Распространение шума в акустической среде
Закономерности распространения шума позволяют выявить возможности уменьшения его воздействия на человека. Основной задачей акустического анализа является оценка уровня шума в на рабочем месте, т.е. в расчетной точке РТ рабочего помещения. В СНиП 23-03-2003 приведена полная методика анализа.
Шум, достигающий расчетной точки РТ, складывается из прямой IПР и отраженной составляющей IОТР.
Проведем анализ для 2-х характерных случаев:
· для открытого пространства, когда отсутствует отражение, т.е. при IОТР=0;
· для помещения при наличии отраженной составляющей IОТР¹0.
1. Источник выделяет в среду звуковые волны с акустической мощностью W.
Средняя интенсивность в РТ, находящейся на расстоянии r от источника при равномерном распространении в неограниченном пространстве составляет
IСР=W/4pr2=W/S
Так как, во-первых, реальный источник излучает энергию в среду неравномерно и, во-вторых, в среде существуют преграды, отражающие звук, то фактическая величина I должна быть скорректирована фактором направленности Ф и коэффициентом ослабления k
I=WФ/Sk
Разделим обе части уравнения на I0 и прологарифмируем при I0=W0/S0, где S0 — площадь единичной сферы, S0= 1 м2)
Учитывая, что S0=1, окончательно получим
LРТ=LW+10lg(Ф/S)-10lgk
2. При работе источника в помещении звуковые волны многократно отражаются. Возникает зона отраженного звука, которая может увеличить уровень шума на 10¼15 дБ. Интенсивность отраженных звуковых волн выражается уравнением IОТР=4W/B, где В — постоянная помещения, зависящая от его размеров и коэффициентов звукопоглощения внутренних поверхностей a
a=IПОГЛ/IПАД
Так как поверхности в помещении имеют разные коэффициенты a, то вводится средний коэффициент звукопоглощения aСР и эквивалентная площадь помещения А
aСР=SaiSi/SОГР, А=aСРSОГР,
где SОГР — общая площадь ограждающих поверхностей.
Величина В зависит от aСР и А
В=А/(1-aСР)
Таким образом, полная интенсивность шума в РТ составит
I=IПР+IОТР=WФ/Sk+4W/B
После деления на I0 и логарифмирования уравнения для I получим (при k=1)
LРТ=LW+10lg(Ф/S+4/B)
Рассмотренные случаи являются предельными, но реально в объеме одного и того же помещения существуют зоны с преимущественным влиянием прямого или отраженного звука. На практике при анализе расчетного случая производится предварительная оценка того, в какой зоне помещения находится расчетная точка. Вокруг источника образуется поле прямого звука (поле бегущих волн Френеля). На расстоянии rГР его мощность становится равной мощности отраженного поля (реверберирующее поле Фраунгофера). В простейшем случае
Величина телесного угла W зависит от положения источника. Максимальная его величина в неограниченном пространстве составляет 4π стерадианов. Если источник расположен на плоскости, например на полу или небольшом расстоянии от него, излучение происходит в полупространство и W=2π. При расположении источника у стены излучение происходит в четверть пространства, поэтому W=π.