Шум – это беспорядочное сочетание звуков различной частоты и интенсивности (силы), возникающих при механических колебаниях в твердых, жидких и газообразных средах. Звуковые волны возникают при нарушении стационарного состояния среды вследствие воздействия на нее какой-либо возмущающей силы. Звуки, издаваемые гармонически колеблющимся телом, называются музыкальным тоном. Музыкальные тоны отличаются громкостью и высотой. Громкость определяется амплитудой колебаний, высота звука определяется частотой.

Органы слуха человека воспринимают звуковые волны с частотой 16….20000 Гц. Колебания с частотой ниже 16 Гц (инфразвук) и выше 20000 Гц (ультразвук) не вызывают слуховых ощущений, но оказывают биологическое воздействие на организм.

При звуковых колебаниях частиц среды в ней возникает переменное давление Р. В каждой точке звукового поля давление и скорость движения воздуха изменяются во времени. Разность между мгновенным значением давления и средним давлением, которые наблюдаются в невозмущенной среде, называют звуковым давлением; измеряется в Па.

Распространение звуковых волн сопровождается переносом энергии, величина которой определяется интенсивностью звука I.

Интенсивностью звука называется средний поток звуковой энергии в единицу времени в какой-либо точке среды, отнесенной к единице поверхности; измеряется в Вт/м².

Минимальное звуковое давление Р_о и минимальная интенсивность звука I_о, различаемые ухом человека, называются пороговыми. Интенсивности едва слышимых звуков (порог слышимости) и интенсивность звуков, вызывающих болевые ощущения (болевой порог), отличаются друг от друга более чем в миллион раз. Поэтому для оценки шума удобно измерять не абсолютные значения интенсивности звукового давления, а относительные их уровни в логарифмических единицах, взятые по отношению к пороговым значениям P_о и I_о.

Уровень интенсивности звука определяется по формуле

 

L_I = 10 lg (I / I_о), (2.8)

 

где : I – интенсивность звука в данной точке; Вт/м²;

I_о – интенсивность звука, соответствующая порогу слышимости, равному (1*10^-12) Вт/м² при частоте 1000 Гц.

 

Уровень звукового давления определяется по формуле

 

L_р = 20 lg (P \ P_о), (2.9)

 

где: Р – звуковое давление в данной точке, Па;

Р_о – пороговое звуковое давление, равное (2 * 10^-5) Па.

 

Логарифмическая единица, отражающая десятикратную степень увеличения интенсивности звука над уровнем другого, называется белом. Пользуются единице в 10 раз меньшей – децибел (дБ). Диапазон звуков, воспринимаемых ухом человека, составляет 0…140 дБ.

Звуковые колебания различных частот при одинаковых уровнях звукового давления по-разному воздействуют на органы слуха человека.

Звуковую мощность и звуковое давление как величины переменные можно представить в виде суммы синусоидальных колебаний различной частоты.

Зависимость среднеквадратичных значений этих составляющих (или их уровней) от частоты называется частотным спектром шума.

Шум, в котором звуковая энергия распределена по всему спектру, называется широкополосным. Если прослушивается звук определенной частоты, то шум называется тональным. Шум, воспринимаемый как отдельные импульсы (удары), называется импульсным.

Обычно частотный спектр определяется опытным путем, находя звуковые давления не для каждой отдельной частоты, а для октавных (или третьоктавных) полос частот.

Среднегеометрическая октавная полоса частот f_ср определяется как:

 

f_ср. = ^f_H * f_b;

причем для октавных полос f_b / F_H = 2,

для третьоктавных f_b / f_H = 1,26,

 

где: f_b – верхняя частота,

f_H – нижняя частота.

 

По характеру спектра шумы подразделяются на низкочастотные (Мах звуковое давление < 400 ГЦ), среднечастотные (400 – 1000 Гц) и высокочастотные (> 1000 Гц).

Частотные спектры шума получают с помощью анализаторов шума, представляющих собой набор электрических фильтров, которые пропускают электрический звуковой сигнал в определенной полосе частот (полосе пропускания).

По временным характеристикам шумы подразделяются на постоянные и непостоянные.

Непостоянные бывают:

• колеблющиеся по времени, уровень звука которых непрерывно изменяется во времени;
• прерывистые, уровень звука которых резко падает до уровня фонового шума;
• импульсные, состоящие из сигналов менее 1с.

назад | содержание | вперед