Шумом называется всякий нежелательный для человека звук, мешающий восприятию полезных сигналов. Шум состоит из многих звуков различной частоты (тонов) и бывает:
механического происхождения, возникающий вследствие вибрации поверхностей машин, оборудования, деталей и конструкций;
аэродинамического происхождения, возникающий при движении потоков воздуха или газа;
электромагнитного происхождения, возникающий вследствие колебаний электромеханических устройств под влиянием переменных магнитных сил;
гидромеханического происхождения, возникающий вследствие процессов в жидкостях.
С физической стороны шум характеризуется звуковым давлением, интенсивностью звука и частотой.
В акустике измеряют не абсолютные значения интенсивности или звукового давления, а их логарифмические уровни L, взятые по отношению к пороговому значению интенсивности звука I0 или пороговому звуковому давлению Р0 в Беллах.
Белл – логарифмическая единица отношения двух величин (десятичный lg отношения 2-х одноименных физических величин). Названа в честь изобретателя телефона А.Г.Белла (1847-1922). В 1876 г. патент в США на I телефон.
Установлено, что органы слуха человека способны различать прирост звука на 0,1Б, т.е. на 1дБ, поэтому на практике при измерении звуков применяется единица – децибел.
Увеличение уровня интенсивности или звукового давления по сравнению с порогом слышимости в 10 раз соответствует – 1Б, в 100раз – 2Б и т.д.
L= 10lg(I/I0),
где, I – интенсивность звука в данной среде (Вт/м2);
I0 – интенсивность звука, соответствующая порогу слышимости
10-12Вт/м2, на частоте 1000Гц (1кГц).
Интенсивность (плотность) звука (Вт/м2)
| Порог слышимости | 1´10-12 |
| Тихий шепот | 1´10-11 |
| Тиканье часов | 1´10-10 |
| Перелистывание страниц | 1´10-9 |
| Учреждение | 1´10-7 |
| Обычный разговор | 1´10-6 |
| Громкая речь | 1´10-5 |
| Машинописное бюро | 1´10-4 |
| Метрополитен | 1´10-3 |
| Сирена, кабина самолета | 1´10-2 |
| Поезд экспресс | 1´10-1 |
| Реактивный двигатель, гром | |
| Болевой порог |
Мощность звука (Вт)
| Рояль | 2´10-9-2´10-1 |
| Человеческий голос | 1´10-9-2´10-3 |
| Тихий шепот | 1´10-9 |
| Большой оркестр | 7´10-5-70 |
| Мощный громкоговоритель | До 100 |
Скорость звука в среде (м/сек)
| Воздух | 331,46 | Вода | Бетон | ||
| Водород | Бензин | Кирпич | |||
| Углек. газ | Спирт | Дерево | до 5000 | ||
| Сталь | до 6000 |
Мощность
1Вт=107эрг/сек=0,102кгс´м/сек=1,36´10-3(0,00136)
1кВт=103Вт;
1мВт=106Вт.
Но так как интенсивность звука пропорциональна квадрату звукового давления, уровень интенсивности звука можно определить исходя из величины звукового давления:
L= 10lg (I/IО)=10lg (Р2/РО2)=20lg(Р/РО),
где РО – пороговое звуковое давление 2´10-5Па; 2´10-11кгс/см2;
Р – звуковое давление в данной точке, Па.
Давление
1атм=101325Па=101,325кПа=760мм.рт.ст=1,032кгс/см2=0,1мПа;
1кгс/ см2=9,81´104Па;
1Па=1,02´10-5кгс/ см2=9,87´10-5атм.
Чтобы лучше понять, что представляет собой уровень звукового давления, сравним некоторые звуки и шумы.
| Источник шума | Уровень, дБ | Расстояние до источника, м |
| Механические наручные часы Шепот Речь средней громкости Городской шум Автомобильный сигнал Металлорежущие станки Реактивные двигатели | 80 - 90 140-170 | 0,3 - 6-7 на рабочем месте 2-3 |
Акустический расчет: допустим, имеется n источников одинакового шума, а уровень интенсивности звука одного источника L1. Тогда суммарный уровень шума: L=Li+10lgn.
При двух различных источников шума суммарный уровень шума:
L=L1+DL;
где - L1 –наибольший из двух суммарных уровней шума, дБ;
DL=( L1- L2) –добавка в функции разности уровня шума источников, дБ и определяется как L1- L2=х®DL.
При большем, чем два числа источников шума уровни интенсивности суммируются последовательно от наибольшего к наименьшему.
Уменьшение интенсивности звука при распространении звуковой сферической волны в открытом пространстве приближенно пропорционально квадрату расстояния от источников звука.
L2=Li-20lgr2/ r1;
где r1 и r2 – расстояние от источников звука;
Li - интенсивность звука на расстоянии r1;
L2 - интенсивность звука на расстоянии r2.
Допустимые уровни звукового давления на постоянных рабочих местах обслуживающего персонала принимают в соответствии с ГОСТ 12.1.000-383 ССБТ. Шум. «Общие требования безопасности».
По шкале «А» шумомера постоянный шум не должен превышать 65дБ.
Порог болевого ощущения находится в пределах L=120-130дБ.
Звуки, превышающие по своему уровню этот порог, могут вызвать боль и повреждения органов слуха. При уровне шума 150дБ даже при кратковременном воздействии наступает постоянная потеря слуха.
Смертельный уровень – 180дБ.
Однако и абсолютная тишина неприятна для человека. Для нормального существования человеку нужен некоторый шум. По мнению врачей психологов – это шум присутствия живого, дыхания и т.д. и составляет 10-15дБ.
ПД уровни шума по (эквивалентной) шкале А.
| Рабочие места | дБ |
| Помещения КБ, программистов лабораторий отработки экспертных данных | |
| Помещения управления, рабочие комнаты | |
| Кабинеты дистанционного управления: | |
| - без речевой связи | |
| - речевой связью по телефону | |
| Постоянные рабочие места в помещениях и на территории | |
| Кабины машинистов тепло-, электровозов | |
| Кабины и салоны самолетов | |
| Р/м водителя, автотранспортные и с/х машины, |
Октавные полосы частот lg(f1/f2)=1
Средн. геометрич. 
Вибрация
По физической природе вибрация, так же как и шум, представляет собой колебательное движение материальных тел.
Вибрация - механические колебания упругих тел, проявляющиеся в перемещении центра их тяжести или оси симметрии в пространстве, а также в периодическом изменении ими формы, которую они имели в статическом состоянии.
Направление действия вибрация определяется ортогональной системы координат Х,У,Z.
Основными параметрами, характеризующими вибрацию, является частота колебаний, скорость колебаний и амплитуда смещения.
Скорость колебаний находится в прямой зависимости от частоты колебаний и амплитуды смещения:
где U – скорость колебания, см/сек;
f - частота колебаний, Гц;
А - амплитуда смещений, см;
- круговая частота (число полных колебаний за время 
, с).
По аналогии с шумом важной характеристикой вибрации является ее уровень, измеряемый в логарифмических единицах, дБ.
Логарифмические уравнения виброскорости:
L=2lgU/UО;
L=2lg(U/5´10-8)
где: U – среднеквадратичная скорость, м/сек;
(5´10-8) – опорная виброскорость, м/сек;
Общая и локальная вибрации нормируются в октавных полосах частот.
Октава – единица частотного интервала, равна интервалу между двумя частотами (f1 и f2) логарифмы отношений которых lg(f1 / f2)=1, что соответствует (f1 / f2)=2.
Звукоряд (музыкальный) насчитывает 7 полных и 2 неполных октавы.
Для измерения вибрации применяются виброметры и вибрографы ВИП-4, ИШВ-1, где чувствительные элементы пьезоэлектрического датчика преобразует механическую энергию в электрический сигнал.
Допустимые нормы вибрации составляют значения, приведенные в таблице: