BEZPIECZEÑSTWO PRACY 7-8/2003

31

chronniki s³uchu s¹ stosowane

w celu ochrony narz¹du s³uchu

cz³owieka przed skutkami od-

dzia³ywania ha³asu. Aby ochrona narz¹-

du s³uchu by³a prawid³owa, poziom

dŸwiêku A pod ochronnikiem powinien

byæ mniejszy od wartoœci dopuszczalnej

wynosz¹cej 85 dB. Do obliczeñ poziomu

dŸwiêku A pod ochronnikiem, zgodnie

z wymaganiami norm [1, 2] wykorzystuje

siê wartoœci t³umienia dŸwiêku zmierzo-

ne (w procesie certyfikacji ochronników)

w warunkach laboratoryjnych. Pomiary

t³umienia dŸwiêku nauszników przeciw-

ha³asowych wykonuje siê metod¹ subiek-

tywn¹ [3] w odniesieniu do czterech pró-

bek (tego samego wzoru nauszników),

przy udziale 16 s³uchaczy. Porównuje siê

progi s³yszenia s³uchacza bez ochronni-

ka i s³uchacza z ochronnikiem, przy tym

samym sygnale testowym, w tych samych

œciœle zdefiniowanych laboratoryjnych

warunkach akustycznych. Œrednia ró¿ni-

ca pomiêdzy progami s³yszenia s³ucha-

czy wyznacza t³umienie dŸwiêku nausz-

ników przeciwha³asowych.

W warunkach rzeczywistych skutecz-

noœæ akustyczna nauszników przeciwha-

³asowych jest mniejsza ani¿eli w warun-

kach laboratoryjnych [4]. Powodem ró¿-

nic jest przede wszystkim fakt rozbie¿-

noœci pomiêdzy warunkami badañ labo-

ratoryjnych i warunkami rzeczywistymi

w jakich u¿ytkowane s¹ ochronniki s³u-

chu. W warunkach laboratoryjnych pole

akustyczne, w którym usytuowany jest

s³uchacz, jest polem dyfuzyjnym (rozpro-

szonym), a sygna³ami testowymi jest

szum ró¿owy w¹skopasmowy*, o niskich

poziomach ciœnienia akustycznego, zbli-

¿onych do poziomu progu s³yszenia. Sy-

gna³y testowe o tak niskich poziomach

dr in¿. EWA KOTARBIÑSKA

mgr in¿. EMIL KOZ£OWSKI

Centralny Instytut Ochrony Pracy

– Pañstwowy Instytut Badawczy

Metoda badañ skutecznoœci akustycznej nauszników

przeciwha³asowych w warunkach rzeczywistych

ciœnienia akustycznego mog¹ byæ masko-

wane przez szum fizjologiczny s³uchacza,

co w efekcie mo¿e prowadziæ do zawy-

¿onych wartoœci wyników pomiarów.

W warunkach rzeczywistych na stanowi-

sku pracy pole akustyczne nie jest dyfu-

zyjne, widma ha³asu s¹ ró¿norodne, a po-

ziomy ciœnienia akustycznego s¹ zazwy-

czaj kilkadziesi¹t decybeli wy¿sze od

poziomów sygna³ów testowych stosowa-

nych w laboratorium. Aby mieæ mo¿li-

woœæ oceny iloœciowej w³aœciwoœci aku-

stycznych nauszników przeciwha³aso-

wych w warunkach rzeczywistego nara-

¿enia na ha³as, w Zak³adzie Zagro¿eñ

Akustycznych CIO-PIB opracowano

metodê [5] pomiaru rzeczywistej skutecz-

noœci akustycznej nauszników przeciw-

ha³asowych, przy wykorzystaniu sztucz-

nego torsu w warunkach „in situ”.

Metoda badawcza

Dla potrzeb metody definiuje siê rze-

czywist¹ skutecznoœæ akustyczn¹ nausz-

ników przeciwha³asowych jako ró¿nicê

poziomów ciœnienia akustycznego w ma³-

¿owinie usznej cz³owieka bez nauszników

i po ich na³o¿eniu, wyznaczanych w od-

niesieniu do ha³asu rzeczywistego w wa-

runkach „in situ”. Wartoœci poziomów

ciœnienia akustycznego w ma³¿owinie

usznej cz³owieka wyznacza siê metod¹

poœredni¹ – drog¹ pomiaru poziomu ci-

œnienia akustycznego ha³asu na stanowi-

sku pracy, skorygowanego odpowiedni¹

poprawk¹ zwan¹ funkcj¹ przejœcia mikro-

fon–cz³owiek F

1

(f) oraz pomiaru pozio-

mu ciœnienia akustycznego pod czasz¹

nausznika na³o¿onego na sztuczny tors

Kemara, skorygowanego poprawk¹

zwan¹ funkcj¹ przejœcia Kemar–cz³owiek

F

2

(f).

Schemat uk³adu pomiarowego do

badañ w³aœciwoœci akustycznych na-

uszników przeciwha³asowych w wa-

runkach rzeczywistych przedstawiono

na rysunku 1.

Funkcja F

1

(f) (1) stanowi ró¿nicê po-

miêdzy poziomem ciœnienia akustyczne-

go mierzonym mikrofonem referencyj-

nym i poziomem ciœnienia akustycznego

mierzonym w ma³¿owinie usznej cz³o-

wieka, w tych samych warunkach aku-

stycznych, bez nauszników przeciwha³a-

sowych. Funkcja F

2

(f) (2) stanowi ró¿ni-

cê pomiêdzy poziomem ciœnienia aku-

stycznego mierzonym w ma³¿owinie

usznej cz³owieka przy na³o¿onych nausz-

nikach przeciwha³asowych i poziomem

ciœnienia akustycznego w przewodzie s³u-

chowym Kemara, mierzonym w tych sa-

mych warunkach akustycznych po na³o-

¿eniu tych samych nauszników przeciw-

ha³asowych.

Publikacja opracowana w ramach zada-

nia badawczego 3.6 programu wieloletnie-

go pt. „Dostosowywanie warunków pracy

w Polsce do standardów UE”, dofinanso-

wywanego przez Komitet Badañ Nauko-

wych w latach 2002-2004. G³ówny koor-

dynator: Centralny Instytut Ochrony Pra-

cy – Pañstwowy Instytut Badawczy

* Szumem ró¿owym nazywamy sygna³ akustycz-

ny charakteryzuj¹cy siê jednakow¹ energi¹ we

wszystkich pasmach oktawowych.

Rys. 1. Schemat stanowiska w warunkach „in situ”

do pomiaru rzeczywistej skutecznoœci akustycznej

nauszników przeciwha³asowych

BEZPIECZEÑSTWO PRACY 7-8/2003

32

0,0

0,5

1,0

1,5

2,0

2,5

3,0

100

125

160

200

250

315

400

500

630

800

1000

1250

1600

2000

2500

3150

4000

5000

6300

8000

Czêstotliwoœæ, Hz

Czas

pog³

osu,

s

Rys. 2. Czas pog³osu zaadaptowanej do badañ

ochronników s³uchu komory pog³osowej CIOP-

PIB

Funkcje przejœcia F

1

i F

2

okreœlane s¹

nastêpuj¹cymi wzorami.

(1)

(2)

gdzie:

L

si

(f) – poziom ciœnienia akustyczne-

go w przewodzie s³uchowym s³uchacza

bez nausznika

L

m

(f) – poziom ciœnienia akustyczne-

go zmierzony mikrofonem referencyjnym

L

sni

(f) – poziom ciœnienia akustyczne-

go w przewodzie s³uchowym s³uchacza

pod czaszami nauszników

L

kni

(f) – poziom ciœnienia akustyczne-

go w przewodzie s³uchowym Kemara pod

czaszami nauszników

n

s

– liczba s³uchaczy

n

k

– liczba powtórzeñ pomiaru z zasto-

sowaniem Kemara

n

n

– liczba próbek nauszników.

Pomiary funkcji przejœcia

i weryfikuj¹ce metodê badañ

Pomiary funkcji przejœcia dla potrzeb

metody prowadzono w komorze pog³o-

sowej CIOP-PIP, w której wprowadzono

odpowiedni¹ adaptacjê akustyczn¹. Cha-

rakterystykê czêstotliwoœciow¹ czasu

pog³osu zaadaptowanej komory, zbli¿on¹

do charakterystyk czasu pog³osu typo-

wych wnêtrz przemys³owych, przedsta-

wiono na rysunku 2. Schemat uk³adu po-

miarowego przedstawiono na rysunku 3.

Pomiary poziomu ciœnienia akustycz-

nego w przewodzie s³uchowym cz³owie-

ka, w dwóch wariantach – bez ochronni-

ka s³uchu i pod czaszami t³umi¹cymi na-

uszników przeciwha³asowych, przepro-

wadzono u oœmiu s³uchaczy. Pomiary

wykonano kolejno w odniesieniu do 34

Rys. 3. Schemat uk³adu do pomiaru funkcji przej-

œcia mikrofon–cz³owiek F

1

i funkcji przejœcia Ke-

mar–cz³owiek F

2

B&K 1049

generator

szumu

B&K 2144

analizator dŸwiêku

JBL DSC 260

limiter

i zwrotnica

S

1

S

2

S

3

KEMAR,

CZ£OWIEK

S

4

YAMAHA
YDG 2030

korektor

graficzny

Mikrofon
referencyjny

-10

-8

-6

-4

-2

0

2

4

6

8

10

63

80

100

125

160

200

250

315

400

500

630

800

1000

1250

1600

2000

2500

3150

4000

5000

6300

8000

Czêstotliwoœæ, Hz

Funk

cj

e

pr

zej

œc

ia,

dB

b)

a)

Rys. 4. Funkcje przejœcia: a) F

1

(f) mikrofon refe-

rencyjny–cz³owiek, b) F

2

(f) Kemar–cz³owiek

wzorów nauszników przeciwha³asowych,

posiadaj¹cych certyfikat upowa¿niaj¹cy

do oznaczenia znakiem bezpieczeñstwa.

Jako sygna³y testowe stosowano szum

ró¿owy o dwóch poziomach dŸwiêku A:

85 dB w przypadku wyznaczania funk-

cji F

1

(f) i 100 dB w przypadku wyznacza-

nia funkcji F

2

(f). Na rys. 4. przedstawio-

no wyznaczone obie funkcje.

Nastêpnie przeprowadzono pomiary

rzeczywistej skutecznoœci akustycznej 34

wzorów nauszników przeciwha³asowych.

Sygna³ami testowymi by³y ha³asy

wysokoczêstotliwoœciowe H, œrednioczê-

stotliwoœciowe M i niskoczêstotliwoœcio-

we L, symuluj¹ce ha³asy rzeczywiste,

wystêpuj¹ce w rzeczywistych warunkach

przemys³owych [6]. Widma sygna³ów

testowych przedstawiono na rysunku 5.

Poziomy ciœnienia akustycznego

w punkcie pomiarowym by³y kolejno

zmieniane co 5 dB. W przypadku ha³asu

H i M poziom zmieniany by³ w zakresie

60 ÷ 110 dB, w przypadku ha³asu L 60 ÷

100 dB.

Zmierzon¹ rzeczywist¹ skutecznoœæ

akustyczn¹ 34 nauszników przeciwha³a-

sowych porównano z wartoœciami kata-

logowymi t³umienia dŸwiêku Na rysun-

ku 6. przedstawiono przyk³adowe wyni-

ki pomiarów odnosz¹cych siê do ha³asu

wysokoczêstotliwoœciowego o poziomie

dŸwiêku A 100 dB, dwóch wzorów na-

uszników – próbka nr 15 i nr 26, w od-

niesieniu do których by³y obserwowane

stosunkowo najmniejsze i najwiêksze ró¿-

nice pomiêdzy zmierzonymi wartoœcia-

mi rzeczywistej skutecznoœci i wartoœcia-

mi t³umienia dŸwiêku [7], zmierzonymi

w laboratorium metod¹ subiektywn¹

zgodnie z PN-EN 24869-1 [3].

Na rysunku 7. przedstawiono œrednie

ró¿nice wraz z odchyleniami standardowy-

mi pomiêdzy katalogowymi wartoœciami

t³umienia dŸwiêku i œrednimi wartoœciami

rzeczywistej skutecznoœci akustycznej 34

wzorów nauszników przeciwha³asowych,

zmierzonej w warunkach trzech ha³asów

testowych H, M o poziomie dŸwiêku

A zmieniaj¹cych siê w zakresie 60 ÷ 110

dB i ha³asu L o poziomie 60 ÷ 100 dB.

*

*

*

W wyniku realizacji podjêtego

w CIOP-PIB zadania badawczego opra-

cowano metodê badañ w³aœciwoœci aku-

stycznych nauszników przeciwha³aso-

wych w warunkach rzeczywistych, na

BEZPIECZEÑSTWO PRACY 7-8/2003

33

Rys. 7. Œrednia ró¿nica pomiêdzy katalogowymi

wartoœciami t³umienia dŸwiêku i zmierzonymi war-

toœciami rzeczywistej skutecznoœci akustycznej 34

wzorów nauszników przeciwha³asowych, w odnie-

sieniu do trzech ró¿nych ha³asów: H – wysoko-

czêstotliwoœciowego, M – œrednioczêstotliwoœcio-

wego i L – niskoczêstotliwoœciowego

Rys. 6. Wyniki pomiarów rzeczywistej skuteczno-

œci akustycznej (kolor zielony) oraz wartoœci kata-

logowe t³umienia dŸwiêku wg PN-EN 24869-1 (ko-

lor czerwony) dwóch wzorów nauszników prze-

ciwha³asowych; a) próbka nr 15; b) próbka nr 26

Rys. 5. Widma sygna³ów testowych; a) ha³as H, b)

ha³as M, c) ha³as L

podstawie nowego parametru akustycz-

nego nauszników – rzeczywistej skutecz-

noœci akustycznej, mierzonej z u¿yciem

sztucznego torsu. Opracowan¹ metodê

zweryfikowano w warunkach laboratoryj-

nych.

W warunkach laboratoryjnych, symu-

luj¹cych warunki rzeczywiste, przeprowa-

dzono pomiary rzeczywistej skutecznoœci

akustycznej 34 wzorów nauszników prze-

ciwha³asowych. Pomiary wykonano w od-

niesieniu do trzech ró¿nych sygna³ów te-

stowych, symuluj¹cych rzeczywiste ha³a-

sy przemys³owe, o oœmiu (lub dziesiêciu)

ró¿nych poziomach dŸwiêku A.

Uzyskane ró¿nice pomiêdzy zmierzo-

nymi wartoœciami rzeczywistej skutecz-

noœci akustycznej nauszników przeciw-

ha³asowych i ich wartoœciami t³umienia

dŸwiêku jednoznacznie wykaza³y, ¿e

w³aœciwoœci ochronne nauszników prze-

ciwha³asowych w warunkach rzeczywi-

stych s¹ istotnie mniejsze ani¿eli w wa-

runkach laboratoryjnych. Najwiêksze ró¿-

nice miêdzy wymienionymi wartoœcia-

mi – oko³o 8 ÷ 10 dB obserwuje siê w od-

niesieniu do pasma o czêstotliwoœci œrod-

kowej 8 kHz, a najmniejsze – oko³o 2 dB

w odniesieniu do pasma o czêstotliwoœci

250 Hz.

Opracowana metoda badañ bêdzie

s³u¿yæ iloœciowej ocenie w³aœciwoœci

ochronnych nauszników przeciwha³aso-

wych w warunkach rzeczywistych.

PIŒMIENNICTWO

[1] PN-EN 458 Ochronniki s³uchu. Zalecenia

dotycz¹ce doboru, u¿ytkowania, konserwacji

codziennej i okresowej. Dokument przewodni
[2] PN-EN 24869-2 Akustyka. Ochronniki s³u-

chu. Szacowanie efektywnych poziomów dŸwiê-

ku A pod ochronnikiem s³uchu
[3] PN-EN 24869-1 Akustyka. Ochronniki s³u-

chu. Metoda subiektywna pomiaru t³umienia

dŸwiêku
[4] Rood G. M. The in-situ measurement of atte-

nuation of hearing protectors by the use of mi-

niature microphpones, in Personal hearing pro-

tection in industry. P.W. Alberti., Raven Press,

New York 1982, s. 174-198
[5] Kotarbiñska E., Koz³owski E. Opracowanie

metodyki badañ w³aœciwoœci akustycznych na-

uszników przeciwha³asowych w warunkach rze-

czywistego nara¿enia na ha³as. Sprawozdanie

CIOP, Warszawa 2002
[6] pr PN-EN 352-4 Ochronniki s³uchu. Wymaga-

nia bezpieczeñstwa i badania – Czêœæ 4: Nauszniki

przeciwha³asowe o regulowanym t³umieniu
[7] Informator – Œrodki ochrony indywidualnej,

INFOCHRON, wersja 3.0, Cenralny Instytut

Ochrony Pracy, Warszawa 2001