Шум как профессиональная вредность. Характеристика звука
Шум является одним из наиболее распространенных неблагоприятных факторов внешней среды на производстве. Некоторые технологические процессы, например клепка, чеканка, обрубка и вырубка литья и отливок пневматическим инструментом, штамповка, очистка литья в барабанах, испытание авиамоторов, работа на ткацких станках я др., сопровождаются резким шумом, что отрицательно сказывается на общем самочувствии рабочего и его слухе. Поэтому борьба с производственным шумом является серьезной задачей профессиональной гигиены.
Звук представляет собой волнообразное движение, происходящее в воздухе, воде или другой упругой среде и вызывающее специфическое слуховое ощущение. Источником звука являются колеблющиеся тела, при движении которых примыкающие слои воздуха приходят в состояние то сгущения, то разрежения. Таким образом, при движении тела давление воздуха слегка увеличивается с той стороны, в которую направлено движение, и на столько же уменьшается с противоположной. Эти сгущения и разрежения вследствие упругости воздуха сообщаются соседним его слоям и в виде звуковых волн распространяются в пространстве.
Количество сгущений и разрежений в секунду, соответствующее числу полных колебаний источника звука, называется частотой звуковой волны и выражается в герцах (герц — одно полное колебание в секунду) . Звуковые волны распространяются в различных средах с неодинаковой скоростью в зависимости от упругости и плотности среды. Расстояние между двумя соседними сгущениями и разрежениями характеризует длину волны.
Источник звука, совершая колебательное движение, раскачивает прилегающие к нему частицы среды и передает им некоторую энергию, которая уносится звуковой волной.
Достигая уха, звуковая волна оказывает на барабанную перепонку периодическое давление и приводит ее в колебательное движение. Колебания барабанной перепонки через систему слуховых косточек передаются окончаниям слухового нерва, трансформируясь в нервное возбуждение, которое через ряд промежуточных клеток поступает в центральный конец слухового а-нализатора в коре головного мозга.
Человек способен воспринимать как звук колебания с частотой от 16 до 20 000 Hz, причем верхний предел относится к детскому возрасту. В дальнейшем чувствительность слухового анализатора уменьшается, и в преклонном возрасте колебания с частотой выше 13 000—15000 Hz перестают вызывать слуховое ощущение. Частота звуковых колебаний субъективно воспринимается как высота звука. По мере увеличения частоты повышается тон слышимого звука.
В окружающей нас жизни так называемые простые (или чистые) тоны, т. е. характеризующиеся одной определенной частотой, встречаются очень редко (тон камертона).
Звуковые колебания, происходящие с определенной стройной периодичностью, с соблюдением ритма, называются музыкальными звуками. В производственных условиях наблюдаются преимущественно шумы. Однако при определенных условиях, например при сосредоточенной умственной работе, музыка, мешая работе, может восприниматься как шум.
Опытом установлено, что увеличение силы достаточно громких звуков в 10 раз воспринимается «а слух как увеличение громкости примерно в 2 раза. Чем больше звуковая энергия, тем больший абсолютный прирост ее требуется для того, чтобы получить одинаковое увеличение громкости.
В акустике оказалось более удобным пользоваться единицей, равной 0,1 бела и называемой децибелом. Оказалось, что приращение уровня силы звука на 1 децибел вызывает чуть заметный на слух прирост громкости звука. Если выразить в децибелах громадный диапазон силы звука с частотой 1000 Hz от порога слышимости (нулевой уровень) до болевого порога (10* эрг/см2-сек), то весь этот диапазон по логарифмической шкале составит 10 lg 101S = 130 децибел, т. е. сила звука в 1000 Hz, вызывающая болевое ощущение, равна 130 децибелам.
Одна только сила или интенсивность звука в децибелах не определяет еще его громкости, т. е. степени восприятия органом слуха, так как воспринимающий звук нервный аппарат внутреннего уха по-разному реагирует на частотный состав звука. Он более чувствителен к восприятию звуков, состоящих из высоких частот.
Поэтому звук более сильный, но состоящий преимущественно из низких частот, может восприниматься как равногромкии сравнительно со звуком, состоящим из высоких частот, хотя и обладающий меньшей силой.
Так, например, звук силой в 50 децибел с частотой в 100 Hz будет восприниматься как равногромкии звуку с частотой 10О0 Hz, но силой всего 20 децибел.
За единицу сравнения принят условно звук в 1000 Hz, который считается стандартным. Уровнением громкости данного звука называют тот уровень силы стандартного звука в 1000 Hz, при котором громкость данного и стандартного звука будет одинаковой. Отсюда, если звук или шум в 100 Hz силой в 50 децибел воспринимается как одинаково громкий со стандартным звуком 1000 Hz силой 20 децибел, то его громкость будет равна 20 фонам. Громкость звука 3000 Hz с уровнем силы 35 децибел равна громкости звука 1000 Hz с уровнем силы 40 децибел и т. д. Следовательно, хотя уровень силы звука 100 Hz в нашем (примере выше, чем уровень силы звука 3000 Hz, тем не менее воспринимаемое от него ощущение громкости меньше.
При значительной силе звука (около 80 децибел и выше) величины силы и уровня громкости становятся весьма близкими и тогда обычно говорят просто об уровне звука.
Определение уровня громкости имеет большое практическое значение. Если у нас имеются данные о силе звуков различных частот или о силе шумов, мы еще не можем сказать ничего определенного о том, какова их относительная громкость. Но если нам известно, что уровень громкости первого равен 70 фонам, второго — 68 фонам, а третьего — 65 фонам, то мы можем точно сказать, что первый является наиболее. а третий наименее громким.
Зная силу звука и его частоту, можно определить уровень громкости при помощи таблиц или графиков, составленных на основании экспериментов. Для звуков с меньшей частотой колебаний, чем у стандартного, норма уровня шума в децибелах может быть повышена. На ряде производств уровень шума значительно превышает указанный предел.
