СПЕКТРАЛЬНЫЙ АНАЛИЗ ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ ШУМОВ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ МАГНИТНОЙ ЗАПИСИ И АВТОМАТИЧЕСКОГО СПЕКТРОМЕТРА Текст научной статьи по специальности «Электротехника, электронная техника, информационные технологии»

w"^ yp*- " 7w ■ ' ^^

Для проверки данного метода были произведены параллельные отборы проб воздуха в аппаратном отделении фабрики «Химчистка».

3 табл. 2 представлены результаты анализов этих проб воздуха химическим методом прибором Московского института гигиены имени Ф. Ф. Эрисмана и спектрофотометрическим методом Из табл. 2 видно, что результаты анализов воздуха тем и другим методом почти совпадают.

Выводы

1. Снята спектральная характеристика спиртового раствора три-хлорэтилена в интервале концентраций от 0,005 до 0,1 мг на 10 мл (определена длина волны, при которой наблюдается максимум поглощения Амах - — и проверено соблюдение закона Ламберта — Бера).

2. На основании проведенной работы разработана рабочая инструкция по определению трихлорэтилена в воздухе спектрофотометрическим методом. Чувствительность метода составляет 0,005 мг на 10 мл. Время для производства одного анализа 5 минут.

3. Дана сравнительная оценка определению трихлорэтилена в воздухе методами спектрофотометрии и микросожжения в приборе Московского института гигиены имени Ф. Ф. Эрисмана.

ЛИТЕРАТУРА

Б ы х о в с к а я М. С., Гинзбург С. Л., Хал и зова О. Д. Практическое руководство по промышленно-санитарной химии. М., 1954. — Гиллем А., Штерн Е. Электронные спектры ¡поглощения органических соединений. М., 1957. - Мани-та М. Д. Гиг. и сан., 1961, № 5, стр. 47.

Поступила 9/Х 1961 г.

■ir -ЙГ -Й-

СПЕКТРАЛЬНЫЙ АНАЛИЗ ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ ШУМОВ

С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ МАГНИТНОЙ ЗАПИСИ И АВТОМАТИЧЕСКОГО СПЕКТРОМЕТРА

Инженер Э. И. Денисов

Из Института гигиены труда и профзаболеваний АМН СССР

Для изучения производственных шумов в слышимом диапазоне частот необходим их анализ в диапазоне частот 50—20 000 гц при уровнях шумов 40—130 дб (с точностью ±3 дб). Выбор такого диапазона частот основан на том, что для сохранения слуха и требований речевой связи важны частоты 300—3000 гц, а остальные частоты имеют значение при изучении общего воздействия шума на организм человека.

Выбор диапазона уровней шума основан на том, что в гигиенической практике редко встречаются шумы с уровнями более 130 дб, а шумы с уровнями 50—70 дб уже являются помехой на производстве, требующей от рабочего большого напряжения внимания. Так как нет особого смысла измерять уровень звукового давления (или уровень громкости) с точностью более ±3 дб, то и- общая погрешность метода может быть порядка ±3 дб. В настоящее время такой точности измерений можно добиться, за исключением измерения диапазона частоты свыше 10 000 гц, так как при помощи большинства методов удается анализировать шумы в диапазоне 50—10 000 гц.

1 Химические анализы производились в лаборатории городской санитарно-эпидемиологической станции химиком С. Н. Тюхтеневой.

Имеются два принципиально разных метода спектрального анализа шумов, использующие анализаторы: 1) с постоянной абсолютной полосой пропускания и 2)- с постоянной относительной полосой пропускания. Первый метод (анализаторы АСЧХ типа Пимонова, АР-Ю-Б фирмы ЛЕА, 4707 фирмы «Брюэль и Кьер») мало распространен в связи с меньшей его точностью (±5 дб) и громоздкостью аппаратуры. Второй метод широко применяется как в нашей стране, так и за рубежом. Основными его разновидностями являются шумомер и анализатор (например, МИУ с фильтром ПФ-1, шумомер с анализатором ЛИОТ АШ-2М) и шумомер, магнитофон и анализатор. Первый вариант более прост, дает результаты непосредственно на месте измерения, хотя необходимость внесения поправок и пересчета показаний несколько снижают его оперативность. Кроме того, с помощью таких неавтоматических анализаторов можно изучать только достаточно продолжительные стационарные шумы, так как время анализа с их помощью составляет 1—3 минуты, в противном случае не всегда можно удовлетворить, например, требованию проекта предложения ИСО/ТК-43 1, по которому отсчет уровня шума должен производиться по среднему положению стрелки при ее качаниях по шумомеру, включенному на «быстрое» срабатывание.

Основные особенности и преимущества магнитофона как элемента памяти для спектрального анализа шумов следующие: 1) возможность регистрации кратковременных, нестационарных и импульсных шумов;

2) подробный и всесторонний анализ магнитных записей в лабораторных условиях на совершенных анализаторах и других приборах;

3) возможность многократного использования и длительного хранения записей. Копир-эффект и саморазмагничивание пленки несущественны, если запись сделана с нормальным уровнем и правильно сохраняется (А. И. Парфентьев и А. А. Пуссэт, 1957); 4) возможность использования записей в камеральных исследованиях для имитации акустической обстановки на производстве; при этом шумы могут быть трансформированы как по уровню, так и по спектру.

В лаборатории шума, вибрации и ультразвука Института гигиены труда и профзаболеваний АМН СССР с 1959 г. используется методика спектрального анализа производственных шумов с применением магнитной записи шумов с последующей расшифровкой их на автоматическом спектрометре звуковых частот типа С-34. В лаборатории используют шумомеры Тесла ВМ-292-А (Чехословакия) и ЬБМ-1 (ГДР), позволяющие измерять уровни звукового давления (или уровни громкости) в диапазоне частот 30—8000 гц от 44 до 130 дб с точностью ±2 дб, и магнитофоны МЭЗ-29-А и М-75 с динамическими микрофонами МД-35 (неравномерность сквозного тракта ±3 дб в диапазоне 50—10 000 гц). Так как неравномерность сквозного тракта в основном определяется микрофоном, то следует отбирать лучшие образцы микрофонов, например типа МД-35, МД-38, МД-58 и т. д.

Анализ шума производится в два этапа: 1) на производстве одновременно измеряют уровень звукового давления (или уровень шума по шкалам А, В и С шумомера) и записывают его спектр на магнитофон; 2) в лаборатории записанный шум анализируют на спектрометре С-34.

Спектрометр типа С-34 имеет динамический диапазон 30 дб (динамический диапазон его входного устройства составляет 40 дб)х 27 третьоктавных фильтров, перекрывающих полосу частот 44,9 = 23 000 гц с общей погрешностью +2 дб. В таблице приведены значения средних частот его фильтров. Принцип действия спектрометра состоит в следующем: сигналы с выхода магнитофона после ступенчатого аттенюатора

1 Материалы Международной организации по стандартизации. Проект предложений ИСО по оценке и нормированию шумов в отношении охраны слуха, требований речевой связи и неприятности шумов. ИСО/ТК-43, 1960.

чувствительности поступают на усилитель, а затем на параллельно включенные фильтры. С выходов фильтров сигналы поступают либо через катодный повторитель на выход (например, на самописец Неймана), либо после детектирования на скользящий контакт коммутатора и после дальнейшей обработки — на электронно-лучевую трубку. Изображение на экране трубки имеет вид ярко очерченных вертикальных линий, каждая из которых соответствует определенному фильтру и калибровочной отметке, жестко фиксируется на экране и повторяется 16 раз в секунду. Это изображение спектрограммы фотографируется с помощью фотоприставки, полученные снимки расшифровываются.

Средние частоты фильтров спектрометра С-34

Номер октавы Номер фильтра Средняя частота (в гц) Номер октавы Номер фильтра • Средняя частота (в гц) 1 Номер октавы 1 1 \ Номер фильтра Средняя частота (в гц)

1 1 2 3 50.4 63.5 ' 80 4 10 11 12 403 508 640 7 19 20 21 3 220 4 060 5 120

2 4 5 6 101 127 160 5 13 14 15 806 1 015 1 280 8 22 23 24 6 450 8 130 10 240

3 7 8 9 202 254 320 6 16 17 18 1 614 2 030 2 560 9 25 26 27 12 900 16 260 20 480

J0-

<10-

J0-

к

При обычной процедуре расшифровки необходимо суммировать все компоненты спектра по квадратическому закону. Эту трудоемкую операцию, которая может привести к дополнительным ошибкам, нам удалось исключить путем не-большой переделки спектрометра; сигнал с выхода усилителя спектромет-

ра подается не только на фильтры, но и на коммутатор через ИС-цепочку с регулируемым ослаблением 2—10 дб, и на экране электронно-лучевой трубки, кроме компонент-спектра в 1/з-октавах, отмечается общий уровень шума, ослабленный в указанных пределах.

Процедура расшифровки спектограмм следующая. Из уровня шума, измеренного по шу-момеру (с учетом поправок), вычитают высоту суммарного уровня по экрану трубки (с учетом ослабления). Полученное таким образом значение

lo-

to-

о

!

wm ■

ш

шжж

fí 1

Рис. I. Спектрограмма шума на экране трубки

спектрометра С-34.

1—9 — номера октав; А — суммарный

ослабленный на 5 дб.

уровень шума.

нулевой линии спектрограммы прибавляют к относительным значениям компонент-спектра. В результате получают абсолютные значения компонент-спектра в децибелах над порогом 2- Ю-4 дн/см2.

1д$ 110

100

90

80

10

50

Рассмотрим пример расшифровки спектрограммы шума, представленной на рис. 1. По оси абсцисс отложены средние частоты фильтров, по оси ординат—относительные значения компонент-спектра в децибелах (правая шкала). Общий уровень шума после внесения поправок 76 дб, высота суммарного уровня А 29 дб. Значение нулевой линии спектрограммы с учетом ослабления на 5 дб будет 76—29—5 = 42 дб, а абсолютные значения компонент-спектра: первой—42 + 6 = 48 дб, второй —42+7=49 дб и т. д.

На рис. 2 показан спектр этого шума и график норм (И. М. Витринский, -1960). Здесь же приведена для сравнения кривая нормы номер 85 Проекта предложений ИСО/ТК-43-1960 г

На рис. 3 приведены результаты спектрального анализа шумов, полученные с помощью изложенной методики и МИУ с фильтром ПФ-1 и шумомером с анализатором

ЛИОТ АШ-2М.

В заключение отметим, что вследствие малой инерционности спектрометра (порядка 1—2 секунды) настоящая методика спектрального анализа шумов применима для исследования как стационарных,

ьо

д л а

* I

* А .А А ,1

М

6 8Юг г 4 6 8103 2 4 6 810* г

Рис. 2. Спектрограмма шума на экране трубки

спектрометра С-34.

/ — спектр шума в октавах (его спектрограмма показана на рнс. 1); 2 — норма; 3 — нормы номер 85 Проекта предложений ИСО/ТК-43-1960 г.

I 66

90 т 140

-130 Ьд\!20 -110 701100

■90

60-80 -70 50\ 60 -50

/

« /

134 дб 133дб

<

/

А //\/V-

'V

-I_1

6 8 10'

4 6 8 10°

■I—I

4 6 8 10*

Рис. 3. Спектрограмма шума на экране трубки спектрометра

С-34.

1 п 3 — спектры шумов, снятые по изложенной методике; 2 — с помощью МИУ с ПФ-1; 4 — с помощью шумомера с анализатором ЛИОТ АШ-2М.

так и нестационарных шумов. В настоящее время ввиду отсутствия импульсных шумомеров не удается достаточно точно анализировать быстропеременные и импульсные шумы. Кратковременные стационар-

ные шумы длительностью от нескольких секунд до нескольких десятков секунд могут быть точно проанализированы с помощью изложенной методики с использованием обычных шумомеров. Кроме того, быстро-переменные и импульсные шумы могут быть проанализированы, но со значительными ошибками, даваемыми в основном шумомером (Ю. М. Ильящук, 1958).

Дальнейшее совершенствование этой методики спектрального анализа шумов должно идти, на наш взгляд, по пути создания измерительного магнитофона (подобный магнитофон создан в США фирмой «Ампекс», тип 600 или 601) с диапазоном частот 50—20 000 гц, позволяющим измерять уровни звукового давления в пределах 40—150 дб. Такой прибор с автономным питанием был бы очень удобен для работы в производственных условиях и позволял бы производить анализ шумов, удовлетворяющий не только гигиенистов, но и инженеров, ведущих борьбу с шумом на производстве (И. А. Графский, 1960).

ЛИТЕРАТУРА

В «и т р и иски й И. М В кн.: Сборник научных работ ин-тсхв охраны труда ВЦСПС. М., 1960, № 2, стр. 79.—Г р а фск и й И. А. Гиг. и сан., 1960, № 9, стр. 50.— Ильяшук Ю. М. В кн.: Борьба с шумом и действие шума «на организм. Л., 1958, в. 1, стр. 154. — Парфентьев А. И., Пуссэт Л. А. Физические основы магнитной записи звука. М., 1957.

Поступила 29/ХП 1961 г.

* * • *

0

МЕХАНОХРОНОМЕТРАЖ КАК МЕТОД ИЗУЧЕНИЯ ТРУДОВОГО

ПРОЦЕССА ШКОЛЬНИКОВ

Кандидаты медицинских наук П. И. Гуменер, Е. К. Глушкова,

Р. Г. Сапожникова

Из Института гигиены детей и подростков АМН СССР

В связи с введением политехнического обучения в школе особенно актуальное значение приобретает определение влияния „физической нагрузки на организм учащихся. Для этой цели широко используют хронометраж как наиболее простой и доступный метод, позволяющий вести наблюдения во время работы, не отрывая испытуемого от трудового процесса. Богатый опыт многих исследователей, особенно

физиологов труда (С. А. Косилов, 1960; 3. М. Золина, 1960, и др.), а также наши наблюдения позволяют считать этот метод очень эффективным. Он нашел широкое применение и в школьно-гигиенических исследованиях. Хронометражные наблюдения применяют для изучения как режима занятий в разных типах детских учреждений, так и трудового процесса и работоспособности учащихся, занятых в школьных мастерских и на производстве.

Хронометражные наблюдения позволяют изучить трудовой процесс и работоспособность в динамике рабочего дня в данных конкретных условиях, что дает возможность судить о нагрузке организма как за короткие отрезки времени, так и за весь рабочий день. С помощью хронометража можно проследить, какова общая загрузка (плотность» рабочего дня) и загрузка отдельными рабочими операциями (при этом особое внимание обращается на продолжительность воздействия физической нагрузки), и учесть периоды отдыха в работе (регламентированные и произвольные).