. При вібраційній хворобі виникають патологічні зміни спинного мозку, серцево-судинної системи, кісткових тканин та суглобів, змінюється капілярний кругообіг.
1) звуковий тиск Р, Па (Н/м2);
Звуковий тиск (sound pressure) – це різниця середньоквадратичних значень тиску у збуреному та незбуреному повітряному середовищі.
2) інтенсивність (сила) звуку I, Вт/м2;
Інтенсивність звуку (intensity of sound) – це кількість енергії перенесеної звуковою хвилею через одиничну площадку, перпендикулярну до звукової хвилі.
,де r – щільність середовища,
с – швидкість звуку в середовищі.
3) довжина хвилі λ, м;
Довжина хвилі – це відстань, що проходить звукова хвиля протягом періоду коливання (відстань між двома шарами повітря, які мають однаковий звуковий тиск, виміряний одночасно)
,де с – швидкість поширення звукових хвиль.
4) частота f, Гц;
Частота – це число коливань середовища за одну секунду.
Оскільки людське вухо по різному реагує на звукові коливання різної частоти, весь діапазон частот звуку, які сприймає вухо, поділено на 9 октавних смуг частот.
5) звукова потужність W, Вт;
Звукова потужність є головною характеристикою будь-якого джерела шуму. Вона визначається як загальна кількість енергії, що випромінюється джерелом в навколишнє середовище, за одиницю часу.
Звуковий тиск та інтенсивність звуку можуть змінюватися за величиною в дуже великих межах – до 1016 раз. Важливе значення має також те, що людське вухо реагує не на абсолютну, а на відносну зміну інтенсивності звуку, оскільки інтенсивність звуку (відчуття людини при шумі) пропорційна логарифму кількості енергії подразнювача. Через це на практиці використовують не абсолютні значення Р та І, а їхні рівні, тобто відношення абсолютних значень Р та І до порогових P0, I0.
6) рівень інтенсивності звуку;
, [дБ]де Іі - інтенсивність звуку в конкретній точці;
І0 = 10-12 Вт/м2.
7) рівень звукового тиску (рівень шуму);
, [дБ]де Pi – середньоквадратичне значення звукового тиску в конкретній точці в певний момент;
Р0 – середньоквадратичне значення звукового тиску на нижньому порозі чутливості в октавній смузі зі середньогеометричною частотою 1000 Гц.
Загальні положення нормування шуму, ультразвуку, інфразвуку та вібрації на виробництві
ДСН 3.3.6-037-99регламентують граничні величини шуму на робочих місцях.
1) нормування за граничними спектрами;
У стандартних октавних смугах частот установлюються припустимі рівні звукового тиску в залежності від характеру виконуваних робіт і характеру шуму.
31,5; 63; 125; 250; 500; 1000; 2000; 4000; 8000 Гц -середньогеометричні частоти октавних смуг.
Октавна смуга – смуга частот, для якої f1/f2=2 (f1- частота верхньої межі, f2 – частота нижньої межі).
.Допустимі рівні звукового шуму встановлюються в залежності від характеру робіт і характеру шуму.
За характером робіт розрізняють рівні іскрозахисного виконання і тональні. Тональні шуми – більш сприймані (комариний писк, сирена).
За тимчасовою характеристикою шуми можуть бути постійні і непостійні (якщо зміна шуму протягом робочої зміни більша ніж на 5 дБ).
Непостійні шуми поділяються на коливні, переривчасті, імпульсні (протягом 1 сек. змінюються більше ніж на 7 дБ)
Для тональних і непостійних шумів норми на 5 дБ нижчі.
2) нормування за рівнем звуку;
Рівень звуку визначається і записується формулою
, [дБА]де PAi – середньоквадратичне значення звукового тиску за розглянутий період часу з урахуванням корекції А-шумоміра.
LA=80 дБА допустимий рівень звуку.
Допустимі рівні ультразвуку в місцях контакту частин тіла оператора з робочими органами машин не повинні перевищувати 110 дБ.
За умови сумарної дії ультразвуку від 1 до 4 год за зміну нормативне значення допускається збільшити на 6 дБ, при впливі від 1/4 до 1 год - на 12 дБ, від 5 до 15 хв - на 18 дБ, від 1 до 5 хв - на 24 дБ.
При вимірюванні ультразвуку вимірювальну точку беруть на рівні голови людини на відстані 5 см від вуха. Мікрофон повинен бути спрямований в сторону джерела ультразвуку і віддалений не менше, ніж на 0,5 м від людини, котра здійснює вимірювання.
До складу вимірювальної апаратури входить мікрофон, третьоктавні фільтри та вимірювальний прилад зі стандартними часовими характеристиками.
При вимірюванні рівнів ультразвуку в місці контакту з твердим середовищем замість мікрофона використовується давач ультразвукових коливань.
При визначенні ультразвукових характеристик ультразвукового обладнання вимірювання виконуються в контрольних точках на висоті 1,5 м від підлоги, на відстані 0,5 м від контуру обладнання і не менше 2 м від навколишніх поверхонь. Число контрольних точок повинно бути не менше чотирьох, а відстань між ними не повинна перевищувати 1 м.
Для захисту від ультразвуку, котрий передається через повітря, застосовується метод звукоізоляції. Звукоізоляція ефективна в області високих частот. Між обладнанням та працівниками можна встановлювати екрани. Ультразвукові установки можна розташовувати в спеціальних приміщеннях. Ефективним засобом захисту є використання кабін з дистанційним керуванням, розташування обладнання в звукоізольованих укриттях. Для укриттів використовують сталь, дюралюміній, оргскло, текстоліт, личковані звукопоглинальними матеріалами.
Звукоізолюючі кожухи на ультразвуковому обладнанні повинні мати блокувальну систему, яка вимикає перетворювачі при порушенні герметичності кожуха.
У випадку дії ультразвуку захист забезпечується такими засобами: звукоізолюючими кожухами, півкожухами, екранами, окремими приміщеннями та кабінами для розміщення ультразвукового обладнання, блокуванням, що відключає генератор ультразвуку при порушенні звукоізоляції, дистанційним керуванням, облицюванням приміщень та кабін звукопоглинальними матеріалами. Як засіб індивідуального захисту від ультразвуку використовують протишуми.
Вібрацію вимірюють в абсолютних і відносних одиницях.
Абсолютними параметрами для виміру вібрації є віброзміщення, віброшвидкість і віброприскорення.
Основними відносними параметрами вібрації є:
· логарифмічний рівень віброшвидкості, що визначається за формулою
де V – віброшвидкість (м/с), V = (2πfA);
f , A – відповідно частота й амплітуда вібрації;
V0 = 5·10-8 м/с – граничне мінімальне значення віброшвидкості, яке відчувається вібраційним аналізатором організму людини.
· логарифмічний рівень віброприскорення:
де a = (2πf2A) – віброприскорення (м/с2);
a0 – граничне мінімальне значення віброприскорення, яке відчувається організмом людини.
Нормуються параметри вібрації відповідно до вимог ДСН 3.3.6.039‑99 "Державні санітарні норми виробничої та загальної вібрацій".
Нормованими параметрами вібрації є середньоквадратичне значення віброшвидкості, її логарифмічний рівень або віброприскорення в октавних смугах частот (для загальної й локальної вібрації).
Загальна вібрація нормується в октавних смугах з середньогеометричними частотами fсг = 1; 2; 4; 8; 16; 31,5; 63 Гц.
Локальна вібрація нормується в октавних смугах з середньогеометричними частотами fсг = 8; 16; 31,5; 63; 125; 250; 500; 1000 Гц.
При оцінці вібрації за допомогою дози нормованим параметром є еквівалентне кориговане значення контрольованого параметра.
Для загальної й локальної вібрації залежність допустимих значень нормованого параметра Ut від часу фактичного впливу вібрації t на людину, що не перевищує 480 хв, знаходять за формулою
,де U480 – допустиме значення нормованого параметра для тривалості впливу вібрації на людину t = 480 хв.
Сумарний час роботи в контакті з ручними машинами, що викликають вібрацію, не повинен перевищувати 2/3 робочої зміни. При цьому тривалість одноразового безперервного впливу вібрації, включаючи мікропаузи, що входять у дану операцію, не повинна перевищувати 15…20 хв.
Сумарний час роботи з ручним віброінструментом при восьмигодинному робочому дні й п'ятиденному робочому тижні, залежно від виду виконуваних робіт, не повинен перевищувати 15...30 % робочого часу. При роботі з віброінструментом маса устаткування, утримувана руками, не повинна перевищувати 10 кг, а сила натискання – 196 Н.
Якщо в доповнення до вібрації на організм людини одночасно діють супутні негативні виробничі фактори (наприклад, знижена температура повітря, підвищений рівень шуму, загазованість, запиленість повітря), то необхідно розробляти спеціальні режими робочої зміни (додаткові технологічні перерви, зниження допустимого рівня вібрації нижче гранично допустимого рівня (ГДР) і т. п.).
