J =p2 /ρ·C,

де J –інтенсивність звуку , Вт/м2

p- звуковий тиск, Па,

ρ- щільність середовища,кг/м3

С – швидкість звукової хвилі в даному середовищі, м/с.

За частотою звукові коливання поділяються на три діапазони: інфразвукові з частотою коливань менше 20 Гц, звукові (ті, що ми чуємо) від 20 Гц до 20 кГц та ультразвукові більше 20 кГц . Швидкість поширення звукової хвилі C ( м/с) залежить від властивостей середовища і насамперед від його щільності. Так, в повітрі при нормальних атмосферних умовах C~344 м/с; швидкість звукової хвилі в воді ~1500 м/с , у металах ~ 3000-6000 м/с.

Людина сприймає звуки в широкому діапазоні інтенсивності (від нижнього порога чутності до верхнього –больового порога ) . Але звуки різних частот сприймаються неоднаково. Найбільша чутність звуку людиною відбувається у діапазоні 800-4000 Гц. Найменша – в діапазоні 20-100 Гц.

Залежність рівня звукового тиску, що сприяється людиною від частоти звуку (криві рівної гучності)

В зв’язку з тим, що слухове сприйняття пропорційне логарифму кількості звукової енергії були використані логарифмічні значення – рівні звукової інтенсивності (Li) та звукового тиску(Lp), які виражаються у децибелах (дБ). Рівень інтенсивності та рівень тиску звука виражаються формулами:

Li = 101g J /J0 , дБ;

Lр = 201g р /р0 , дБ;

де J0,- значення інтенсивності на нижньому порозі чутності його людиною при

частоті 1000 Гц, J0 = 10-12 Вт/м2 ;

р0 - порогові значення на нижнього порозі чутності звукового тиску людиною на частоті

1000 Гц, р0 =2*10-5 Па.

На порозі больового відчуття (верхнього порога) на частоті 1000 гц значення інтенсивності Jп =102Вт/м2, а звукового тиску рп=2·10 Па.

Спектр шуму залежність рівнів інтенсивності від частоти. Розрізняють спектри суцільні (широкосмугові), у яких спектральні складові розташовані по шкалі частот безперервно, і дискретні (тональні), коли спектральні складові розділені ділянками нульової інтенсивності. На практиці спектральну характеристику шуму звичайно визначають як сукупність рівнів звукового тиску (інтенсивності) у частотних октавних смугах. Ширина таких смуг відповідає співвідношенню fв /fн =2, де fв- верхня частота смуги, fн – нижня частота смуги . Кожну смугу визначають за ії середньо геометричної частоті fср= fв *fн .Оскільки сприйняття звуку людиною різниця за частотою, для вимірів шуму, що відповідає його суб’єктивному сприйняттю вводять поняття коректованого рівня звукового тиску. Корекція здійснюється за допомогою поправок, які додаються у частотних смугах. Стандартні значення корекції в частотних смугах наведені у таблиці. Значення загального рівня шуму з урахуванням вказаної корекції по частотним смугам називають рівнем звука ( дБА)

Таблиця. Стандартні значення корекції рівнів звукового тиску у частотних смугах.

За часовими характеристиками шуми поділяють на постійні і непостійні. Постійними вважають шуми, у яких рівень звуку протягом робочого дня змінюється не більше ніж на 5 дБА. Непостійні шуми поділяються на переривчасті, з коливанням у часі, та імпульсні. При переривчастому шумі рівень звуку може різко падати до фонового рівня, а довжина інтервалів, коли рівень залишається постійним і перевищує фоновий рівень, досягає 1 с та більше. При шумі з коливаннями у часі рівень звуку безперервно змінюється у часі. До імпульсних відносять шуми у вигляді окремих звукових сигналів тривалістю менше 1 с кожний, що сприймаються людським вухом як окремі удари.

Джерело шуму характеризують звуковою потужністю W(Вт), під якою розуміють кількість енергії у ватах, яка випромінюється цим джерелом у вигляді звуку в одиницю часу.

Рівень звукової потужності(дБ) джерела визначають за формулою:

Lw = 10 lg W/W0 ,

де W0 порогові значення звукової потужності, яке дорівнює 10-12 Вт.

В випадку, коли джерело випромінює звукову енергію в усі сторони рівномірно, середня інтенсивність звуку в будь-якій точці простору буде дорівнювати:

Jср = W/4r2 ,

де r відстань від центра джерела до поверхні сфери, що віддалена на таку достатньо велику відстань, щоб джерело можна було вважати точковим.

Якщо випромінювання відбувається не в сферу, а в обмежений простір, вводиться кут випромінювання , який вимірюється в стерадіанах. Тоді

Jср = W/r2

Якщо джерело шуму являє собою пристрой, розташований на поверхні землі, то =2, у двогранному куті =, у тригранному =/2.

Фактором направленості джерела називають відношення інтенсивності звуку, який випромінюється в даному напрямі, до середньої інтенсивності

Ф = J/Jср

Шумові характеристики обов’язково встановлюють в стандартах або технічних умовах на машини і вказують у їх паспортах. Значення шумових характеристик встановлюють, виходячи з вимог забезпечення на робочих місцях, житловій території і в будинках допустимих рівнів шуму.

Розрахунок очікуваної шумової характеристики є необхідною складовою частиною конструювання машини або транспортного засобу.

УЛЬТРА ТА ІНФРАЗВУК

Ультразвук широко застосовують в техніці для диспергування рідин, очищення частин, зварювання пластмас, дефектоскопії металів, очищення газів від шкідливих домішок тощо.

У техніці застосовують звукові хвилі частотою вище 11,2 кГц, тобто захоплюється частина діапазону відчутних для людини звуків. На організм людини ультразвук впливає, головним чином, при безпосередньому контакті, а також через повітря. При дотриманні заходів безпеки робота з ультразвуком на стані здоров’я не позначається.

Коливання та звук інфразвукових частот широко розповсюджені в сучасному виробництві й на транспорті. Вони утворюються під час роботи компресорів, двигунів внутрішнього згоряння, великих вентиляторів, руху локомотивів та автомобілів. Інфразвук є одним з несприятливих факторів виробничого середовища, і при високих рівнях звукового тиску (більше 110-120 дБ) спостерігається шкідливий вплив його на організм людини.

Лекція 3. Тема 2.4 (Продовження ) - Основні фактори виробничого середовища, що визначають умови праці на виробництві. Основи фізіології, гігієни праці та виробничої санітарії

Класифікація та джерела електричних і магнітних полів та електромагнітних випромінювань промислової частоти і радіочастотного діапазону.

Класифікація та джерела ультрафіолетового та інфрачервоного випромінювань.

Лазерне випромінювання, небезпечні і шкідливі фактори, що супроводжують роботу лазерів. Класифікація лазерів за ступенями небезпечності лазерного випромінювання.

Джерела іонізуючих випромінювань на виробництві.

Основи фізіології, гігієни праці та виробничої санітарії.

Література: осн. Л-5 (Розділ 2.).

Завдання на СРС: Особливості впливу електричних і магнітних полів та електромагнітних випромінювань на людину. Небезпека дії іонізуючих випромінювань. Особливості впливу на організм людини інфрачервоного, ультрафіолетового та лазерного випромінювань.

ЕЛЕКТРИЧНІ І МАГНІТНІ ПОЛЯ ТА ЕЛЕКТРОМАГНІТНІ ВИПРОМІНЮВАННЯ ПРОМИСЛОВОЇ ЧАСТОТИ І РАДІОЧАСТОТНОГО ДІАПАЗОНУ

Електромагнітна сфера нашої планети визначається, в основному, електричним (Е=120-150 В/м) і магнітним (Н=24-40 А/м) полями Землі, атмосферним електричним радіовипромінюванням Сонця і галактик, а також полями штучних джерел. Діапазон природних і штучних полів дуже широкий: починаючи від постійних магнітних і електростатичних полів і кінчаючи ренгенівським і гамма-випромінюванням частотою 3*1021 Гц і вище. Кожний з діапазонів електромагнітних випромінювань по-різному впливає на розвиток живого організму. У відмінність від світлового, інфрачервоного й ультрафіолетового випромінювань ще не знайдено відповідних рецепторів для ЕМВ інших діапазонів. Маються деякі факти про безпосереднє сприйняття клітинами мозку ЕМВ радіочастотного діапазону, про вплив низькочастотних ЕМВ на функції головного мозку, які вимагають додаткового підтвердження.

Джерелами електромагнітних випромінювань радіочастот є потужні радіостанції, генератори надвисоких частот, установки індукційного і діелектричного нагрівання, радари, вимірювальні і контролюючі пристрої, дослідницькі установки, високочастотні прилади і пристрої в медицині та побуті.

Джерелом електростатичного поля й електромагнітних випромінювань у широкому діапазоні частот (понад - та інфранизькочастотному, радіочастотному, інфрачервоному, видимому, ультрафіолетовому, рентгенівському) є персональні електронно-обчислювальні машини (ПЕОМ і відеодисплейні термінали (ВДТ) на електронно-променевих трубках, які використовуються як у промисловості та наукових дослідженнях, так і в побуті. Небезпеку для користувачів являє електромагнітне випромінювання монітора в діапазоні частот 20 Гц-300 МГц і статичний електричний заряд на екрані.

Джерелами електромагнітних полів промислової частоти є будь-які електроустановки і струмопроводи промислової частоти. Чим більше струм, що протікає в них, тим вище інтенсивність полів.

ІЧ ВИПРОМІНЮВАННЯ

Інфрачервоне випромінювання (теплове) виникає скрізь, де температура вище абсолютного нуля, і є функцією теплового стану джерела випромінювання. Більшість виробничих процесів супроводжується виділенням тепла, тепло виділяється виробничим устаткуванням і матеріалами. Нагріті тіла віддають своє тепло менш нагрітим трьома способами: теплопровідністю, тепловипромінюванням, конвекцією. Дослідження показують, що близько 60% тепла, що втрачається, приходиться на частку тепловипромінювання. Промениста енергія, проходячи простір від нагрітого тіла до менш нагрітого, переходить у теплову енергію в поверхневих шарах тіла, що опромінюється. У результаті поглинання випромінюваної енергії підвищується температура тіла людини, конструкцій приміщень, устаткування, що в значній мірі впливає на метеорологічні параметри (приводить до підвищення температури повітря в приміщенні).

Джерела ІЧ випромінювання поділяються на природні (природна радіація сонця, неба) і штучні - будь-які поверхні, температура яких вища порівняно з поверхнями, що опромінюються. Для людини це все поверхні t > 36-37C.

По фізичній природі ІЧ випромінювання явояє собою потік матеріальних часток, яким притаманні квантові і хвильові властивості. ІЧ випромінювання охоплює область спектра з довжиною хвилі 0.78...540 мкм. Енергія кванта лежить у межах 0.0125...1.25 еВ.

За законом Стефана-Больцмана інтегральна щільність випромінювання, Вт/м2, абсолютно чорного тіла пропорційна четвертому степеню його абсолютної температури

,

де С0=5.67Вт/м2;

Т - абсолютна температура тіла.

Щільність випромінювання різних матеріалів описується рівнянням:

,

де E - ступінь чорності матеріалу.

Ступінь чорності матеріалів

Таблиця

Випромінювальною здатністю чи спектральною щільністю енергетичної світимості тіла називають величину Ew, чисельно рівну поверхневій щільності потужності теплового випромінювання тіла в інтервалі частот одиничної ширини (спектральна характеристика теплового випромінювання)

Ew=dw/dv, Дж/м2 .

Випромінювальною здатністю тіла в напрямку нормалі