 |
Хронометраж практического занятия 2 глава
|
|
|
|
Сущность единицы интенсивности субъективного ощущения громкости звука (бел, децибел) и некоторых других единиц измерения шума
В понятие звук заложен не только физический, но и физиологический смысл. Звуковоспринимающая система слухового анализатора способна регистрировать механические колебания в диапазоне от 20–20000 Гц (герц) с величиной звуковой энергии от 10-12 Вт/м2 до102 Вт/м2 и величиной звукового давления от 2´10-8 до 2´102 Н/м2 (паскалей - Па), т.е. от величины порога слышимости до величины порога болевого ощущения.
Использование на практике единиц энергии для характеристики субъективного ощущения громкости звука чрезвычайно неудобно из-за значительного диапазона воспринимаемой слуховым анализатором звуковой энергии; приходится оперировать большими числами, а, кроме того, затруднена оценка числовых значений энергии звука как детерминанта характера его субъективного восприятия.
Исследования показали, что увеличение звуковой энергии в 10 раз субъективно воспринимается слуховым анализатором как увеличение громкости звука приблизительно в 2 раза, что соответствует логарифмической зависимости, отраженной в таблице.
| Звуковая энергия, эрг/см 2 | Интенсивность ощущения громкости |
| lg 10 = 1 | |
| lg 100 = 2 | |
| lg 1000 = 3 | |
| lg 10000 = 4 | |
| lg 100000 = 5 | |
| lg 1000000 = 6 | |
| lg 10000000 = 7 | |
| lg 100000000 = 8 | |
| lg 1000000000 = 9 | |
| lg 10000000000 = 10 | |
| lg 100000000000 = 11 | |
| lg 1000000000000 = 12 | |
| lg 10000000000000 = 13 | |
| lg 100000000000000 = 14 |
Единица логарифмической шкалы звуковой энергии, эквивалентная уровню субъективного восприятия громкости звука получила название бел (Б).
На практике используется единица, составляющая 0,1 Б, децибел (дБ).
Огромный диапазон энергии звука укладывается в удобный для практического использования диапазон интенсивности субъективного ощущения звука - громкости звука, в пределы от 1 до 14 Б или от 10 до 140 дБ. Однако, характеристика шума в относительных единицах децибелах не дает полного представления о его громкости. Это зависит от того, что звуки, имеющие одну и ту же интенсивность, но разную частоту на слух воспринимаются как неодинаково громкие. Для физиологической оценки шума принята шкала уровней громкости. Единицей этой шкалы является фон. Громкость любого звука определяется сравнением его громкости с громкостью стандартного тона, частота которого – 1000 Гц. Стандартным тоном называется звук, у которого физическая и физиологическая характеристики совпадают. Интересным является тот факт, что низкочастотные звуки распространяются от источника сферически, а высокочастотные в виде луча. Поэтому низкочастотный шум легче проникает через неплотные преграды и щели, что делает низкоэффективной защиту экраном, которая достаточно эффективна для борьбы с высокочастотными шумами.
|
|
|
В нормативных документах уровень шума часто регламентируется в дБА. Также можно встретить в отдельных, хотя и редких случаях, такие единицы, как дББ, дБС, дББС. В данном случае буквы после дБ обозначают использование фильтра, с помощью кеоторого был получен результат измерения. Различные фильтры, отсекая отдельные участки акустического спектра, выделяют те из них, которые представляют интерес в каждом конкретном случае. Единица дБА используется часто в связи с тем, что выделенный участок акустического спектра при применении фильтра А, в основном и главным образом определяет воздействие шума на организм.
Звуковое давление, как указывалось выше, измеряется в системе СИ в паскалях (Па); внесистемные единицы – мм рт. ст., бар.
Частота звуковых волн измеряется в Гц.
|
|
|
Интенсивность генерируемых волн, определяемая звуковой мощностью источника шума, измеряется в Вт (W).
Интенсивность (сила) звука измеряется в Вт/м2, W/м2.
Экспозиция шума (доза шума – ДШ) –измеряется в Па2ч (1 Па2ч = 3,6×103 Па2с); вместо Па могут использоваться внесистемные единицы – мм рт. ст., бар.
Единицы параметров ультразвука и инфразвука
Применяются единицы, идентичные тем, которые приведены для шума. Исключение – фон, исход из сущности этой единицы (ультразвук и инфразвук не воспринимаются слуховым анализатором).
Единицы параметров вибрации
Скорость вибрации (виброскорость) измеряется в м/с; относительные уровни по логарифмической шкале – в дБ.
Ускорение вибрации (виброускорение) измеряется в м/с2, относительные уровни по логарифмической шкале – в дБ.
Частота колебаний (частота вибрации) измеряется в Гц.
Амплитуда колебаний (амплитуда вибрации) измеряется в см, мм, мкм.
6.3 Приборы для измерения параметров виброакустических факторов (знакомство)
В настоящее время рынок приборов и вспомогательного оборудования для измерений параметров виброакустических факторов перенасыщен. Только в базе данных методического кабинета кафедры гигиены имеются подробные характеристики более 100 наименований самых различных приборов и оборудования, их модификаций. Данное обстоятельство обусловило небывалую по масштабам конкуренцию среди фирм-производителей продукции, как отечественных, так и зарубежных. Развитие конкуренции в свою очередь «подвигает» разработчиков и производителей на повышение конкурентоспособности своей продукции, а значит на создание приборов и оборудования, в которых реализуются самые современные достижения науки и техники, в частности, широко используются цифровые технологии.
Основные направления создания новых приборов сегодня характеризуются стремлением разработчиков к конструированию:
- многофункциональных приборов (приборов с совмещенными функциями);
- приборов для измерений в широких диапазонах;
- прямопоказывающих приборов;
- приборов с интерфейсом, обеспечивающим возможность передачи результатов на ПЭВМ;
- приборов с возможностью графического отображения результатов и их автоматического анализа;
- приборов с наивысшей точностью и чувствительностью;
|
|
|
- приборов с высокой скоростью измерений;
- приборов с малыми габаритами и массой (переносных);
- приборов, предусматривающих сигнализацию при превышении измеряемого показателя заданного уровня;
- приборов, обеспечивающих безопасность измерений.
Несмотря на изобилие присутствующих на рынке приборов для измерения параметров виброакустических факторов, принципы их работы остаются незыблемыми. Так, например, принцип работы шумомеров основан на приеме акустических волн с последующим преобразованием их энергии с помощью самых разнообразных технологий в электрический потенциал, прямо пропорциональный указанной энергии. При анализе спектра звуковых волн используется простой прием, а именно, применение соответствующих фильтров, выделяющих из общего волнового спектра заданный спектр с последующим измерением его энергии, индикация которой осуществляется посредством ее перевода в электрический потенциал.
При измерении параметров вибрации используются вибродатчики, воспринимающие механические колебания, которые также с помощью разнообразных приемов переводятся в соответствующий электрический потенциал.
При проведении измерений и гигиенической оценке виброакустических факторов необходимо руководствоваться методологией исследований, которая включает в себя в качестве компонентов используемые методы и методики. Дифференциация этих понятий отражена в лекционном курсе «Методология научно-исследовательской деятельности в системе Роспотребнадзора».
На рисунке 1 представлена схема взаимоотношений указанных выше понятий в приложении к инструментальным гигиеническим исследованиям.
| Методика (прибор, функция) |
| Метод [принцип работы приборов + методика (прибор)] |
| Методология (метод + методика + условия их корректной реализации, в т.ч. правовые) |
Рис. 1. Схематическое взаимоотношение методологии, метода, методики в
приложении к инструментальным гигиеническим исследованиям
Следует отметить, что освоение методики измерения какого-либо фактора среды обитания человека с помощью соответствующего прибора и при использовании необходимого оборудования, как правило, при соответствующей мотивации не представляет сложности. Достаточно указать, что с данной задачей легко могут справиться школьники младших классов. То есть, авторы считают, что основной задачей при получении навыков инструментальных гигиенических исследований является освоение именно методологии. Анализ ошибок при проведении указанных исследований свидетельствует о том, что они обусловлены, в основном, нарушением требований методологии. Например, можно вполне корректно и достаточно профессионально проводить какое-либо измерение с помощью прибора, полностью выполняя требования порядка работы с ним. Однако, если неправильно выбрана точка измерения, время измерения и т.д. (составляющие методологии), то конечный результат не будет достоверно отражать состояние измеряемого фактора. Или если при измерении какого-либо фактора не учитывался диапазон его гигиенических регламентов (нормативов), что также входит в понятие методологии, то в данном случае использование инструментальных гигиенических исследований представляется бессмысленным.
|
|
|
Ниже, на рисунках 2-25, приводятся фото приборов для измерения параметров виброакустических факторов, в наибольшей степени востребованных в системе Роспотребнадзора. Два из этих приборов (рис. 2 и 3) имеются на оснащении Учебно-тренажерного центра, в котором обучаемые могут ознакомиться с ними при демонстрации порядка работы преподавателем. По этим прибором в приложениях 1 и 2 приводятся краткие дополнительные пояснения. Следует отметить, что данные приборы по своим характеристикам относятся к самым современным модификациям и отвечают большинству из приведенных выше характеристик, обусловливающих основные направления создания новых приборов.
Рис. 2. Измеритель шума, вибрации, инфразвука и ультразвука ВШВ-003-М3
|
Рис. 5. Шумомер,
анализатор спектра АССИСТЕНТ S
| 
Рис. 6. Шумомер, анализатор спектра АССИСТЕНТ SI
| 
Рис. 7. Шумомер, виброметр, анализатор спектра АССИСТЕНТ SI V1
|
Рис. 8. Шумомер, виброметр, анализатор спектра АССИСТЕНТ SI V3
|
Рис. 9. Шумомер, виброметр, анализатор спектра АССИСТЕНТ SI V3RT
|
Рис. 10. Шумомер, виброметр, анализатор спектра
АССИСТЕНТ SIU V1
|
|
Рис. 11. Шумомер, виброметр, анализатор спектра
АССИСТЕНТ SIU V3
| 
Рис. 12. Шумомер, виброметр, анализатор спектра
АССИСТЕНТ TOTAL
| 
Рис. 13. Приборы серии ШИ
Шумомер, анализатор спектра ШИ-01
Шумомер, виброметр,
анализатор спектра ШИ-01В
Шумомер, виброметр, анализатор спектра трехкоординатный
ШИ-01В(03)
|
Рис. 14. Измеритель параметров вибрации
ВВМ-311
| 
Рис. 15. Шумомер,
анализатор спектра
Алгоритм-01
| 
Рис. 16. Шумомер цифровой, акустический дозиметр,
анализатор спектра SV-102
|
Рис. 17. Шумомер цифровой, дозиметр, анализатор
спектра SV-102А
| 
Рис. 18. Шумомер цифровой, виброметр, анализатор
спектра Алгоритм-03
| 
Рис. 19. Шумомер цифровой, виброметр, анализатор
спектра SVAN-959
|
Рис. 20. Шумомер
четырёхканальный
цифровой, виброметр,
анализатор спектра
SVAN-958
| 
Рис. 21. Шумомер цифровой, виброметр, анализатор
спектра SVAN-979
| 
Рис. 22. Шумомер цифровой, виброметр, анализатор
спектра SVAN-912М
|
Рис. 23. Виброметр
шестиканальный
цифровой, анализатор
спектра SVAN-106
| 
Рис. 24. Виброметр
цифровой, анализатор
спектра Алгоритм-02
| 
Рис. 25. Виброметр
цифровой, анализатор
спектра SVAN-954
|
6.4 Основные методические аспекты измерения и оценки параметров шума
|
|
|
Предваряя материал данного пункта, следует отметить, что указанные методические аспекты освещаются, главным образом, в приложении к производственному шуму. Данное обстоятельство обусловлено наибольшей актуальностью этого шума. Кроме того авторам необходимо было учитывать тот факт, что объем методического документа не безразмерен.
Указанное в абзаце относится и к пунктам 6.5, 6.6 и 6.7.
К данному, и указанным выше пунктам относится и положение о том, что сущность гигиенической оценки виброакустических факторов заключается в сравнительном анализе результатов измерений параметров указанных факторов и нормативными их уровнями и другими характеристиками.
Измерения шума для контроля соответствия его фактического уровня на рабочих местах допустимым уровням по действующим нормам должны производиться при работе не менее 2/3 установленных в данном помещении единиц технологического оборудования в наиболее часто реализуемом (характерном) режиме его работы.
Во время проведения измерений должно быть включено оборудование вентиляции, кондиционирования воздуха и другие обычно используемые в помещении устройства, являющиеся источником шума.
Исследование шума проводится на постоянных рабочих местах, при отсутствии фиксированного рабочего места – в рабочей зоне, в точках наиболее частого пребывания работающих. Причем следует подчеркнуть, что измерение шума должно выполняться в каждой точке не менее трех раз.
Микрофон (воспринимающее устройство шумомеров) располагается на высоте 1,5 от пола или на уровне головы, если работа выполняется сидя или в других положениях; он должен быть направлен в сторону источника шума и удален не менее чем на 0,5 м от оператора, проводящего измерения. Перед проведением исследования осуществляют электрическую калибровку прибора, так как большинство шумомеров не обладают функцией автоматической калибровки.
Продолжительность измерения должна составлять для прерывистого шума полный технологический цикл; для колеблющегося во времени – 30 мин, разбитых на 3 цикла по 10 мин; для импульсного – 30 мин при общем числе отсчетов 360.
Для оценки шума на постоянных рабочих местах измерения следует проводить в точках, соответствующих постоянным рабочим местам.
Для оценки шума на непостоянных рабочих местах измерения проводятся в рабочей зоне в точке наиболее частого пребывания работающего.
Результаты измерения необходимо представить в форме протокола, утвержденной главным врачом ФБГУЗ «Центр гигиены и эпидемиологии» регионального уровня.
При оценке спектра шума, проводят измерения звукового давления, как правило, на следующих среднегеометрических частотах в соответствии с нормируемыми параметрами: 31,5; 63; 125; 250; 500; 1000; 2000; 4000; 8000 Гц.
Эквивалентный уровень звука может быть определен расчетным методом. Но в настоящее время этот метод практически не используется, так как современные шумомеры имеют функцию измерения этого показателя.
Гигиеническое нормирование параметров шума. Основным нормативным документом, регламентирующим параметры шума, являются СН 2.2.4./2.1.8.562-96 «Шум на рабочих местах, в помещениях жилых, общественных зданий и на территории жилой застройки». В этом документе нормируются:
1) Предельно допустимые уровни звука и эквивалентные уровни звука на рабочих местах для трудовой деятельности разных категорий тяжести и напряженности в дБА (приложение 6).
2) Предельно допустимые уровни звукового давления, уровни звука и эквивалентные уровни звука для некоторых видов трудовой деятельности и рабочих мест (приложение 7 – в извлечении из СН 2.2.4./2.1.8.562-96 представлены наиболее типичные виды трудовой деятельности).
3) Допустимые уровни звукового давления, уровни звука, эквивалентные и максимальные уровни звука проникающего шума в помещениях жилых и общественных зданий и шума на территории жилой застройки на частотах 31,5; 63; 135; 250; 500; 1000; 2000; 4000; 8000 Гц (приложение 3 – данные приводятся для жилых зданий по СанПиН 2.1.2.2645-10, которые дублируют данные СН 2.2.4./2.1.8.562-96)
Для некоторых конкретных объектов нормы шума включены соответствующие нормативные документы, которые не противоречат СН 2.2.4./2.1.8.562-96, а в некоторых случаях дополняют их. Примером таких документов является СанПиН 2.1.2.2645-10 «Санитарно-эпидемиологические требования к условиям проживания в жилых зданиях и помещениях» (приложение 3).
При гигиенической оценке спектрального состава шума на практике широко используется метод графического отображения результатов измерения шума в сопоставлении с нормируемыми параметрами звукового спектра.
Пример 1 ситуационной задачи и ее решения.
По заявке директора одного из промышленных предприятий специалистами Испытательного лабораторного центра (ИЛЦ) ФБГУЗ «Центр гигиены и эпидемиологии в Приморском крае» проведено измерение параметров шума в производственных помещениях. В одном из производственных помещений на постоянном рабочем месте были получены следующие результаты:
| Сравниваемые уровни шума | Уровни звукового давления, дБ, в октавных полосах со среднегеометрическими частотами, Гц | Уровень звука в дБА | ||||||||
| 31,5 | ||||||||||
| Допустимый уровень, дБ (по приложению 7) | ||||||||||
| Фактический уровень, дБ |
Вычерчиваем соответствующий линейный график:
| Уровень шума в дБ |
| Среднегеометрические частоты в Гц |
Рис. 26. График для анализа частотного спектра шума
График рисунка 26 наглядно демонстрирует характер частотного спектра измеренного шума. Как видно, превышение фактических уровней нормируемых величин имеет место при более высоких значениях среднегеометрических частот (250 Гц и выше). Причем степень превышения нормируемого уровня возрастает с увеличением значений среднегеометрических частот. При низких среднегеометрических частотах (31,5; 63; 135 Гц) фактический уровень шума ниже нормируемого.
Формулируем заключение по результатам измерений параметров шума, то есть, даем обоснованную гигиеническую оценку этих результатов:
1) Фактический уровень звука (шума) значительно, на 12 дБА, превышает нормируемый уровень.
2) Превышение нормируемого уровня шума на высоких частотах более выражено (до 27 дБ на среднегеометрической частоте 8000 Гц).
3) Имеет место нарушение гигиенических требований, изложенных в СН 2.2.4./2.1.8.562-96 «Шум на рабочих местах, в помещениях жилых, общественных зданий и на территории жилой застройки» (таблица 2 документа, пункт 5).
4) Длительное воздействие на работающих шума с указанными выше фактическими параметрами может обусловить у них развитие специфических и неспецифических поражений организма, в том числе профессиональных заболеваний – профессиональной тугоухости или шумовой болезни.
6.5 Основные методические аспекты измерения и оценки параметров ультразвука
Измерение уровней контактного ультразвука должно проводиться на заводах-изготовителях ультразвукового оборудования и приборов с обязательным внесением измерений в технический паспорт.
Измерение уровней воздушного ультразвука необходимо проводить на постоянных рабочих местах или в рабочей зоне при типичных условиях эксплуатации оборудования с наиболее высокой интенсивностью генерируемых ультразвуковых колебаний. Микрофон следует располагать на уровне головы работающего, подвергающегося воздействию ультразвука; на расстоянии 5 см от уха и на расстоянии 50 см от человека, проводящего измерения. Измерения выполняются не менее 3 раз в одной точке с последующим расчетом среднего значения, которое заносится в протокол измерений.
Гигиеническое нормирование параметров ультразвука. Основным нормативным документом, регламентирующим параметры ультразвука является СанПиН 2.2.4/2.1.8.582-96 «Гигиенические требования при работах с источниками воздушного и контактного ультразвука промышленного, медицинского и бытового назначения». Базисом указанного документа является ГОСТ 12.1.001-89 «Ультразвук. Общие требования безопасности».
В приложениях 26, 27 приводятся основные нормы ультразвука, представляющие собой извлечения из указанных выше нормативных документов. Из материала указанных приложений следует, что имеет место существенное различие в нормировании воздушного и контактного ультразвука. Так, предельно допустимые уровни звукового давления воздушного ультразвука устанавливаются на среднегеометрических частотах третьоктавных полос, тогда как для контактного ультразвука – для октавных полос. В первом случае выделяются частоты 12,5; 16; 20; 25; 31,5-100 кГц, во втором случае – 16-63; 125-500; 1×103-31,5×103 кГц. Для контактного ультразвука нормируются пиковые значения виброскорости и ее уровни.
Пример 2 ситуационной задачи и ее решения.
По плану управления Роспотребнадзора проведено мероприятия по надзору в одной из медицинских организаций г. Владивостока. В процессе мероприятия специалистами ИЛЦ ФБГУЗ «Центр гигиены и эпидемиологии в Приморском крае» наряду с измерением других факторов, были произведены замеры параметров воздушного ультразвука на одном из рабочих мест в физиотерапевтическом отделении. Получены следующие результаты:
| Сравниваемые уровни воздушного ультразвука | Среднегеометрические частоты октавных полос, кГц | ||||
| 12,5 | 31,5-100 | ||||
| Предельно допустимый уровень звукового давления, дБ (по приложению 10 или 26) | |||||
| Фактический уровень, дБ |
Для удобства анализа результатов измерения вычерчиваем линейный график:
| Уровень звукового давления в дБ |
| Среднегеометрические частоты октавных полос в кГц |
Рис. 27. График для анализа частотного спектра воздушного ультразвука
График рисунка 27 наглядно демонстрирует характер частотного спектра измеренного воздушного ультразвука. Как видно, на всех среднегеометрических частотах октавных полос звуковое давление ультразвука значительно ниже нормируемых уровней.
Формулируем заключение по результатам измерений параметров воздушного ультразвука, то есть, даем обоснованную гигиеническую оценку этих результатов:
1) Фактические уровни звукового давления не превышают предельно допустимые (нормируемые) уровни.
2) Факт нарушения гигиенических требований СанПиН 2.1.3.2630-10 «Санитарно-эпидемиологические требования к организациям, осуществляющим медицинскую деятельность» и СанПиН 2.2.4/2.1.8.582-96 «Гигиенические требования при работах с источниками воздушного и контактного ультразвука промышленного, медицинского и бытового назначения» отсутствует.
3) Нарушения здоровья у персонала физиотерапевтического отделения медицинской организации, связанные с воздействием воздушного ультразвука, исключены.
Примечание. Результаты измерений ультразвука контингентом последипломной подготовки оформляются в виде протокола по приложению 32.
6.6 Основные методические аспекты измерения и оценки параметров инфразвука
Измерения на постоянных рабочих местах (у органов управления, пультов, в кабинах и т.д.) или в рабочих зонах обслуживания проводят при работе оборудования в характерном режиме. Точки измерения выбирают на расстоянии не более 20 м друг от друга для цехов и не более 3 м для кабин.
В кабинах самоходных, транспортно-технологических машин, транспортных средств измерения следует проводить при открытых и закрытых окнах, что позволяет идентифицировать источники инфразвука (внешние или внутренние). Микрофон помещают на высоте 1,5 м от пола и на удалении не менее 0,5 м от человека, проводящего измерения. При оценке воздействия инфразвука на работающего микрофон следует располагать на расстоянии 15 см от его уха.
Гигиеническое нормирование параметров инфразвука. Основным нормативным документом, регламентирующим параметры инфразвука являются СН 2.2.4/2.1.8.583—96 «Инфразвук на рабочих местах, в жилых и общественных помещениях и на территории жилой застройки». В этом документе представлены предельно допустимые уровни инфразвука на рабочих местах, допустимые уровни инфразвука в жилых и общественных помещениях и на территории жилой застройки на частотах 2, 4, 8, 16 Гц (приложение 9).
Нормативы инфразвука, которые не противоречат СН 2.2.4/2.1.8.583—96, представлены в ряде других документов. Примерами таких документов являются СанПиН 2.1.2.2645-10 «Санитарно-эпидемиологические требования к условиям проживания в жилых зданиях и помещениях», в котором приводятся допустимые уровни инфразвука для жилых помещений на частотах 2, 4, 8, 16 Гц (приложение 5), а также СанПиН 2.1.3.2630-10 «Санитарно-эпидемиологические требования к организациям, осуществляющим медицинскую деятельность», в котором приводятся допустимые уровни инфразвука, создаваемые изделиями медицинской техники на частотах 2, 4, 8, 16 Гц (приложение 13).
Пример 3 ситуационной задачи и ее решения.
От жителей острова Попова (г. Владивосток, Первомайский район), проживающим на территории, прилегающей к электростанции, работающей на энергии ветра, в управление Роспотребнадзора по Приморскому краю поступила групповая жалоба с указанием различных признаков ухудшения здоровья, которое жители связывают с факторами, обусловленными функционированием электростанции. Специалистами ИЛЦ ФБГУЗ «Центр гигиены и эпидемиологии в Приморском крае» были проведены замеры общего уровня звукового давления инфразвука и уровня звукового давления в октавных полосах различных среднегеометрических частот в помещениях жилых зданий и на территории жилой застройки. Ниже приводятся результаты измерений характеристик инфразвука, полученные в одной из квартир.
|
|
|
