Lühidalt heli füüsikalised omadused. Heli

1. Heli, helitüübid.

2. füüsilised omadused heli.

3. Kuulmisaistingu tunnused. Heli mõõtmised.

4. Heli läbimine meediumitevahelise liidese kaudu.

5. Usaldusväärsed uurimismeetodid.

6. Müra vältimist määravad tegurid. Mürakaitse.

7. Põhimõisted ja valemid. Tabelid.

8. Ülesanded.

Akustika. Laiemas mõttes füüsika haru, mis uurib elastseid laineid madalaimast sagedusest kõrgeimani. Kitsas tähenduses – heliõpetus.

3.1. Heli, helitüübid

Heli laiemas tähenduses - elastsed vibratsioonid ja lained, mis levivad gaasilises, vedelas ja tahked ained; kitsas tähenduses - inimeste ja loomade kuulmisorganite poolt subjektiivselt tajutav nähtus.

Tavaliselt kuuleb inimkõrv heli sagedusvahemikus 16 Hz kuni 20 kHz. Kuid vanusega selle vahemiku ülempiir väheneb:

Nimetatakse heli sagedusega alla 16-20 Hz infraheli,üle 20 kHz - ultraheli, ja kõrgeima sagedusega elastsed lained vahemikus 10 9 kuni 10 12 Hz - hüperheli.

Looduses leiduvad helid jagunevad mitmeks tüübiks.

Toon - see on heli, mis on perioodiline protsess. Tooni peamine omadus on sagedus. lihtne toon on loodud keha, mis vibreerib harmoonilise seaduse järgi (näiteks häälehark). Kompleksne toon tekib perioodiliste võnkumiste abil, mis ei ole harmoonilised (näiteks muusikainstrumendi heli, inimese kõneaparaadi tekitatud heli).

Müra- see on heli, millel on keeruline mittekorduv ajastusõltuvus ja mis on kombinatsioon juhuslikult muutuvatest keerulistest toonidest (lehtede sahin).

helibuum- see on lühiajaline heliefekt (plaks, plahvatus, löök, äike).

Keerulist tooni kui perioodilist protsessi saab esitada lihtsate toonide summana (lagundatud komponenttoonideks). Sellist lagunemist nimetatakse spekter.

Akustilise tooni spekter- on kõigi selle sageduste kogum koos nende suhtelise intensiivsuse või amplituudiga.

Spektri madalaim sagedus (ν) vastab põhitoonile ja ülejäänud sagedusi nimetatakse ülemtoonideks või harmoonilisteks. Ülemtoonidel on sagedused, mis on põhisageduse kordsed: 2v, 3v, 4v, ...

Tavaliselt vastab põhitoonile spektri suurim amplituud. See on see, keda kõrv tajub helikõrgusena (vt allpool). Ülemtoonid loovad heli "värvi". Erinevate instrumentidega loodud sama kõrgusega helisid tajub kõrv erinevalt just ülemtoonide amplituudide erineva vahekorra tõttu. Joonisel 3.1 on kujutatud klaveril ja klarnetil mängitava sama noodi (ν = 100 Hz) spektrid.

Riis. 3.1. Klaveri (a) ja klarneti (b) nootide spektrid

Müra akustiline spekter on tahke.

3.2. Heli füüsikalised omadused

1. Kiirus(v). Heli levib igas keskkonnas, välja arvatud vaakum. Selle levimise kiirus sõltub keskkonna elastsusest, tihedusest ja temperatuurist, kuid ei sõltu võnkesagedusest. Heli kiirus gaasis sõltub selle molaarmassist (M) ja absoluutsest temperatuurist (T):

Heli kiirus vees on 1500 m/s; lähedasel väärtusel on heli kiirus ja sisse pehmed koed organism.

2. helirõhk. Heli levimisega kaasneb rõhu muutus keskkonnas (joonis 3.2).

Riis. 3.2. Rõhu muutus heli levimise ajal keskkonnas.

Just rõhumuutused põhjustavad võnkumisi kuulmekile, mis määravad kindlaks sellise keeruka protsessi alguse nagu kuulmisaistingud.

Helirõhk (Δ Ρ) - see on nende rõhumuutuste amplituud keskkonnas, mis toimuvad helilaine läbimise ajal.

3. Heli intensiivsus(I). Helilaine levimisega kaasneb energia ülekanne.

Heli intensiivsus on helilaine poolt kantud energiavoo tihedus(vt valem 2.5).

Homogeenses keskkonnas väheneb antud suunas kiirgava heli intensiivsus heliallikast kaugenedes. Lainejuhtide kasutamisel on võimalik saavutada ka intensiivsuse suurenemist. Sellise lainejuhi tüüpiline näide eluslooduses on auricle.

Intensiivsuse (I) ja helirõhu (ΔΡ) suhet väljendatakse järgmise valemiga:

kus ρ on keskkonna tihedus; v on heli kiirus selles.

Nimetatakse helirõhu ja helitugevuse miinimumväärtusi, mille juures inimesel on kuulmisaisting kuulmislävi.

Tavalise inimese kõrva jaoks sagedusel 1 kHz vastab kuulmislävi järgmistele helirõhu (ΔΡ 0) ja heli intensiivsuse (I 0) väärtustele:

ΔΡ 0 \u003d 3x10 -5 Pa (≈ 2x10 -7 mm Hg); I 0 \u003d 10 -12 W / m 2.

Nimetatakse helirõhu ja helitugevuse väärtusi, mille juures inimesel on väljendunud valuaistingud künnis valuaisting.

Tavalise inimese kõrva jaoks sagedusel 1 kHz vastab valulävi järgmistele helirõhu (ΔΡ m) ja heli intensiivsuse (I m) väärtustele:

4. Intensiivsuse tase(L). Kuulmis- ja valulävedele vastavate intensiivsuste suhe on nii kõrge (I m / I 0 = 10 13), et praktikas kasutatakse logaritmilist skaalat, mis toob sisse spetsiaalse mõõtmeteta tunnuse - intensiivsuse tase.

Intensiivsuse taset nimetatakse heli intensiivsuse ja kuulmisläve suhte kümnendlogaritmiks:

Intensiivsuse taseme ühik on valge(B).

Tavaliselt kasutatakse väiksemat intensiivsuse taseme ühikut - detsibell(dB): 1 dB = 0,1 B. Intensiivsuse tase detsibellides arvutatakse järgmiste valemite abil:

Sõltuvuse logaritmiline olemus intensiivsuse tase alates intensiivsusega tähendab, et suurenedes intensiivsusega 10 korda intensiivsuse tase suureneb 10 dB võrra.

Sageli esinevate helide omadused on toodud tabelis. 3.1.

Kui inimene kuuleb helisid tulemas ühest suunast mitmest ebaühtlane allikatest, nende intensiivsused liidetakse:

Kõrge heliintensiivsuse tase toob kaasa pöördumatud muutused kuuldeaparaadis. Seega võib 160 dB heli põhjustada kuulmekile rebenemist ja kuulmisluude nihkumist keskkõrvas, mis toob kaasa pöördumatu kurtuse. 140 dB juures tunneb inimene äge valu, ja pikaajaline kokkupuude 90–120 dB müraga põhjustab kuulmisnärvi kahjustusi.

3.3. kuulmisaistingu omadused. Heli mõõtmised

Heli on kuulmisaistingu objekt. Seda hindab inimene subjektiivselt. Kõik kuulmisaistingu subjektiivsed omadused on seotud helilaine objektiivsete omadustega.

Kõrgus, toon

Helid tajudes eristab inimene neid helikõrguse ja tämbri järgi.

Kõrgus tooni määrab eelkõige põhitooni sagedus (mida kõrgem on sagedus, seda kõrgem on heli tajumine). Vähemal määral sõltub helikõrgus heli intensiivsusest (suurema intensiivsusega heli tajutakse madalamana).

Tämber on heliaistingu tunnus, mille määrab selle harmooniline spekter. Heli tämber sõltub ülemtoonide arvust ja nende suhtelisest intensiivsusest.

Weber-Fechneri seadus. Helitugevus

Logaritmilise skaala kasutamine heli intensiivsuse taseme hindamiseks on hästi kooskõlas psühhofüüsikaga. Weber-Fechneri seadus:

Kui suurendate ärritust eksponentsiaalselt (st sama palju kordi), suureneb ärrituse tunne aritmeetilises progresseerumises (st sama palju).

Täpselt nii logaritmiline funktsioon omab selliseid omadusi.

Helitugevus nimetatakse kuulmisaistingu intensiivsuseks (tugevuseks).

Inimese kõrvas on erinev tundlikkus erineva sagedusega helidele. Selle asjaolu arvessevõtmiseks võime valida mõned võrdlussagedus ja võrrelda sellega teiste sageduste tajumist. kokkuleppel võrdlussagedus 1 kHz (sellel põhjusel on sellele sagedusele seatud kuulmislävi I 0).

Sest puhas toon sagedusega 1 kHz võetakse helitugevus (E) võrdseks intensiivsuse tasemega detsibellides:

Muude sageduste puhul määratakse helitugevus, võrreldes kuulmisaistingu intensiivsust heli tugevusega võrdlussagedus.

Helitugevus on võrdne heli intensiivsuse tasemega (dB) sagedusel 1 kHz, mis põhjustab "keskmises" inimeses samasuguse valjuse tunde kui see heli.

Helitugevuse ühikut nimetatakse taustal.

Alljärgnev on näide valjust ja sagedusest 60 dB intensiivsuse tasemel.

Võrdsed helitugevuse kõverad

Üksikasjalik seos sageduse, helitugevuse ja intensiivsuse taseme vahel on kujutatud graafiliselt kasutades võrdsed helitugevuse kõverad(joonis 3.3). Need kõverad näitavad sõltuvust intensiivsuse tase L dB heli sagedusest ν antud helitugevuse juures.

Alumine kõver vastab kuulmislävi. See võimaldab leida intensiivsuse taseme läviväärtuse (E = 0) antud tooni sagedusel.

Leidmiseks saab kasutada võrdseid helitugevuse kõveraid helitugevus, kui selle sagedus ja intensiivsuse tase on teada.

Heli mõõtmised

Võrdsed helitugevuse kõverad peegeldavad heli tajumist keskmine inimene. Kuulmise hindamiseks spetsiifiline inimese puhul kasutatakse toonläve audiomeetria meetodit.

Audiomeetria – kuulmisteravuse mõõtmise meetod. Spetsiaalsel seadmel (audiomeetril) määratakse kuulmistundlikkuse lävi või taju lävi, L P erinevatel sagedustel. Selleks looge heligeneraatori abil etteantud sagedusega heli ja suurendage taset

Riis. 3.3. Võrdsed helitugevuse kõverad

intensiivsus L, fikseerige intensiivsuse lävitase L p, mille juures subjektil on kuulmisaistingud. Helisageduse muutmisega saadakse eksperimentaalne sõltuvus L p (v), mida nimetatakse audiogrammiks (joon. 3.4).

Riis. 3.4. Audiogrammid

Helivastuvõtuseadme funktsiooni rikkumine võib põhjustada kuulmislangus- tundlikkuse püsiv langus erinevate toonide ja sosinliku kõne suhtes.

Kuulmiskaotuse astmete rahvusvaheline klassifikatsioon, mis põhineb kõnesageduste tajulävede keskmistel väärtustel, on toodud tabelis. 3.2.

Helitugevuse mõõtmiseks keeruline toon või müra kasutage spetsiaalseid seadmeid - mürataseme mõõtjad. Mikrofoni vastuvõetud heli muundatakse elektrisignaaliks, mis juhitakse läbi filtrisüsteemi. Filtri parameetrid on valitud nii, et helitaseme mõõturi tundlikkus erinevatel sagedustel oleks lähedane inimkõrva tundlikkusele.

3.4. Heli läbimine liidese kaudu

Kui helilaine langeb kahe meediumi vahelisele liidesele, peegeldub heli osaliselt ja tungib osaliselt teise meediumisse. Piiri kaudu peegelduvate ja edastatavate lainete intensiivsused määratakse vastavate koefitsientide abil.

Tavalise helilaine esinemise korral meediumite vahelisel liidesel kehtivad järgmised valemid:

Valemist (3.9) on näha, et mida rohkem erinevad keskkonna lainetakistused, seda suurem osa energiast peegeldub liidesel. Eelkõige siis, kui väärtus X on nullilähedane, siis on peegeldustegur ühtsuselähedane. Näiteks õhk-vesi piiri jaoks X\u003d 3x10 -4 ja r \u003d 99,88%. See tähendab, et peegeldus on peaaegu täielik.

Tabelis 3.3 on näidatud mõne keskkonna kiirused ja lainetakistus temperatuuril 20 °C.

Pange tähele, et peegeldus- ja murdumistegurite väärtused ei sõltu sellest, millises järjekorras heli neid kandjaid läbib. Näiteks heli üleminekul õhust vette on koefitsientide väärtused samad, mis vastassuunas üleminekul.

3.5. Usaldusväärsed uurimismeetodid

Heli võib olla teabeallikaks inimorganite seisundi kohta.

1. Auskultatsioon- kehas tekkivate helide otsekuulamine. Selliste helide olemuse järgi on võimalik täpselt kindlaks teha, millised protsessid teatud kehapiirkonnas toimuvad, ja mõnel juhul ka diagnoosi panna. Kuulamisseadmed: stetoskoop, fonendoskoop.

Fonendoskoop koosneb läbilaskva membraaniga õõneskapslist, mis kantakse kehale, sellest lähevad kummist torud arsti kõrva. Õõneskapslis tekib õhusamba resonants, mis põhjustab heli tõusu ja järelikult ka kuulamise paranemist. Kuulda on hingetõmbeid, vilistavat hingamist, südamehääli, südamekahinat.

Kliinikus kasutatakse installatsioone, kus kuulamine toimub mikrofoni ja kõlari abil. Lai

kasutatakse helide salvestamiseks magnetofoniga magnetlindile, mis võimaldab neid taasesitada.

2. Fonokardiograafia- südametoonide ja mürade graafiline registreerimine ning nende diagnostiline tõlgendamine. Salvestamine toimub fonokardiograafi abil, mis koosneb mikrofonist, võimendist, sagedusfiltritest ja salvestusseadmest.

3. Löökpillid - siseorganite uurimine, koputades keha pinnale ja analüüsides selle käigus tekkivaid helisid. Koputamine toimub kas spetsiaalsete haamrite või sõrmede abil.

Kui suletud õõnsuses tekitatakse helivibratsioone, siis teatud helisageduse juures hakkab õõnsuses olev õhk resoneerima, võimendades õõnsuse suurusele ja selle asukohale vastavat tooni. Skemaatiliselt võib inimkeha kujutada erinevate mahtude summana: gaasiga täidetud (kopsud), vedelikuga ( siseorganid), kõva (luud). Löömisel vastu keha pinda tekivad erineva sagedusega vibratsioonid. Mõned neist lähevad välja. Teised langevad kokku tühimike loomulike sagedustega, seetõttu võimenduvad need ja on resonantsi tõttu kuuldavad. Oreli seisundi ja topograafia määrab löökpillide helide toon.

3.6. Müra vältimist määravad tegurid.

Mürakaitse

Müra ennetamiseks on vaja teada peamisi tegureid, mis määravad selle mõju inimorganismile: müraallika lähedus, müra intensiivsus, kokkupuute kestus, piiratud ruum, milles müra toimib.

Pikaajaline kokkupuude müraga põhjustab kompleksi sümptomaatiline kompleks funktsionaalsed ja orgaanilised muutused organismis (ja mitte ainult kuulmisorganis).

Pikaajalise müra mõju kesknärvisüsteemile avaldub kõigi närvireaktsioonide aeglustumises, aktiivse tähelepanu aja vähenemises, töövõime languses.

Pärast pikka kokkupuudet müraga muutub hingamisrütm, südame kontraktsioonide rütm, toonus tõuseb veresoonte süsteem, mis viib süstoolse ja diastoolse tõusuni

cal vererõhu tase. Motoorse ja sekretoorse aktiivsuse muutused seedetrakti, täheldatakse üksikute endokriinsete näärmete hüpersekretsiooni. Suureneb higistamine. Märgitakse vaimsete funktsioonide, eriti mälu, pärssimist.

Müral on spetsiifiline mõju kuulmisorgani funktsioonidele. Kõrv, nagu kõik meeleelundid, on võimeline kohanema müraga. Samal ajal tõuseb müra mõjul kuulmislävi 10-15 dB võrra. Pärast müraga kokkupuute lõpetamist normaalväärtus kuulmislävi taastub alles 3-5 minuti pärast. Kõrge müra intensiivsuse (80-90 dB) korral suureneb selle väsitav mõju järsult. Üks pikaajalise müraga kokkupuutega seotud kuulmisorgani düsfunktsiooni vorme on kuulmislangus (tabel 3.2).

Tugev mõju nii füüsilisele kui psühholoogiline seisund mees teeb rokkmuusikat. Kaasaegne rokkmuusika tekitab müra vahemikus 10 Hz kuni 80 kHz. Eksperimentaalselt on kindlaks tehtud, et kui löökpillidega seatud põhirütm on sagedusega 1,5 Hz ja sellel on võimas muusikaline saate sagedustel 15-30 Hz, siis tekib inimesel suur elevus. Rütmiga 2 Hz sagedusega sama saatega langeb inimene narkojoobe lähedasesse seisundisse. Rokk-kontsertidel võib helitugevus ületada 120 dB, kuigi inimkõrv on kõige soodsamalt häälestatud keskmisele intensiivsusele 55 dB. Sel juhul võivad tekkida helipõrutused, heli “põletused”, kuulmislangus ja mälukaotus.

Müral on nägemisorganile kahjulik mõju. Seega põhjustab pimedas ruumis viibiva inimese pikaajaline kokkupuude tööstusmüraga võrkkesta aktiivsuse märgatava languse, millest sõltub töö. oftalmiline närv ja seega ka nägemisteravus.

Mürakaitse on üsna keeruline. See on tingitud asjaolust, et suhteliselt suure lainepikkuse tõttu läheb heli ümber takistuste (difraktsioon) ja helivarju ei teki (joonis 3.5).

Lisaks on paljudel ehituses ja inseneritöös kasutatavatel materjalidel ebapiisavalt kõrge helineeldumistegur.

Riis. 3.5. Helilainete difraktsioon

Need funktsioonid nõuavad erilised vahendid mürakontroll, mis hõlmab allikas endas esineva müra summutamist, summutite kasutamist, elastsete vedrustuste, heliisolatsioonimaterjalide kasutamist, lünkade kõrvaldamist jne.

Eluruumidesse tungiva müra vastu võitlemiseks, suur tähtsus omama õiget hoonete asukoha planeerimist, tuuleroosi arvestamist, kaitsevööndite, sh taimestiku loomist. Taimed on hea mürasummutaja. Puud ja põõsad võivad intensiivsust vähendada 5-20 dB võrra. Efektsed rohelised triibud kõnnitee ja kõnnitee vahel. Kõige paremini kustutavad müra pärnad ja kuused. Kõrge okaspuutõkke taga asuvad majad on tänavamürast peaaegu täielikult säästetud.

Müravastane võitlus ei tähenda absoluutse vaikuse loomist, kuna kuulmisaistingute pikaajalise puudumise korral võivad inimesel tekkida vaimsed häired. Absoluutne vaikus ja pikaajaline suurenenud müra on inimese jaoks ühtviisi ebaloomulikud.

3.7. Põhimõisted ja valemid. tabelid

Tabeli jätk

Tabeli lõpp

Tabel 3.1. Kohatud helide omadused

Tabel 3.2. Kuulmiskaotuse rahvusvaheline klassifikatsioon

Tabel 3.3. Heli kiirus ja spetsiifiline akustiline takistus teatud ainetele ja inimkudedele temperatuuril t = 25 °С

3.8. Ülesanded

1. Heli, mis vastab intensiivsuse tasemele L 1 = 50 dB tänaval, kostub ruumis helina intensiivsusega L 2 = 30 dB. Leidke helitugevuse suhe tänaval ja ruumis.

2. Heli helitugevus sagedusega 5000 Hz on võrdne E = 50 phon. Leidke selle heli intensiivsus võrdse valjuse kõverate abil.

Lahendus

Jooniselt 3.2 leiame, et sagedusel 5000 Hz vastab helitugevus E = 50 taust intensiivsuse tasemele L = 47 dB = 4,7 B. Valemist 3.4 leiame: I = 10 4,7 I 0 = 510 -8 W / m 2.

Vastus: I \u003d 5? 10 -8 W / m 2.

3. Ventilaator tekitab heli, mille intensiivsuse tase on L = 60 dB. Leidke helitugevuse tase, kui kaks kõrvuti asetsevat ventilaatorit töötavad.

Lahendus

L 2 = log(2x10 L) = log2 + L = 0,3 + 6B = 63 dB (vt 3.6). Vastus: L 2 = 63 dB.

4. Reaktiivlennuki helitase sellest 30 m kaugusel on 140 dB. Mis on helitugevus 300 m kaugusel? Ignoreeri peegeldust maapinnalt.

Lahendus

Intensiivsus väheneb võrdeliselt distantsi ruuduga – see väheneb 102 korda. L 1 - L 2 \u003d 10xlg (I 1 / I 2) \u003d 10x2 = 20 dB. Vastus: L 2 = 120 dB.

5. Kahe heliallika intensiivsuse suhe on: I 2 /I 1 = 2. Mis vahe on nende helide intensiivsuse tasemetel?

Lahendus

ΔL \u003d 10xlg (I 2 / I 0) - 10xlg (I 1 / I 0) = 10xlg (I 2 / I 1) = 10xlg2 \u003d 3 dB. Vastus: 3 dB.

6. Milline on 100 Hz heli intensiivsus, mille tugevus on sama tugev kui 3 kHz heli intensiivsusega

Lahendus

Kasutades võrdse helitugevuse kõveraid (joonis 3.3), leiame, et 25 dB sagedusel 3 kHz vastab helitugevusele 30 phon. Sagedusel 100 Hz vastab see helitugevus intensiivsuse tasemele 65 dB.

Vastus: 65 dB.

7. Helilaine amplituud on kolmekordistunud. a) kui palju on selle intensiivsus suurenenud? b) mitme detsibelli võrra helitugevus suurenes?

Lahendus

Intensiivsus on võrdeline amplituudi ruuduga (vt 3.6):

8. Töökojas asuvas laboriruumis ulatus müra intensiivsuse tase 80 dB-ni. Müra vähendamiseks otsustati labori seinad polsterdada helisummutava materjaliga, mis vähendab heli intensiivsust 1500 korda. Milliseks müra intensiivsuse tasemeks saab pärast seda laboris?

Lahendus

Helitugevuse tase detsibellides: L = 10 x log(I/I 0). Kui heli intensiivsus muutub, on helitugevuse taseme muutus võrdne:

9. Kahe kandja impedantsid erinevad 2 korda: R 2 = 2R 1 . Milline osa energiast peegeldub liideselt ja milline osa energiast läheb teise keskkonda?

Lahendus

Kasutades valemeid (3.8 ja 3.9) leiame:

Vastus: 1/9 osa energiast peegeldub ja 8/9 läheb teise keskkonda.

Heli- kõikumised sagedusvahemik inimese kuuldavus, mis levib lainetena elastses keskkonnas. Müra - erineva tugevuse ja sagedusega helide juhuslik kombinatsioon. Müraallikaks on igasugune protsess, mis põhjustab lokaalset rõhumuutust või mehaanilist vibratsiooni tahkes, vedelas ja gaasilises keskkonnas.

Inimese kuulmisorganid tajuvad heliaistingut, kui nad puutuvad kokku helilainetega, mille sagedus on vahemikus 16 Hz kuni 20 tuhat Hz. Vibratsiooni sagedusega alla 16 Hz nimetatakse infraheliks ja üle 20 000 Hz vibratsiooni nimetatakse ultraheliks.

Müra päritolu võib olla mehaanilised, aerohüdrodünaamilised ja elektromagnetilised.

mehaaniline müra tekib masinate liigendosade löökide, nende vibratsiooni, detailide töötlemise ajal, hammasrattad veerelaagrites jne. Vibreeriva pinna helikiirguse võimsus sõltub vibreerivate pindade vibratsiooni intensiivsusest, nende suurusest, kujust, kinnitusviisidest jne.

Aerohüdrodünaamiline müra ilmneb gaaside ja vedelike rõhu pulsatsiooni tagajärjel nende liikumisel torustikes ja kanalites (turbomasinad, pumbaseadmed, ventilatsioonisüsteemid jne).

elektromagnetiline müra on ferromagnetiliste materjalide venitamise ja painutamise tulemus, kui nad puutuvad kokku vahelduvate elektromagnetväljadega (elektrimasinad, trafod, drosselid jne).

Müra mõju inimesele avaldub subjektiivsest ärritusest kuni objektiivsete patoloogiliste muutusteni kuulmisorganite talitluses, keskne närvisüsteem, südame-veresoonkonna süsteemist, siseorganid.

Müra mõju olemus on tingitud selle füüsikalised omadused (tase, spektraalne koostis jne), kokkupuute kestus ja inimese psühhofüsioloogiline seisund.

Vähendab müra tähelepanu, jõudlus. Müra häirib inimeste und ja puhkust.

Kõik mitmesugused müra mõjul tekkivad neurootilised ja kardioloogilised häired, seedetrakti, kuulmise jm häired, kombineeritud "mürahaiguse" sümptomite kompleksiks .

Füüsikalisest vaatenurgast on heli iseloomustatud vibratsiooni sagedus, helirõhk, heli intensiivsus või tugevus. Vastavalt sanitaareeskirjadele ja -normidele 2.2.4/2.1.8.10-32-2002 "Müra töökohtadel, elamute, ühiskondlike hoonete ruumides ja elamute territooriumil" on müra peamised omadused. vibratsiooni sagedus, helirõhk ja helitase.

Helirõhk R(Pa) – helivibratsioonist tulenev õhu- või gaasirõhu muutuv komponent, Pa.

Kui helilaine levib, toimub energia ülekandmine. Nimetatakse energiat, mida helilaine ajaühikus läbi laine levimise suunaga risti oleva pinna kannab heli intensiivsus I(W/m2) :

,

Kus R– helirõhk, Pa; ρ – heli levimiskeskkonna tihedus, kg/m 3 ; C on heli kiirus õhus, m/s.

Inimese kuuldeaparaadil on erineva sagedusega helide suhtes ebavõrdne tundlikkus. Inimese kuulmisorgan on võimeline tajuma helivõnkeid teatud intensiivsuse vahemikus, mida piiravad ülemine ja alumine lävi, olenevalt helisagedusest (joon. 1).

kuulmislävi mille minimaalne väärtus on umbes 1000 Hz. Heli intensiivsus või tugevus ma o see on võrdne 10 -12 W / m 2 ja helirõhu osas P o– 2x10 -5 Pa. Valu lävi sagedusel 1000 Hz intensiivsusega Ma max võrdne 10 W / m 2 ja helirõhu osas - R max\u003d 2x10 -5 Pa. Seetõttu jaoks viide vastu võetakse heli sagedusega 1000 Hz. Kuulmisläve ja valuläve vahele jääb kuulmispiirkond .

Inimkõrv ei reageeri heli absoluutsele, vaid suhtelisele muutusele. Weber-Fechneri seaduse järgi on müra ärritav mõju inimesele võrdeline helirõhu ruudu kümnendlogaritmiga. Seetõttu kasutatakse müra iseloomustamiseks logaritmilisi tasemeid:

heli intensiivsuse tase L I ja helirõhu tase L P . Neid mõõdetakse detsibellides ja määratakse vastavalt järgmistele valemitele:

, dB,

, dB,

Kus I Ja Io- tegelik helitugevus ja läviväärtus vastavalt W/m 2 ; R Ja R o- vastavalt tegelik helirõhk ja läviväärtus, Pa.

Üksus valge nimetatud järgi Alexandra Graham Bell- Šoti päritolu teadlane, leiutaja ja ärimees, üks telefoniside rajajaid (ingl. Aleksander Graham Bell; 3. märts 1847 (18470303), Edinburgh, Šotimaa – 2. august 1922, Baddeck, Nova Scotia, Kanada).

Joonis 1. Inimese kuulmistaju piirkond

Üks bel on äärmiselt väike väärtus, vaevumärgatav helitugevuse muutus vastab 1 dB-le (vastab helitugevuse muutusele 26% või helirõhu muutusele 12%).

Logaritmiline skaala dB-des (0…140) võimaldab määrata müra puhtfüüsilisi omadusi, sõltumata sagedusest. Inimese kuuldeaparaadi kõrgeim tundlikkus esineb aga sagedustel 800...1000 Hz, madalaim aga 20...100 Hz. Seetõttu, et lähendada subjektiivsete mõõtmiste tulemusi subjektiivsele tajule, mõiste korrigeeritud helirõhu tase. Paranduse olemus seisneb helirõhutaseme mõõdetud väärtuses sõltuvalt sagedusest muudatuste sisseviimisest. Enim kasutatud parandus A. Korrigeeritud helirõhu tase L A \u003d L P - ΔL A helistas helitase.

Õpilane peab teadma : mida nimetatakse heliks, heli olemus, heli allikad; heli füüsikalised omadused (sagedus, amplituud, kiirus, intensiivsus, intensiivsuse tase, rõhk, akustiline spekter); heli füsioloogilised omadused (kõrgus, valjus, tämber, antud inimese poolt tajutavad vibratsiooni minimaalsed ja maksimaalsed sagedused, kuuldavuse lävi, valulävi) nende seos heli füüsikaliste omadustega; kuuldeaparaat inimene, helitaju teooria; heliisolatsiooni koefitsient; akustiline impedants, heli neeldumine ja peegeldus, helilainete peegeldus- ja läbitungimistegurid, järelkõla; heli uurimismeetodite füüsikalised alused kliinikus, audiomeetria mõiste.

Õpilane peab suutma: heligeneraatori abil eemaldage kuulmisläve sõltuvus sagedusest; määrake teie poolt tajutavad minimaalsed ja maksimaalsed vibratsioonisagedused, tehke audiomeetri abil audiogramm.

Lühike heliteooria. Heli füüsikalised omadused

heli mida nimetatakse mehaanilisteks laineteks elastse keskkonna osakeste võnkesagedusega 20 Hz kuni 20 000 Hz, mida tajutakse inimese kõrv.

Füüsiline nimetage neid heli omadusi, mis eksisteerivad objektiivselt. Need ei ole seotud inimese helivibratsiooni tajumise iseärasustega. Heli füüsikalisteks omadusteks on sagedus, vibratsiooni amplituud, intensiivsus, intensiivsuse tase, helivõnke levimise kiirus, helirõhk, heli akustiline spekter, helivõnkete peegeldus- ja läbitungimistegurid jne. Vaatleme neid lühidalt.

Võnkesagedus. Helivõnke sagedus on elastse keskkonna (milles helivõnked levivad) osakeste vibratsioonide arv ajaühikus. Heli vibratsiooni sagedus jääb vahemikku 20 - 20000 Hz. Iga konkreetne inimene tajub teatud sagedusvahemikku (tavaliselt veidi üle 20 Hz ja alla 20 000 Hz).

Amplituud helivibratsiooniks nimetatakse keskkonna võnkuvate osakeste (milles helivibratsioon levib) suurimat kõrvalekallet tasakaaluasendist.

helilaine intensiivsus(või heli võimsus) kutsutakse füüsiline kogus, mis on arvuliselt võrdne energia suhtega, mida helilaine kannab ajaühikus läbi helilaine kiirusvektoriga risti orienteeritud pinnaühiku pindala, see tähendab:

Kus W- laineenergia, t on piirkonna kaudu energia ülekande aeg S.

Intensiivsuse ühik: [ I] = 1 J/(m 2 c) = 1 W/m 2 .

Pöörame tähelepanu asjaolule, et helilaine energia ja vastavalt ka intensiivsus on otseselt võrdelised amplituudi ruuduga. A» ja sagedus « ω » helivibratsioonid:

W~A 2 Ja I~A 2 ;w~ω 2 Ja ma ~ω 2 .

4. Heli kiirus nimetatakse helivõngete energia levimiskiiruseks. Tasapinnalise harmoonilise laine puhul on faasikiirus (võnkefaasi (lainefrondi) levimiskiirus, näiteks maksimaalne või minimaalne, st keskkonna hulk või harvendamine) võrdne lainekiirusega. Kompleksse võnke puhul (Fourieri teoreemi järgi võib seda esitada harmooniliste võnkumiste summana) võetakse kasutusele mõiste rühma kiirus on lainete rühma levimiskiirus, millega antud laine kannab energiat.

Heli kiirus igas keskkonnas võib leida järgmise valemi abil:

, (2)

Kus E- keskkonna elastsusmoodul (Youngi moodul),  on söötme tihedus.

Söötme tiheduse suurenemisega (näiteks 2 korda) elastsusmoodul E suureneb suuremal määral (rohkem kui 2 korda), seetõttu suureneb keskkonna tiheduse suurenemisega heli kiirus. Näiteks heli kiirus vees on ≈ 1500 m/s, terases - 8000 m/s.

Gaaside puhul saab valemit (2) teisendada ja saada järgmine vorm:

(3)

kus  = KOOS R /KOOS V on gaasi molaarsete või erisoojusvõimsuste suhe konstantsel rõhul ( KOOS R) ja konstantsel helitugevusel ( KOOS V).

R on universaalne gaasikonstant ( R = 8,31 J/mol K);

T - absoluutne temperatuur Kelvini skaalal ( T=t o C+273);

M- molaarmass gaas (tavalise õhugaaside segu jaoks

M = 29 10 -3 kg/mol).

Õhu jaoks kl T = 273 000 ja normaalne atmosfäärirõhk, heli kiirus on υ = 331,5 332 m/s. Tuleb märkida, et laine intensiivsus (vektorikogust) väljendatakse sageli lainekiirusena :

või
, (4)

Kus S l- maht, u = W/S l on mahuline energiatihedus. Vektor võrrandis (4) nimetatakse Umov vektor.

5.helirõhk nimetatakse füüsikaliseks suuruseks, mis on arvuliselt võrdne survejõu mooduli suhtega F keskkonna võnkuvad osakesed, milles heli levib piirkonda S survejõu vektori suhtes risti orienteeritud platvorm.

P=F/S [P]= 1 N/m 2 = 1 Pa (5)

Helilaine intensiivsus on otseselt võrdeline helirõhu ruuduga:

I = P 2 /(2  υ) , (7)

Kus R- helirõhk,  - keskmise tihedusega, υ on heli kiirus antud keskkonnas.

6.Intensiivsuse tase. Intensiivsuse tase (helitugevuse tase) on füüsikaline suurus, mis on arvuliselt võrdne:

L=lg(I/I 0 ) , (8)

Kus I- heli intensiivsus, I 0 =10 -12 W/m 2 - madalaim intensiivsus, mida inimkõrv tajub sagedusel 1000 Hz.

Intensiivsuse tase L, mis põhinevad valemil (8), mõõdetakse bellides ( B). L = 1 B, Kui I=10I 0 .

Maksimaalne intensiivsus, mida inimkõrv tajub I max =10 W/m 2 , st. I max / I 0 =10 13 või L max =13 B.

Sagedamini mõõdetakse intensiivsust detsibellides ( dB):

L dB =10 lg(I/I 0 ) ,L = 1dB juures I = 1,26I 0 .

Helitugevuse taseme saab leida helirõhu kaudu.

Sest I~ R 2 , See L(dB) = 10 lg(I/I 0 ) = 10 log(P/P 0 ) 2 = 20 log(P/P 0 ) , Kus P 0 = 2  10 -5 Pa (I juures 0 =10 -12 W/m 2 ).

7.toon nimetatakse heli, mis on perioodiline protsess (heliallika perioodilisi võnkeid ei pruugita teostada harmoonilise seaduse järgi). Kui heliallikas teeb harmoonilist võnkumist x=ASinωt, siis nimetatakse seda heli lihtne või puhas toon. Mitteharmooniline perioodiline võnkumine vastab keerulisele toonile, mida Fourier' teoreemi järgi saab esitada lihtsate sagedustega toonide kogumina.  O(põhitoon) ja 2  O , 3  O jne, kutsuti ülemtoonid vastavate amplituudidega.

8.akustiline spekter heli on vastavate sageduste ja amplituudidega harmooniliste vibratsioonide kogum, milleks saab etteantud komplekstooni lagundada. Kompleksne toonispekter on vooderdatud, st. sagedused  O, 2  O jne.

9. Müra ( heli müra ) nimetatakse heliks, mis on elastse keskkonna osakeste kompleksne ajaliselt mittekorduv vibratsioon. Müra on kombinatsioon juhuslikult muutuvatest keerukatest toonidest. Müra akustiline spekter koosneb peaaegu igast helivahemikus olevast sagedusest, st. müra akustiline spekter on pidev.

Heli võib olla ka helibuumi kujul. helibuum- see on lühiajaline (tavaliselt intensiivne) heliefekt (plaks, plahvatus jne).

10.Helilaine läbitungimis- ja peegelduskoefitsiendid. Meediumi oluline omadus, mis määrab heli peegeldumise ja läbitungimise, on lainetakistus (akustiline impedants) Z= υ , Kus  - keskmise tihedusega, υ on heli kiirus keskkonnas.

Kui tasapinnaline laine langeb näiteks tavaliselt kahe meediumi vahelisele liidesele, läheb heli osaliselt teise keskkonda ja osa helist peegeldub. Kui heli intensiivsus langeb I 1 , möödub - I 2 , peegeldub I 3 =I 1 - Mina 2 , See:

1) helilainete läbitungimiskoefitsient  helistas  =I 2 /I 1 ;

2) peegelduskoefitsient  kutsus:

= I 3 /I 1 =(I 1 - Mina 2 )/ I 1 =1-I 2 /I 1 =1-  .

Rayleigh näitas seda  =

Kui υ 1  1 = υ 2  2 , See  =1 (maksimaalne väärtus), samas  =0 , st. peegeldunud laine puudub.

Kui Z 2 >>Z 1 või υ 2  2 >> υ 1  1 , See   4 υ 1  1 / υ 2  2 . Näiteks kui heli liigub õhust vette, siis  =4(440/1440000)=0,00122 või 0,122% langeva heli intensiivsus tungib õhust vette.

11. Reverbi mõiste. Mis on reverb? Suletud ruumis peegeldub heli järk-järgult väheneva intensiivsusega korduvalt laest, seintelt, põrandalt jne. Seetõttu kostub pärast heliallika lõpetamist mitme peegelduse tõttu mõnda aega heli (sumin).

Reverb nimetatakse heli järkjärguliseks nõrgenemise protsessiks suletud ruumides pärast helilainete allika kiirguse lakkamist. Reverb aeg nimetatakse aega, mille jooksul heli intensiivsus kaja ajal väheneb 10 6 korda. Klassiruumide, kontserdisaalide jms kujundamisel. arvestama teatud aja (ajaintervalli) järelkaja saamise vajadust. Nii on näiteks ametiühingute maja sammaste saali ja Moskva Suure Teatri järelkõlaaeg tühjade ruumide puhul vastavalt 4,55 s ja 2,05 s, täidetud ruumide puhul 1,70 s ja 1,55 s.

Labor nr 5

Audiomeetria

Õpilane peab teadma: mida nimetatakse heliks, heli olemus, heli allikad; heli füüsikalised omadused (sagedus, amplituud, kiirus, intensiivsus, intensiivsuse tase, rõhk, akustiline spekter); heli füsioloogilised omadused (kõrgus, valjus, tämber, antud inimese poolt tajutavad vibratsiooni minimaalsed ja maksimaalsed sagedused, kuuldavuse lävi, valulävi) nende seos heli füüsikaliste omadustega; inimese kuuldeaparaat, heli tajumise teooria; heliisolatsiooni koefitsient; akustiline impedants, heli neeldumine ja peegeldus, helilainete peegeldus- ja läbitungimistegurid, järelkõla; heli uurimismeetodite füüsikalised alused kliinikus, audiomeetria mõiste.

Õpilane peab suutma: heligeneraatori abil eemaldage kuulmisläve sõltuvus sagedusest; määrake teie poolt tajutavad minimaalsed ja maksimaalsed vibratsioonisagedused, tehke audiomeetri abil audiogramm.

Lühike teooria

Heli. Heli füüsikalised omadused.

heli nimetatakse mehaanilisteks laineteks, mille elastse keskkonna osakeste võnkesagedus on 20 Hz kuni 20 000 Hz, mida tajub inimkõrv.

Füüsiline nimetage neid heli omadusi, mis eksisteerivad objektiivselt. Need ei ole seotud inimese helivibratsiooni tajumise iseärasustega. Heli füüsikalisteks omadusteks on sagedus, vibratsiooni amplituud, intensiivsus, intensiivsuse tase, helivõnke levimise kiirus, helirõhk, heli akustiline spekter, helivõnkete peegeldus- ja läbitungimistegurid jne. Vaatleme neid lühidalt.

1. Võnkesagedus. Helivõnke sagedus on elastse keskkonna (milles helivõnked levivad) osakeste vibratsioonide arv ajaühikus. Heli vibratsiooni sagedus jääb vahemikku 20 - 20000 Hz. Iga konkreetne inimene tajub teatud sagedusvahemikku (tavaliselt veidi üle 20 Hz ja alla 20 000 Hz).

2. Amplituud helivibratsiooniks nimetatakse keskkonna võnkuvate osakeste (milles helivibratsioon levib) suurimat kõrvalekallet tasakaaluasendist.

3. helilaine intensiivsus(või heli võimsus) on füüsikaline suurus, mis on arvuliselt võrdne helilaine poolt ajaühikus läbi helilaine kiirusvektoriga risti orienteeritud pinnaühiku pindala kantud energia suhtega, see tähendab:

Kus W- laineenergia, t on piirkonna kaudu energia ülekande aeg S.

Intensiivsuse ühik: [ I] \u003d 1J / (m 2 s) \u003d 1 W / m 2.

Pöörame tähelepanu asjaolule, et helilaine energia ja vastavalt ka intensiivsus on otseselt võrdelised amplituudi ruuduga. A» ja sagedus « ω » helivibratsioonid:

W~A2 Ja I ~ A2 ; W ~ ω 2 Ja I ~ ω 2.

4. Heli kiirus nimetatakse helivõngete energia levimiskiiruseks. Tasapinnalise harmoonilise laine puhul on faasikiirus (võnkefaasi (lainefrondi) levimiskiirus, näiteks maksimaalne või minimaalne, st keskkonna hulk või harvendamine) võrdne lainekiirusega. Kompleksse võnke puhul (Fourieri teoreemi järgi võib seda esitada harmooniliste võnkumiste summana) võetakse kasutusele mõiste rühma kiirus on lainete rühma levimiskiirus, millega antud laine kannab energiat.

Heli kiiruse mis tahes keskkonnas saab leida järgmise valemiga:

Kus E- keskkonna elastsusmoodul (Youngi moodul), r on söötme tihedus.

Söötme tiheduse suurenemisega (näiteks 2 korda) elastsusmoodul E suureneb suuremal määral (rohkem kui 2 korda), seetõttu suureneb keskkonna tiheduse suurenemisega heli kiirus. Näiteks heli kiirus vees on ≈ 1500 m/s, terases - 8000 m/s.

Gaaside puhul saab valemi (2) teisendada ja saada järgmisel kujul:

(3)

kus g = C R /C V on gaasi molaarsete või erisoojusvõimsuste suhe konstantsel rõhul ( C R) ja konstantsel helitugevusel ( C V).

R on universaalne gaasikonstant ( R = 8,31 J/mol K);

T- absoluutne temperatuur Kelvini skaalal ( T = t o C+273);

M- gaasi molaarmass (tavalise õhugaaside segu jaoks

М=29×10 -3 kg/mol).

Õhu jaoks kl T = 273 000 ja normaalne atmosfäärirõhk, heli kiirus on υ=331,5 » 332 m/s. Tuleb märkida, et laine intensiivsust (vektori suurust) väljendatakse sageli lainekiirusena:

või , (4)

Kus S×l- maht, u=W/S×l on mahuline energiatihedus. Vektorit võrrandis (4) nimetatakse Umov vektor.

5.helirõhk nimetatakse füüsikaliseks suuruseks, mis on arvuliselt võrdne survejõu mooduli suhtega F keskkonna võnkuvad osakesed, milles heli levib piirkonda S survejõu vektori suhtes risti orienteeritud platvorm.

P=F/S [P]= 1N / m 2 \u003d 1Pa (5)

Helilaine intensiivsus on otseselt võrdeline helirõhu ruuduga:

I \u003d P 2 / (2r υ), (7)

Kus R- helirõhk, r- keskmise tihedusega, υ on heli kiirus antud keskkonnas.

6.Intensiivsuse tase. Intensiivsuse tase (helitugevuse tase) on füüsikaline suurus, mis on arvuliselt võrdne:

L=lg(I/I 0), (8)

Kus I- heli intensiivsus, I 0 \u003d 10 -12 W / m 2- madalaim intensiivsus, mida inimkõrv tajub sagedusel 1000 Hz.

Intensiivsuse tase L, mis põhinevad valemil (8), mõõdetakse bellides ( B). L = 1 B, Kui I = 10I0.

Maksimaalne intensiivsus, mida inimkõrv tajub I max \u003d 10 W / m 2, st. I max / I 0 = 10 13 või L max \u003d 13 B.

Sagedamini mõõdetakse intensiivsust detsibellides ( dB):

L dB = 10 lg (I/I 0), L = 1 dB juures I = 1,26I 0.

Helitugevuse taseme saab leida helirõhu kaudu.

Sest I ~ R 2, See L(dB) = 10 lg (I/I 0) = 10 lg (P/P 0) 2 = 20 lg (P/P 0), Kus P 0 \u003d 2 × 10 -5 Pa (I 0 \u003d 10 -12 W / m 2 juures).

7.toon nimetatakse heli, mis on perioodiline protsess (heliallika perioodilisi võnkeid ei pruugita teostada harmoonilise seaduse järgi). Kui heliallikas teeb harmoonilist võnkumist x=ASinωt, siis nimetatakse seda heli lihtne või puhas toon. Mitteharmooniline perioodiline võnkumine vastab keerulisele toonile, mida saab esitada Fourneti teoreemi abil lihtsate sagedustega toonide kogumina. n o(põhitoon) ja 2n umbes, 3n umbes jne, kutsuti ülemtoonid vastavate amplituudidega.

8.akustiline spekter heli on vastavate sageduste ja amplituudidega harmooniliste vibratsioonide kogum, milleks saab etteantud komplekstooni lagundada. Kompleksne toonispekter on vooderdatud, st. sagedused n o, 2n o jne.

9. Müra( heli müra ) nimetatakse heliks, mis on elastse keskkonna osakeste kompleksne ajaliselt mittekorduv vibratsioon. Müra on kombinatsioon juhuslikult muutuvatest keerukatest toonidest. Müra akustiline spekter koosneb peaaegu igast helivahemikus olevast sagedusest, st. müra akustiline spekter on pidev.

Heli võib olla ka helibuumi kujul. helibuum- see on lühiajaline (tavaliselt intensiivne) heliefekt (plaks, plahvatus jne).

10.Helilaine läbitungimis- ja peegelduskoefitsiendid. Meediumi oluline omadus, mis määrab heli peegeldumise ja läbitungimise, on lainetakistus (akustiline impedants) Z=r υ, Kus r- keskmise tihedusega, υ on heli kiirus keskkonnas.

Kui tasapinnaline laine langeb näiteks tavaliselt kahe meediumi vahelisele liidesele, läheb heli osaliselt teise keskkonda ja osa helist peegeldub. Kui heli intensiivsus langeb ma 1, möödub - ma 2, peegeldub I 3 \u003d I 1 - I 2, See:

1) helilainete läbitungimiskoefitsient b helistas b = I 2 / I 1;

2) peegelduskoefitsient a kutsus:

a \u003d I 3 / I 1 \u003d (I 1 -I 2) / I 1 \u003d 1-I 2 / I 1 \u003d 1-b.

Rayleigh näitas seda b=

Kui υ 1 r 1 = υ 2 r 2, See b = 1(maksimaalne väärtus), samas a=0, st. peegeldunud laine puudub.

Heli kui füüsikalist nähtust iseloomustab helirõhk P(Pa), intensiivsus I(W / m 2) ja sagedus f(Hz).

Heli kui füsioloogilist nähtust iseloomustavad heli tase (telefonid) ja valjus (une).

Helilainete levimisega kaasneb võnkeenergia ülekandmine ruumis. Selle kogus läbib piirkonda
1 m 2, mis asub risti helilaine levimissuunaga, määrab heli intensiivsuse või tugevuse I,

W / m 2, (7,1)

Kus E on heli energiavoog, W; S- Pindala, m2 .

Inimese kõrv ei ole tundlik heli intensiivsuse, vaid rõhu suhtes. R, mille esitab helilaine, mis määratakse valemiga

Kus F on normaalne jõud, millega helilaine toimib pinnal, N; S on pindala, millele helilaine langeb, m 2 .

Helitugevused ja helirõhutasemed, millega tuleb praktikas tegeleda, on väga erinevad. Helisageduste võnkumisi on inimkõrv tajutav ainult teatud intensiivsuse või helirõhu korral. Helirõhu läviväärtusi, mille juures heli ei tajuta või heliaisting muutub valuks, nimetatakse vastavalt kuulmisläveks ja valuläveks.

Kuulmislävi sagedusel 1000 Hz vastab heliintensiivsusele 10 -12 W/m 2 ja helirõhule 2·10 -5 Pa. Helitugevusel 1 W/m 2 ja helirõhul 2·10 1 Pa (sagedusel 1000 Hz) tekib kõrvades valutunne. Neid tasemeid nimetatakse valuläveks ja need ületavad kuulmisläve vastavalt 10 12 ja 10 6 korda.

Müra hindamiseks on mugav mõõta mitte intensiivsuse ja rõhu absoluutväärtust, vaid nende suhtelist taset logaritmilistes ühikutes, mida iseloomustab tegelikult tekitatud intensiivsuse ja rõhu suhe nende väärtustesse, mis vastavad kuulmislävele. Logaritmilisel skaalal vastab heli intensiivsuse ja rõhu suurenemine 10 korda tundlikkuse suurenemisele 1 ühiku võrra, mida nimetatakse valgeks (B):

, Bel, (7,3)

(9.3)

Kus I o ja R o - intensiivsuse ja helirõhu algväärtused (heli intensiivsus ja rõhk kuulmislävel).

Algarvu 0 (null) jaoks kasutas Bel kuulmislävi helirõhu väärtuseks 2,10 -5 Pa (kuulmise või tajumise lävi). Kogu kõrva poolt helina tajutav energia vahemik mahub nendes tingimustes 13–14 B. Mugavuse huvides ei kasutata valget, vaid 10 korda väiksemat ühikut – detsibelli (dB), mis vastab helitugevuse minimaalsele suurenemisele. kõrva järgi eristatav.

Praegu on üldiselt aktsepteeritud iseloomustada müra intensiivsust helirõhutasemete kaudu, mis määratakse valemiga

, dB, (7,4)

Kus R- helirõhu efektiivväärtus, Pa; R o - helirõhu algväärtus (õhus Р o = 2 · 10 -5 Pa).

Kolmas oluline heli omadus, mis määrab selle kõrguse, on vibratsioonide sagedus, mida mõõdetakse 1 s (Hz) jooksul tehtud täielike vibratsioonide arvuga. Võnkesagedus määrab heli kõrguse: mida kõrgem on võnkesagedus, seda kõrgem on heli. Siiski sisse päris elu, sealhulgas tootmistingimustes, kohtame kõige sagedamini helisid sagedusega 50 kuni 5000 Hz. Inimese kuulmisorgan ei reageeri mitte absoluutsele, vaid suhtelisele sageduste tõusule: võnkesageduse kahekordistumist tajutakse kui tooni tõusu teatud summa võrra, mida nimetatakse oktaaviks. Seega on oktaav vahemik, mille ülemine piirsagedus on võrdne kahekordse alumise sagedusega.

See eeldus tuleneb asjaolust, et sageduse kahekordistamisel muutub helikõrgus sama palju, olenemata sagedusvahemikust, milles see muutus toimub. Iga oktaaviriba iseloomustab valemiga määratud geomeetriline keskmine sagedus

Kus f 1 – alumine piirsagedus, Hz; f 2 – ülemine piirsagedus, Hz.

Kogu inimese kuuldavate helide sagedusvahemik on jagatud oktaavideks, mille geomeetriline keskmine sagedus on 31,5; 63; 125; 250; 500; 1000; 2000; 4000 ja 8000 Hz.

Energia jaotus müra sageduste vahel on selle spektraalne koostis. Müra hügieenilisel hindamisel mõõdetakse nii selle intensiivsust (tugevust) kui ka spektraalset koostist sageduste lõikes.

Helide tajumine sõltub vibratsiooni sagedusest. Sama intensiivsusega, kuid erineva sagedusega helisid tajub kõrv ebavõrdselt valjuna. Kui sagedus muutub, muutuvad kuulmisläve määravad heli intensiivsuse tasemed oluliselt. Erineva intensiivsusega helide tajumise sõltuvust sagedusest illustreerivad nn võrdse valjuse kõverad (joon. 7.1). Erineva sagedusega helide tajumise taseme hindamiseks võetakse kasutusele helitugevuse taseme mõiste, s.o. erineva sagedusega, kuid sama helitugevusega helide tingimuslik vähendamine samale tasemele sagedusel 1000 Hz.

Riis. 7.1. Võrdsed helitugevuse kõverad

Helitugevuse tase on 1000 Hz sagedusega antud heli intensiivsuse tase (helirõhk), mis on sellega võrdselt vali kõrva. See tähendab, et iga võrdne helitugevuse kõver vastab ühele helitugevuse taseme väärtusele (valjust, mis on võrdne 0-ga, mis vastab kuulmislävele, kuni 120-ni, mis vastab valulävele). Helitugevust mõõdetakse süsteemivälises mõõtmeteta ühikus - phon.

Hinne heli tajumine helitugevuse taseme kasutamine, mõõdetuna fonides, ei anna täielikku füsioloogilist pilti heli mõjust kuuldeaparaadile, sest Helitaseme tõus 10 dB võrra tekitab tunde, et helitugevus kahekordistub.

Kvantitatiivse seose helitugevuse füsioloogilise tunde ja helitugevuse taseme vahel saab helitugevuse skaalalt. Helitugevuse skaala on hõlpsasti moodustatav, võttes arvesse suhet, et ühe poja helitugevuse väärtus vastab 40 helitugevuse tasemele (joonis 1). . 7.2).

Riis. 7.2. Helitugevuse skaala

Pikaajaline kokkupuude müraga kõrgel tasemel intensiivsus võib mõjutada kuulmisanalüsaatori tundlikkuse langust, samuti põhjustada närvisüsteemi häireid ja mõjutada organismi muid funktsioone (häirib und, segab rasket vaimset tööd), mistõttu erinevatele ruumidele ja mitmesugused töid paigaldatakse erinevaid vastuvõetavad tasemed müra.

Müra alla 30–35 dB ei tundu väsitav ega märgatav. See müratase on vastuvõetav lugemissaalides, haiglapalatites, öösiti elutubades. Projekteerimisbüroode, büroopindade puhul on lubatud müratase 50-60 dB.

Müra klassifikatsioon

Tootmismüra saab klassifitseerida erinevate kriteeriumide alusel.

Päritolu järgi - aerodünaamiline, hüdrodünaamiline, metalliline jne.

Sageduskarakteristiku järgi - madalsagedus (1-350 Hz), kesksagedus (350-800 Hz), kõrgsagedus (üle 800 Hz).

Spektri järgi - lairiba (pideva spektriga müra laiusega üle 1 oktaavi), tonaalne (müra, mille spektris on hääldatud toonid). Lairibamüra, millel on kõigil sagedustel sama helitugevus, nimetatakse tinglikult "valgeks". Müra tonaalne olemus praktilistel eesmärkidel tehakse kindlaks 1/3 oktaavi sagedusribades mõõtmise teel, ületades naaberribade taset ühes sagedusalas vähemalt 10 dB võrra.

Ajaliste tunnuste järgi jaguneb müra püsivaks ehk stabiilseks ja mittepüsivaks. Püsiv müra on müra, mille helitase 8-tunnise tööpäeva jooksul või mõõtmise ajal elamute ja ühiskondlike hoonete ruumides, elamuarendusterritooriumil muutub ajas mitte rohkem kui 5 dBA, mõõdetuna helitaseme mõõturile iseloomulik aeg "aeglaselt".

Katkendlik müra on müra, mille helitase 8-tunnise tööpäeva jooksul, töövahetuse ajal või mõõtmiste ajal elamute ja ühiskondlike hoonete ruumides, elamuarendusterritooriumil muutub ajas rohkem kui 5 dBA kellaajal mõõdetuna. mürataseme mõõtjale iseloomulik "aeglaselt".

Katkendlik müra võib olla kõikuv, katkendlik ja impulsiivne:

ajas muutuv müra on müra, mille helitase muutub aja jooksul pidevalt;

katkendlik müra - see on müra, mille helitase muutub järk-järgult (5 dBA või rohkem) ja intervallide kestus, mille jooksul tase püsib konstantsena, on 1 s või rohkem;

impulssmüra on müra, mis koosneb ühest või mitmest helisignaalist, millest igaüks on lühem kui 1 s ja mille helitasemed on dBA-s I ja dBA, mõõdetuna vastavalt ajakarakteristikutel "impulss" ja "aeglane", erinevad vähemalt 7 dB võrra.

Kahele uusimad liigid müra (katkendlik ja pulss) iseloomustab helienergia järsk muutus ajas (viled, piiksud, sepavasara löögid, lasud jne).

iseloomulik pidev müra töökohtadel on helirõhutasemed dB-des oktaaviribades, mille geomeetriline keskmine sagedus on 31,5; 63; 125; 250; 500; 1000; 2000; 4000; 8000 Hz, määratud valemiga (7.4).

Töökohtade pideva lairibamüra tunnuseks on lubatud võtta helitaset dBA-des, mõõdetuna helitaseme mõõturi ajakarakteristikul "aeglane", mis määratakse järgmise valemiga:

, dBA, (7,6)

kus P (A) on helirõhu ruutkeskmine väärtus, võttes arvesse mürataseme mõõturi parandust "A", Pa

Töökohtade katkendliku müra tunnuseks on ekvivalentne (energia mõttes) helitase dBA-des.

ekvivalentne (energia) helitase, L A(eq), antud katkendliku müra dBA-des, on pideva lairibamüra helitase, mille helirõhk on sama RMS kui antud katkendmüra teatud ajavahemiku jooksul ja mis määratakse valemiga

, dBA, (7,7)

Kus p A(t) on helirõhu ruutkeskmise väärtus, võttes arvesse korrektsiooni " A"Müratase mõõtja, Pa; lk 0 - helirõhu algväärtus (õhus lk 0 = 2 10 -5 Pa); T– müra kestus, h.