Рассмотрим вопросы сложения акустических сигналов на примере двух сигналов. Очевидно, что полученные результаты могут быть распространены на неограниченное количество слагаемых.

Два сигнала со звуковыми давлениями p и p создают результирующий сигнал p:

, (1.52)

где - фазовый угол между сигналами.

Если сигналы независимы, то этот угол равен нулю, причем происходит энергетическое сложение - суммируются квадраты амплитуд.

Если сигналы взаимосвязаны, то результирующий сигнал находится в пределах от суммы до разности слагаемых:

; . (1.53)

В первом случае фазовый угол равен нулю, а во втором - р.

Если один из сигналов полезный, а другой представляет собой помеху, то выгодно выбирать такой вид сигналов, чтобы сложение происходило энергетически, так как при этом допустимая погрешность результата обеспечивается при меньшем соотношении сигнал/помеха. Например, если допустить, чтобы суммарный сигнал отличался от полезного на 10 %, т.е. , то при энергетическом сложении отношение , т.е. полезный сигнал должен быть, по крайней мере, в 10 раз больше помехи.

Сложение гармонических колебаний. На практике тела могут одновременно совершать несколько гармонических колебаний, и тогда удобно рассматривать их результирующее движение как сумму отдельных составляющих. В связи с этим возникает вопрос о сложении гармонических колебаний.

Рассмотрим несколько случаев сложения гармонических колебаний. На рис.1.15, 1.16 слагаемые колебания обозначены штриховыми и штрихпунктирными линиями, а результирующие - сплошными линиями.

Сложение шумов. Если нужно суммировать два синусоидальных колебания одинаковой частоты, то складывают звуковые давления по амплитуде и фазе (в электротехнике складывают напряжения). Это сложение равносильно сложению векторов, выполняемому по классическим построениям Френеля.

Если речь идет о шуме, то мгновенное давление - сумма двух составляющих давлений - не представляет особого интереса; гораздо важнее знать средние значения, ибо складываются именно средние значения интенсивности звука (в электротехнике - мощности), поскольку составляющие колебания распределены случайно и не взаимодействуют между собой.

При нормировании шума используют два метода: нормирование по предельному спектру шума; нормирование уровня звука в дБА.

Первый метод нормирования является основным для постоянных шумов. Здесь нормируются уровни звуковых давлений в восьми октавных полосах частот со среднегеометрическими частотами 63, 125, 250 500, 1000, 2000, 4000, 8000 Гц.

Таким образом, шум на рабочих местах не должен превышать допустимых уровней, значения которых приведены в ГОСТ 12.1.003-76.

Совокупность восьми допустимых уровней звукового давления называется предельным спектром.

С ростом частоты (более неприятный шум) допустимые уровни уменьшаются. Каждый из спектров имеет свой индекс ПС, например, ПС-80, где цифра 80 - допустимый уровень звукового давления в октавной полосе со среднегеометрической частотой 1000 Гц.

Второй метод нормирования общего уровня шума, измеренного по шкале шумомера и называется уровнем звука в дБА, используется для ориентировочной оценки постоянного и непостоянному шума. Уровень звука (дБА) связан с предельным спектром зависимостью.

Мероприятия по защите от шума

Средства защиты от шума подразделяют на средства коллективной и индивидуальной защиты.

Меры относительно снижения шума следует предусматривать на стадии проектирования промышленных объектов и оборудования. Особое внимание следует обращать на вынос шумного оборудования в отдельное помещение, что позволяет уменьшить число работников в условиях повышенного уровня шума и осуществить меры относительно снижения шума с минимальными расходами средств, оборудования и материалов. Снижение шума можно достичь только путем обезшумливания всего оборудования с высоким уровнем шума.

Работу относительно обезшумливания действующего производственного оборудования в помещении начинают с составления шумовых карт и спектров шума, оборудования и производственных помещений, на основании которых выносится решение относительно направления работы.

Борьба с шумом в источнике его возникновения - наиболее действенный способ борьбы с шумом. Создаются малошумные механические передачи, разрабатываются способы снижения шума в подшипниковых узлах, вентиляторах.

Архитектурно-планировочный аспект коллективной защиты от шума связан с необходимостью учета требований шумозащиты в проектах планирования и застройки городов и микрорайонов. Предполагается снижение уровня шума путем использования экранов, территориальных разрывов, шумозащитных конструкций, зонирования и районирования источников и объектов защиты, защитных полос озеленения.

Организационно-технические средства защиты от шума связаны с изучением процессов шумообразования промышленных установок и агрегатов, транспортных машин, технологического и инженерного оборудования, а также с разработкой более совершенных малошумных конструкторских решений, норм предельно допустимых уровней шума станков, агрегатов, транспортных средств и т.д.

Акустические средства защиты от шума подразделяются на средства звукоизоляции, звукопоглощения и глушители шума.

Снижение шума звукоизоляцией. Суть этого метода заключается в том, что шумоизлучающий объект или несколько наиболее шумных объектов располагаются отдельно, изолировано от основного, менее шумного помещения звукоизолированной стеной или перегородкой. Звукоизоляция также достигается путем расположения наиболее шумного объекта в отдельной кабине. При этом в изолированном помещении и в кабине уровень шума не уменьшится, но шум будет влиять на меньшее число людей. Звукоизоляция достигается также путем расположения оператора в специальной кабине, откуда он наблюдает и руководит технологическим процессом. Звукоизолирующий эффект обеспечивается также установлением экранов и колпаков. Они защищают рабочее место и человека от непосредственного влияния прямого звука, однако не снижают шум в помещении.

Звукопоглощение достигается за счет перехода колебательной энергии в теплоту вследствие потерь на трение в звукопоглотителе. Звукопоглощающие материалы и конструкции предназначены для поглощения звука как в помещениях с источником, так и в соседних помещениях. Потери на трение наиболее значительны в пористых материалах, которые вследствие этого используются в звукопоглощающих материалах. Звукопоглощение используется при акустической обработке помещений.

Акустическая обработка помещения предусматривает покрытие потолка и верхней части стен звукопоглощающим материалом. Вследствие этого снижается интенсивность отраженных звуковых волн. Дополнительно к потолку могут подвешиваться звукопоглощающие щиты, конусы, кубы, устанавливаться резонаторные экраны, то есть искусственные поглотители. Искусственные поглотители могут применяться отдельно или в сочетании с облицовкой потолка и стен. Эффективность акустической обработки помещений зависит от звукопоглощающих свойств применяемых материалов и конструкций, особенностей их расположения, объема помещения, его геометрии, мест расположения источников шума. Эффект акустической обработки больше в низких помещениях (где высота потолка не превышает 6 м) вытянутой формы. Акустическая обработка позволяет снизить шум на 8 дБА.

Глушители шума применяются в основном для снижения шума различных аэродинамических установок и устройств.

В практике борьбы с шумом используют глушители различных конструкций, выбор которых зависит от конкретных условий каждой установки, спектра шума.

Глушители разделяются на абсорбционные, реактивные и комбинированные.

Абсорбционные глушители, содержащие звукопоглощающий материал, поглощают поступившую в них звуковую энергию, а реактивные отражают ее обратно к источнику. В комбинированных глушителях происходит как поглощение, так и отражение звука.

Избавить свой слух от нежелательных звуков можно двумя способами: снизив уровень звука от источника или установив на пути акустических волн преграду. Строго говоря, звукопоглощение - это снижение энергии отраженной звуковой волны при взаимодействии с преградой, а звукоизоляция - снижение уровня звукового давления при прохождении волны сквозь преграду. Это - разные физические явления. На практике мы чаще применяем термин "звукоизоляция", имея в виду комплекс мер по снижению уровня шума, в т. ч. и при помощи звукопоглощающих материалов.

Эффективность звукоизоляции стен оценивают индексом изоляции воздушного шума Rw, а для перекрытий добавляется еще индекс приведенного ударного шума (шаговый шум) под перекрытием Lnw. Обе величины измеряются в дБ. Чем больше Rw и меньше Lnw, тем лучше звукоизоляция.

Для увеличения звукоизоляции рекомендуется совместное использование звукопоглощающих и звукоизолирующих материалов, увеличение массивности ограждающих конструкций и их акустическая развязка в местах примыканий.

звуковое давление шум защита

Эффективность звукопоглощающих материалов оценивается коэффициентом звукопоглощения, равным отношению количества поглощенной энергии к общему количеству падающей на материал энергии звуковых волн (max значение 1).

Сегодня строительный рынок предлагает потребителю различные варианты дополнительных звукоизолирующих конструкций. Они бывают каркасными или бескаркасными.

На прохождение звуковых волн через преграду влияет огромное количество факторов, среди которых - наличие в перегородках звукопоглощающих материалов, наличие акустических "мостиков" в виде металлических крепежей и каркаса, способы крепления каркаса к стенам/полу и др.

По данным НИИ Строительной физики, при применении металлических конструкций в устройстве каркасных перегородок, происходит снижение звукоизоляции. Для решения этой проблемы специалисты рекомендуют устраивать "слоеный пирог", в котором между толстыми облицовочными заключены звукопоглощающие материалы. При установке такой конструкции должен применяться виброразвязанный крепеж. Но, в силу особенностей толщины гипсокартонного листа (до 16 мм) и направляющих (66 мм), конструкция получается довольно толстой - и, в условиях дороговизны жилплощади, покупатели задумываются об альтернативном устройстве звукоизолирующих конструкций.

Бескаркасные декоративные панели Isotex, крепящиеся на существующие стены, состоят из из комбинации слоев: плотных (строительная бумага и виниловые обои) и легких (теплоизоляционная плита Isoplaat 12 мм). Улучшенные звукоизолирующие свойства достигаются отказом от использования каркаса, а также сборки панелей на пазогребневых стыках.

Опыт применения показал их эффективность: панельная система увеличивает звукоизоляцию на 6 дБ при меньшей потере площади, чем при устройстве каркасных конструкций. Кроме того, при применении таких панелей отношение затраченных на улучшение акустики средств к полученному эффекту звукоизоляции (в дБ) оказывается лучшим с точки зрения потребителя, чем в каркасных конструкциях.

Одним из самых экологичных звукоизоляционных материалов можно назвать плиты из мягкой ДВП Isoplaat размером 2700х1200 толщиной 12 мм (Rw 23 Дб) и 25 мм (Rw 26 Дб). Плиты Isoplaat производятся из хвойной древесины без каких-либо клеевых или синтетических добавок. Они выравнивают внешнюю поверхность и их легко устанавливать на стены, пол и потолок, а затем декорировать обоями или штукатурными смесями.

На основе древесных плит изготавливаются декоративные панели для стен и потолков Isotex. Стеновые панели имею соединение шип-паз и декорированы моющимися обоями или натуральными льняными тканями различных цветов и фактур, которые завершают декоративную отделку стен.

Для финишной отделки потолков загородных домов в Скандинавии и Прибалтики очень широко применяются звукоизоляционные потолочные панели Isotex.

Для звукоизоляции пола часто используют плиты из мягкой ДВП. Они могут быть толщиной 12 или 25 мм под торговой маркой Isoplaat. Кроме того выпускается и подложка под ламинат Isoplaat толщиной 7.4 мм в виде плит из хвойной древесины (Rw 18 Дб).

Шумозащита - комплекс мероприятий по снижению шума на производстве (установка звукоизолирующих кожухов на оборудовании, глушителей в компрессорах, вентиляторах и др.), на транспорте (глушители выбросов, создание на дорогах акустических экранов, шумозащитных зон), при гражданском и промышленном строительстве. Для колесно-рельсового транспорта в некоторых странах (Германия, США) стали применяться технические приемы снижения шума: звукопоглощающие колесные бленды, замена колодочных тормозов на дисковые и т.п. В городах необходимо увеличивать площади зеленых насаждений, особенно вдоль оживленных автомагистралей, что позволит значительно снизить шумовое и химическое загрязнение окружающей среды.

Шумопоглощающий асфальт - дорожное покрытие из специального асфальта, снижающего шум, причем поглощение шума достигается главным образом благодаря высокой пористости такого асфальта - 26% составляет объем пустот (в обычных асфальтовых покрытиях он составляет около 6%). Применение такого асфальта в Германии позволило снизить на дорогах уровень шума на 4-6 дБ (Окружающая среда, 1993).

С точки зрения экологов один из оптимальных способов шумоизоляции - высадка деревьев и кустарников вдоль дорог. Доказано, что грамотно составленный план и высадка зеленых насаждений (то есть, с соблюдением всех ярусов посадки: 1-й ярус - древесно-кустарниковая растительность не выше 1,5 метра, 2-й - растительность высотой до 3 метров и 3-й - насаждения высотой более 3 метров) как нельзя лучше способствуют снижению уровня шума. Не зря вдоль крупных федеральных трасс на многие километры тянется "зеленая стена" деревьев и кустарников - они защищают населенные пункты от грохота проезжающего мимо автотранспорта.

Также эффективным методом является снижение или устранение шума в источнике в процессе проектирования. Для уменьшения влияния транспортного шума крупные автомагистрали следует строить на расстоянии от жилых застроек. Уменьшение уровней шумов, проникающих в помещения от внутренних источников, должно обеспечиваться рациональной планировкой помещения, соблюдением мероприятий по звукоизоляции ограждающих конструкций (стен, потолка и пола), санитарно-технического и инженерного оборудования зданий.

Организационные меры направлены на предотвращение или регулирование во времени эксплуатации тех или иных источников шума. Работы по уборке улиц, дворов, тротуаров от мусора и снега должны начинаться не ранее 7 часов утра и заканчиваться не позднее 23 часов.

Большое значение имеют административные меры. К ним относятся ограничение звуковых сигналов уличного транспорта, упорядочение движения грузовых и легковых машин на определенных улицах, ограничение шума громкоговорителей, расположенных на улицах и площадях и т.д.

Размещено на Allbest.ru