Что такое шум и звук
Разница между «звуком» и «шумом»
Обладая общей природой и являясь волнообразными потоками энергии, звук и шум воспринимаются органами человеческого слухового аппарата. Обычно звук обладает определенным тембром, спектральной окраской, благодаря чему люди могут достаточно легко определять его источник. В качестве примера можно привести игру на музыкальных инструментах, собачий лай или плач маленького ребенка. Шумы представляют собой процессы случайные, чаще всего колебательные и непериодические, которые не всегда имеют определенные источники возникновения. Например, шумы улицы, от строительных работ, от других производственных работ, толпы и пр. В связи с этим складывается устойчивое впечатление, что под шумами обычно следует различать комплекс неконтролируемых звуков, которые неблагоприятно воздействуют на человеческий организм, раздражают его, мешают работе и отдыху.
Типы шума
Ухо человека обладает возможностью воспринимать только такой шум, который передается через воздушную среду, т.е. воздушный шум. Но шумы обычно классифицируют согласно источникам происхождения. Типы шума, которые вызывают раздражение и беспокойство людей, представляют собой следующие три основные группы::
Воздушный шум — это различные виды шума от расположенных в воздухе источников. К ним относят громкие разговоры, музыку, работающие теле- или радиоприемники и пр.
Ударный шум — является разновидностью конструкционного шума, который производится непосредственно над помещениями на полу (переставляемая мебель, стук каблука при ходьбе, падение различных тяжелых предметов и пр.). Следует учитывать воздействие структурных и ударных шумов, так как конструкция помещений, по которым распространяются такие звуковые колебания, становятся вторичным источником воздушных шумов для каждого прилегающего к ним помещения.
Звукоизоляция и шумоизоляция
Значение понятий «звукоизоляции » (то же, что «шумоизоляции ») лежит в ослаблении звука, который проходит через какие-либо преграды, вследствие отражения от них различных звуковых волн, либо поглощением внутри этой преграды и преобразованием звука в энергию тепла. Для любого вида помещений преградой могут быть строительные конструкции (стены и перекрытие), однако сегодня это не всегда обеспечит эффективную защиту от проникновения или задержания шума. Поэтому, вопросы с дополнительной защитой подобных конструкций, а именно звукоизоляция стены, перегородки, пола и потолка решают путем ликвидации щелей и отверстий, а так же растущей массой, толщиной и правильным сочетанием изоляционных и поглощающих материалов.
Звукоизоляция (шумоизоляция ) — процесс снижения звука (шума ), который проникает в помещения или за их пределы. Для его определения используют специальные индексы звукоизоляции: Rw (воздушный шум) и Lnw (ударный шум), которые считают в децибелах (дБ ).
Процесс звукопоглощения (шумопоглощения ) — это снижение звука (шума ), который отражается от каких-либо внутренних поверхностей помещений. Обычно мировая практика чаще всего определяет его при помощи среднего коэффициента звукопоглощения (шумопоглощения ) — NRC (Noise Reduction Coefficient). Значение коэффициента находится в пределах от 0 (минимум поглощения звука) до 1 (максимум поглощения звука).
Нормирование шумов
Технологический прогресс и постоянное увеличение шумового фона стали причиной для проведения многочисленных исследований и разработки нормативных требований для решения ряда проблем, касающихся воздействия шума на людей. Обычно уровни шумов измеряются в относительно безразмерной величине — децибелы (дБ ), эквивалентные и максимальные уровни звука измеряются в дБА, где А — это шкала, которая приближена к чувствительности слуха и соответствует измерению шумомера (прибор для измерения давления звука) пропущенному через специальные фильтры.
Тип материала
Звуковая энергия отражается звукоизоляционными материалами за счет обладания более высокой поверхностной плотностью и большой массой. Кроме этого, такие материалы могут быть гибкими, упругими или многослойными. При применении в системах со звукопоглощающими материалами его основной задачей является «закупорка » конструкции систем и не пропускание звуковой энергии наружу.
Звукопоглощающие материалы гасят звуковую энергию, которая проходит через их структуры. В комбинациях со звукоизоляционными материалами ослабляется процесс резонанса и убирается «эффект барабана». В составе материалов должно находиться большое число переплетенных волокон, состав которых обычно стекло, базальт или полиэфир. Выбирая звукопоглощающие материалы следует обратить особое внимание на их состав и свойства:
Вибродемпфирующие материалы снижают передачу вибраций, позволяя снизить риски возникновения резонансного колебания систем и их элементов, затрудняя проход звуковых волн от мест возбуждения к местам излучения, повышая при этом звукоизолирующие способности конструкции целиком. Они должны быть долговечными, пружинящими и упругими для сохранения своих амортизирующих свойств.
Универсальные, или многофункциональные материалы исполняют одновременно целый ряд функций:
Обычно в составе подобных материалов присутствуют комбинации слоев, которые обладают различными свойствами.
Снижение давления звука на 10 дБА человеческое ухо воспринимает как ослабленные в 2 раза шумы!
Шумоизоляция квартиры. Ряд рекомендаций по устройству и монтажу
Для человека естественна потребность в тишине. Поэтому сегодня инновационными технологиями и современными материалами есть возможность создать акустический комфорт и тишину в любом помещении, в том числе и в квартире. Начинать процесс обустройства шумоизоляции квартиры необходимо с определения функциональных особенностей всего помещения, оценивания влияния шума и места расположения его источников. Например, для спального помещения и детской комнаты стоит заблокировать возможность проникновение постороннего шума, а в комнате для домашнего кинотеатра, музыкальной студии и гостиной необходимо сдержать негативное распространение звука в сопредельное с ним помещение.
Решение вопросов снижения звукового давления необходимо проводить комплексно, предварительно определяя виды шумов и их частотную характеристику. С воздушными шумами справляться достаточно легко, обладая современными технологиями и материалами. Их можно изолировать локально (с увеличением толщины стен, перекрытия). С изоляцией конструкционных и ударных шумов вопросы обстоят значительно сложнее. Устройство шумоизоляции в квартире только в одном месте на потолке, полу, или стене явно будет недостаточным. Чтобы достигнуть желаемый результат, стоит применить метод круговой звукоизоляции, поручая ее проектировку и монтаж профессиональным работникам.
Рекомендация №1. Оцениваем помещение
В вопросах проектирования и устройства шумоизоляции квартиры необходимо просчитать звукоизолирующие способности имеющихся конструкций, которые можно усиливать при помощи дополнительных материалов и систем, которые имеют способность к звукоизоляции и/или звукопоглощению. В качестве примера можно привести следующее: железобетонные конструкции всегда значительно мощнее по изоляционным характеристикам, чем конструкции из дерева или пеноблока.
Рекомендация №2. Герметизируем стыки и отверстия
Для имеющихся конструкций особенно важной представляются целостность и герметичность. Поэтому, сразу необходимо устранить все возможные щели и отверстия, которые не используются. Процесс передачи звука путем не задраенных стыков, неизолированных воздуховодов, трубопроводов, электрических розеток и других косвенных путей его распространения уменьшает всю шумоизоляцию квартиры. Стык необходимо загерметизировать нетвердой мастикой или специальным герметиком.
Рекомендация №3. Выбираем оптимальную систему
Рекомендация №4. Подбираем материалы и технологии
Конструктивно дополнительная звукоизоляция обычно состоит из нескольких слоев. Защита от воздушных шумов требует использования звукоизоляционных обшивок, которые сочетают упругие (плотные ) материалы, обеспечивающие отражение звука (звукоизоляцию ) и пористые (волокно ) материалы, занимающиеся поглощением и гашением звуковых волн (звукопоглощение ). Защиты от конструкционных шумов применяется многослойными системами типа «плавающий пол», в состав которых входит амортизирующие (вибродемпфирующие ) слои, которые позволяют развязывать строительные конструкции и предотвращать распространение шумов по конструкции здания. Необходим правильный подбор материалов, согласно их акустических характеристик и использование их комплексно с технологическими приемами и современными конструктивными решениями.
Рекомендация №5. Оцениваем качество материалов
Кроме правильного выбора звукоизоляционных и звукопоглощающих материалов, а также определения соответствующих конструкций, необходимо оценить качество используемого материала. Он должен быть предназначен для внутреннего применения в жилом помещении. Это значит, что в его составе не должны находиться элементы свинца, ртути, битума, формальдегида, летучих смол, EPDM-соединений и т.д.
Рекомендация №6. Правильный монтаж
Чтобы обеспечить эффективный результат при проведении шумоизоляции квартиры необходимо помнить о монтажных операциях, которые смогут обеспечить опытные сотрудники, имеющие реальный опыт в области проведения звукоизоляции и ремонтно-отделочных работ. Кроме этого стоит не забывать, что шумоизоляцию квартиры следует проводить, учитывая дизайнерские решения. Это не должно испортить внутренние интерьеры помещений, помешать обустройству и прокладке сетей инженерного обеспечения квартиры, офиса и жилого дома.
Закажите замер инженера акустика бесплатно!
Что такое шум. Виды шума. Источники шума
Что такое шум?
Для любого физика шум – это колебательный процесс. Его возможно изобразить на бумаге, как чередование волн плотности: волны сгущения меняются местами с волнами разрежения. Этот процесс возможен лишь в упругой среде: звуковые колебания в вакууме, к примеру, не распространяются. Если тела совершают свои вибрации не в установленном порядке, человеческий слух воспринимает данные звуки как шум.
Что такое соотношение сигнал/шум?
Как мы говорили ранее, высокочастотные звуки отрицательно влияют не только на организм человека, но и на электронные приборы. Мало кому известно, но высокие звуковые волны могут стать причиной плохой телефонной связи или интернета. Чтобы понять, почему это происходит, давайте разберем, что такое соотношение сигнал/шум, более подробно.
Соответствие сигнал/шум (его зачастую обозначают как S/N или SNR) устанавливает мощность сигнала передачи данных. В случае, если степень звука на канале достаточно высока, это может стать причиной уменьшения быстроты интернета или качества связи.
Мало кому известно, почему в самолете запрещают пользоваться мобильными телефонами. Это связано именно с взаимодействием звука и сигнала. Работающий мобильный телефон может образовать лишнее количество шума, который спровоцирует неработоспособность самолета. Средство связи может стать причиной авиакатастрофы. Рекомендуем всегда выключать гаджеты на борту самолета, чтобы не ставить под угрозу свою жизнь.
Параметры шума
У всех звуков имеется собственный, уникальный набор параметров, благодаря которому мы можем их опознать. Звуковые колебания можно измерить по:
Для звука вообще и для шума в частности ученые создали собственный параметр измерения – «бел». Эта единица была названа в честь Александра Белла – известного изобретателя телефонной связи.
Разновидности шума. Ударные звуки
Мало кому известно, какие виды звуков существуют и что такое воздушный шум. Однако это важно знать каждому, чтобы понимать, как именно справляться с тем или иным видом. Известно три вида шума:
Ударный шум возникает в следствии механического влияния. Он доходит до наших ушей с помощью перекрытия. Например, от пола до стены и от стены до слухового аппарата. Таким шумом могут быть шаги соседа этажом выше или прыжки его ребенка.
Слух и шум
Для человеческого уха все источники шума лежат в диапазоне от 45 до 11 000 Гц. Если использовать музыкальный термин, то все разнообразие звуков (в том числе и шума) вошло в девять октавных полос.
Наши органы слуха не в состоянии отличить различить весь диапазон звуковых колебаний – слишком он велик. Но эволюцией предусмотрена инстинктивная реакция не на сам шум, а на его изменение. Именно поэтому человеческое ухо научилось различать кратность изменения звуковой волны.
Чтобы классификация шумов была адекватной и поддавалась научной оценке, изменение звукового давления выражаются в логарифмических единицах. Так гораздо удобнее изображать звуковые процессы графически. Обычно используется единица измерения шума – децибел, которая составляет одну десятую бела. Диапазон изменения звукового давления от порога слышимости до болевых ощущений, которые вызывает шум, составляет миллионы дБ.
Физические характеристики
Нередко выполняется замер шума, позволяющий определить степень его воздействия на человека. К физическим характеристикам этого относят:
Характеристики шума учитываются при изоляции помещений, при установке оборудования. Только допустимые показатели могут быть комфортными для человека. Классификация шума позволяет распределить звуки по нескольким параметрам.
Виды шума
Для технических описаний все шумы можно разделить по временным и спектральным параметрам. По характеру спектральных полос шум различают:
Классификация шумов может происходить и по временным характеристикам. Постоянный шум меняет свою частоту не более чем на 5 дБА. Непостоянные звуковые колебания обладают большей амплитудой изменений и подразделяются на:
Замер уровня шума измеряется специальными приборами — шумомерами.
Измерение шума
Показатели измерений позволяют определить шумовое влияние на работающего человека. Существуют нормы шума, необходимые для производственных и бытовых условий. Свои правила действуют и в многоквартирных домах, по которым определено, что этот показатель не должен быть больше 30 дБ.
Когда соседи проводят ремонт, то уровень шума может быть больше допустимого значения. Тем более что некоторые проводят такие работы и ночью, что незаконно. Тогда необходимо правильно измерить его, чтобы привлечь нарушителей к ответственности.
Измерение уровня шума выполняется профессионалами, которые имеют специальное устройство. У прибора есть чувствительный микрофон, с помощью которого происходит запись звуков, после чего они переносятся на монитор. Этот метод позволяет определить уровень в децибелах.
Чтобы самостоятельно выполнить замер шума, нужно использовать компьютер, планшет, айфон и другую технику. Потребуется установить специальное приложение. Оно может быть платным и бесплатным. Поскольку знать точные показатели необязательно, то выполненный замер позволит определить примерные характеристики.
Измерение уровня шума требуется и на рабочих местах в производственном помещении. При выполнении этой операции должно быть включено оборудовании вентиляции, кондиционирования воздуха и другие приборы.
Как работает шумомер
Прибор для измерения шума имеет достаточно простое устройство: к небольшому микрофону подключен вольтметр, отградуированный в децибелах, и электрические фильтры. Звуковой сигнал воспринимается микрофоном и переводится им в электрический импульс, равный по силе и частоте исходной волне. Прирост электрического поля фиксируется вольтметром и отображается на дисплее. По своим характеристикам прибор для измерения шума должен быть «на одной звуковой волне» с человеческим слухом. Такое простое устройство служит надежным индикатором шумовой загрязненности в домашних условиях или на производстве.
Источники шума и сравнительные уровни шума
Современный технологичный мир содержит множество источников шума. Это: различные виды транспорта, звуки работы каких либо устройств или оборудования, звуковая аппаратура и так далее.
Все звуки, услышанные нами за день, сливаются в какофонию, которую мы и воспринимаем как шум. В домашних условиях шум в разы меньше, чем на производстве (даже если ваш сосед – поклонник неудобоваримых громких звуков, которые он называет песнями). Промышленные источники на сегодняшний день являются главными «виновниками»» шумового засорения земли. Среди основных «злодеев» – металлургическая, горноперерабатывающая, угольная, нефтехимическая, оборонная промышленность. Меньше всего звуков слышат работники, обслуживающие пищевую промышленность.
Некоторые технологические процессы на производстве, например на предприятиях, производящих железобетонные конструкции, испытательных полигонах или стрельбищах, космодромах, могут являться источниками шума, доходящего до 120 дБА.
Допустимый уровень шума определяется стандартами ГОСТ 12.1.003-83. ССБТ. Нормирование шумового загрязнения проводится по допустимому спектру уровней шума и дБа. Данный метод помогает установить предельно допустимый уровень шумового воздействия в девяти октавных полосах.
Специфическое действие шума
Громкие звуки наносят вред слуховой функции в висках, анализатору по причине длительного спазма сосудов. Из-за этого начинают появляться дегенеративные изменения нервных окончаний. «Шумовая болезнь» делится на 3 стадии:
Последняя стадия считается неизлечимой, поэтому необходимо диагностировать шумовую болезнь при слуховом утомлении и защитить человека от воздействия громких звуков.
Какие бывают шумы
Ученые не могли пройти мимо всего разнообразия звуковых раздражителей и придумали различные классификации того, что такое шум. Физика изучает эти звуковые явления и классифицирует их для удобства изучения. С некоторыми видами шума мы уже ознакомились ранее. Вот еще несколько вариантов ранжировки различных звуковых явлений по природе возникновения:
В отдельную категорию можно выделить «цветную» классификацию шума. Так, «белым» шумом техники называют стационарный звуковой поток, у которого спектральные составляющие равномерно распределены по всему диапазону. Остальные шумы техники относят к цветным. Такая аналогия возникла при сопоставлении спектра звуковых волн со спектральными полосами видимого света. Так, «розовый» шум часто присутствует в сердечном ритме, в излучении космоса, в электронных или механических устройствах. «Оранжевый» шум соответствует частотам музыкальных нот. «Красный шум» – это мелодия различных естественных водоемов Земли. Ну а «зеленые» шумы издаются всеми зелеными растениями нашей планеты.
Шумы вокруг нас
Каждый день все люди, способные различать звуки, сталкиваются с различными видами звуковых колебаний. Навскидку можно определить силу звука, который издают различные источники шума, окружающие нас в повседневной жизни.
Человеческий организм довольно быстро приспосабливается к шуму. Достаточно сказать, что тот звуковой фон, который для нас стал привычным, наши предки расценили бы как нестерпимую звуковую какофонию. Но и выдерживать постоянную шумовую нагрузку человеческий организм не в состоянии. Шумы звукового диапазона притупляют реакцию человека на поступающие извне сигналы. Это приводит к снижению скорости адекватного реагирования и увеличению ошибок при выполнении определенных видов работ.
Шум – это причина угнетения центральной нервной системы. Постоянный звуковой поток вызывает заметные изменения частоты пульса и дыхания, нарушает обмен веществ. Шумовое воздействие приводит к возникновению целого ряда сердечнососудистых заболеваний, гипертонии и язвы желудка. При воздействии «высоких» шумов громкостью выше 140 дБ возможна контузия, разрыв барабанной перепонки. Шум громкостью выше 160 дБ вызывает кровоизлияние в мозг со смертельным исходом.
Неспецифическое действие шума
Под воздействием шума наблюдается возбуждение коры головного мозга, гипоталамуса и спинного мозга, интенсивно развивается запредельное торможение. Нервные процессы теряют уровновешенность, после чего будет истощение нервных клеток. К симптомам такого состояния относят раздражительность, эмоциональную нестабильность, ухудшение внимания.
Когда возбуждение переходит в гипофиз и корковое вещество надпочечников, то это является стрессом для организма. Это считается причиной изменений в работе сердца, сосудов и ЖКТ. Шумовая болезнь поражает слух, нервную систему.
Шум и природа
Шумовое загрязнение представляет опасность не только для человека. Научные исследования подтверждают, что мощные двигатели современных кораблей и подводных лодок дезориентируют водных обитателей, которые пользуются гидролокационным способом для поиска пищи и общения. Особенно страдают от постоянных колебаний звукового фона океана дельфины и некоторые виды китовых. Возможно, что достоверные, но необъяснимые случаи коллективного суицида китов как-то связаны с нарушением их ориентационных навыков. В ряде случаев массовое выбрасывание китов на берег было зафиксировано рядом с местами, где проходили военные учения, а значит – шумовые загрязнения в этом регионе были чрезвычайно высокими.
Шум и космос
Как было сказано ранее, шум не может возникнуть в неупругой среде. А космический вакуум — самая неупругая среда из всех возможных. Тем не менее, в 2006 году исследователи НАСА обнаружили эффект, названный впоследствии «космическим шумом». Разумеется, обнаруженный эффект – не шум в обычном понимании этого слова. Так были названы таинственные радиоволны, пронизывающие все пространство Вселенной. Их частота, сила и амплитуда колебания настолько совпадали с известными источниками звуков, что ученые, не колеблясь, записали радиоволны в разряд шумов.
Космический шум – это радиоволны, излучаемые звездами, отдаленными от нас миллиардами световых лет. Альтернативными источниками шумового явления могут стать вспышки сверхновых волн, турбулентность газовых туманностей и прочее. Любой космический процесс сопровождается выделением в вакуум радиоволн, которые можно изучить и классифицировать. Благодаря явлению космического шума мы можем узнать, как образовывались звезды и какая судьба, в конце концов, ожидает нашу Вселенную.
Звук. Шум. Понятие шума.
Звук – это упругая волна с малой интенсивностью. Обычно мы понимаем звук в значении слышимого звука, т.е. упругих волн, которые может воспринимать ухо человека. Известно, что человеческое ухо слышит как звук колебания, частота которых лежит в пределах от 20 герц до 20 КГц. Упругие волны с частотой менее 20 Гц называют инфразвуком, а с частотой более 20 КГц – ультразвуком. Упругие волны с частотой 10 10 Гц и более, являются дебаевскими тепловыми волнами в жидкостях или твердых телах и носят название – гиперзвук.
В зависимости от структуры спектра звука различают шум и музыкальные звуки.
Шум – это непериодические колебания, им соответствует сплошной спектр, т.е. набор частот, непрерывно заполняющих какой-либо интервал.
Музыкальные же звуки обладают линейчатым спектром с кратными частотами и представляют собой периодические колебания твердых тел, газов и жидкостей в слышимом диапазоне частот.
Иногда применяется понятие шума как совокупности упругих волн различной частоты и силы, которые хаотично изменяются во времени.
В воздухе звуковая волна распространяется от источника колебаний в виде зон сгущения и разряжения. Звуковое поле представляет собой область пространства, в котором распространяются звуковые волны. Колебания характеризуются амплитудой и частотой.
Амплитуда колебаний определяет давление и силу звука, чем больше амплитуда, тем больше звуковое давление, соответственно громче мы слышим звук.