ИЗМЕРЕНИЕ ПРЕРЫВИСТОГО ШУМА И РАСЧЕТ ЭКВИВАЛЕНТНЫХ УРОВНЕЙ Текст научной статьи по специальности «Физика»

ЛИТЕРАТУРА. Звягинцев Д. Г., Перцовская А. Ф., Я х -н и н Е. Д. и др. Микробиология, 1971, в. 6, с. 1024. — Звягинцев Д. Г. В кн.: Вопросы численности биомассы и продуктивности почвенных микроорганизмов. 1972.

Поступила 28/У1 1973 год»

УДК 613.644-073.461

А. В. Колганов

ИЗМЕРЕНИЕ ПРЕРЫВИСТОГО ШУМА И РАСЧЕТ ЭКВИВАЛЕНТНЫХ УРОВНЕЙ

Институт гигиены труда и профзаболеваний, Донецк

Биологическая активность прерывистого шума в отличие от стабильного зависит не столько от уровня звукового давления и спектрального состава, сколько от таких его параметров, как время нарастания переднего фронта, соотношение длительности импульса и паузы, разница между пиковым уровнем импульса и фоном в паузе (Е. Ц. Андреева-Галанина и Г. А. Суворов; А. А. Аркадьевский и Л. И. Максимова; О. П. Шепелин; Г. А. Суворов, и др.).

В настоящей работе прерывистым считается шум, характеризующийся разграниченным во времени чередованием пауз и импульсов, где под импульсом шума понимается кратковременное (от сотых долей секунды до нескольких минут) повышение уровня звукового давления (более чем на 6 дБ) в данной точке звукового поля. Исследования, проведенные лабораторией шума и вибрации Донецкого института гигиены труда и профзаболеваний на некоторых металлургических заводах, позволяют выделить 2 основные причины возникновения прерывистых шумов на производстве. Одной из таких причин является удар инструмента об обрабатываемый материал (работа барабанных и летучих ножниц, кузнечно-прессового оборудования, аэродинамические «хлопки» и т. д.). Шумы, возникающие при этом, характеризуются малым временем нарастания переднего фронта (10—90 мс), короткими длительностями звучаний (до 1 с), высокими пиковыми уровнями звуковых давлений (до 140 дБ А и выше), обычно треугольной формой импульса с экспоненциальным или линейным спадом заднего фронта. В смысле биологической активности такие шумы наиболее опасны. Другой причиной возникновения прерывистых шумов на производстве служит трение соприкасающихся поверхностей (резание металла дисковыми пилами, движение его по стелюгам холодильников и т. д.). Шумы трения характеризуются большим временем нарастания (250—1000 мс), большими длительностями звучаний и пауз (1—20 с и более) и несколько меньшими по сравнению с шумами 1-й группы уровнями звукового давления (до 120 дБА). Биологическая активность этих шумов приближается к активности стабильного шума такой же средней мощности.

Поэтому правильная гигиеническая оценка прерывистого шума помогает найти наиболее действенные методы профилактики. Отечественной промышленностью не выпускаются приборы, позволяющие измерять прерывистые шумы, а импульсные шумомеры иностранных фирм (РБЛ-202 фирмы ИРТ, 2204 фирмы Брюль и Кьер и т. д.), во-первых, труднодоступны, а во-вторых, не дают характеристики всех необходимых параметров шума (времени нарастания, длительности импульса и т. д.).

Работы сотрудников лаборатории показали, что для гигиенических исследований прерывистых шумов может быть применен измерительный тракт, состоящий из последовательно включенных микрофона, усилителя с малым собственным шумом и предварительно прокалиброванного светолу-чевого осциллографа. Осциллограф калибруют следующим образом. На вход измерительного тракта подают шум известного уровня Ьг, £.2, Ь3,. . .,

Форма импульсов прерывистого шума. а «б — треугольная. « — прямоугольная, г — трапециевидная; тонкая линия — возможная конфигурация на осциллограмме, толстая — расчетная модель.

Находят средние значения амплитуды колебаний луча гальванометра А^ А2, А3, . . ., Ап. По этим точкам строят кривую зависимости амплитуды отклонения луча гальванометра (в мм) от уровня звукового давления (в дБ) на входе измерительного тракта. Полученный график используют при расшифровке осциллограмм. Для этого на осциллограмме определяют максимальные амплитуды 5—10 следующих друг за другом импульсов (в мм) и находят среднее значение амплитуды. Откладывая на графике эту величину, находят уровень звукового давления прерывистого шума (в дБ).

Определяя средний уровень звукового давления при прямоугольной форме импульса (см. рисунок), необходимо учитывать максимальные и минимальные значения амплитуды луча гальванометра в импульсе. Если полученные значения на уровне значимости 0,05 недостоверны, то количество импульсов, включенных в разработку, увеличивают. При определении времени нарастания, длительности импульса и паузы пользуются отметками времени, которые наносят на бумагу отметчиком осциллографа. Наиболее удобен интервал отметок в 0,01 с. Расстояние между отметками зависит от скорости и составляет 1—2 мм. При тщательной обработке материала точность составляет 2—5 мс. Усредняя результаты измерений по большему числу мгновенных значений, сводят до минимума число возможных ошибок, связанных с неравномерностью движения ленты осциллографа и неравномерностью токоамплитудной характеристики прибора.

Правда, время интегрирования (постоянная времени) прибора остается практически неизвестным, и только приблизительно можно считать его равным длительности периода колебаний рамки гальванометра на рабочей частоте. Погрешность измерений, особенно при больших (больше 100 дБ) уровнях звукового давления, может составлять 3—4 дБ. Эти недостатки компенсируются тем, что прибор дает полную характеристику всех параметров прерывистого шума.

Спектральный состав импульсов и фона можно оценить с помощью стандартного шумоизмерительного тракта (Л. Н. Шкаринов), например ИШВ-1, так как сигнал на входе измерительного тракта пропорционален сигналу на выходе и мало зависит от частоты. Поэтому спектр прерывистого шума ударного характера можно определить по максимальному отклонению стрелки измерительного тракта. Его получают прибавлением разности между пиковым уровнем в импульсе по результатам осциллографиро-вания и уровнем, замеренным шумомером, ко всем значениям величины звукового давления в октавных полосах частот, зарегистрированным по максимальным отклонениям стрелки анализатора. При времени квазистабильности импульса (время, в течение которого максимальный уровень звукового давления в импульсе меняется не более чем на 3 дБ) более 0,2 с спектр замеряют общепринятым методом на характеристике «быстро».

3*

67

Трудность дальнейшей обработки заключается в том, что прерывистые шумы различных производств существенно отличаются по физическим параметрам. Из-за этого до сих пор не выработан единый подход к оценке и сравнению их действия со стабильным шумом (Э. И. Денисов и соавт.).

Наиболее обоснованным нужно считать способ оценки прерывистого шума по количеству излучаемой звуковой энергии (Е. Ц. Андреева-Гала-нина и Г. А. Суворов). Действительно, энергия представляет собой универсальную и присущую абсолютно всем физическим, химическим и биологическим процессам величину. Именно поэтому она может служить для сравнения не только импульсных и стабильных шумов, но и для оценки влияния самых различных физических факторов среды — инфракрасного излучения (тепло), рентгеновского и радиоактивного излучения, видимого света и т. д. АМеНеу и МогМп предложили формулу, позволяющую перейти сразу от уровня звукового давления прерывистого шума' к эквивалентному уровню стабильного шума. Эта формула имеет вид:

¿,= 10 16[л/е-р*(1, -е_2''е " )/4р2] дБ. (1)

где п — частота импульсов (в с); Iе — время спада импульса в 2,87 раза (в е раз); рп — пиковая амплитуда импульса (р0 — 2- 10-Бн/м2).

Действие прерывистого шума на организм сравнивают с действием такого стабильного шума, уровень звукового давления которого равен вычисленному эквивалентному уровню. Однако эта формула неудобна, во-первых, ввиду громоздкости вычислений, во-вторых, из-за необходимости оперировать абсолютными уровнями звукового давления. Логарифмированием выражения, стоящего в скобках, формулу можно упростить, но незначительно.

Исследования показали, что в условиях производства за счет резонансных явлений и посторонних источников шума спад пикового значения амплитуды импульса до уровня фона подчиняется чаще всего линейному закону или с достаточной степенью точности может быть сведен к нему. При таком допущении можно получить более простые и удобные формулы: вычисления по ним могут быть выполнены с помощью четырехзначных таблиц В. М. Брадиса; кроме того, можно определить эквивалентные уровни для импульсов различной формы.

При треугольной форме импульса:

¿» = [£п„к+ Ю1в(0.5./и.«)]дБ.

где /и — длительность одиночного импульса: ¿„ик п — частота импульсов (в с).

При трапециевидной форме импульса:

1*э = {¿пив + 'в [0,5-л (<и + '§)]) дБ, (3)

где — время квазистабильности импульса.

При прямоугольной форме импульса:

¿э= [¿пик-Ы01Е(/„.л)]ДБ. (4)

Легко видеть, что в последней формуле в случае стабильного шума Ю 1б(/„•") = 0 и Тогда £э = £пик. т.е. эквивалентный уровень

стабильного шума равен уровню звукового давления, замеренному шумо-мером.

Следует отметить также, что в результате вычислений по предложенным формулам (2, 3, 4) небольшие отклонения от требуемой формы импульса не вносят большой погрешности.

ЛИТЕРАТУРА. Андреева-Галанина Е. Ц., Суворов Г. А. Гиг. труда, 1969, №9, с. 8. — Аркадьевский А. А., Максимова Л. И. Гиг. и сан., 1968, №5, с. 29. —Денисов Э. И., Ковшов Н. И., Разумов И. К- и др. В кн.: Материалы 6-й Всесоюзн. акустической конференции. М., 1968,

(2)

— пиковый уровень;

— Суворов Г. А. Гиг. труда, 1970, № 7, с. 52. — Ш е п е л и н О. П. Гиг. и сан., 1963, № 2, с. 85. — Ш к а р и н о в Л. Н. В кн.: Гигиена труда. Киев, 1972, в. 8, с. 10. — A t h е г ! е у G. R.C., Mort in A.M., Ann. occup. Hyg., 1971, v. 14, p. 11.

Поступила 20/11 1973 года

УДК 615.471:[613.632.4 + 614.71/.721-074

Э. В. Рыхтер

МОДЕРНИЗАЦИЯ ЖИДКОСТНОГО ПОГЛОТИТЕЛЬНОГО ПРИБОРА ЗАЙЦЕВА

Пермский политехнический институт

Жидкостный поглотительный прибор Зайцева широко применяется в промышленно-санитарной химии, несмотря на низкий коэффициент поглощения (Р = 0,63) и эффективности (0,077) даже при оптимальной для него скорости аспирации 0,5 л/м (Э. В. Рыхтер, 1961). В этом приборе не происходит достаточно полного раздробления поглотительного раствора, что служит основным условием обеспечения хорошего поглощения в жидкой среде паров, аэрозолей, бактерий (Э. В. Рыхтер, 1973). Для того чтобы поглотительный раствор лучше распылялся, автор изменил некоторые размеры прибора. Так, нижняя цилиндрическая часть выполнена в виде шариков, благодаря чему поглотительный раствор хорошо дробится в 6 местах. При скорости аспирации от 0,5 л/м и более происходит удовлетворительное раздробление поглотительного раствора вследствие эжекции после кольцевых узких мест. В целях повышения скорости аспирации до 3 л/м ширина верхней части прибора увеличена с 27 до 40 мм. Для облегчения работы стеклодува внутренняя трубка прибора на всем ее протяжении выполнена в цилиндрической форме.

Расчет коэффициента эффективности модернизированного поглотительного прибора Зайцева сделан по формуле автора:

Р

Ч-ТГ- <•)

где: Р — коэффициент поглощения в пределах скорости аспирации от 0,5 до 3 л/м, равный при правильно химически подобранном поглотительном растворе, его оптимальной концентрации, температуре и достаточном количестве нормальному барометрическому давлению 0,9; Н — коэффициент сопротивления, подсчитанный по формуле автора (2) при скорости аспирации 0,5 л/м:

Н = У?,/, + 1?21г + . . . /?„/„ + + . . . +

где: /?,, /?2 . . . /?„ — сопротивления трения (в мм вод. ст.) при прохождении аспирируемого воздуха через участки поглотительного прибора 1, 2... п; 11г /2 . . ./„—длина участков (в м)—см. рисунок; у — удельный вес воздуха при I 20°, принят равным 1,2 кг/м3; б — ускорение силы тяжести, равное 9,81 м/с2; V!, У2 ... Уп —линейные скорости прохождения воздуха через отдельные участки поглотительного прибора (в м/с); 2?!, 2£2 ...

— сумма местных сопротивлений, принимаемая по таблице автора; с/0 — внутренний диаметр внутренней трубки поглотительного прибора, равный 5 мм; Б — внутренний средний диаметр наружной трубки погло-

* - /8 -Ь 14\

тительного прибора, равный п мм = I—); ст— поверхностное натяжение для водных растворов, равное 72,75 эрг/см2; уж — удельный вес поглотительного водного раствора, равный 1 г/см3; Н — высота столбика