Шум как вредный производственный фактор

Шум как вредный производственный фактор

123

ЦЕЛЬ РАБОТЫ

Научиться определять параметры, характеризующие шум, и эффек- тивность средств коллективной защиты от шума.

ПРОИЗВОДСТВЕННЫЙ ШУМ

Основные сведения о шуме

Основными характеристиками шума являются уровень звукового дав- ления и уровень интенсивности звука, определяемые по формулам:

Lp = 201g P ,

L = L =101g I ,

p 1 I 0

где Р – среднеквадратичная величина;

Р0 – пороговое значение звукового давления, для воздуха

Р= 2·105 Па (минимальное давление, воспринимаемое ухом че- ловека);

I – интенсивность звука Вт;

I0 – интенсивность звука, соответствующего порогу слышимости, L = 10-12 Вт/м2 при частоте 100 Гц.

Уровень звукового давления измеряется в децибелах (дБ).

При исследовании шумов весь слышимый диапазон звуковых колеба- ний по частоте можно разбить на отдельные полосы, каждая из которых ха- рактеризуется граничными частотами – нижний (fН), верхний (fВ) и средней (fСР). За среднюю частоту полосы принято принимать среднегеометриче- скую частоту, которую определяют по формуле:

fср =

f × f .

Н В

Чаще всего применяются октавные и третьоктавные полосы. Октавой называется полоса частот, в которой верхняя частота в два раза, а среднегео- метрическая в 2 раза больше нижней частоты fН. В третьоктавной полосе это соотношение равно 1,26.

При гигиенической оценке шума и его нормировании акустический диапазон частот разделяют на восемь октавных полос со среднегеометриче- скими частотами 63; 125; 250; 500; 1000; 2000; 4000; 8000 Гц. Граничные частоты для этих октавных полос соответственно равны: 45…90, 90…180,

180…355, 355…710, 710…1400, 1400…2800, 2800…5600, 5600…11200 Гц.

В качестве одночисловой характеристики шума применяется оценка уровня звука в дБА, получаемая посредством измерения шума на характери- стике «А» чувствительности шумомера. С помощью специальных фильт- ров характеристика «А» чувствительности шумомеров подобрана та- ким образом, что между субъективной реакцией человека и уровнем звукового давления по этой характеристике существует хорошее сов- падение, т.е. характеристика «А» шумомеров хорошо имитирует чув- ствительность человеческого уха во всем акустическом диапазоне частоты.

По временным характеристикам шумы источника подразделя- ются:

· на постоянные, уровень звука которых за 8-часовой рабочий день (рабочую смену) изменяется во времени не более чем на 5 дБА при измерениях на временной характеристике «медленно» шумомера;

· непостоянные, уровень звука которых за 8-часовой рабочий день (рабочую смену) изменяется более чем на 5 дБ А при изме- рениях на временной характеристике «медленно» шумомера.

В свою очередь, непостоянные шумы подразделяются:

· на колеблющиеся во времени, уровень звука которых непрерыв- но изменяется во времени;

· прерывистые, уровень звука которых ступенчато изменяется на 5 дБА, измеренный при определенных длительностях, интерва- лов, в течение которых уровень остается постоянным (1 сек и более);

· импульсные, состоящие из одного или нескольких звуковых сигналов, каждый длительностью менее 1 сек, при этом уровень звука дБА, измеренный при включении характеристик «медлен- но» и «импульс» шумомера, отличается не менее, чем на 10 дБА.

Характеристикой непостоянного шума на рабочих местах явля- ется эквивалентный уровень (по энергии) звука в дБА. Эквивалент- ный уровень (по энергии) звука LАэкв дБА данного непостоянного шума есть уровень звука постоянного широкополосного неимпульс- ного шума, оказывающего такое же воздействие на человека, как и данный непостоянный шум.

Физиологической особенностью восприятия частотного состава

звуков является то, что слух реагирует не на абсолютный, а на отно- сительный прирост частот: увеличение частоты колебаний вдвое вос- принимается как повышение тона (высоты) на определенную величи- ну, называемую октавой. Следовательно, октава – диапазон частоты, в котором, верхняя граница больше нижней.

Характеристика шума по распределению энергии по частотам входящих в него звуков называется спектральной. При определении спектрального состава шума звуковая энергия может оказаться почти равномерно распределенной в широкой полосе частот. Это так назы- ваемый широкополосный, или белый (по аналогии со светом) шум. Но возможно и неравномерное распределение звуковой энергии, ко- торая заметно преобладает в области одной-двух октав. Такой шум называется узкополосным, или тональным. По сравнению с широко- полосным тональный шум оказывает большее раздражающее дейст- вие.

При гигиенической оценке шума измеряют его интенсивность (силу) и определяют спектральный состав по частоте входящих в него звуков.

При гигиенических исследованиях имеет значение знание и не- которых других физических особенностей шума. Низкочастотные звуки распространяются в пространстве сферически от источника их образования, высокочастотный – в виде более узкого луча. Поэтому низкочастотный шум легче проникает через неплотности и от него нельзя защититься экранированием, которое более эффективно в борьбе с распространением высокочастотного шума.

Подобно другим явлениям волновой природы, звуковые волны обладают способностью к дифракции и интерференции.

Дифракция представляет собой процесс огибания волной пре- пятствия на своем пути. Она более выражена у низкочастотных зву- ков, что важно учитывать при устройстве звукоизолирующих и экра- нирующих конструкций.

Интерференция – эффект сложения двух и более волн. Она мо- жет способствовать как усилению, так и ослаблению звукового дав- ления в определенных точках. Этим пользуются в борьбе с шумом, распространяющимся по каналам, при конструировании так называе- мых интерференционных глушителей и в ряде других случаев.

Звуковые волны могут отражаться от поверхностей или погло- щаться ими. Степень отражения зависит от свойств материалов отра-

жающих поверхностей, их формы. Если материалы имеют большое внутренне сопротивление (резина, войлок и др.), то основная часть падающей на них звуковой энергии поглощается, а не отражается,

При размещении шумного оборудования должна учитываться «звуч- ность» помещения, зависящая от формы, размеров, отделки стен. Возможны случаи, когда эта особенности помещения приводят к удлинению продолжи- тельности звучания благодаря многократному отражению звуков от поверх- ностей пола, потолка, стен. Это явление называется реверберацией. Борьба с ней должна учитываться при проектировании промышленных цехов, в кото- рых намечается установить шумное оборудование.

Шум как вредный производственный фактор

Бесшумных производств, практически, не существует, однако шум как профессиональная вредность приобретает особое значение в случаях его высокой интенсивности. Это наблюдается в промышленности, сель- ском хозяйстве, на транспорте. Вредное действие шума может проявить- ся в потере слуха, проявлении общих реакций организма с участием нервной, сердечно-сосудистой и других систем, снижении производи- тельности труда, возрастании частоты производственных травм.

Действие шума на слух вызывает развитие тугоухости той или иной степени выраженности, а иногда и полной глухоты. Чаще изменение слу- ха развивается исподволь в течение 3 – 5 лет и более. Иногда люди обра- щаются с жалобами на трудность восприятия шепотной речи, плохую слышимость высокого голоса. Некоторые из них засыпают с трудом из-за звона или писка в ушах. При значительной потере слуха пострадавший плохо слышит собственный голос, который несколько изменяется. Поте- ря слуха развивается у разных лиц в различной степени. Встречаются ли- ца с повышенной чувствительностью к шуму. Женщины более чувстви- тельны к его воздействию.

При медицинском осмотре выявляется понижение слуха на воспри- ятие шепотной речи и потеря остроты слуха, устанавливаемая с помощью камертонов или аудиометра – прибора для определения порогов слуховой чувствительности в диапазоне низких, средних и высоких частот. Для производственной тугоухости особенно характерно ухудшение воспри- ятия высоких тонов и в наибольшей степени – частоты 4000 Гц (табли- ца 1).

Изменение слуха возникает при действии высокочастотного шума, но низко- и среднечастотные шумы большой интенсивности также ведут к

профессиональной глухоте.

Для профессиональной потери слуха характерны медленное разви- тие процесса и постоянное прогрессирование с возрастом и стажем.

Патогенез профессиональной тугоухости связан с процессом утом- ления и переутомления слухового анализатора. При действии шума вна- чале возникает слуховая адаптация – процесс приспособления уха к ин- тенсивным звукам. Адаптация проявляется в кратковременном или неглу- боком падении слуховой чувствительности, которая быстро или полно восстанавливается после прекращения действия раздражителя.

Таблица 1 – Количественные потери слуха при профессиональной тугоухости

Степень потери слуха Величины потерь слуха, Дб
на речевых частотах (среднее арифметиче- ское значение на час- тотах 500, 1000 и 2000 Гц) на частоте 4000 Гц
Признаки воздейст- вия шума на орган слуха Менее 10 500 Гц – 5дБ 1000 Гц – 10дБ 2000 Гц – 20дБ Менее 40
I степень (легкое снижение слуха) 10 –20 60±20
II степень (умеренное снижение слуха) 31 – 30 65±20
III степень (значи- тельное снижение слу- ха) 31 и более 70±20

Если влияние шума продолжительно и интенсивность его велика, то

наступает слуховое утомление. При этом чувствительность слуха значи- тельно снижается. Утомление слуха, повторяясь из дня в день, приводит к тому, что его восстановление оказывается неполным к периоду сле- дующего его воздействия. Это свидетельствует уже о состоянии пере- утомления, которое предшествует патологии и со временем ведет к де- градации внутреннего уха, являющейся анатомической основой профес- сиональной глухоты.

Для оценки степени слухового утомления используют такой показа- тель, как «временный сдвиг порога слышимости» (ВСП). Обычно он оз- начает потерю слуха в течение одного дня с восстановлением большей части спустя 1 – 2 ч после прекращения действия шума. Окончательное и полное восстановление слуховой чувствительности должно произойти в срок не менее 10 дней. Величина ВСП при повторных воздействиях шума более или менее постоянна. С увеличением силы шума и времени его дей- ствия ВСП возрастает. Наличие перерывов в действии шума ведет к уменьшению ВСП. На этом основано требование достаточных перерывов между проведением работ, связанных с действием интенсивного шума. Показателями слухового утомления являются величина ВСП и разность между определяемыми величинами ВСП при повторных воздействиях шума.

Общее действие шума на организм наиболее выражено в отноше- нии нервной и сердечно-сосудистой системы.

Шум является причиной ухудшения здоровья, снижения уровня развития молодого поколения, уменьшения социальной и профессио- нальной активности человека. Из-за шума ежегодно теряется 5% трудо- вых ресурсов, а при увеличении уровня шума на 10 децибел на 10 – 12% снижается работоспособность и на 25% повышается затрата на одного ра- бочего в год.

Шум может оказывать раздражающее действие, вызывать жалобы на головную боль, повышенную утомляемость, нарушение сна, снижение памяти.

Реакция сердечно-сосудистой системы на действие шума выражает- ся в жалобах на колющие и ноющие боли в области сердца, урежение пульса, изменение тонуса сосудов в разных отрезках артериального рус- ла, спазмы капилляров, что может быть причиной неравномерности кож- ных температур на правой и левой половинах тела. В зависимости от ин- дивидуальной чувствительности разных лиц возможны гипотония и ги- пертонические состояния.

Нормирование шума

Нормирование шума осуществляется в соответствии с ГОСТ 12.1.003-89

«Шум. Общие требования безопасности» и СН 2.2.4/2.1.8562-96 «Шум на рабочих местах, в помещениях жилых, общественных зданий и на территории жилой застройки» /4/. При нормировании используются два метода:

· по предельному спектру шума;

· нормирование уровня звука в дБА (в децибелах по шкале «А» шумо- мера).

Шкала «А» шумомера имеет различную чувствительность к раз- личным частотам звука, копируя чувствительность человеческого уха.

Первый метод является основным для постоянных шумов. При этом нормируются уровни звуковых давлений в 9-октавных полосах от 31,5 до 8000 Гц. Нормирование ведется для различных рабочих мест: кон- структорских бюро, помещений управления, участков точной сборки, ра- бочих мест в производственных помещениях (таблица 2).

Таблица 2 – Допустимые уровни звукового давления и уровни звука на некоторых рабочих местах (из ГОСТ 12.1.003-89)

Рабочие мест Уровни звука давления в дБ в октавных по- лосах со среднегеометрическими частота- ми, Гц Уровни звука и эквива- лент- ные уровни звука, дБ
Помещения конст- рукторских бюро, расчетчиков, про- граммистов ЭВМ, лабораторий для теоретических ра- бот и обработки экспериментальных данных, приема больных в здрав- пунктах
Помещения управ- ления, рабочие комнаты

Продолжение таблицы 2

Рабочие мест Уровни звука давления в дБ в октавных по- лосах со среднегеометрическими частота- ми, Гц Уровни звука и эквива- лент- ные уровни звука, дБ
Кабинеты наблюде- ний и дистанцион- ного управления: – без речевой связи, по телефону
– с речевой связью по телефону
Помещения и уча- стки точной сборки, машинописное бю- ро
Помещения лабора- торий для проведе- ния эксперимен- тальных работ, по- мещения для раз- мещения шумных агрегатов и ЭВМ
Постоянные рабо- чие места и рабочие зоны в производст- венных помещени- ях и на территории предприятий
Рабочие места во- дителя и обслужи- вающего персонала

Второй метод используется для ориентировочной оценки постоян- ного и непостоянного шума. Предельно допустимые уровни звука и экви- валентные уровни звука на рабочих местах согласно СН 2.2.4/2.1.8.562-96 устанавливаются в зависимости от различных категорий тяжести и на- пряженности трудовой деятельности (таблица 3).

Стандарт предписывает обозначать зоны с уровнем звука более 80 дБА специальными знаками, а работающих в них обеспечить средствами индивидуальной защиты (СИЗ). В зонах, где уровень звукового давления выше 135 дБА в любой из октавных полос, даже кратковременное пребы- вание человека запрещено.

Таблица 3 – Предельно допустимые уровни звука на рабочих местах в зависимости от категории тяжести и напряженности трудового процесса

Категория на- пряженности трудового процесса Категория тяжести трудового процесса
Легкая фи- зическая нагрузка Средняя физическая нагрузка Тяжелый труд 1-ой степени Тяжелый труд 2-й степени Тяжелый труд 3-й степени
Напряженность легкой степени
Напряженность средней степе- ни
Напряженный труд 1-ой степени
Напряженный труд 2-ой степени

Как шум вредит?

Как работа на заводе, в аэропорту, около шоссе или с газонокосилкой, дрелью может ухудшить слух? Ухо человека устроено довольно сложно и тонко, и шум может вызвать три вида повреждений:

  1. Повреждение волосковых клеток. Они находятся во внутреннем ухе и передают колебания, полученные извне. Обычно потеря слуха происходит постепенно и незаметно. Первым симптомом чаще всего становится невосприимчивость к высоким частотам. Привести к этому может шум на уровне больше 105 дБ, если каждую неделю человек подвергается ему не менее 15 минут. Если каждый день в течение нескольких часов уровень шума достигает 80–90 дБ, это также вредит здоровью. Другими словами, важен и уровень шума, и то, как долго он воздействует на человека.

Токсичные для уха вещества вместе с шумом могут давать более сильные повреждения. Поэтому стоит с особой осторожностью отнестись к некоторым органическим растворителям, включая толуол, стирол и сероуглерод.

  1. Тиннитус (шум в ушах: звон, жужжание, гул, свист). Это состояние может пройти через несколько часов, но в редких случаях остаётся навсегда. Развитие тиннитуса плохо ещё и тем, что он зачастую мешает спать. Специфического лечения для него нет. В некоторых случаях тиннитус является предвестником ухудшения слуха.
  2. Разрыв барабанной перепонки и повреждение косточек в среднем ухе. Это может быть вызвано резким, очень громким звуком. Но чаще всего от такого воздействия слух ухудшается только на несколько часов или пару дней.

Если в условиях шумового загрязнения работает беременная женщина, то это также может быть опасно для неё и плода. Сильный шум приводит к повышению кровяного давления и усталости. Также есть данные, что из-за шума может ухудшиться слух ребёнка, особенно восприятие низких частот.

Шум на работе — это ещё и хронический стресс, причём совершенно необязательно, чтобы звуки были громкими. Даже постоянные разговоры за соседним столом могут регулярно вызывать отрицательные эмоции. Возможно, именно с этим связано то, что шум, по результатам исследований, увеличивает риск развития болезней сердца.

Как обезопасить себя на шумной работе?

Ухудшение слуха из-за регулярного воздействия шума необратимо. Поэтому очень важно не допускать вреда здоровью и регулярно проходить медицинский осмотр. Определить уровень шума можно с помощью специального прибора. Есть и менее точный, зато более простой способ: если вы не можете услышать человека, который не кричит и находится в двух метрах от вас, то уровень шума угрожающий.

Если на вас влияет больше 75 дБ, то нужно носить противошумные наушники либо беруши (они убирают до 25 дБ) или хотя бы иногда уходить от шума. Зачастую даже 10-минутный перерыв поможет восстановлению. Однако после 2 часов, проведённых при 100 дБ, нужен 16-часовой отдых. Если громкий звук вызывает боль, немедленно уйдите от источника.

Оценивая вред организму от шума, учитывайте, что при увеличении его уровня на 3 дБ безопасное время воздействия уменьшается в два раза.

Иногда работодатели не хотят ничего делать с шумовым загрязнением. В этом случае можно обратиться в отдел кадров, профсоюз, если есть, или трудовую инспекцию. Требования трудового законодательства призваны защищать жизнь и здоровье человека. Профосмотры людей, работающих в шумных помещениях, должны проводиться регулярно. Это позволит сохранить здоровье и слух.

Шум как производственная вредность. СИЗ

Производственные процессы часто сопровождаются значительным шумом, вибрацией и сотрясениями, которые отрицательно влияют на здоровье и могут вызвать профессиональные заболевания.

Слуховой аппарат человека обладает неодинаковой чувствительностью к звукам различной частоты, а именно — наибольшей чувствительностью на средних и высоких частотах (800-4000 Гц) и наименьшей — на низких (20-100 Гц). По этой причине высокочастотные звуки более неприятны для человека, чем низкочастотные (при одинаковых уровнях звукового давления).

Источниками шума могут быть двигатели, насосы, компрессоры, турбины, пневматические и электрические инструменты, молоты, дробилки, станки, центрифуги, бункеры и прочие установки, имеющие движущиеся детали.

Болевой порог — это максимальное звуковое давление, которое воспринимается ухом как звук. Давление свыше болевого порога может вызывать повреждение органов слуха.

Шум, даже когда он невелик, создает значительную нагрузку на нервную систему человека, оказывая на него психологическое воздействие. Это особенно часто наблюдается у людей, занятых умственной деятельностью. Слабый шум различно влияет на людей. Причиной этого могут быть: возраст, состояние здоровья, вид труда, физическое и душевное состояние человека в момент действия шума и другие факторы. Степень вредности какого-либо шума зависит также от того, насколько он отличается от привычного шума. Неприятное воздействие шума зависит и от индивидуального отношения к нему. Так, шум, производимый самим человеком, не беспокоит его, в то время как небольшой посторонний шум может вызвать сильный раздражающий эффект

Человек, работая при шуме, привыкает к нему, но продолжительное действие сильного шума вызывает общее утомление, может привести к ухудшению слуха, а иногда и к глухоте, нарушается процесс пищеварения, происходят изменения объема внутренних органов. По этим причинам сильный шум в условиях производства может способствовать возникновению травматизма, так как на фоне этого шума не слышно сиг сигналов транспорта, автопогрузчиков и других машин.

Патологические изменения, возникшие под влиянием шума, рассматривают как шумовую болезнь.

Инфразвук — это колебание в воздухе, в жидкой или твердой средах с частотой меньше 16 Гц.

Инфразвук человек не слышит, однако ощущает; он оказывает разрушительное действие на организм человека. Высокий уровень инфразвука вызывает нарушение функции вестибулярного аппарата, предопределяя головокружение, головную боль. Снижается внимание, работоспособность. Возникает чувство страха, общее недомогание.


Ультразвук вызывает функциональные нарушения нервной системы, головную боль, изменения кровяного давления, состава и свойств крови, предопределяет потерю слуховой чувствительности, повышает утомляемость.

Ультразвуковые колебания распространяются во всех упомянутых выше средах с частотой более -16 000 Гц.

Меры борьбы с шумом.

а) Подавление шума в источниках:

— замена ударных взаимодействий деталей безударными, возвратно-поступательных движений – вращательными, создание форм деталей, плавно обтекаемых воздухом; замена штамповки прессованием; применение «малошумящих» и т.д.

б) Предупреждение распространения шума — звукоизоляция и звукопоглощение:

— при звукоизоляции уменьшается уровень шума, который распространяется за счет колебания преграды. Для звукоизоляции применяются плотные, жесткие, массивные перегородки. При звукопоглощении звук ослабляется за счет поглощения звуковой энергии в порах материала перегородки (войлок, вата, пемза).

в) Строительные и организационные меры :

— увеличение расстояния от источника шума

— покрытие внутренних поверхностей помещения звукопоглощающими облицовками;

— размещение в помещениях штучных звукопоглощателей

— сокращение времени нахождения в шумовых условиях;

— контроль уровней шума на рабочих местах.

Индивидуальные средства защиты от шума:

— наушники, закрывающие ушную раковину:

— зависимые (с оголовьем);

— встроенные в головной убор (каски, шлемы, косынки) или др.

— вкладыши, перекрывающие наружный слуховой канал (пробка);

— шлемы, закрывающие часть головы и ушную раковину

Шум как профессиональная вредность. Патология, вызываемая производственным шумом. Принципы ее профилактики

Шум является довольно распространенным негативным фактором на производстве. Повышенный уровень шума имеет место при клепке, че­канке, штамповке, работе на различных станках, испытании моторов и др.

Среди физических характеристик шума большое значение с точки зрения воздействия на организм человека имеет его частота. По частот­ной характеристике выделяют:

1. Низкочастотные шумы (до 350 Гц)

2. Среднечастотные шумы (350-800 Гц)

3. Высокочастотные шумы(более 8000 Гц)

Вызывая колебания упругой среды, звуковая волна оказывает опре­деленное давление (так называемое звуковое давление). Слуховому порогу соответствует звуковое давление 2*10″5 Н/м2. Человек воспринимает звук приблизительно логарифмически. Поэтому для характеристики шума были предложены логарифмические единицы, характеризующие десяти­кратное отличие одного звука от другого. Эта единица, которая характе­ризует десятикратное отличие громкости одного звука от другого назы­вается «белом». В практике чаще используют десятую часть бела — деци­бел (дБ).

Шум с силой звука 140 дБ даже в течение короткого времени вызы­вает разрыв барабанной перепонки. Звук порядка 130 дБ может вызывать острую боль. Шум выше 80 дБ может привести к стойкой потере слуха.

Воздействие шума на организмне является безразличным. Наиболее специфично воздействие шума на орган слуха. Профессиональ­ным заболеванием, развивающимся при воздействии шума, считается профессиональная тугоухость. Скорость развития этого заболевания определяется:

1. Уровнем шума

2. Его частотой. Наиболее быстро патология развивается при воздейст­вии шума с высокой частотой (порядка 4000 Гц)

3. Временем контакта

4. Функциональным состоянием организма.

Кроме действия на орган слуха шум оказывает воздействие на весь организм и прежде всего на ЦНС. Появляются нарушения сна, замедле­ние скорости психических реакций, слабость. Могут быть также серьез­ные нарушения со стороны сердечно-сосудистой системы — гипертензивные, реже гипотензивные состояния, нарушения обменных процессов. Совокупность описанных проявлений некоторые авторы обозначают тер­мином «шумовая болезнь».

Меры профилактикинегативного воздействия шума:

1) Технологические мероприятия — улучшение конструкции приборов для снижения уровня шума (например, замена клепки на сварку), исполь­зование различных материалов, поглощающих шум.

2) Санитарно-технические мероприятия — использование поглощающих панелей, специальных кожухов.

3) Индивидуальные средства защиты (беруши уменьшают шум на 15 дБ, наушники — на 30 дБ).

4) Организационные мероприятия — рациональный режим труда и отды­ха.

5) Медицинские профилактические осмотры.

6) Законодательные мероприятия — нормирование шума в производст­венных помещениях. Для цехов норма шума составляет 80 дБ. Если человек находится в диспетчерской, то есть защищен от общего цехо­вого шума, то уровень шума не должен превышать 60 дБ.

HELPER.BY

Шум — всякий нежелательный звук, мешающий восприятию полезных сигналов (человеческой речи, сигналов и пр.), нарушающий тишину, неблагоприятно действующий на человека. Поэтому звуки, необходимые для проведения производственного процесса (например, сигналы от работающего оборудования, грузоподъемных кранов, транспорта и т.п.), либо звуки, не оказывающие на человека неблагоприятного влияния (морской прибой, шум листьев в саду, громкая музыка и т.п.) как шум не рассматриваются. Обычно шум является сочетанием звуков различной частоты и интенсивности.

Многочисленными исследованиями установлено, что шум является общебиологическим раздражителем. Кроме непосредственного воздействия на орган слуха шум влияет на различные отделы головного мозга, изменяя протекание процессов высшей нервной деятельности. Это, так называемое неспецифическое воздействие шума, может возникнуть даже раньше, чем изменения в органе слуха.

Интенсивное шумовое воздействие на организм человека способствует развитию утомления, изменениям в сердечно-сосудистой системе и появлению шумовой патологии, среди многообразных проявлений которой ведущим является медленно прогрессирующее снижение слуха. В определенных условиях шум может влиять и на другие органы и системы организмы человека.

При очень большом звуковом давлении может произойти разрыв барабанной перепонки. Наиболее неблагоприятными для органа слуха являются высокочастотные шумы (1000-4000 Гц).

Шум, особенно прерывистый, импульсный, ухудшает точность выполнения рабочих операций, затрудняет прием и восприятие информации, мышление. Шум нарушает сон и отдых людей.

В результате неблагоприятного воздействия шума на работающего происходит снижение производительности труда, увеличивается брак в работе, создаются предпосылки к возникновению несчастных случаев и профессиональных заболеваний.

Интенсивный шум при ежедневном воздействии приводит к возникновению профессионального заболевание — тугоухости, основным симптомом которого является постоянная потеря слуха на оба уха, первоначально лежащая в области высоких частот (более 400 Гц), с последующим распространением на более низкие частоты, определяющие способность воспринимать речь.

В производственных условиях источниками шума являются различные твердые, жидкие и газообразные тела. Источниками шума являются работающие станки и механизмы, ручные механизированные инструменты, электрические машины, компрессоры, кузнечно-прессовое, подъемно-транспортное, вспомогательное оборудование (вентиляционные установки, кондиционеры) и т.д.

По характеру возникновения шум условно подразделяют на шум механического, аэродинамического и магнитного происхождения. Механический шум возникает в результате ударов в сочленяющихся частях машин, в зубчатых передачах, подшипниках качения и т.п. Аэродинамический шум появляется в результате пульсации давления в газах и жидкостях при их движении в трубопроводах и каналах, электромагнитный шум – является результатом растяжения и изгиба ферромагнитных материалов при воздействии на них переменных электромагнитных полей.

С физической точки зрения звук представляет собой механические колебания упругой среды. Во время звуковых колебаний в воздухе образуются области повышенного и пониженного давления, которые определяют звуковое давление. При распространении звуковой волны в пространстве происходит перенос энергии. Количеством переносимой энергии определяется интенсивностью звука. Характеристикой источника шума служит звуковая мощность.

Слуховой орган человека воспринимает в виде слышимого звука колебания упругой среды, имеющие частоту примерно от 20 до 20000 Гц, но наиболее важный для слухового восприятия интервал от 45 до 10000 Гц. Колебания с частотой ниже 20 Гц (инфразвук) и выше 20000 Гц (ультразвук) не вызывают слуховых ощущений, но оказывают биологическое воздействие на организм человека.

Восприятие человеком звука зависит не только от его частоты, но и от интенсивности и звукового давления. Наименьшая интенсивность Iо и звуковое давление Ро , которые воспринимает человек, называются порогом слышимости. Пороговые значения Iо и Ро зависят от частоты звука, так при частоте 1000 Гц они составляют соответственно: звуковое давление Ро = 2· 10-5 Па, Iо =10-12 Вт/м2. При звуковом давлении 2·102 Па и интенсивности звука 10 Вт/м2 возникают болевые ощущения (болевой порог). Между порогом слышимости и болевым порогом лежит область слышимости. Разница между болевым порогом и порогом слышимости очень велика (по давлению до 108 раз, а по интенсивности до 1014 раз). Чтобы не оперировать большими числами ученый А.Г.Белл предложил использовать логарифмическую шкалу. Логарифмическая величина, характеризующая интенсивность шума или звука, получила название уровня интенсивности L шума или звука, которая измеряется в безразмерных единицах белах (Б). Но так как орган слуха человека реагирует на величину в 10 раз меньшую, чем бел, получила распространение единица децибел (дБ), равная 0,1 Б.

Шум с уровнем звукового давления до (30–35) дБ является привычным для человека. Однако повышение звукового давления до (40–70) дБ вызывает значительную нагрузку на нервную систему человека, оказывая на него неблагоприятное психологическое воздействие.

Шумы отличаются большим разнообразием и классифицируются по различным признакам.

В связи с тем, что вредность шума зависит не только от его интенсивности, но и от частоты звуковых колебаний, при гигиенической оценке шума определяется не только уровень звукового давления, но и относительное распределение звуковой энергии по всей области звуковых частот. Для этого спектр шума разбивается на отдельные частотные полосы, в каждой из которых определяется уровень звукового давления. Полосу частот, у которой отношение верхней граничной частоты — f2 к нижней — f1 : f2/f1 =2 называют октавой. Однако для исследования и описания шума сложного звукового спектра октавная ширина полосы оказывается достаточно широкой и поэтому необходимо использовать более узкие полосы частот. Если f2/f1=(2)1/2 = 1,41, то ширина полосы равна 1/2 октавы, а если f2/f1=(2)1/3 = 1,26, то ширина полосы равна 1/3 октавы. Для гигиенических целей шумы исследуют обычно в октавных, а для технических – в 1/3 октавных полосах частот.

Характеристикой каждой полосы, по которой определяется октавный уровень звукового давления, является среднегеометрическая частота fсг, которая для октавы вычисляется по выражению fсг =(f1·f2)1/2=21/2f1, а для 1/3 октавы – по выражению fсг = 21/6f1.

Октавные среднегеометрические частоты стандартизированы как величины, равные 63, 125, 250, 500, 1000, 2000, 4000 и 8000 Гц.

По частотной характеристике различают шумы низкочастотные до 350 Гц, среднечастотные 350-800 Гц, высокочастотные – выше 800 Гц.

По характеру спектра шум подразделяют на широкополосные и тональные. К широкополосным относятся шумы с непрерывным спектром и с шириной полосы более одной октавы. К тональным относятся шумы, в спектре которых имеются выраженные дискретные тона.

По временным характеристикам шумы подразделяются на постоянные и непостоянные. Постоянным считается шум, уровень звука которого за 8-часовой рабочий день изменяется во времени не более чем на 5 дБА, непостоянным – более чем на 5 дБА.

В свою очередь непостоянные шумы подразделяется на: колеблющиеся во времени, прерывистые и импульсивные. К колеблющимся шумам относятся такие, уровни звука которых непрерывно меняются во времени. К прерывистым относятся шумы, уровни звука которых меняются ступенчато на 5 дБА и более, причем длительность интервалов, в течение которых уровень остается постоянным, составляет 1 сек. и более. К импульсным относятся шумы, состоящие из одного или нескольких звуковых сигналов, каждый из которых имеет длительность менее 1 сек., при этом уровни звука отличаются на менее, чем на 7 дБА.

Для оценки и сравнения непостоянных по времени шумов и шумов определенного частотного диапазона используются уровни звука в децибелах по шкале А шумомера. Эквивалентным уровнем звука называется значение уровня постоянного шума, который в пределах регламентированного интервала времени имеет то же самое среднеквадратичное значение уровня звука, что и рассматриваемый шум. Таким образом, введение понятия «уровень звука» позволяет характеризовать шум одной величиной, а не восемью значениями уровней звукового давления как при построении спектра шума.

Субъективное восприятие шума человеком значительно отличается от физических характеристик звука, так как слуховой орган неодинаково чувствителен к звукам различных частот. Звуки малой частоты человек воспринимает как менее громкие по сравнению со звуками большей частоты той же интенсивности. Поэтому для оценки субъективного ощущения громкости ведено понятие уровня громкости, который также отсчитывается от условного нулевого порога. В отличие от интенсивности шума, являющегося физической характеристикой шума, уровень громкости учитывает не только физическую величину интенсивности шума, но и физиологическую особенность слуха, т.е. чувствительность слуха к звукам разной частоты. Уровень громкости определяют путем сравнения со звуком частотой 1000 Гц (эталонный тон), для которого уровень силы звука в децибелах принят также и за уровень громкости в фонах. Путем сравнения громкости звуков различной частоты с эталонным тоном с частотой 1000 Гц получены диаграммы кривых равной громкости. Международной организацией стандартов они приняты в качестве нормативных. Пользуясь этой диаграммой, можно определить уровень громкости в фонах для любого простого звука, если известен его уровень интенсивности в белах. Таким образом, уровень громкости является физиологической характеристикой звуковых колебаний.

Основными мероприятиями по борьбе с шумом и защите от него – это технические мероприятия, которые проводятся в трех направлениях:

  • устранение причин возникновения шума или снижение его в источнике;
  • ослабление шума на путях передачи;
  • непосредственная защита работающих.

Защита работающих от шума может осуществляться как средствами и методами коллективной защиты, так и средствами индивидуальной защиты.

Общая классификация средств и методов защиты от шума приведена в ГОСТ 12.1.029 «Система стандартов безопасности труда. Средства и методы защиты от шума. Классификация».

В первую очередь необходимо использовать средства коллективной защиты, которые по отношению к источнику возбуждения шума подразделяется на средства, снижающие шум в источнике его возникновения, и средства, снижающие шум на пути его распространения от источника до защищаемого объекта.

Наиболее эффективны мероприятия, ведущие к снижению шума в источнике его возникновения. Борьба с шумом после его возникновения обходится дороже и часто является малоэффективной.

Выбор средств снижения шума в источнике его возникновения зависит от происхождения шума. Снизить шум зубчатых передач можно повышением точности их обработки и сборки, заменой металлических шестерен на шестерни из других материалов, менее шумными являются конические, косозубые и шевронные шестерни и т.п. Шум подшипников может быть снижен путем тщательного их изготовления, плотной посадки на цапфы вала и в гнезда щитов, более совершенными смазками и присадками к ним, подшипники скольжения создают меньший шум, чем подшипники качения и т.п.

Шум при обработке резанием зависит от материала резца, его формы, заточки, размера стружки и т.п. Применение быстрорежущей стали для резца, смазочно-охлаждающих жидкостей, изменение формы резца, его заточки также способствует снижению шума.

Снижение шума аэродинамического происхождения (истечение сжатых газов, горение жидкого и распыленного топлива в форсунках, работа вентиляционных систем, компрессоров и т.п.) возможно улучшением аэродинамических характеристик машин, использованием шумоглушащих элементов и т.п.

Снижение шума в источнике его образования обеспечивается также заменой возвратно-поступательного перемещения деталей вращательным, заменой ударных процессов безударными (клепку сваркой, обрубку фрезерованием и т.п.), обеспечением рассогласованием собственных частот колебаний механизма с частотой возбуждающей силы, уменьшением частоты вращения валов, изменением конфигурации быстровращающихся деталей и т.п.

Однако следует отметить, что эффективность мероприятий по снижению шума эксплуатируемых машин и механизмов зачастую невелика, и поэтому снижения шума следует добиваться прежде всего в процессе проектирования оборудования.

Методы снижения шума на пути его распространения также разнообразны. Снижение шума на пути его распространения от источника в значительной степени достигается:

  • акустическими средствами (звукоизоляция, звукопоглощение, глушители шума и т.п.);
  • архитектурно-планировочными методами (рациональные акустические решения планировок зданий и генеральных планов объектов, рациональное размещение технологического оборудования, машин и механизмов, рациональное размещение рабочих мест, рациональное акустическое планирование зон и режимов движения транспортных средств и транспортных потоков, создание шумопоглощающих зон и т.п.).

Значительный эффект в борьбе с шумом дают организационно-технические методы, которые включают:

  • применение малошумных технологических процессов (изменение технологии производства, способа обработки и транспортирования материалов, сырья, полуфабрикатов и т.п.);
  • оснащение шумных машин средствами дистанционного управления и автоматического контроля;
  • применение малошумных машин, изменение конструктивных элементов машин, их сборочных единиц;
  • совершенствование технологии ремонта и обслуживания машин;
  • использование рациональных режимов труда и отдыха работников на шумных предприятиях.

Интересным и принципиально новым методом снижения шума является метод, связанный с созданием «антизвука», т.е. созданием равного по величине и противоположного по фазе звука. В результате интерференции основного звука и «антизвука» в некоторых местах шумного помещения можно создать зоны тишины.

В случаях, когда средства коллективной защиты и другие средства не обеспечивают снижение шума до допустимых уровней, необходимо применять средства индивидуальной защиты. Средства индивидуальной защиты также весьма разнообразны: противошумные наушники, закрывающие ушную раковину снаружи; противошумные вкладыши, перекрывающие наружный слуховой проход; противошумные шлемы и каски; противошумные костюмы.

Противошумные вкладыши изготавливают из твердых, эластичных и волокнистых материалов, они бывают многократного и однократного использования.

Противошумные шлемы закрывают всю голову, они применяются при очень высоких уровнях шума в сочетании с наушниками, а также противошумными костюмами.

Средства индивидуальной защиты позволяют снизить уровень воспринимаемого звука на (10-40) дБ, причем наиболее значительное глушение шума наблюдается в области высоких частот, которые наиболее опасны для человека.

Наибольший эффект дает комплексное использование всех перечисленных методов борьбы с шумом и защиты от него.

Монтаж и эксплуатация электрических сетей

Классификация шумов, нормируемые параметры и предельно допустимые уровни шума на рабочих местах приводятся в Санитарных нормах, правилах и гигиенических нормативах «Шум на рабочих местах, в транспортных средствах, в помещениях жилых, общественных зданий и на территории жилой застройки».

Что такое шум?!

Шум с гигиенической точки зрения представляет собой беспорядочное сочетание звуков различной частоты и интенсивности, неблагоприятно действующих на организм человека.

Классификация шума

По характеру спектра шум подразделяют на широкополосныйшум с непрерывным спектром шириной более одной октавы и тональныйшум, в спектре которого имеются выраженные дискретные (тональные) составляющие. По частотной характеристике – низкочастотные (16-350 Гц), среднечастотные (350-800 Гц), высокочастотные (более 800 Гц). По временным характеристикам различают постоянныйшум, уровень звука которого за 8-часовой рабочий день (рабочую смену) изменяется во времени не более чем на 5 дБА и непостоянныйшум, уровень звука которого за 8-часовой рабочий день (рабочую смену) изменяется во времени более чем на 5 дБА шум. Непостоянный шум подразделяют на колеблющийсяшум, уровень звука которого непрерывно изменяется во времени, прерывистыйшум, уровень звука которого изменяется во времени ступенчато (на 5 дБА и более). При этом длительность интервалов, в течение которых уровень звука остается постоянным, составляет 1 с и более и импульсныйшум, состоящий из одного или нескольких звуковых сигналов. При этом уровни звука отличаются на 7 дБА и более.

Кроме этого по источнику возникновения шум можно разделить на следующие группы.

Механический шум возникает в результате ударов в сочленяющихся частях машин, их вибрации, при механической обработке деталей, в зубчатых передачах, в подшипниках качения и т.п. (различные механизмы, машины и транспортные средства)

Аэродинамический шум появляется в результате пульсации давления в газах и жидкостях при их движении в трубопроводах и каналах (турбомашины, насосные агрегаты, вентиляционные системы и т.п.)

Электромагнитный шум является результатом растяжения и изгиба ферромагнитных материалов при воздействии на них переменных электромагнитных полей (электрические машины, трансформаторы, дроссели и т.п.)

Как влияет шум на человека!?

Шум на производстве неблагоприятно действует на организм человека: повышает расход энергии при одинаковой физической нагрузке, значительно ослабляет внимание работающих, увеличивает число ошибок в работе, замедляет скорость психических реакций, в результате чего снижается производительность труда и ухудшается качество работы. При длительном воздействии шума на организм происходят нежелательные явления: снижается острота зрения и слуха, повышается кровяное давление, снижается внимание. Шум затрудняет своевременную реакцию работающих на предупредительные сигналы внутрицехового транспорта (автопогрузчики, мостовые краны и т. п.), что способствует возникновению несчастных случаев на производстве. Шум оказывает вредное влияние на физическое состояние человека: угнетает центральную нервную систему; вызывает изменение скорости дыхания и пульса; способствует нарушению обмена веществ и возникновению сердечно-сосудистых заболеваний; может приводить к профессиональным заболеваниям.

Как защитить человека от шума!?

Защита работающих от шума может осуществляться как коллективными средствами и методами, так и индивидуальными средствами. В первую очередь надо использовать коллективные средства, которые по отношению к источнику шума подразделяются на средства, снижающие шум в источнике его возникновения, и средства, снижающие шум на пути его распространения от источника до защищаемого объекта. Наиболее эффективны мероприятия, ведущие к снижению шума в источнике его возникновения. Коллективные средства защиты от шума: звукоизоляция и глушители. Средства индивидуальной защиты от шума: наушники, закрывающие ушную раковину снаружи; вкладыши, перекрывающие наружный слуховой проход; противошумные шлемы и каски; противошумные костюмы.

а б в

Рисунок — Средства индивидуальной защиты: а – наушники; б – вкладыши; в – каски.

Что называется шумом. Опасные и вредные производственные факторы: ШУМ

Сегодня шум является серьезной проблемой, и в особенности проблемой больших городов. По данным последнего социологического опроса, проведенного Всероссийским центром опроса общественного мнения (ВЦИОМ, 2008), свыше половины респондентов страдают от высокого уровня шумового воздействия в течение дня. Звук городских магистралей является одним из основных источников негативного воздействия. Вторым по интенсивности источником является шум внутри здания (в том числе от технологического оборудования). Увеличивающиеся шумовые воздействия как снаружи, так и внутри дома заставляют уделять изоляции и защите от него больше внимания. Необходимо всемерно улучшать звукоизоляцию вновь возводимых зданий.

Сегодня подавляющее большинство жителей городов проживает в панельных домах, где уровень звукоизоляции, к сожалению, недостаточно высок. В связи с этим свыше трети наших граждан (по опросам ВЦИОМ) вынуждены решать проблему звукоизоляции своих квартир самостоятельно. Задачу звукоизоляции помещения необходимо решать комплексно. Установка дополнительной звукоизоляционной облицовки только на наружной стене квартиры, выходящей на оживленный проспект, не решит проблему изоляции. Желательно провести полную звукоизоляцию помещения. Кроме того, нужно помнить, что шумовые воздействия бывают двух видов — воздушный и ударный. Для эффективной звукоизоляции от шумовых воздействий разных видов нужно использовать разные конструктивные решения изоляции.

Виды шума. Воздушный, структурный

Под шумовым воздействием понимают нежелательные звуки, возникающие внутри здания или приходящие от внешних источников. По способу распространения его можно разделить на две группы: воздушный и структурный. Воздушный шум распространяется по воздуху. Именно его, в конечном итоге, слышит человек. Источниками воздушного шума обычно являются радио, телевизор, звуки улицы и т. д. Источник создает звуковую волну (колебания частиц воздуха). При встрече с преградой (например, со стеной) звуковая волна индуцирует изгибные колебания стены, которые, в свою очередь, приводят в колебательное движение частицы воздуха в соседнем помещении, создавая звуковую волну. Именно эту, переизлученную стеной или другой преградой, звуковую волну мы слышим в соседнем помещении.

Механизм распространения структурного шума через преграду тот же самый. Однако источником звука являются вибрации конструкции (стены, пола и т. д.), например, захлопывание двери, работа перфоратора и т. д. Частным случаем структурного шума является ударный шум. Источниками ударного шума являются топот, хлопанье дверью и другие ударные воздействия. Это наиболее распространенные источники структурного шумового воздействия, поэтому далее сузим это понятие и будем говорить в основном об ударном шуме.

При устройстве защиты от шумовых воздействий нужно принимать во внимание оба вида шума (воздушный и структурный) и применять звукоизолирующие конструкции дифференцированно, подбирая наиболее эффективную защиту от того или иного вида шума . В связи с тем что основным источником шума являются городские магистрали или беспокойные соседи, наиболее распространенным способом защиты от него является установка звукоизолирующих конструкций.

Шум в системах связи. Белый шум. Коэффициент шума. Шум-фактор.

Модели расчета средних потерь мощности на трассе распространения. Рекомендации № 370-5 МККР

Оценки зоны радиодоступа с учетом различных факторов электродинамики могут выполняться на основе:

— строгой теории поля;

— приближенных математических выражений;

— большого количества феноменологических моделей и эмпирических формул, основанных на статистическом подходе. При проектировании сот мобильной сети уровень сигнала в точке расположения мобильного терминала рассчитывается как разность мощности Рпрд излученной в направлении МС, и потерь L при распространении радиосигнала. Существует достаточно большое количество математических моделей и методов, как правило эмпирических , позволяющих производить расчет основных потерь при распространении сигнала для различных условий распространения как для мак-росот, так и для микросот. Среди этих моделей, нашедших широкое применение на практике, следует выделить модели на основе Рекомендации № 370-5 МККР (CCIR).

Рекомендация № 370-5 МККР (CCIR) является одной из первых методик расчета ожидаемой дальности для сухопутных систем связи и наряду с моделями Окамуры-Хаты, Альсбрука-Парсона лежит в основе специализированных геоинформационных систем автоматизированного частотно-территориального планирования сетей подвижной радиосвязи.

Напряженность поля сигнала в сетях подвижной радиосвязи (СПР), будучи случайной величиной по местоположению и во времени, как уже было показано выше, аппроксимируется логарифмически нормальным законом, параметрами которого являются медианное значение напряженности поля по местоположению и во времени (дБ (мкВ/м)) и стандартное отклонение (дБ относительно медианы).

Медианное значение напряженности поля сигнала находят из «кривых распространения» Рекомендации 370-5 и 529 МСЭ , которые представляют собой функциональную зависимость

E0=f(R,f,hбс,T),

где R – длина трассы, км;

f— рабочая частота (диапазон частот), МГц;


hбс – эффективная высота передающей антенны БС, м;

Т – время, в течение которого напряженность поля превышает прогнозируемый уровень, %.

Модели расчета средних потерь мощности на трассе распространения. Модель Окамуры-Хаты.

Модель Окамуры-Хаты получила наиболее широкое распространение при расчетах потерь на трассе и используется для расчетов в диапазонах 150, 450 и 900 МГц. Является статистической моделью расчета потерь на трассе распространения и рекомендована МСЭ. Основана на аналитической аппроксимации результатов практических измерений. В рамках этой модели потери L для случая квазиплоского города рассчитывается следующим образом:

L = 69,55 + 26,16 1gf — 13,82 1ghB+k(44,9-6,551g hB) lg R — a(hM),

где hB– эффективная высота установки антенны BS, в диапазоне (30… 200) м;

d – расстояние от BS до MS, в диапазоне (1… 10) км;

f— частота излучения BS, МГц;

k – поправочный коэффициент, учитывающий протяженность трассы;

a(hM) – поправочный коэффициент, зависящий от высоты мобильной антенны hM км и для большого города при f > 400 МГц определяемый как:

a(hM) = 3,2(lg 11,75hM)2-4,97

Для потерь передачи в пригороде

LS=L — 2 – 5,4

Для потерь передачи на открытой местности:

L0= L — 4,78(lg f)2+18,33 1g f — 40,94

Следовательно, требуемая мощность передатчика мобильной станции в пределах радиусом Лов соответствии с моделью Хаты (16):

PMS= PBS+ GBS– 69,55 – 26,16 lg f + 13,82 lg hBS– (44,9 – 6,55 lghBS) lgR

где PBS – мощность передатчика базовой станции;

hBS – высота установки антенны базовой станции,

GBS – коэффициент усиления передающей антенны базовой станции,дБ;

R – длина трассы, км.

При наличии данных о морфоструктуре местности вдоль линии распространения радиосигнала, используется модификация модели, учитывающая изменение условий распространения сигнала от одного участка местности с достаточно однородной структурой до другого:

L=69,55+26lg (f) — 13,82 lg (hBS) + 31 lgR +∑∂Bklg(dk2/dk1)+ Ldif (1)

где hBS – высота установки антенны BS, м;

dk1 – дальность от BS до начала k-й зоны (участка), км;

dk2 – дальность от BS до конца k-й зоны (участка), км;

∂Bk– поправка к коэффициенту затухания, обусловленная условиями распространения радиосигнала в k-й зоне;

Ldif— дифракционные потери, дБ.

Как показано в (1), среди многочисленных экспериментальных исследований, связанных с прогнозом распространения радиоволн для мобильных систем, исследования Окамуры считаются наиболее исчерпывающими. В рамках этих исследований построены кривые измерений напряженности поля радиосигналов на частотах 150… 1500 МГц. Эмпирические формулы, аппроксимирующие кривые Окамуры для медианного значения ослабления радиосигнала между двумя изотропными антеннами (передающей и приемной), были получены М. Хатой и известны как эмпирическая модель для ослабления, в которой коэффициент k позволяет расширить действие модели для протяженной трассы:

k=1 для R < 20 км,

k= 1 + (0,14 + 1,87×10-4f+ l,07×10-3hBS)(lg(R/10))0,8для 20 км < R < 100 км.

Область применения можно расширить для диапазона 1500.. .2000 МГц (используемый в микросотовых структурах сетей). Согласно этой модели, которая носит название COST 231-Hata Model, городские потери распространения радиоволн LГ определяются формулой:

LГ=46,3 + 33,91gf-13,821g(hBS)-a(hMS)+(44,9-6,551g(hBS))lgR + CM

где СM= 0 дБ для городов средних размеров,

См = 3 дБ для крупных городов.

Для потерь в пригороде: LПГ=LГ-2 2– 5,4

Для потерь в сельской местности: LCM= LГ-4,78(lg(f)) +18,331gf-35,94

Потери на открытом пространстве: LОП= LГ– 4,78 (lg (f)) +18,33 lg f – 40,94

Согласно данного подхода для статистически однородного города отношение зон покрытия BS для различных рабочих частот определяется формулой: R1/R2= (f2/f1)γ, гдеγ = 2,616/β. Показатель ослабления βлежит в пределах 3 <β< 4 (для низкоэтажной застройкиβ= 3, для плотной высокоэтажной застройки β= 4).

Модель Ли

Была предложена в 1982 г. В довольно короткое время она стала популярна среди исследователей и системных инженеров, поскольку параметры модели могут быть просто скорректированы с помощью дополнительных натурных измерений к конкретным условиям распространения. После проведения этой процедуры предсказание уровня сигнала становится довольно точным. Более того, алгоритм предсказания прост для применения и легко вычисляем. Многие системы мобильной связи спроектированы с применением этой модели (AMPS, DAMPS, GSM, IS-95).

Модель состоит из двух частей. Первая часть (регион-регион) используется для предсказания потерь при распространении над относительно плоской поверхностью без принятия во внимание территориальных особенностей. Использование только этой части приводит к недостаточно точным результатам для холмистых регионов. Вторая часть (точка-точка) модели Ли использует результат, полученный в первой части, за основу и получает более точное предсказание. Основанная на данных профиля поверхности вторая часть модели учитывает, удовлетворяется условие прямой видимости или нет. Если прямая видимость между приемником и передатчиком существует, то учитывается влияние отраженных радиоволн. Если условие прямой видимости не удовлетворяется, то моделируется дифракция радиоволн на препятствиях на пути распространения сигнала.

Основная часть потерь при распространении может быть выражена следующей формулой

Pr=Pro(r/ro)- γ (f/fo)-nao

где Pr – мощность сигнала в ваттах на расстоянии r от передатчика;

f— частота сигнала;

Pro – мощность сигнала в точке пересечения линии распространения с препятствием на расстоянии r0 от передатчика;

γ – учитывает степень кривизны поверхности;

n – показывает степень частотной зависимости;

a0 – поправочный коэффициент, зависящий от высоты установки антенн, мощности передатчика, коэффициентов усиления передающей и приемной антенн.

Эта модель может быть применена для более общего случая, когда радиоволны распространяются в различных условиях. В этом случае должны быть известны коэффициенты кривизны поверхностей γ и границы областей с такими коэффициентами кривизны.

В показано, что данная модель позволяет определить мощность принимаемого сигнала в дБм и выражается соотношением:

Pпp=A — B logR — n log(f/100) + 10 1og a

где параметры А и В зависят от характеристик окружающей среды и были определены статистически по измерениям в ряде городов. Для крупных городов А = 55…80, В = 30…43. Для пригородов А = 54, В = 39. Множитель n принимает следующие значения: n = 2 для пригородов и для диапазона f< 450 МГц, n = 3 для городов и для f> 450 МГц. Параметр a вычисляется следующим образом:

a=

где Рпрд – мощность передатчика, Вт;

Gпрд, Gпрм – коэффициенты усиления антенн;

hB и hM—высоты антенн базовой и мобильной станции; m = 1 при hM<3м и m = 2при hM> 10 м.

Шум в системах связи. Белый шум. Коэффициент шума. Шум-фактор.

Термин «шум» обозначает нежелательные электрические сигналы, которые всегда присутствуют в электрических системах. Наличие шума, наложенного на сигнал, «затеняет», или маскирует, сигнал; это ограничивает способность приемника принимать точные решения о значении символов, а следовательно, ограничивает скорость передачи информации. Природа шумов различна и включает как естественные, так и искусственные источники. Искусственные шумы — это шумы искрового зажигания, коммутационные импульсные помехи и шумы от других родственных источников электромагнитного излучения. Естественные шумы исходят от атмосферы, солнца и др. Хорошее техническое проектирование может устранить большинство шумов или их нежелательные эффекты посредством фильтрации, экранирования, выбора модуляции и оптимального местоположения приемника. Например, чувствительные радиоастрономические измерения проводятся, как правило, в отдаленных пустынных местах, вдали от естественных источников шума. Впрочем, существует один естественный шум, называемый тепловым, который устранить нельзя. Тепловой шум вызывается тепловым движением электронов во всех диссипативных компонентах — резисторах, проводниках и т.п. Те же электроны, которые отвечают за электропроводимость, являются причиной теплового шума.

Термин «белый шум» обычно применяется к сигналу, имеющему автокорреляционную функцию, математически описываемуюдельта-функцией Дирака по всем измерениям многомерного пространства, в котором этот сигнал рассматривается. Сигналы, обладающие этим свойством, могут рассматриваться как белый шум. Данное статистическое свойство является основным для сигналов такого типа.То, что белый шум некоррелирован по времени (или по другому аргументу), не определяет его значений во временной (или любой другой рассматриваемой аргументной) области. Наборы, принимаемые сигналом, могут быть произвольными с точностью до главного статистического свойства (однако постоянная составляющая такого сигнала должна быть равна нулю). К примеру,двоичный сигнал, который может принимать только значения, равные нулю или единице, будет являться белым шумом только если последовательность нулей и единиц будет некоррелирована. Сигналы, имеющие непрерывное распределение (к примеру,нормальное распределение), также могут быть белым шумом.

Дискретный белый шум — это просто последовательность независимых (то есть статистически не связанных друг с другом) чисел. С использованием генератора псевдослучайных чисел пакета Visual C++, дискретный белый шум можно получить так:

Коэффициент шума описывает уменьшение соотношения сигналшум по мере прохождения сигнала через приемное устройство или его отдельный каскад (усилитель, смеситель). Фундаментальное определение коэффициента шума следующее:

F= (Sin/Nin)/(Sout/Nout),

где Sin/Nin – соотношение сигнал/шум на входе устройства;

Sout/Nout – соотношение сигнал/шум на выходе устройства.

Поскольку все электронные устройства «шумят» и, соответственно, добавляют некое количество шума к сигналу, величина F всегда больше единицы. Хотя величина F исторически называлась «коэффициентом шума», современный термин «коэффициент шума» обычно подразумевает логарифмический масштаб величины NF, численно равную 10 log10 F (дБ). В зарубежной специальной литературе, публикуемой ведущими производителями измерителей коэффициента шума (Agilent Technologies, Anritsu, Rohde & Schwarz) последовательно разграничиваются два термина: «фактор шума» или F и, собственно, «коэффициент шума» NF. Итак,

NF(дБ) = 10 log10 F (3)……………

F= (kT0BG +NA)/kT0BG (4) или

NF = 10 log10 (5)

Выражение (4) является определением коэффициента шума, которое официально принято международным Институтом Радиоинженеров (сейчас Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE)). Если опираться на уравнения (4) и (5), то видно, что измерения коэффициента шума сводятся к измерениям уровня шума, коэффициента усиления и полосы. Однако, несмотря на понятность данных величин, в практических измерениях формулами (4) и (5) пользуются не так уж часто (хотя использовать их можно, о чем мы расскажем ниже). Это связано с тем, что измерить с большой точностью усиление в заданной полосе зачастую не есть тривиальная задача. Большинство систем измерения коэффициента шума элегантно обходят задачу прямого измерения уровня шума и усиления, основывая алгоритмы своей работы на использовании, в первую очередь, линейных свойств тепловых шумов.

58. Шум в системах связи. Шум в усилителях. Шумовая температура.

ШУМОВАЯ ТЕМПЕРАТУРА (эквивалентная) -эфф. величина, служащая относительной мерой спектральной плотности мощности эл—магн. излучения источников шумов. Вводится по аналогии с равновесным излучением (тепловым шумом) согласованного сопротивления, спектральная плотность мощности для к-рого определяется ф-лой Найквиста:(k — постоянная Больцмана, T-абс. темп-pa сопротивления). T. о., под Ш. т. источника шума Тш следует понимать такую темп-ру согласованного сопротивления, при к-рой спектральная плотность мощности теплового шума этого сопротивления будет равна спектральной плотности мощности шумов данного источника. Относительной Ш. т. (или шумовым числом) наз. отношение Тш к «комнатной» темп-ре T0= 290 К.

Понятием Ш. т. широко пользуются в радиотехнике для оценки шумовых свойств эл—вакуумных и полупроводниковых приборов, предназначенных для усиления и преобразования электрич. сигналов, и эталонных шумовых генераторов; в радиоастрономии — для описания источников космич. радиоизлучения. Понятие Ш. т. используется также для определения шумового вклада, вносимого радиоприёмными устройствами в полезный сигнал в процессе его обработки. В этом случае Тш и шума коэффициент (шум-фактор) F связаны ф-лой.

Ш. т. реальных объектов определяется обычно сравнением с эталонными шумовыми генераторами.

Отношение сигнал/шум (S/N) на выходе приёмной системы является очень важным критерием в системах связи. Трудность опознавания или прослушивания радиосигналов в присутствии шумов обычно познаётся на опыте. Возможность интерпретации звуковой информации связана с трудностью количественной оценки, поскольку это зависит от таких человеческих факторов как хорошее знание языка, усталость, натренированность, опыт и характер сообщения. Коэффициент шума и чувствительность могут быть измерены и иметь объективную количественную оценку. Коэффициент шума и чувствительность тесно связаны (см. термин “Чувствительность” в глоссарии). Для цифровых систем связи в качестве количественной меры надёжности часто используется коэффициент битовых ошибок (BER) или вероятность появления битовой ошибки P(e). Коэффициент битовых ошибок нелинейно связан с коэффициентом шума. Например, при постепенном уменьшении отношения сигнал/шум BER резко возрастает вблизи уровня шума, где 1 и 0 приобретают беспорядочный характер. Коэффициент шума характеризует работоспособность системы, тогда как BER показывает, является ли система действующей или неработоспособной. Рисунок 1.1, на котором приведены кривые зависимости вероятности ошибки от отношения несущая/шум для нескольких видов цифровой модуляции, показывает, что BER изменяется на несколько порядков при изменении отношения сигнал/шум всего на несколько децибел.

Отношение сигнал/шум на выходе зависит от двух вещей — от отношения сигнал/шум на входе и коэффициента шума данного устройства. В наземных системах отношение сигнал/шум на входе зависит от мощности передатчика, коэффициента усиления передающей антенны, коэффициента передачи атмосферы, температуры атмосферы, коэффициента усиления приёмной антенны и коэффициента шума приёмника. Снижение коэффициента шума приёмника оказывает такое же влияние на отношение сигнал/шум на выходе, как и улучшение любого другого параметра. В спутниковых системах коэффициент шума может быть особенно важен. Рассмотрим пример снижения коэффициента шума направленного широковещательного спутникового приёмника (DBS). Одним из путей улучшения коэффициента шума приёмника является увеличение мощности передатчика, однако это может оказаться очень дорого. Более приемлемой альтернативой может быть существенное улучшение характеристик малошумящего усилителя приёмника (LNA), Это проще, чем увеличивать мощность передатчика.

На производственной линии, выпускающей спутниковые приёмники, может оказаться достаточно просто уменьшить коэффициент шума на 1 дБ настройкой импеданса или более тщательным подбором определённых транзисторов. Снижение коэффициента шума на 1 дБ даёт приблизительно такой же эффект, как увеличение диаметра антенны на 40 %. Но увеличение диаметра антенны потребовало бы изменения её конструкции и значительного увеличения стоимости самой антенны и её несущей структуры. Иногда шум оказывается важным параметром передатчика. Например, если на базовой станции используется линейный широкополосный усилитель мощности, избыточный широкополосный шум может ухудшить отношение сигнал/шум в соседнем канале и ограничить эффективность работы системы. Коэффициент шума усилителя мощности можно измерить, чтобы удостовериться в его качестве, которое обеспечило бы приемлемый уровень шума усилителя, прежде чем устанавливать его в систему.

Добавить комментарий