Zakład Podstaw Budowy Urządzeń Transportowych Laboratorium Ergonomii
Nazwisko, imię	Grupa		Podgrupa	Rok akademicki
	SRD		B 8.30-10.00	1999/2000
Ćwiczenie nr 5 Temat : Ocena hałasu na SP w urządzeniach transportowych.
Data wykonania ćwiczenia		Data oddania sprawozdania 23-01-2000

Celem ćwiczenia jest zapoznanie studentów ze sposobami pomiaru, analizy i oceny narażenia na hałas na stanowisku pracy.

Największe znaczenie dla zrozumiałości mowy ma pasmo częstotliwości 300 - 3000 Hz o poziomie 30 dB
12dB w zależności od rodzaju dźwięków. Jeżeli intensywność hałasu przewyższa intensywność dźwięków mowy o 6 dB, to odbiór sygnałów słownych jest niemożliwy.

Rozróżnia się następujące etapy wpływu hałasu na słuch człowieka:

• adaptacja - jest ona odwracalna, występuje podwyższenie progu słyszalności, ale ustępuje po kilku minutach (2 - 5 min) odpoczynku w ciszy,

• zmęczenie hałasem - w stanie długotrwałego podwyższenia progu słyszalności, które ustępuje po kilkunastu godzinach odpoczynku w ciszy, czasem po kilku dniach,

• uraz akustyczny - występuje przy zbyt dużym natężeniu hałasu i czasie narażenia. Skutkiem są uszkodzenia błony bębenkowej lub narządu Cortiego.

Nieswoiste oddziaływanie hałasu powoduje:

• wywołanie stanu nieprzyjemności, przykrości, niepokoju, lęku, trwogi,

• zmniejszenie zdolności skupienia uwagi,

• ograniczenie zdolności myślenia - trudności wykonania prac precyzyjnych,

• wydłużenie czasu reakcji, zwłaszcza czasu podejmowania wyboru i decyzji,

• obniżenie wydajności pracy.

Duży hałas powoduje bule i zawroty głowy, bezsenność, brak apetytu, nieprawidłowe reakcje termiczne, zaburzenia zmysłu wzroku, węchu i smaku, stan pobudzenia i stan zachwianej równowagi nerwowo - psychicznej.

Próg słyszalności niewiele pogarsza się od 14 do 49 lat. Silnie się zwiększa w wieku od 50 - 60 - 80 lat. Wiek pogarsza silniej słuch mężczyzn niż kobiet.

Zmiany morfologiczne w narządzie słuchu, zależne od wieku człowieka, są podłożem zmian funkcjonowania słuchu.

Pomiar hałasu akustycznego

Pomiar hałasu na stanowiskach pracy należy wykonać następująco:

1. gdy hałas ma charakter stacjonarny, to należy wykonać trzy pomiary

o łącznym czasie trwania co najmniej 60 s,

2. gdy hałas ma charakter zmienny, ale w pewnych okresach czasu można przyjąć, że przebiegi są stacjonarne, to dla każdego z tych odcinków czasu wykonuje się trzy pomiary o łącznym czasie trwania co najmniej 60 s,

3. gdy hałas ma charakter silnie zmienny w czasie, to pomiary należy wykonać tylko metodą dozymetryczną.

Na stacjonarnych stanowiskach pracy, dla stacjonarnych odcinków czasowych, obrazujących określone warunki pracy, należy wykonać pomiary o łącznym czasie trwania co najmniej 60 s.

Na ruchomych stanowiskach pracy należy wykonywać, dla badanych stacjonarnych warunków pracy, np. dla badanej stałej prędkości jazdy, po trzy pomiary o łącznym czasie trwania co najmniej 60 s. W czasie wykonywania pomiarów w pojazdach muszą być spełnione następujące wymagania:

• prędkość jazdy pomiarowej - badania należy wykonać dla prędkości od 0 km/h do prędkości maksymalnej z rozdzielczością co 20 km/h oraz dla co najmniej trzech prędkości najczęściej wykorzystywanych podczas eksploatacji danego pojazdu. Dopuszcza się wykonywanie pomiarów tylko dla trzech prędkości najczęściej stosowanych w czasie eksploatacji pojazdu. Pomiary należy wykonywać przy stałej prędkości jazdy z tolerancją
  5%,

• rodzajów dróg - badania należy wykonywać na drogach, które występują w warunkach eksploatacji badanego pojazdu,

• obciążenie pojazdów - badania należy przeprowadzić w pojazdach nie obciążonych i z obciążeniem charakterystycznym dla eksploatacji danego pojazdu,

• wykonania pomiaru hałasu - punkt pomiaru hałasu należy przyjąć na wysokości ucha badanego człowieka na stanowisku pracy w pozycji stojącej lub siedzącej. Do pomiaru należy stosować sonometry składające się z cechowanego mikrofonu, wzmacniacza z równoległymi filtrami korekcyjnymi oraz miernika poziomu lub rejestratora magnetycznego.
  

Filtry korekcyjne mają za zadanie realizowanie ważenia częstotliwościowego pomierzonych sygnałów ciśnienia akustycznego. Ważenie częstotliwościowe polega na tym, że każda składowa częstotliwość sygnału jest tłumiona przez filtr do takiej wartości, aby przekroczenie przez sygnał granicy uciążliwości w dowolnym zakresie badanych częstotliwości było sygnalizowane na wyjściu filtra jako przekroczenie poziomu 78dB.

Filtr korekcyjny do oceny hałasu akustycznego zbudowano przy założeniu, że dla częstotliwości 1000Hz sygnał jest przenoszony w skali 1 : 1, tzn. nie występuje tłumienie sygnału.

Dla częstotliwości f <1000 Hz występuje tłumienie sygnału w przybliżeniu odwrotnie proporcjonalne do mierzonych częstotliwości.

Charakterystyka filtra korekcyjnego jest prawie lustrzanym odbiciem krzywej jednakowego narażenia na hałas w stosunku do osi poziomej przechodzącej przez poziom hałasu dla 1000 Hz. Należy dodać, że charakterystyka filtra korekcyjnego nie jest dokładnym odwróceniem charakterystyki jednakowego narażenia na hałas względem osi poziomej.

Zastosowanie w czasie pomiarów filtra korekcyjnego skali A powoduje, że hałas przekraczający dopuszczalny dla człowieka poziom w dowolnym zakresie częstotliwości wytwarza na wyjściu sonometru sygnał przekraczający poziom L_Adop [dB]. Dla pojazdów L_Adop = 78[dB].

W czasie oceny hałasu metodą sygnału ważonego częstotliwościowo lub metodą dozometryczną uzyskujemy informacje, że nastąpiło przekroczenie granicy uciążliwości o określoną ilość dB, jednak nie można podać, w jakim zakresie częstotliwości wystąpiły przekroczenia hałasu dopuszczalnego.

W czasie pomiarów hałasu określa się równoważny poziom ciśnienia akustycznego określonego zależnością:

[dB]

gdzie:

T - czas trwania pomiaru,

P_A(t) - zmierzony chwilowy poziom ciśnienia akustycznego w skali A,

P_o = 20
P - poziom ciśnienia odniesienia.

Równoważny poziom dźwięku L_eqA lub L_A jest uśrednioną w czasie pomiaru wartością energii częstotliwościowo ważonej filtrem A. Jest to energia stałego sygnału dźwięku, który ma taką samą wartość ważonej w skali A energii, jak rzeczywisty mierzony sygnał w tym samym czasie.

Metody oceny narażenia na hałas

Ocenę oddziaływania hałasu na stanowiskach pracy wykonuje się jedną z następujących metod:

• oceny dozometrycznej,

• oceny hałasu ważonego częstotliwościowo dla stacjonarnych odcinków czasu pracy (np. dla stałych prędkości jazdy pojazdów),

• oceny widmowej dla stacjonarnych odcinków czasu pracy (np. dla stałych prędkości jazdy pojazdów),

Metod dozymetryczną należy stosować do oceny narażenia człowieka na hałas na badanych stanowiskach pracy w ciągu całej zmiany roboczej, w takich warunkach jakie występują w normalnej eksploatacji.

Układ do pomiaru hałasu metodą dozometryczną:

Mikrofon

Sonometr

Miernik

Filtr korekcyjny

Do wzmacniacza korekcyjnego musi być dołączony filtr korekcyjny skali A. Należy wykonać pomiar równoważnego poziomu dźwięku A (L_eqA).

Równoważny poziom dźwięku w skali A - L_A lub L_eqA dla hałasu słyszalnego nie powinien przekraczać, dla badanego stanowiska, wartości dopuszczalnych.

W przypadku przekroczenia wartości dopuszczalnych należy określić dopuszczalny czas pracy (t_dop) wg wzoru:

[min/8h]

gdzie:

L_eqA = L_A - zmierzony równoważny poziom dźwięku w skali A [dB],

L_Adop - dopuszczalny poziom hałasu w skali A,

t _dop - dopuszczalny czas pracy [min/8h].

Wzór ten jest prawidłowy do określenia dopuszczalnego czasu pracy w granicach 5 < t_dop < 480 min.

Metodę oceny hałasu ważonego częstotliwościowo w skali A dla stacjonarnego odcinka czasowego należy stosować do określenia narażenia na hałas na stanowisku pracy dla stacjonarnych odcinków czasowych, np. dla stałych prędkości jazdy pojazdów. Badania należy przeprowadzić w takich warunkach , jakie występują w czasie normalnej eksploatacji badanego stanowiska pracy.

Układ do pomiaru hałasu ważonego częstotliwościowo:

Mikrofon

Sonometr

Miernik

Filtr korekcyjny

Pomiary równoważonego poziomu dźwięku w skali A - L_A,v = L_eqA,v dla hałasu słyszalnego należy wykonywać oddzielnie dla poszczególnych stacjonarnych odcinków czasowych wg wzoru:

[dB]

P_A,v(t) - zmierzony chwilowy poziom ciśnienia akustycznego w skali A, dla

stacjonarnego odcinka czasowego np. dla v = const.

Równoważny poziom dźwięku - L_eqA,v dla hałasu słyszalnego nie powinien przekraczać, dla badanego stanowiska, wartości dopuszczalnych.

W przypadku przekroczenia wartości dopuszczalnych należy obliczyć dopuszczalny czas jazdy z badaną prędkością v lub dla badanego stacjonarnego odcinka czasowego w ciągu jednej zmiany roboczej (t_dop,v) wg wzoru:

[min/8h]

gdzie:

L_eqA = L_A - zmierzony równoważny poziom dźwięku w skali A [dB], dla

stacjonarnego odcinka czasowego,

Metodę oceny widmowej należy stosować do określenia hałasu dla stacjonarnych odcinków czasowych, np. dla stałych prędkości jazdy pojazdów. Metoda widmowa określa, dla których badanych odcinków czasowych występują największe narażenia na hałas oraz w których oktawowych pasmach częstotliwości występują największe wartości hałasu i w których pasmach występują przekroczenia wartości dopuszczalnych.

Układ do pomiaru hałasu dla oceny widmowej:

Mikrofon				Sonometr				Magnetofon

Mierzy się równoważny poziom dźwięku - nie skorygowany częstotliwościowo - L_f,v, wyznaczony dla oktawowych pasm częstotliwości i dla stacjonarnego odcinka czasowego v ze wzoru:

[dB]

P_f,v(t) - zmierzony chwilowy poziom ciśnienia akustycznego dla oktanowego

pasma częstotliwości f dla stacjonarnego odcinka czasowego .

Dla wszystkich badanych stacjonarnych odcinków czasowych, np. dla prędkości jazdy v, należy wyznaczyć i zapisać wartości hałasu dla oktawowych pasm o częstotliwościach środkowych w zakresie nie mniejszym niż 63 - 8000Hz.

Do oceny widma zmierzonego hałasu należy przyjmować wartości dopuszczalne według wskaźnika oceny N. Wartości N oblicza się z zależności:

gdzie L_A - dopuszczalny poziom dźwięku A w dB, dla badanego stanowiska.

Na podstawie obliczonego z zależności wskaźnika N należy przyjąć dopuszczalne wartości ciśnień akustycznych w dB (A) dla poszczególnych oktawowych pasm częstotliwości. Następnie należy porównać poszczególnych pasmach oktawowych wartości hałasu zmierzonego z wartościami dopuszczalnymi dla obliczonego N.

Badane stanowisko pracy należy uznać za zgodne z wymaganiami ergonomicznymi, jeśli dla żadnego badanego stacjonarnego odcinka czasowego, np. dla stałej prędkości jazdy v, wartości poziomu hałasu nie przekraczają granicy uciążliwości dla żadnego pasma częstotliwości. Dopuszczalny czas pracy na badanym stanowisku pracy wynosi wtedy 480 min. w ciągu zmiany roboczej.

Jeżeli dla któregokolwiek pasma częstotliwości poziom hałasu jest większy od 78 dB, to dla tej wartości należy obliczyć dopuszczalny czas pracy w warunkach badanego odcinka czasowego. Przy ocenie narażenia na hałas na stanowiskach pracy w pojazdach jako podstawowe kryterium oceny należy przyjmować poziom ciśnienia akustycznego równy 78 dB (granica uciążliwości).

Na zajęciach laboratoryjnych wykonano pomiar hałasu stosując filtry A i C dla następujących charakterystyk dynamicznych:

• S-Slow - pomiar niskich częstotliwości dźwięku do 3000 Hz;

• F-Fast - pomiar wysokich częstotliwości dźwięku od 3 kHz do 20 kHz ;

• I-Impuls - pomiar impulsu hałasu - wartość średnia dźwięku ;

• I-H - Impuls Hold - zapamiętanie maksymalnej wartości impulsu dźwięku ;

• Peak-Hold - zatrzymanie maksymalnej wartości dźwięku ;

peak min do peak max impulsu hałasu.

Filtr klasy A nie niszczy naszego słuchu.

Filtr klasy C mierzy hałas do 135 dB.

Wyniki pomiarów zostały zestawione w tabeli

ch. dynamiczna filtr korek.	S [Hz]	F [Hz]	I [dB]	I-H [dB]	Peak-H
A	75,0	74,5	76,0	76,5	88,8
		74,5	75,0	75,5	76,0	88,5
		74,6	74,7	76,3	76,0	88,9
	C	79,0	79,5	81,0	81,5	92,0
		79,3	79,6	80,5	81,0	92,5
		79,1	79,3	80,6	81,2	92,0

Wykonano ocenę widmową dla charakterystyki dynamicznej F i filtra korekcyjnego A.

Wartość średnia tych trzech pomiarów to 74,73 dB. Założono iż dopuszczalny poziom dźwięku A to 70 dB, a więc jest przekroczona granica dopuszczalności. W tej sytuacji należy obliczyć dopuszczalny czas pracy:

= 161,52 [min/8h]

Z powyższych obliczeń wynika iż pracownik który pracuje w warunkach przekroczonego dopuszczalnego poziomu dźwięku, w naszym przypadku dopuszczalny poziom dźwięku został przekroczony o 4,73 dB, może pracować na danym stanowisku przez 2 godz. i 41,5 min. w ciągu zmiany roboczej.

Wykonanie pomiarów dla widma dźwięku A, w pasmach oktawowych

od 20Hz do 20kHz

Wyniki pomiarów zostały zestawione w tabeli

Pasmo w [Hz]	Wartość hałasu w [dB]
31,5	71
63	66
125	79
250	75
500	73
1000	70
2000	66
4000	58
8000	53
16000	35

Do oceny widma zmierzonego hałasu należy przyjmować wartości dopuszczalne według wskaźnika oceny N. Wartość N oblicza się z zależności:

= 65 dB

Na podstawie obliczonego z zależności wskaźnika N przyjmuje dopuszczalne wartości ciśnień akustycznych w dB (A) dla poszczególnych oktawowych pasm częstotliwości. Następnie porównuję poszczególne pasma oktawowe wartości hałasu zmierzonego z wartościami dopuszczalnymi dla obliczonego N.

Wykres przedstawiający porównanie wyników pomiarów z wartościami dopuszczalnymi w pasmach oktawowych

Wartości częstotliwości:

1 - 31,5 Hz 6 - 1000 Hz

2 - 63 Hz 7 - 2000 Hz

3 - 125 Hz 8 - 4000 Hz

4 - 250 Hz 9 - 8000 Hz

5 - 500 Hz 10 - 16000 Hz

Jak widać z przedstawionego powyżej wykresu dla częstotliwości 250 Hz, 500 Hz, 1000 Hz i 2000 Hz zostały przekroczone wartości dopuszczalne. Tak więc obliczono dla tych częstotliwości czas dopuszczalny przebywania pracownika na danym stanowisku pracy w ciągu zmiany roboczej.

t_dop,250Hz = 240.57 min/8h.

t_dop,500Hz = 151,79 min/8h.

t_dop,1000Hz = 135,28 min/8h.

t_dop,2000Hz = 240.57 min/8h.

Jak widać z pomiarów które wykonano największe przekroczenie dopuszczalnego poziomu ciśnień akustycznych wystąpiło dla 1000 Hz. Odbiło się to na czasie dopuszczalnym pracy dla pracownika przebywającego w tych warunkach który wyniósł 135,28 min.

Dla wartości częstotliwości 31,5 Hz; 63 Hz; 125 Hz; 4000 Hz; 8000 Hz; 16000 Hz, wartości dopuszczalne poziomu ciśnień akustycznych nie zostały przekroczone.

---