Шум (Orb)

Испытатели NASA проводят измерения шума реактивного двигателя (1967)

Шум — беспорядочные колебания различной физической природы, отличающиеся сложностью временной и спектральной структуры. Первоначально слово шум относилось исключительно к звуковым колебаниям, однако в современной науке оно было распространено и на другие виды колебаний (радио-, электричество).

Классификация шумов

Шум — совокупность непериодических звуков различной интенсивности и частоты. С физиологической точки зрения шум — это всякий неблагоприятно воспринимаемый звук.

По спектру

Шумы подразделяются на стационарные и нестационарные.

По характеру спектра

По характеру спектра шумы подразделяют на:

• широкополосный шум с непрерывным спектром шириной более 1 октавы;
• тональный шум, в спектре которого имеются выраженные тона. Выраженным тон считается, если одна из третьоктавных полос частот превышает остальные не менее, чем на 10 дБ.

По частоте (Гц)

По частотной характеристике шумы подразделяются на:

• низкочастотный (<300 Гц)
• среднечастотный (300—800 Гц)
• высокочастотный (>800 Гц)

По временны́м характеристикам

• стационарный;
• нестационарный:
  • колеблющийся;
  • прерывистый;
  • импульсный.

По природе возникновения

• Механический
• Аэродинамический
• Гидравлический
• Электромагнитный

Отдельные категории шумов

• Белый шум — стационарный шум, спектральные составляющие которого равномерно распределены по всему диапазону задействованных частот.
• Цветные шумы — некоторые виды шумовых сигналов, которые имеют определённые цвета, исходя из аналогии между спектральной плотностью сигнала произвольной природы и спектрами различных цветов видимого света.
• Розовый шум (в строительной акустике), у которого уровень звукового давления изменяется в октавной полосе частот. Обозначение: С;

Измерение шумов

Замер дозиметром

Шумомер «Октава-121»

Звуки разной частоты, создающие одинаковое (физическое) звуковое давление, субъективно воспринимаются органом слуха человека как имеющие не одинаковую громкость. Разработаны поправки для учёта физической и субъективной громкости. Измерение шума и ограничения максимально допустимой громкости обычно делают с коррекцией А (обозначение — дБА)

Для количественной оценки шума используют усредненные параметры, определяемые на основании статистических законов. Для измерения характеристик шума применяются шумомеры, частотные анализаторы, коррелометры и др.

Уровень шума чаще всего измеряют в децибелах (20 дБ — звуковое давление в 10 раз выше стандартного порога слышимости; 40 дБ — в 100 раз).

Сила звука в децибелах:

• Разговор: 40—45
• Офис: 50—60
• Улица: 70—80
• Фабрика (тяжелая промышленность): 70—110
• Цепная пила: 100
• Старт реактивного самолёта: 120
• У раструба вувузелы: 130

Для измерения акустического шума Стивеном Орфилдом (Steven Orfield) была основана в Южном Миннеаполисе «Лаборатория Орфилд» (Orfield Laboratories). Чтобы достичь исключительной тишины, в комнате использованы стекловолоконные акустические платформы толщиной в метр, двойные стены из изолированной стали и бетон толщиной в 30 см. Комната блокирует 99,99 процентов внешних звуков и поглощает внутренние. Эта камера используется многими производителями для тестирования громкости своих продуктов, таких как клапаны сердца, звук дисплея мобильного телефона, звук переключателя на приборной панели автомобиля. Также её используют для определения качества звука.

Для измерения уровня шума обычно применяют шумомеры. Но для здоровья обычно опасна не столько громкость, сколько доза часто встречающегося умеренно сильного шума. Для определения дозы (эквивалентного уровня) шума, когда он не постоянен, используют шумовые дозиметры. Специалисты-профпатологи из «Екатеринбургского медицинско-­научного центра профилактики и охраны здоровья рабочих промпредприятий» Роспотребнадзора проверили результаты измерений шумомерами при специальной оценке условий труда, и оказалось, что фактический уровень шума может быть выше, например, на 19,7 дБ.

Эти результаты согласуются с требованиями к измерению воздействия производственного шума в США: государственные инспектора используют только дозиметры. Разработаны маленькие приборы, которые крепятся на прищепке около головы работника.

Использование смартфона с калиброванным внешним микрофоном для измерения шума

Исследования Национального института охраны труда показали, что установка на смартфон внешнего калиброванного микрофона, и подходящего приложения (например микрофон iMM-6, $15; и приложений NoiSee, SPL Pro, SPLnFFT, SoundMeter) можно достаточно точно измерять уровень шума от 65 до 95 дБ.

Источники шума

Источниками акустического шума могут служить любые колебания в твёрдых, жидких и газообразных средах; в технике основные источники шума — различные двигатели и механизмы. Общепринятой является следующая классификация шумов по источнику возникновения:

• механические;
• гидравлические;
• аэродинамические;
• электрические.

Повышенная шумность машин и механизмов часто является признаком наличия в них неисправностей или нерациональности конструкций. Источниками шума на производстве является транспорт, технологическое оборудование, системы вентиляции, пневмо- и гидроагрегаты, а также источники, вызывающие вибрацию.

Неакустические шумы

• Радиоэлектронные шумы — случайные колебания токов и напряжений в радиоэлектронных устройствах, возникают в результате неравномерной эмиссии электронов в электровакуумных приборах (дробовой шум, фликкер-шум), неравномерности процессов генерации и рекомбинации носителей заряда (электронов проводимости и дырок) в полупроводниковых приборах, теплового движения носителей тока в проводниках (тепловой шум); см. также Электромагнитный шум, Шум (радио);
  • Цифровой шум изображения;
• тепловое излучение Земли и земной атмосферы, а также планет, Солнца, звёзд, межзвёздной среды и т. д. (шумы космоса);
• на Земле также имеются необъяснимые шумовые явления (см. звуковые аномалии).

Воздействие шума

На человека

Основная статья: Промышленный шум

Шум звукового диапазона замедляет реакцию человека на поступающие от технических устройств сигналы, это приводит к снижению внимания и увеличению ошибок при выполнении различных видов работ. Шум угнетает центральную нервную систему (ЦНС), вызывает изменения скорости дыхания и пульса, способствует нарушению обмена веществ, возникновению сердечно-сосудистых заболеваний, язвы желудка, гипертонической болезни.
При воздействии шума высоких уровней (более 140 дБ) возможен разрыв барабанных перепонок, контузия, а при ещё более высоких (более 160 дБ) — и смерть.

Шум, производимый ветроэлектростанциями, также воздействует на среду обитания человека и природы.

Гигиеническое нормирование шума

Для определения допустимого уровня шума на рабочих местах, в жилых помещениях, общественных зданиях и территории жилой застройки используется ГОСТ 12.1.003-2014. ССБТ «Шум. Общие требования безопасности», СН 2.2.4/2.1.8.562-96 «Шум на рабочих местах, в помещениях жилых, общественных зданий и на территории жилой застройки». Нормирование шума звукового диапазона осуществляется по предельному спектру уровня шума и по дБА. Этот метод устанавливает предельно допустимые уровни (ПДУ) в девяти октавных полосах со среднегеометрическими значениями частот 31,5, 63, 125, 250, 500, 1000, 2000, 4000, 8000 Гц.

Санитарные нормы СН 2.2.4/2.1.8.562-96 Шум на рабочих местах, в помещениях жилых, общественных зданий и на территории жилой застройки

Рабочее место		Уровни звукового давления, дБ, в октавных полосах со среднегеометрическими частотами, Гц									Уровни звука и эквивалентные уровни звука (в дБА)	Максимальные уровни звука LАмакс, дБА
		31,5 Гц	63 Гц	125 Гц	250 Гц	500 Гц	1000 Гц	2000 Гц	4000 Гц	8000 Гц
В помещениях проектно-конструкторских бюро, расчётчиков		86	71	61	54	49	45	42	40	38	50	-
В конторских помещений, в лабораториях		93	79	70	68	58	55	52	52	49	60	-
В помещениях диспетчерской службы		96	83	74	68	63	60	57	55	54	65	-
Дистанционное управление без речевой связи по телефону, в лабораториях		103	91	83	77	73	70	68	66	64	75	-
Выполнение всех видов работ на рабочих местах		107	95	87	82	78	75	73	71	69	80	-
Жилые комнаты квартир	с 7 до 23 ч.	79	63	52	45	39	35	32	30	28	40	55
	с 23 до 7 ч.	72	55	44	35	29	25	22	20	18	30	45
Территории, непосредственно прилегающие к жилым домам	с 7 до 23 ч.	90	75	66	59	54	50	47	45	44	55	70
	с 23 до 7 ч.	83	67	57	49	44	40	42	43	40	45	60

После перехода от советской концепции профилактики профессиональных заболеваний к т.н. концепции "управления риском" значение среднесменного ПДУ стало 80 дБА (пиковый уровень шума с С-коррекцией - 137 дБС, максимальные уровни шума с А-коррекцией, при временной коррекции шумомера "Медленно" - 110 дБА, "импульс" - 125 дБА). В то же время в ряде стран есть ПДУ для отдельных видов работ, требующих сосредоточенности, при которых ПДУ значительно меньше 80 дБА (например: 70 дБА в КНР - при выполнении работ, требующих повышенной точности, 55 дБА в Германии, 55 и 70 дБА в Норвегии).

На природу

Подводные

В последнее время появились данные, что мощные двигатели кораблей и подводных лодок, и особенно гидролокаторы и сонары сильно мешают подводным обитателям, пользующимся гидролокационным способом общения и поиска добычи. Особенно страдают некоторые виды китов и дельфинов.

Некоторые необъяснимые ранее случаи массовой гибели китов, их «выбрасывания на берег» теперь нашли объяснение. В ряде случаев явление может быть связано с военными учениями, в ходе которых млекопитающие глохнут, и теряют способность ориентироваться.

См. также

• Отношение сигнал/шум
• Шумоподавление
• Шумомер
• Шумовое загрязнение
• Промышленный шум
• Вибрация
• Тишина
• Рекомендации NIOSH по защите от шума

Литература

• Бысько М. В. Шумология // Медиамузыка. — 2014. — № 3.
• Лишевский В. Шум // Наука и жизнь : журнал. — 1985. — № 9. — С. 31—32, I. — ISSN 0028-1263.
• Тэйлор Р. Шум. — М.: Мир, 1978.
• СН 2.2.4/2.1.8.562-96 Шум на рабочих местах, в помещениях жилых, общественных зданий и на территории жилой застройки"
• Руководство по гигиенической оценке факторов рабочей среды и трудового процесса. Критерии и классификация условий труда. Руководство. Р 2.2.2006 — 05
• МУК 4.3.2194-07 Контроль уровня шума на территории жилой застройки, в жилых и общественных зданиях и помещениях
• ГОСТ 31296.1-2005 Шум. Описание, измерение и оценка шума на местности.

Ссылки

• Уровни громкости различных источников шума
• Современные автомобили становятся все тише
• Шум вокруг нас // «Наука и жизнь». — 2006. — № 4.