Глава из книги английского инженера Руперта Тейлора «Шум», R. Taylor «Noise»
В наше время все уже что-то слышали о «децибелах», но почти никто не знает, что это такое. Децибел представляется чем-то вроде акустического эквивалента «свечи» – единицы силы света – и кажется связанным со звоном колокольчиков (bell – в переводе с английского означает колокол, колокольчик). Однако это совсем не так: свое название децибел получил в честь Александера Грейама Белла – изобретателя телефона.
Децибел не только не единица измерения звука, он вообще не является единицей измерения, во всяком случае в том смысле, как, например, вольты, метры, граммы и т. д. Если угодно, в децибелах можно измерить даже длину волос, чего никак нельзя сделать в вольтах. По-видимому, все это звучит несколько странно, так что попытаемся дать разъяснение. Вероятно, никто не удивится, если я скажу, что расстояние от Лондона до Инвернесса в двадцать раз больше, чем от моего дома до Лондона. Я могу выразить любое расстояние, сравнивая его с расстоянием от моего дома до Лондона, скажем до площади Пикадилли Расстояние от Лондона до Джон-о"Тротса в двадцать шесть раз больше, чем это последнее расстояние, а до Австралии – в 500 раз. Но это не означает, что Австралия удалена от чего бы то ни было на 500 единиц. Все приведенные числа выражают только отношения величин.
Одна из измеримых характеристик звука – это количество заключенной в нем энергии; интенсивность звука в любой точке можно измерить как поток энергии, приходящейся на единичную площадку, и выразить, например, в ваттах на квадратный метр (Вт/м 2). При попытке записать в этих единицах интенсивность обычных шумов сразу же возникают трудности, так как интенсивность наиболее тихого звука, доступного восприятию человека с самым острым слухом, равна приблизительно 0,000 000 000 001 Вт/м 2 . Один из наиболее громких звуков, с которым мы сталкиваемся уже не без риска вредных последствий, – это шум реактивного самолета, пролетающего на расстоянии порядка 50 м. Его интенсивность составляет около 10 Вт/м 2 . А на расстоянии 100 м от места запуска ракеты «Сатурн» интенсивность звука заметно превышает 1000 Вт/м 2 . Очевидно, что оперировать числами, выражающими интенсивности звука, лежащие в столь широком диапазоне, очень трудно, независимо от того, представляем ли мы их в единицах энергии или даже в виде отношений. Существует простой, хотя и не вполне очевидный выход из данного затруднения. Интенсивность самого слабого слышимого звука равна 0,000 000 000 001 Вт/м 2 . Математики предпочтут записать это число таким образом: 10 -12 Вт/м2. Если кому-либо такая запись непривычна, напомним, что 10 2 это 10 в квадрате, или 100, а 10 3 это 10 в кубе, или 1000. Аналогично 10 -2 означает 1/10 2 , или 1/100, или 0,01, а 10 -3 это 1/10 3 , или 0,001. Умножить любое число на 10 x – значит х раз умножить его на 10.
Пытаясь найти наиболее удобный способ выражения интенсивностей звука, попробуем представить их в виде отношений, приняв за эталонную интенсивность величину 10 -12 Вт/м2. При этом будем отмечать, сколько раз нужно умножить эталонную интенсивность на 10 для того, чтобы получить заданную интенсивность звука. Например, шум реактивного самолета в 10 000 000 000 000 (или в 10 13) раз превышает наш эталон, то есть этот эталон необходимо 13 раз умножить на 10. Такой способ выражения позволяет значительно уменьшить значения чисел, выражающих гигантский диапазон звуковых интенсивностей; если мы обозначим однократное увеличение в 10 раз как 1 бел, то получим «единицу» для выражения отношений. Так, уровень шума реактивного самолета соответствует 13 белам. Бел оказывается слишком большой величиной; удобнее пользоваться более мелкими единицами, десятыми долями бела, которые и называют децибелами. Таким образом, интенсивность шума реактивного двигателя равна 130 децибелам (130 дБ), но во избежание путаницы с каким-либо другим эталоном интенсивности звука следует указать, что 130 дБ определяется относительно эталонного уровня 10 -12 Вт/м 2 .
Если отношение интенсивности данного звука к эталонной интенсивности выражается каким-нибудь менее круглым числом, например 8300, перевод в децибелы окажется не таким простым. Очевидно, число умножений на 10 будет больше 3 и меньше 4, но для точного определения этого числа необходимы длительные вычисления. Как обойти такое затруднение? Оказывается, весьма просто, поскольку все отношения, выраженные в единицах «десятикратных увеличений», давно вычислены – это логарифмы.
Любое число можно представить как 10 в какой-то степени: 100 это 10 2 и, следовательно, 2 – это логарифм 100 при основании 10; 3 – логарифм 1000 при основании 10 и, что менее очевидно, 3,9191 – логарифм 8300. Нет необходимости все время повторять «при основании 10», потому что 10 – самое распространенное основание логарифма, и если нет другого указания, то подразумевается именно это основание. В формулах эта величина записывается как log10 или lg.
Пользуясь определением децибела, можем теперь записать уровень интенсивности звука в виде:
Например, при интенсивности звука в 0,26 (2,6×10 -1) Вт/м 2 уровень интенсивности в дБ относительно эталона 10 -12 Вт/м 2 равен
Но логарифм 2,6 равен 0,415; следовательно, окончательный ответ выглядит так:
10 × 11,415 = 114 дБ (с точностью до 1 дБ)
Не следует забывать, что децибелы не являются единицами измерения в том смысле слова, как, например, вольты или омы, и что соответственно с ними приходится обращаться иначе. Если две аккумуляторные батареи по 6 В (вольт) соединить последовательно, то разность потенциалов на концах цепи составит 12 В. А что получится, если к шуму в 80 дБ добавить еще шум в 80 дБ? Шум общей интенсивностью в 160 дБ? Никак нет – ведь при удвоении числа его логарифм возрастает на 0,3 (с точностью до двух десятичных знаков). Тогда при удвоении интенсивности звука уровень интенсивности увеличивается на 0,3 бела, то есть на 3 дБ. Это справедливо для любого уровня интенсивности: удвоение интенсивности звука приводит к увеличению уровня интенсивности на 3 дБ. В табл. 1 показано, как увеличивается уровень интенсивности, выраженный в децибелах, при сложении звуков различной интенсивности.
Таблица № 1
Теперь, разрешив тайну децибела, приведем несколько примеров.
Уровень шума в децибелах
В табл. 2 дан перечень типичных шумов и уровни их интенсивности в децибелах.
Таблица № 2
| Интенсивность типичных шумов | |
|---|---|
| Примерный уровень звукового давления, дБА | Источник звука и расстояние до него |
| 160 | Выстрел из ружья калибра 0,303 вблизи уха |
| 150 | Взлет лунной ракеты, 100 м |
| 140 | Взлет реактивного самолета, 25 м |
| 120 | Машинное отделение подводной лодки |
| 100 | Очень шумный завод |
| 90 |
Тяжелый дизельный грузовик,7 м; Дорожный перфоратор (незаглушенный),7 м |
| 80 | Звон будильника, 1 м |
| 75 | В железнодорожном вагоне |
| 70 |
В салоне небольшого автомобиля, движущегося со скоростью 50 км/ч; Квартирный пылесос, 3 м |
| 65 |
Машинописное бюро; Обычный разговор, 1 м |
| 40 | Учреждение, где нет специальныхисточников шума |
| 35 | Комната в тихой квартире |
| 25 | Сельская местность, расположенная вдали от дорог |
Каким образом можно определить интенсивность данного звука? Это довольно сложная задача; значительно легче измерить колебания давления в звуковых волнах. В табл. 3 приведены значения звукового давления для звуков различной интенсивности. Из этой таблицы видно, что диапазон звуковых давлений не так широк, как диапазон интенсивностей: давление возрастает вдвое медленнее, чем интенсивность. При удвоении звукового давления энергия звуковой волны должна увеличиться в четыре раза – тогда соответственно увеличится скорость частиц среды. Поэтому, если мы измерим звуковое давление, как и интенсивность, в логарифмическом масштабе и, кроме того, введем множитель 2, получим те же величины для уровня интенсивности. Например, звуковое давление самого слабого из слышимых звуков равно примерно 0,00002 Н (ньютона)/м 2 , а в кабине дизельного грузовика оно составляет 2 Н/м 2 , следовательно, уровень интенсивности шумов в кабине равен
Таблица № 3
Выражая уровень звукового давления в децибелах, следует помнить, что при увеличении давления вдвое прибавляется 6 дБ. Если в кабине дизельного грузовика шум достигнет 106 дБ, то звуковое давление удвоится и составит 4 Н/м 2 , а интенсивность увеличится в четыре раза и достигнет 0,04 Вт/м 2 .
Мы много говорили о мере интенсивности звука, но совершенно не касались практических методов измерения этой величины. К доступным для измерения характеристикам звуковой волны относятся интенсивность, давление, скорость и смещение частиц. Все эти характеристики непосредственно связаны друг с другом, и, если удается измерить хотя бы одну из них, остальные можно вычислить.
Нетрудно увидеть или почувствовать на ощупь колебание легких предметов, оказавшихся на пути звуковой волны. На этом явлении основан принцип действия осциллографа – самого старого вида шумомера. Осциллограф состоит из диафрагмы, к центру которой прикреплена тонкая нить, механической системы для усиления колебаний, и пера, записывающего на бумажной ленте смещения диафрагмы. Такие записи напоминают «волнистые линии», о которых мы говорили в предыдущей главе.
Этот прибор был крайне малочувствителен и годился только для подтверждения акустических теорий ученых того времени. Инерция механических деталей предельно ограничивала частотную характеристику и точность прибора. Замена механического усилителя оптической системой и использование фотографического метода регистрации сигналов позволили значительно снизить инерционность прибора. В усовершенствованном таким образом устройстве нить диафрагмы наматывалась на вращающийся барабан, закрепленный на оси, к которой прикреплялось зеркальце, вращающееся вместе с барабаном. На зеркальце падал луч света; при поворотах зеркальца то в одну, то в другую сторону, происходивших в результате колебаний мембраны, луч отклонялся, и эти отклонения можно было записывать на светочувствительную бумагу. И только с развитием электроники были разработаны более или менее точные измерительные приборы, а для конструирования современного портативного шумомера пришлось дожидаться изобретения транзисторов.
По существу, современный шумомер – это электронный аналог старого механического устройства. Первым шагом в процессе измерения служит преобразование звукового давления в изменения электрического напряжения; это преобразование производит микрофон. В настоящее время в таких приборах применяют микрофоны самых различных типов: конденсаторные, с движущейся катушкой, кристаллические, ленточные, с нагретой проволокой, с сегнетовой солью – это лишь малая часть всех типов микрофонов. В нашей книге мы не будем рассматривать принципы их действия.
Все микрофоны выполняют одну и ту же основную функцию, и большинство из них снабжено мембраной, того или иного вида, которая приводится в колебания изменениями давления в звуковой волне. Смещения мембраны вызывают соответствующие изменения напряжения на зажимах микрофона. Следующий шаг в измерении – усиление, а затем выпрямление переменного тока и заключительная операция – подача сигнала на вольтметр, откалиброванный в децибелах. В большинстве таких приборов вольтметром измеряются не максимальные, а «среднеквадратичные значения» сигнала, то есть результат определенного вида усреднения, которым пользуются чаще, чем максимальными значениями.
Обычным вольтметром нельзя охватить огромный диапазон звуковых давлений и поэтому в той части устройства, где происходит усиление сигнала, имеется несколько цепей, различающихся по усилению на 10 дБ, которые можно включать последовательно одну за другой. Однако до сих пор еще широко применяют усовершенствованную модель старого осциллографа. В электронно-лучевом осциллоскопе проблема инерционности, свойственная механическому осциллографу, полностью исключена, так как масса электронного луча пренебрежимо мала, и он легко отклоняется электромагнитным полем и рисует на экране кривую колебаний напряжения, подаваемого на прибор.
Полученная осциллографическая запись применяется для математического анализа формы звуковой волны. Осциллоскопы также чрезвычайно полезны и при измерении импульсных шумов. Как мы уже говорили, обычный шумомер непрерывно определяет среднеквадратичные значения сигнала. Но, например, звуковой хлопок или орудийный выстрел не порождают непрерывный шум, а создают единичный, очень мощный, иногда опасный для слуха импульс давления, который сопровождается постепенно затухающими колебаниями давления (рис. 13). Начальный скачок давления может повредить слух или разбить оконное стекло, но так как он единичен и кратковременен, то среднеквадратичная величина не будет для него характерна и может только привести к недоразумению. Хотя для измерения импульсных звуков существуют специальные шумомеры, большая часть их не сможет зарегистрировать полностью среднеквадратичную величину импульса просто потому, что они не успевают сработать. Вот здесь осциллоскоп и демонстрирует свои преимущества, мгновенно вычерчивая точную кривую подъема давления, так что максимальное давление в импульсе можно измерить прямо на экране.
Рис. 13. Типичный импульсный шум
Возможно, одним из наиболее существенных вопросов акустики является зависимость поведения звука от его частоты. Нижняя частотная граница восприятия звука человеком составляет около 30 Гц, а верхняя – не выше 18 кГц; поэтому шумомер должен был бы регистрировать звуки в том же диапазоне частот. Но тут возникает серьезное затруднение. Как мы увидим в следующей главе, чувствительность человеческого уха для различных частот далеко не одинакова; так, например, чтобы звуки с частотой 30 Гц и 1 кГц звучали одинаково громко, уровень звукового давления первого из них должен быть на 40 дБ выше, чем второго. И следовательно, показания шумомера сами по себе еще не многого стоят.
Этой проблемой занялись специалисты по электронике, и современные шумомеры снабжены корректирующими контурами, состоящими из отдельных цепочек, подключая которые можно снизить чувствительность шумомера к низкочастотным и очень высокочастотным звукам и тем самым приблизить частотные характеристики прибора к свойствам человеческого уха. Обычно шумомер содержит три корректирующих контура, обозначаемых А, В и С; наиболее полезна коррекция А; коррекцию В применяют лишь изредка; коррекция С мало влияет на чувствительность в диапазоне 31,5 Гц - 8 кГц. В некоторых типах шумомеров используется еще коррекция D, которая позволяет считывать показания прибора прямо в единицах PN дБ, применяемых для измерения шума самолетов. Точный расчет PN дБ весьма сложен, но для высоких уровней шума уровень в единицах PN дБ равен уровню в дБ, измеренному шумомером с коррекцией D, плюс 7 дБ; в большинстве случаев шум реактивных самолетов, выраженный в PN дБ, приблизительно равен уровню в дБ, измеренному шумомером с коррекцией А, плюс 13 дБ.
В настоящее время почти повсеместно уровень шума принимают равным уровню, измеренному в дБ при помощи шумомера с коррекцией А, и выражают его в единицах дБА. Хотя человеческое ухо воспринимает звук несравненно более утонченно, чем шумомер, и поэтому звуковые уровни, выраженные в дБА, ни в коей мере не соответствуют точно физиологической реакции, но простота этой единицы делает ее чрезвычайно удобной для практического применения.
Важнейший недостаток измерения громкости в дБА состоит в том, что при этом наша реакция на звуки низкой частоты недооценивается и совершенно не учитывается повышенная чувствительность уха к громкости чистых тонов.
К числу достоинств шкалы дБА следует, в частности, отнести то обстоятельство, что здесь, как мы увидим в следующей главе, удвоение громкости грубо соответствует увеличению уровня шума на 10 дБА. Однако даже эта шкала дает не более чем грубое указание на роль частотного состава шума, а так как эта характеристика шума часто чрезвычайно важна, то результаты измерений, проведенных с помощью шумомера, приходится дополнять данными, полученными при использовании других приборов.
Частоты, как и интенсивности, измеряют в логарифмическом масштабе, причем за основу принимают ступени удвоения числа колебаний в секунду. Так как, однако, диапазон частот менее широк, чем диапазон интенсивностей, число десятикратных увеличений не подсчитывают, десятичными логарифмами не пользуются и частоты звука всегда выражают числом колебаний, или циклов в секунду. За единицу частоты принимают одно колебание в секунду, или 1 герц (Гц). Определение интенсивности звука для каждой частоты потребовало бы бесконечного числа измерений. Поэтому, как и в музыкальной практике, весь диапазон разделяют на- октавы. Самая большая частота в каждой октаве в два раза превышает самую малую. Первый, наиболее простой этап частотного анализа звука - измерение уровня звукового давления в пределах каждой из 8 или 11 октав, в зависимости от интересующего нас диапазона частот; при измерении сигнал с выхода шумомера поступает на набор октавных фильтров, или на октавный полосовой анализатор. Слово «полоса» указывает на тот или иной участок частотного спектра. Анализатор содержит 8 или 11 электронных фильтров. Эти устройства пропускают только те частотные компоненты сигнала, которые лежат в пределах их полосы. Включая фильтры по одному, можно последовательно измерить уровень звукового давления в каждой полосе непосредственно при помощи шумомера. Но во многих случаях даже октавные анализаторы не дают достаточных сведений о сигнале, и тогда прибегают к более детальному анализу, применяя фильтры в половину или в одну треть октавы. Для получения еще более детального анализа используют узкополосные анализаторы, которые «разрезают» шум на полосы постоянной относительной ширины, например 6 % от средней частоты полосы или на полосы шириной в определенное число герц, например 10 или 6 Гц. Если в шумовом спектре присутствуют чистые тоны, что случается нередко, их частоту и амплитуду можно установить точно с помощью анализатора дискретных частот.
Обычно звукоанализирующая аппаратура очень громоздка, и поэтому ее применение ограничивается рамками лабораторий. Весьма часто звук, подлежащий исследованию, через микрофон и усилительные цепи шумомера записывают на высококачественный портативный магнитофон, применяя для калибровки контрольные сигналы; затем запись проигрывают уже в лаборатории, подавая сигнал на анализатор, который автоматически вычерчивает частотный спектр на бумажной ленте. На рис. 14 изображены спектры типичного шума, полученные с помощью октавного, третьоктавного и узкополосного (полоса 6 Гц) анализаторов.
Рис. 14. Анализ звука с помощью октавного и третьоктавного фильтров и фильтра с шириной полосы 6 Гц.
Однако, чтобы измерить шум, еще недостаточно знать уровень громкости и частоту звука. Если говорить о шуме окружающей среды, то он складывается из множества отдельных шумов различного происхождения: это шумы уличного движения, самолетов, промышленные шумы, а также шумы, возникающие в результате других видов деятельности человека. Если попытаться измерить уровень шума на улице обычным шумомером, то окажется, что это чрезвычайно сложная задача: стрелка шумомера будет непрерывно колебаться в очень широких пределах. Что же следует принять за уровень шума? Максимальный отсчет? Нет, эта цифра слишком высока и непоказательна. Средний уровень? Это было бы возможно, но крайне трудно оценить среднюю величину для какого-то определенного промежутка времени, а чтобы удерживать стрелку в пределах шкалы, придется непрерывно менять ступени усиления шумомера.
Таблица № 4
Существуют два общепринятых метода учета флуктуации уровня шума, позволяющие выражать этот уровень в численной мере. В первом методе используют так называемый анализатор статистического распределения. Это устройство регистрирует относительную долю времени, в течение которого измеряемый уровень шума находится в пределах каждой из ступеней шкалы, расположенных, например, через каждые 5 дБ. Результаты таких измерений показывают, в течение какой доли полного времени был превышен каждый из звуковых уровней. Нанеся на график числа, представленные в табл. 4, соединив точки плавной линией и установив уровни, которые были превышены в течение 1, 10, 50, 90 и 99 % времени, мы сможем дать удовлетворительное описание «шумового климата». Указанные уровни обозначаются так: L1, L10, L50, L90 и L99. L1 дает представление о максимальном значении уровня шума, L10 – это характерный высокий уровень, тогда как L90 как бы показывает шумовой фон, то есть уровень, до которого снижается шум при наступлении временного затишья. Большой интерес представляет разность между значениями L10 и L90; она указывает, в каких пределах в каждом данном месте варьируется уровень шума, а чем больше колебания шума, тем сильнее его раздражающее воздействие. Впрочем, уровень L10 и сам по себе служит хорошим показателем беспокоящего действия транспортного шума; этот показатель широко применяется при измерении и прогнозирования транспортного шума, и с его учетом определяют размеры государственной компенсации жертвам шума новых автострад и дорог (см. гл. 11). Итак, L10 – это уровень звука, выраженный в дБА, который превышается в течение точно десяти процентов от полного времени измерений.
Обычно транспортный шум флуктуирует вполне определенным образом, поэтому уровень L10 служит самостоятельным достаточно удовлетворительным показателем шума, хотя только частично представляет статистическую картину шума. Если же шумы меняются беспорядочно, как, например, это происходит при наложении друг на друга железнодорожных, промышленных и иногда самолетных шумов, распределение шумовых уровней сильно колеблется от точки к точке. В подобных случаях также желательно выразить все статистические данные одним числом. Были сделаны попытки изобрести формулу, включающую всю картину шума, включая и размах шумовых флуктуации. К таким показателям относятся «индекс транспортного шума» и «уровень шумового загрязнения», но самый распространенный показатель – это особого рода средняя величина, обозначаемая Lэкв. Она характеризует среднее значение энергии звука (в отличие от арифметического усреднения уровней, выраженных в дБ); иногда Lэкв называют эквивалентным уровнем непрерывного шума, потому что численно эта величина соответствует уровню такого строго стабильного шума, при котором за весь период измерения микрофон принял бы то же суммарное количество энергии, какое поступает в него при всех неравномерностях, всплесках и выбросах измеряемого флуктуирующего шума. В простейшем случае Lэкв составит, например 90 дБА, если уровень шума все время равнялся 90 дБА, или если половину времени измерения шум составлял 93 дБА, а остальное время полностью отсутствовал. Действительно, так как удвоение интенсивности или энергии шума приводит к увеличению его уровня на 3 дБ, то для того, чтобы при удвоении интенсивности шума сохранить постоянным общее количество энергии, следует вдвое уменьшить время его действия. Аналогично ту же величину Lэкв = 90 дБА мы получим при уровне шума 100 дБА, если он действует в течение одной десятой того же промежутка времени. Измерение расхода электроэнергии при помощи электросчетчика производится подобным же образом. На практике периоды постоянного уровня шума и периоды полного его отсутствия встречаются не часто, и поэтому рассчитать Lэкв достаточно сложно. Здесь на помощь приходят таблицы распределения типа табл. 4, или специально сконструированные автоматические счетчики. Индекс Lэкв обладает двумя недостатками: при усреднении короткие всплески шума с высоким уровнем вносят больший вклад, чем периоды шума низкого уровня; кроме того, увеличение числа максимумов мало влияет на величину Lэкв. Например, если при усреднении за день шума от 100 поездов получается эквивалентный уровень Lэкв = 65 дБА, то при увеличении числа поездов вдвое Lэкв возрастает всего на 3 дБА. Для того чтобы величина Lэкв возросла так же, как при удвоении громкости (то есть как при увеличении уровня на 10 дБА) шума, создаваемого каждым из поездов, их число пришлось бы увеличить в 10 раз. И все же, несмотря на некоторую неполноценность, шкала Lэкв представляет собой наилучшую универсальную меру шума из всех имеющихся в настоящее время. В Англии она постепенно получит такое же распространение, какое имеет на континенте. Сейчас она уже применяется в Англии для измерения дозы шума, получаемой лицами, работающими в промышленности по найму.
Применяется и другая мера, по существу гораздо более сходная с Lэкв, чем может показаться на первый взгляд: это нормировочный индекс шума, к сожалению слишком хорошо знакомый тем, кто живет вблизи крупных аэропортов. Шкалу нормировочных индексов шума используют для характеристики среднемаксимальных уровней шума самолетов, выраженных в PN дБ (так называемый «воспринимаемый уровень звука», см. Акуст. словарь), а так как она начинается от уровня 80 PN дБ (около 67 дБА), то значение 80 вычитается из величины среднемаксимального уровня. Теоретически, если за время измерения шум производит только один самолет, величина этого индекса будет точно равняться среднемаксимальному уровню в PN дБ минус 80. При каждом удвоении числа самолетов следует прибавлять к этому числу 4,5 единицы, а не 3, как для шкалы Lэкв. Хотя формула этого индекса и выглядит несколько ошеломляюще, выше нам удалось фактически полностью его охарактеризовать. Если отдельные пиковые уровни шума самолетов различаются всего на несколько дБ, усредненную величину можно вычислить арифметически. В противном случае значения уровня шума, выраженные в дБ, придется обратно переводить в величины интенсивности, и здесь потребуются таблица логарифмов и светлая голова!
Существует множество других мер, шкал и индексов для измерения шума, включая фоны, соны, нои, различные производные PN дБ и ряд других критериев, не считая всех международных вариантов шкалы нормировочных индексов шума. Заниматься описанием других единиц и показателей нет необходимости. Следует отметить, что в США для измерения шума на рабочем месте принят показатель Lэкв, но при удвоении времени воздействия шума к его значению там прибавляют не 3 дБ, как в Европе, а 5 дБ. В остальном показатели дБА, L10 и Lэкв применяются одинаково во всем мире.
Зачастую при выборе нового холодильника покупатель не обращает внимания на такой критерий, как уровень шума холодильника. Раздражающий рокот может стать неприятным сюрпризом. Шумность – это значение гула, выраженное в цифровом значении. Измеряется в децибелах (дБ). Меньше гула издает прибор с наименьшим значением.
Нормы шума холодильного оборудования
В соответствии с ГОСТ 16317-87 установленный уровень шума для холодильника должен быть не более 53 дБ. Государственным документом утверждена шкала, по которой шумность приборов делится на три уровня:
- низкий – от 25 до 34 дБ;
- средний – от 35 до 44 дБ;
- высокий – больше 45 дБ.
Приборы определенной модификации имеют индивидуальный показатель шумности.
- норма для холодильного оборудования с системой noFrost – от 44 до 47 дБ;
- приборы с другой системой работают с уровнем гула в пределах 34-42 дБ.
Рабочий уровень гула выбранной модели холодильника прописан в техническом паспорте и на наклейке на задней поверхности оборудования.
Что следует помнить при выборе холодильника.
- Чем сложнее модель, чем больше дополнительных функций и технических возможностей, тем сложнее добиться минимального шума, например, в системе noFrost предусмотрен вентилятор, который работает с определенным гулом. Уменьшить воздействие шума на человека можно, установив холодильник на максимальном расстоянии от жилых комнат.
- Двухкомпрессорные холодильники работают, сменяя друг друга, полностью исключить шум в этом случае невозможно. Уровень шума производители сводят к минимуму, выбирая компрессоры небольшой мощности. В этом случае холодильник будет издавать шум при включении и выключении каждого компрессора, но общий уровень шума может быть даже ниже, чем у однокромпрессорного оборудования.
Для сравнения: шум, создаваемый разговором на повышенных тонах, – 50 дБ, гул от часов – 30 дБ, стук от клавиш печатающей машинки – от 51 до 70 дБ, шумность листвы деревьев составляет приблизительно 25 дБ.
Способы измерения уровня шума
Определить, каким уровнем шума обладает выбранное устройство, можно при помощи специального оборудования – шумомера. Стоимость прибора достаточно высокая, поэтому покупать его для бытовых нужд нет смысла. Если Вы хотите узнать, какой уровень шума холодильника в квартире, достаточно пригласить специалиста.
При наличии шумомера нужно настроить его на показания в пределах от 50 до 100 дБ и направить микрофон в сторону холодильника, сохраняя расстояние приблизительно 50 см. Спустя несколько секунд результаты измерений отобразятся на экране.
Совет специалиста: если значение больше указанного в техническом паспорте, вероятнее всего, холодильное оборудование установлено неровно. Необходимо проверить вертикальный и горизонтальный уровень, подкручиванием ножек, корректируется положение холодильника. Если при повторном измерении показатель не изменился, следует пригласить мастера.
Причины шума
- Работа компрессора. Если в прибор установлено два компрессора, соответственно, уровень будет выше. Несмотря на то, что в двухкомпрессорных приборах дополнительно устанавливаются устройства, понижающие уровень шума, работают они громче однокомпрессорных.
- Шум создают детали, которые в процессе работы контактируют с компрессором.
- Гул создает холодильный хладагент во время движения в конденсаторе и испарителе.
- Дополнительные звуки – характерные щелчки – слышны при срабатывании реле.
- Наличие охлаждающих вентиляторов создает гул, чем их больше, тем громче работает холодильник.
- Как правило, холодильники с небольшим объемом более шумные, чем большие. Это объясняется тем, что компрессор установлен на внешней стенке прибора.
- Новые устройства в первые дни работают несколько громче, так как происходит притирка подвижных деталей.
Самыми шумными являются устройства больших объемов, конструкцией которых предусмотрен вентилятор, установленный в моторной части. Главный критерий шумности прибора – спокойный сон ночью. Если Вам кажется, что оборудование работает громко, но ночью Вы не просыпаетесь, это означает, что устройство исправно и функционирует в пределах нормы.
Примечание: при выборе определенной модели нужно грамотно расставить приоритеты. Следует учитывать, что однокомпрессорный холодильник работает тише, но в жаркую погоду вырабатывает меньше холода. В тоже время двухкомпрессорный прибор работает громче, но морозит гораздо лучше.
Способы снижения шума
- Прежде всего, нужно проверить поверхность, на которой установлен холодильник, – она должна быть идеально ровной. При необходимости под ножки подкладываются резиновые прослойки.
- Важно, чтобы прибор не соприкасался с кухонной мебелью.
- Внутри холодильника нельзя ставить посуду вплотную.
- Если есть возможность, использовать только одну камеру.
- Использовать шумоизоляцию, чтобы изолировать наиболее шумные детали. Эффективно поглощает гул резина, которую фиксируют между стеной и задней поверхностью устройства.
- Внутренняя часть камеры обкладывается шумкой.
- Если компрессор и вентилятор расположены снаружи холодильного оборудования, вокруг них можно нанести мастику.
Обзор моделей самых бесшумных холодильников
| Торговая марка | Модель | Уровень шума, дБ | Примечание |
| Liebherr | СТ 3306 | Менее 40 | Однокомпрессорный |
| Liebherr | CUP 3021-22 | 39 | С системой noFrost |
| Electrolux | ENB 38943 X | Менее 40 | С системой noFrost |
| Electrolux | EN 3881 AOX | Менее 40 | Однокомпрессорный |
| Bosch | KGS 39 XW 20 | Менее 40 | Двухкомпрессорный |
| Samsung | RL-59 GYBMG | 38,5 | С системой noFrost |
Получить подробную информацию о грамотном выборе холодильного оборудования Вы можете, просмотрев видео-ролик.
Физическая характеристика громкости звука - уровень звукового давления, в децибелах (дБ). «Шум» - это беспорядочное смешение звуков.
Звуки с низкой и высокой частотой кажутся тише, чем среднечастотные той же интенсивности. С учётом этого, неравномерную чувствительность человеческого уха к звукам разных частот модулируют с помощью специального электронного частотного фильтра, получая, в результате нормирования измерений, так называемый эквивалентный (по энергии, "взвешенный") уровень звука с размерностью дБА (дБ(А), то есть - с фильтром "А").
Человек, в дневное время суток, может слышать звуки громкостью от 10-15 дБ и выше. Максимальный диапазон частот для человеческого уха, в среднем - от 20 до 20 000 Гц (возможный разброс значений: от 12-24 до 18000-24000 герц). В молодости - лучше слышен среднечастотный звук с частотой 3 КГц, в среднем возрасте - 2-3КГц, в старости - 1КГц. Такие частоты, в первые килогерцы (до 1000-3000 Гц - зона речевого общения) - обычны в телефонах и по радио на СВ и ДВ диапазонах. С возрастом, воспринимаемый на слух звуковой диапозон сужается: для высокочастотных звуков - уменьшаясь до 18 килогерц и менее (у пожилых людей, каждые десять лет - примерно на 1000Гц), а для низкочастотных - увеличиваясь от 20 Гц и более.
У спящего человека, основным источником сенсорной информации об окружающей обстановке - становятся уши ("чуткий сон"). Чувствительность слуха, ночью и при закрытых глазах - увеличивается на 10-14 дБ (до первых децибел, по шкале дБА), по сравнению с дневным временем суток, поэтому - громкий, резкий шум с большими скачками громкости, может разбудить спящих людей.
В случае отсутствия на стенах помещений звукопоглощающих материалов (ковров, специальных покрытий), звук будет громче из-за многократного отражения (реверберации, то есть - эха от стен, потолка и мебели), что увеличит уровень шума на несколько децибел.
Шкала шумов (уровни звука, децибел), в таблице
| Децибел, дБА |
Характеристика | Источники звука |
| 0 | Ничего не слышно | |
| 5 | Почти не слышно | |
| 10 | Почти не слышно | тихий шелест листьев |
| 15 | Едва слышно | шелест листвы |
| 20 | Едва слышно | шепот человека (на расстоянии 1 метр). |
| 25 | Тихо | шепот человека (1м) |
| 30 | Тихо | шепот, тиканье настенных часов. Допустимый максимум по нормам для жилых помещений ночью, с 23 до 7 ч. |
| 35 | Довольно слышно | приглушенный разговор |
| 40 | Довольно слышно | обычная речь. Норма для жилых помещений днём, с 7 до 23 ч. |
| 45 | Довольно слышно | обычный разговор |
| 50 | Отчётливо слышно | разговор, пишущая машинка |
| 55 | Отчётливо слышно | Верхняя норма для офисных помещений класса А (по европейским нормам) |
| 60 | Шумно | Норма для контор |
| 65 | Шумно | громкий разговор (1м) |
| 70 | Шумно | громкие разговоры (1м) |
| 75 | Шумно | крик, смех (1м) |
| 80 | Очень шумно | крик, мотоцикл с глушителем. |
| 85 | Очень шумно | громкий крик, мотоцикл с глушителем |
| 90 | Очень шумно | громкие крики, грузовой железнодорожный вагон (в семи метрах) |
| 95 | Очень шумно | вагон метро (в 7 метрах снаружи или внутри вагона) |
| 100 | Крайне шумно | оркестр, вагон метро (прерывисто), раскаты грома
|
| 105 | Крайне шумно | в самолёте (до 80-х годов ХХ столетия) |
| 110 | Крайне шумно | вертолёт |
| 115 | Крайне шумно | пескоструйный аппарат (1м) |
| 120 | Почти невыносимо | отбойный молоток (1м) |
| 125 | Почти невыносимо | |
| 130 | Болевой порог | самолёт на старте |
| 135 | Контузия | |
| 140 | Контузия | звук взлетающего реактивного самолета |
| 145 | Контузия | старт ракеты |
| 150 | Контузия, травмы | |
| 155 | Контузия, травмы | |
| 160 | Шок, травмы | ударная волна от сверхзвукового самолёта |
|
При уровнях звука свыше 160 децибел - возможен разрыв барабанных перепонок и лёгких, |
||
Максимально допустимые уровни звука (LАмакс, дБА) - больше "нормальных" на 15 децибел. Например, для жилых комнат квартир допустимый постоянный уровень звука в дневное время - 40 децибелов, а временный максимальный - 55.
Неслышный шум - звуки с частотами менее 16-20 Гц (инфразвук) и более 20 КГц (ультразвук). Низкочастотные колебания в 5-10 герц могут вызывать резонанс, вибрацию внутренних органов и влиять на работу мозга. Низкочастотные акустические колебания усиливают ноющие боли в костях и суставах у больных людей. Источники инфразвука: автомобили, вагоны, гром от молнии и т.д.
Высокочастотный звук и ультразвук с частотой 20-50 килогерц, воспроизводимый с модуляцией на несколько герц - применяются для отпугивания птиц с аэродромов, животных (собак, например) и насекомых (комаров, мошкары).
На рабочих местах предельно допустимые, по закону, эквивалентные уровни звука для прерывистого шума: максимальный уровень звука не должен превышать 110 дБА, а для импульсного шума - 125 дБАI. Запрещается даже кратковременное пребывание в зонах с уровнями звукового давления свыше 135 дБ в любой октавной полосе.
Шум, издаваемый компьютером, принтером и факсом в комнате без звукопоглощающих материалов - может превышать уровень 70 db. Поэтому не рекомендуется размещать много оргтехники в одном помещении. Слишком шумное оборудование должно выноситься за пределы помещения, где располагаются рабочие места. Снизить уровень шума можно, если использовать шумопоглощающие материалы в качестве отделки помещения и занавески из плотной ткани. Помогут и противошумные бируши для ушей.
Плачь ребёнка, по сравнению с другими звуками такой же громкости - гораздо сильнее действует на психику человека, в качестве раздражителя и стимула к активным физическим действиям (успокоить, накормить и т.д.)
При возведении зданий и сооружений, в соответствии с современными, более жесткими требованиями звукоизоляции, должны применяться технологии и материалы, способные обеспечить надёжную защиту от шума.
Для пожарной сигнализации: уровень звукового давления полезного аудиосигнала, обеспечиваемый оповещателем, должен быть не менее 75 дБА на расстоянии 3 м от оповещателя и не более 120 dba в любой точке защищаемого помещения (п.3.14 НПБ 104-03).
Сирена большой мощности и корабельный ревун - давит больше 120-130 децибел.
Спецсигналы (сирены и "крякалки" - Air Horn), устанавливаемые на служебном транспорте, регламентируются ГОСТ Р 50574 - 2002. Уровень звукового давления сигнального устройства при подаче специального звук. сигнала, на расстоянии 2 метра по оси рупора, должен быть не ниже:
116 дБ(А) - при установке излучателя звука на крыше транспортного средства;
122 дБА - при установке излуч-ля в подкапотное пространство автотранспорта.
Изменения основной частоты должны быть от 150 до 2000 Гц. Продолжительность цикла - от 0,5 до 6,0 с.
Клаксон гражданского автомобиля, согласно ГОСТ Р 41.28-99 и Правил ЕЭК ООН №28, должен издавать непрерывный и монотонный звук с уровнем акустического давления не более 118 децибел. Такого порядка максимально допустимые значения - и для автосигнализации.
Если городской житель, привыкший к постоянному шуму, окажется на некоторое время в полной тишине (в сухой пещере, например, где уровень шума - менее 20 db), то он вполне может испытать депрессивные состояния вместо отдыха.
Прибор шумометр для измерения уровня звука, шума
Для измерения уровня шума применяется прибор шумомер (на фото), который производят в разных модификациях: бытовые (ориентировочная цена - 3-4 т.р, диапазоны измерения: 30-130 дБ, 31,5 Гц - 8 кГц, фильтры А и С), промышленные (интегрирующие и т.д.) Наиболее распространённые модели: SL, октава, svan. Для измерений инфразвуковых и ультразвуковых шумов применяются широкодиапазонные шумометры.
Частотные диапазоны звука
Поддиапазоны спектра звуковых частот, на которые настроены фильтры двух- или трёхполосных акустических систем: низкочастотный - колебания до 400 герц;
среднечастотный - 400-5000 Гц;
высокочастотный - 5000-20000Гц
Скорость звука и дальность его распространения
Приблизительная скорость слышимого, среднечастотного звука (частотой порядка 1-2 кГц) и максимальная дальность его распространения в различных средах:
в воздухе - 344.4 метров в секунду (при температуре 21.1 по шкале Цельсия) и примерно 332 м/с - при нуле градусов;
в воде - приблизительно 1.5 километра в секунду;
в дереве твёрдых сортов - порядка 4-5 км/с вдоль волокон и в полтора раза меньше - поперёк.
При 20 °С., скорость звука в пресной воде равна 1484м/с (при 17° - 1430), в морской - 1490 м/с.
Скорость звука в металлах и других твёрдых телах(приведены величины только самых быстрых, продольных упругих волн):
в нержавеющей стали - 5.8 километров в секунду.
Чугун - 4.5
Лёд - 3-4км/с
Медь - 4.7 км/с
Алюминий - 6.3км/с
Полистирол - 2.4 километров в секунду.
С повышением температуры и давления, скорость звука в воздухе - возрастает. В жидкостях - обратная зависимость по температуре.
Скорости распространения упругих продольных волн в массивах горных пород, м/с:
почва - 200-800
песок сухой / влажный - 300-1000 / 700-1300
глина - 1800-2400
известняк - 3200-5500
Уменьшают дальность распространения звука, вдоль поверхности земли - высокие преграды (горы, здания и строения), противоположное направление ветра и его скорость, а так же другие факторы (пониженное атмосферное давление, повышенная температура и влажность воздуха). Расстояния, на которых источник громкого шума почти не слышно - обычно, от 100 метров (при наличии высоких преград или в густом лесу), до 300-800 м. - на открытой местности (при попутном среднем ветре - дальность увеличивается до километра и более). С расстоянием "теряются" (быстее гасятся и рассеиваются) более высокие частоты и остаются низкочастотные звуки. Максимальная дальность распространения инфразвука средней интенсивности (человек его не слышит, но воздействие на организм есть) - десятки и сотни километров от источника.
Интенсивность затухания (коэффициент поглощения) звука средних частот (порядка 1-8 кГц), при нормальном атмосферном давлении и температуре, над землей с невысокой травой, в степи - приблизительно 10-20 дБ на каждые 100 метров. Поглощение пропорционально квадрату частоты акустических волн.
Если во время грозы вы увидели сильную молнию и через 12 секунд услышали первые раскаты грома - это значит, что молния ударила в четырёх километрах от вас (340 * 12 = 4080 м.) В приблизительных расчётах принимается - три секунды на километр расстояния (в воздушном пространстве) до источника звука.
Линия распространения звуковых волн отклоняется в направлении уменьшения скорости звука (рефракция на градиенте температуры), то есть, солнечным днём, когда воздух у поверхности земли теплее, чем вышележащий - линия распространения звуковых волн изгибается вверх, но если верхний слой атмосферы окажется теплее приземного, то звук пойдёт оттуда обратно вниз и слышно будет лучше.
Дифракция звука - огибание волнами препятствия, когда его размеры сравнимы с длиной волны или меньше ее. Если намного больше длины волны, то звук отражается (угол отражения равен углу падения), а позади препятствий формируется зона акустической тени.
Отражения звуковой волны, её рефракция и дифракция - вызывают многократное эхо (реверберацию), что оказывает значительное влияние на слышимость речи и музыки в помещении или за его пределами, что учитывается при звукозаписи, для получения живого звучания (путём размещения в оптимально близких зонах стереокартины малогабаритных микрофонов с острой характеристикой направленности, для записи прямого звука, с последующим сведением и микшированием «сухой» записи процессором в цифру или используя дальние-равноудалённые, хорошо настроенные микрофоны окружения с дополнительной записью отражённых звуков).
От инфразвука не спасает обычная звукоизоляция.
Бинауральные биения (Binaural Beat Frequency)
Когда правое и левое ухо слышат звуки (например, из наушников плеера, f < 1000 герц, f1 - f2 < 25 Гц) двух различных частот - мозг, в результате обработки этих сигналов, получает третью, разностную частоту биения (бинауральный ритм, который равен арифметической разнице их частоты), "слышимую" как низкочастотные колебания, совпадающие с диапазоном обычных мозговых волн (дельта - до 4 Гц, тета - 4-8Гц, альфа - 8-13Гц, бета - 13-30 Гц). Этот биологический эффект учитывается и используется в студиях звукозаписи - для передачи низких частот, не воспроизводимых напрямую динамиками обычных стереосистем (вследствие конструкционных ограничений), но эти способы и методы, при неумелом применении, могут негативно сказаться на психологическом состоянии и настроении слушателя, так как отличаются от естественного, природного восприятия человеческим ухом шумов и звуков.
// при бинауральном эффекте "слышны" не три, а два звука: первый - среднеарифметический, по частоте, от двух реальных, и второй - тактовый, смоделированный мозгом. При увеличении разницы частот (>20-30 герц) - звуки распадаются, в восприятии, на исходные, с их фактической частотой, и бин.эффект исчезает. Разница фаз звуковых волн, приходящих на правое и левое ухо - позволяет определять направление на источник звука / шума, громкость и тембр - расстояние до него.
Шумановский резонанс
В тех местах ионосферы, куда бьют электромагнитные волны достаточной мощности, при устоявшемся (с высокой добротностью сигнала) резонансе Шумана, особенно, на частотах первых его гармоник - появившиеся, при этом, плазменные сгустки начинают излучать инфразвуковые акустические (звуковые) волны. Конкретные ионосферные излучатели существуют до тех пор, пока продолжаются разряды молний в инициирующем грозовом очаге - примерно, до первых десятков минут. Для восьмигерцовой частоты, эти излучающие точки расположены на противоположной стороне земного шара, от источника электромагн. волн. На 14-герцовой - по треугольнику. Локальные, сильно ионизированные области в нижних слоях ионосферы (спорадический слой Еs) и плазменные отражатели - могут быть взаимосвязаны или пространственно совпадать.
Как сохранить свой слух
Длительное воздействие шума с уровнем более 80-90 децибелл может привести к частичной или полной потере слуха (на концертах, мощность акустических систем - может достигать десятков киловатт). Так же, при этом могут произойти патологические изменения в сердечно-сосудистой и нервной системе. Безопасны только звуки громкостью до 35 дБ.
Реакцией на длительное и сильное шумовое воздействие является «тиннитус» - звон в ушах, "шум в голове", который может перерасти в прогрессирующее снижение слуха. Характерно для возрастов старше 30 лет, при ослабленном организме, стрессах, злоупотреблении алкоголем и курении. В простейшем случае, причиной ушного шума или тугоухости может быть серная пробка в ухе, которая легко удаляется врачём-специалистом (промыванием или извлечением). Если воспалён слуховой нерв - это можно вылечить, тоже сравнительно легко (лекарствами, акупунктурой). Пульсирующий шум - более тяжёлый для лечения случай (возможные причины: сужение кровеносных сосудов при атеросклерозе или опухолях, а так же - подвывих шейных позвонков).
Чтобы уберечь слух:
Не увеличивать громкость звука в наушниках плеера, пытаясь заглушить внешний шум (в метро или на улице). При этом увеличивается и электромагнитное излучение на мозг от динамика наушника;
. в шумном месте, для защиты органов слуха - использовать противошумные мягкие "беруши", вкладыши или наушники (шумопонижение эффективнее на высоких частотах звука). Их надо подгонять индивидуально под ухо. В полевых условиях - используют и лампочки от карманного фонаря (они не всем, но подходят по размеру). В стрелковом спорте применяют индивидуально отлитые "активные беруши" с электронной начинкой, по цене - как телефон. Хранить их надо в упаковке. Лучше выбирать берши, сделанные из гипоаллергенного полимера, имеющие хороший SNR (шумоподавление), на уровне от 30 дБ и больше. При резких перепадах давления (в самолёте), для его выравнивания и уменьшения боли - нужно использовать специальные бируши с микроотверстиями;
. в помещениях применять шумоизолирующие экологичные материалы для снижения шума;
. при подводном погружении, чтобы не произошёл разрыв барабанной перепонки - вовремя продуваться (проводить продувание ушей зажав нос или глотательным движением). Сразу после дайвинга - нельзя на самолёт. Прыгая с парашютом - так же надо своевременно выравнивать давление, чтобы не получить баротравму. Последствия баротравмы: шум и звон в ушах (субъективный «тиннитус»), снижение слуха, боль в ухе, тошнота и головокружение, в тяжёлых случаях - потеря сознания.
. с простудой и насморком, когда заложен нос и гайморовы пазухи, недопустимы резкие перепады давления: ныряние (гидростатическое давл-е - 1 атмосфера на 10 метров глубины погружения в воду, то есть: две - на десяти, три - на отметке 20 м. и т.д.), парашютные прыжки (0,01 атм. на 100 м. высоты, быстро увеличивается, с ускорением).
// примерно семь с половиной миллиметров ртутного столба барометра - на каждые сто метров, по высоте.
. давать своим ушам отдыхать от громкого шума.
Приёмы, применяемые, обычно, для выравнивания давления с обеих сторон барабанной перепонки уха: глотание, зевание, продувание с закрытым носом. Артиллеристы, производя выстрел - открывают рот или закрывают уши ладонями рук.
Частые причины снижения слуха: попадание в уши воды, инфекции (в том числе и органов дыхания), травмы и опухоли, образование серной пробки и её набухание при контакте с водой, длительное пребывание в шумной обстановке, баротравма при резком перепаде давления, воспаление среднего уха - отит (скопление жидкости за барабанной перепонкой).
Чтобы чувствовать себя комфортно и умиротворенно, человеку не требуется абсолютная тишина. Полное отсутствие звуков не принесет душевный покой, да и тишиной (в привычном понимании слова) такое состояние окружающей среды не является. Мир, наполненный едва уловимыми, часто не воспринимаемыми сознанием шорохами и полутонами позволяет отдохнуть от шума и суеты разумом и телом. Однако множество звуков разной силы и красоты наполняют жизнь людей, принося радость, поставляя информацию, просто сопровождая необходимые действия.
Как понять, что получая удовольствие не мешаешь другим и не вредишь себе? Как исключить раздражающее и негативное влияние со стороны? Для этого полезно знать и понимать установленные научно стандарты уровня шума.
Что такое шум
Шум - величина физическая и многозначная (например - цифровые шумы на изображениях). В современной науке этим термином обозначают непериодические колебания разной природы - звуковые, радио, электромагнитные. Прежде в науке в это понятие включали только звуковые волны, но затем оно стало шире.
Чаще всего под шумом подразумевают комплекс нерегулярных звуков разной частоты и высоты, а с точки зрения физиологии - любое неблагоприятно воспринимаемое акустическое явление.
Единица измерения шума
Измеряют уровень шума в децибелах. Децибел - десятая часть бела, который практически не применяется. Характеризует отношение друг к друг двух одноименных физических (энергетических или силовых) величин - то есть мощности к мощности, силы тока к силе тока. Один из показателей принимается за исходный. Он может быть просто опорным или общепринятым и тогда говорят об уровне явления (пример - уровень мощности).
Для несведущих в математике понятнее будет факт, что повышение любого исходного значения на 10 дБ для человеческого уха означает в два раза более громкий звук, чем начальный, на 20 дБ - в четыре раза и так далее. Получается, что самый тихий звук, слышимый человеком, в миллиард раз слабее самого громкого. Использование такого обозначения значительно упрощает запись, избавляя от множества нулей, и облегчает восприятие информации.
Бел берет начало от методов, использовавшихся для оценки ослабления телефонного и телеграфного сигнала в соответствующих линиях передач. Назван в честь американского ученого канадского происхождения Александра Грейама Белла, являющегося одним из первопроходцев телефонии, автором многих изобретений и основателем на данный момент крупнейшего в мире медиаконгломерата American Telephone and Telegraph Company, а также крупного исследовательского центра Bell Laboratories.
Соотношение цифр и жизненных явлений
Для понимания числового выражения уровня шума нужно иметь точные ориентиры. Без применения к знакомым жизненным явлениям цифры останутся абстрактными знаками.
| Источник звука | Значение в децибелах |
|---|---|
| Спокойное нормальное дыхание | 10 |
| Шелест листвы | 17 |
| Шепот/перелистывание газетных листов | 20 |
| Тихий шумовой фон на природе | 30 |
| Тихий (нормальный) шумовой фон в городском многоквартирном доме, звук накатывающих на берег волн спокойного моря | 40 |
| Спокойный разговор | 50 |
| Звуки в помещении не очень крупного офиса, зале ресторана, довольно громкий разговор | 60 |
| Наиболее частый уровень звука работающего телевизора, шум оживленного шоссе с расстояния ~ 15,5 метров, громкая речь | 70 |
| Работающий пылесос, завод (ощущение снаружи), поезд в метро (из вагона), разговор на повышенных тонах, детский плач | 80 |
| Работающая газонокосилка, мотоцикл с расстояния ~ 8 метров | 90 |
| Заведенная моторная лодка, отбойный молоток, активное дорожное движение | 100 |
| Громкий визг ребенка | 105 |
| Концерт тяжелой музыки, громовой раскат, сталелитейный завод, реактивный двигатель (с расстояния в 1 км), поезд в метро (с платформы) | 110 |
| Самый громкий зафиксированный храп | 112 |
| Болевой порог: цепная пила, выстрелы из некоторых орудий, реактивный двигатель, автомобильный гудок вблизи | 120 |
| Автомобиль без глушителя | 120-150 |
| Взлетающий с авианосца истребитель (на расстоянии) | 130-150 |
| Работающий перфоратор (в непосредственной близости) | 140 |
| Старт ракеты | 145 |
| Сверхзвуковой самолет - ударная звуковая волна | 160 |
| Смертельный уровень: мощный вулканический выброс | 180 |
| Выстрел артиллерийского орудия 122 мм | 183 |
| Максимально громкий звук, издаваемый синим китом | 189 |
| Ядерный взрыв | 200 |
Воздействие шума на организм человека
Негативное воздействие шума на людей подтверждено многими исследованиями. В экологии даже сформировалось весьма красноречивое понятие «шумовое загрязнение».
Уровень шума свыше 70 дБ при долговременном воздействии с большой вероятностью вызывает расстройства центральной нервной системы, перепады артериального давления, головные боли, нарушение обмена веществ, сбои в функционировании щитовидной железы и органов пищеварения, ухудшает память, способность к концентрации внимания и, конечно, снижает слух. Шум, превосходящий 100 дБ, может привести к абсолютной глухоте. Интенсивное и длительное воздействие способно спровоцировать
Повышение среднего шума на каждые 10 дБ поднимает артериальное давление на 1,5-2 мм ртутного столба, риск получить инсульт при этом возрастает на 10%. Шум приводит к более раннему старению, сокращая жизни населения крупных городов на 8-12 лет. По оценкам экспертов, допустимый уровень шума в мегаполисах существенно превышен: на 10-20 дБ около железных и на 20-25 дБ вблизи средних автодорог, на 30-35 дБ в квартирах, окна которых не имеют звукоизоляции и выходят на крупные автотрассы.
Результаты исследований Всемирной организации здравоохранения показали, что 2% всех человеческих смертей стали следствием заболеваний, вызванных чрезмерным шумом. Опасность представляют и те звуки, которые не воспринимаются человеческим ухом - более низкие или более высокие, чем человек способен слышать. Степень воздействия зависит от их силы и продолжительности.
Нормы уровня шума в дневное время
Кроме федеральных законов и возможно принятие местных законодательных актов, ужесточающих общегосударственный регламент. Российским законодательством предусмотрено ограничение уровня шума, отличающееся в дневное и ночное время, а также в будни и выходные / праздники.
В будни дневным временем будет промежуток с 7.00 до 23.00 - разрешен шум до 40 дБ (допустимо превышение максимум на 15 дБ).
С 13.00 до 15.00 уровень шума в квартире должен быть минимальным (рекомендуется полная тишина) - это официальное время послеобеденного отдыха.
В выходные и праздничные дни график немного меняется - дневные нормы действуют с 10.00 до 22.00.
Проведение ремонтных работ в жилых многоквартирных домах разрешено только в будни во временном промежутке с 9.00 до 19.00 с обязательным часовым перерывом на обед (помимо полной тишины с 13.00 до 15.00), а общая их продолжительность не должна превышать 6-ти часов. Завершить ремонт в квартире следует в течение 3-х месяцев.
- производственные помещения - уровень шума до 70 дБ;
- офисы открытого типа (перегородки между рабочими местами не доходят до потолка) - до 45 дБ;
- офисы закрытого типа - до 40 дБ;
- конференц-залы - до 35 дБ.
Можно ли шуметь ночью?
Во время сна слуховая чувствительность человека увеличивается почти на 15 дБ. По данным Всемирной организации здравоохранения, люди становятся раздражительными, если на них во сне воздействуют звуки всего лишь в 35 дБ, к бессоннице приводит шум в 42 дБ, к заболеваниям сердечно-сосудистой системы от 50 дБ.
Ночным временем в будни считается часть суток с 23.00 до 7.00, в выходные и праздничные дни с 22.00 до 10.00. Уровень шума не должен быть более 30 дБ (допустимо превышение максимум на 15 дБ).
В исключительных случаях допускается нарушение установленных норм, к ним относятся:
- поимка преступников;
- действия, предпринимаемые при форс-мажорных обстоятельствах, во время внештатных ситуаций и стихийных бедствий, а также для ликвидации их последствий;
- проведение общегородских торжественных мероприятий с запуском фейерверков, концертами.
Измерение уровня шума
Можно ли самостоятельно определить количество дБ? Определить уровень шума очень просто самостоятельно, не имея профессиональных приборов. Для этого можно:
- применить специальную программу для компьютера;
- установить соответствующее мобильное приложение на телефон.
Правда, результаты этих измерений получится использовать только для личных нужд.
Для более точного исследования лучше воспользоваться предназначенной для этого техникой - шумомером (часто его же можно встретить под названием «измеритель уровня звука»). Однако если потребуется доказать нарушение норм для официального разбирательства, то придется вызвать специалиста с таким же прибором.
Существуют шумомеры 4-х классов точности и, соответственно, стоимости.
Чтобы наиболее точно определить, какой уровень шума в зоне проведения замеров, нужно учитывать, что прибор не следует использовать при температуре ниже -10 °C и выше +50 °C. Влажность в помещении не должна превышать 90%, а атмосферное давление находиться вне пределов от 645 до 810 миллиметров ртутного столба.
Куда обращаться, если надо замерить шум
Замеры могут провести представители судебно-экспертных организаций, но только на основании постановления суда. Исследования проводят представители Роспотребнадзора или аккредитованные им для этой деятельности сторонние организации. Помогут проектные организации, члены организаций строителей, работающих на принципах саморегулирования (СРО) - для законной деятельности строительных компаний вступление в такие некоммерческие объединения - обязательное условие.
Кому пожаловаться, если шум беспокоит
Можно обратиться в полицию - по дежурному телефону или вызвав участкового. В некоторых случаях, особенно когда речь идет о нарушениях уровня шума во время проведения ремонта, есть смысл вызвать представителей обслуживающей дом коммунальной компании. Иногда целесообразно обращение в прокуратуру. Также можно пожаловаться в Роспотребнадзор или органы санэпидемстанции.
Сравнительная таблица шумов
Выбор генератора является ответственным шагом, и не важно, выбираете вы бензиновый генератор для дачи для питания электрических инструментов на время, пока ваш дачный участок не подключен к распределительной сети, или вы подыскиваете резервный генератор для дома, чтобы обезопасить себя от перебоев поставки электроэнергии, или электростанцию для бизнеса, которая будет питать оборудование и станки в удаленном от цивилизации месте.
В любом варианте развития событий вам необходимо иметь осмысленный выбор, который подразумевает понимание технических параметров и единиц, их измеряющих. Приведенные ниже сравнительная таблица шумов и сведения о единице измерения «децибел» помогут вам разобраться с одним из важнейших параметров генераторов, влияющих на комфортность их применения. Речь идет об уровне шума, порождаемого эксплуатацией генерирующего устройства.
Что такое «децибел»
За классическим определением обратимся к Вики: «логарифмическая единица уровней, затуханий и усилений, численно равная десятичному логарифму безразмерного отношения физической величины к одноимённой, принимаемой за исходную физическую величину, умноженному на десять». Отечественное обозначение единицы «децибел» - «дБ», международное - «dB».
Не будем подробно останавливаться на этом понятии, важно усвоить главное: децибел величина не абсолютная, как килограмм или метр, а относительная, как процент. Приведем простые соотношения: изменение уровня шума в десять раз соответствует 10дБ, изменение уровня в четыре раза означает 6 дБ разницы, в 100 раз – 20дБ.
Если происходит измерение роста величины, то значение в децибелах положительное, если характеризуется уменьшение параметра – отрицательное, к числовому значению параметра добавляется знак «минус». Ослабление уровня шума в два раза будет описано как -3дБ. Если сравнить шумовые характеристики двух электрогенераторов, то разница этих показателей позволит вам понять во сколько раз один из них шумнее другого.
Важный параметр, характеризующий уровень шума, с подачи ушлых маркетологов обычно прячется. Он связан с физикой звуковой волны, энергия которой сильно падает при удалении от источника звука. Поэтому, сравнивать числовые параметры уровня шума можно лишь убедившись, что они сняты на одинаковом расстоянии от работающего генератора – обычно это 7 метров, но производители дешевых или излишне шумных устройств могут измерять шум на большем расстоянии, тем самым улучшая числовые параметры. Но законодательства всех стран требуют указывать все существенные факты, в кратком формуляре вы можете не найти расстояние, на котором производились измерения, но в технической документации эти значения отражены в обязательном порядке.
Сравнительная таблица шумов
Как уже говорилось, уровень шума генератора измеряется в сравнительных единицах, поэтому важно иметь под рукой эталонные значения шумов, знакомых вам по собственным ощущениям. Приведенная нами сравнительная таблица шумов содержит несколько значений шумов, хорошо нам всем знакомым. Если с ревом реактивного двигателя мы сталкиваемся редко, особенно на расстоянии семи метров от источника, то шум пылесоса представляем хорошо.
| Значение | Кол-во дБ | Значение | Кол-во дБ |
| Неслышимый звук тихого сада | 25 | Порог комфорта | 110 |
| Тихий шепот | 35 | Повреждение чувствительных клеток внутреннего уха | 115 |
| Сельская тишина | 50 | Болевой порог | 125 |
| Городской шум | 65 | Реактивный двигатель | 150 |
| Спокойный разговор | 70 | Взлетающий самолёт | 160 |
| Пылесос | 75 | Деформация барабанных перепонок | 160 |
| Крик ребёнка | 85 | Российский рекорд SPL | 168.3 |
| Газонокосилка | 90 | Вызывает эффект "усталости металла" | 180 |
| Метро | 95 | SPL World Record | 182.8 |
| Двигатель мотоцикла | 100 | Срыв стальных заклепок из металлических конструкций | 190 |
Приведем пример практического использования сравнительной таблицы шумов. Модель дизельного генератора Вепрь АДС 20-Т400 РЯ выпускается в двух модификациях – со звукозащитным кожухом и без него, причем стоимость генератора отличается на сто тысяч рублей с хвостиком. Вопрос: стоит ли получаемая выгода таких инвестиций? Уровень шума АДС 20-Т400 РЯ без кожуха равен 75дБ, замер сделан на расстоянии 10м. С кожухом генератор шумит меньше на 10дБ, уровень шума указан 65дБ, т.е. генератор шумит в 10 раз меньше.
Много это или мало? Обратимся к сравнительной таблице шумов, уровню 75дБ соответствует работа пылесоса, а уровню 65дБ – громкий разговор. Полагаю что выгода приобретения генератора с звукозащитным кожухом очевидна, остается вам решить сколько времени будет работать генератор, кто в это время будет находиться рядом с ним и, наконец, является ли при таких условиях денежное вложение экономически целесообразным.
Итого
Мы предложили вам использовать сравнительную таблицу шумов для мотивированного принятия решения при выборе генератора в качестве примера. Возможны и иные применения, например, при выборе места размещения генератора – на открытом месте, под навесом, в контейнере, в доме или отдельном строении. Каждое такое решение изменяет шумовые характеристики работающего генератора.
Главный мысль, которую мы хотели донести, публикуя этот материал, звучит банально просто: не увлекайтесь числовыми значениями технических характеристик генераторов, полагайтесь на здравый смысл и всегда помните, какую цель будет решать приобретаемый генератор. Тогда ваша покупка (или инвестиция) будет радовать вас и ваших близких долгое время.
