HAA
AS
w środowisku pracy
HAA
AS
Podstawowe parametry określające dz
więk i hałas
Fale dz
więkowe mogą zostać wzbudzone przez:
- drgania mechaniczne dowolnego elementu
drgającego wprowadzonego do ośrodka,
- turbulencje, czyli zaburzenia i zawirowania
ośrodka.
Rysunek 1. Sinusoidalna fala dz
więkowa
HAA
AS
Rysunek 1. Sinusoidalna fala dz
więkowa
Drgania akustyczne polegają na ruchu drgającym cząstek
ośrodka sprężystego względem położenia równowagi.
Rozprzestrzenianie się drgań akustycznych nazywa się falą
akustyczną (dz
więkową).
Dz
więk  to wrażenie słuchowe wywołane drganiami
akustycznymi
HAA
AS
W gazach i cieczach kierunek drgań cząstek ośrodka jest
zgodny z kierunkiem rozchodzenia się fali akustycznej (fale
podłużne).
Natomiast w ciałach stałych kierunek drgań cząstek ośrodka
może być równoległy lub prostopadły do kierunku
rozchodzenia się fali (fale poprzeczne).
Fale akustyczne rozchodzą się w różnych
ośrodkach z różnymi prędkościami.
w powietrzu c = 340 m/s
w wodzie morskiej c = 1440 m/s
w cegle c = 3600 m/s
w żelazie c = 5100 m/s
Organ słuchu człowieka wykrywa zmiany ciśnienia
ośrodka powodowane rozchodzeniem sie fal
akustycznych o częstotliwościach w zakresie
od 16 Hz do 16 kHz.
Drgania akustyczne o częstotliwościach poniżej 16
Hz nazywane są infradz
więkami,
HAA
AS
Drgania akustyczne o częstotliwościach powyżej
16 kHz nazywane są ultradz
więkami.
y
ródło hałasu promieniuje fale akustyczne.
Obszar, w którym rozchodzą się fale akustyczne
nazywa się polem akustycznym.
Podstawowymi parametrami pola akustycznego są:
" ciśnienie akustyczne
" natężenie dz
więku.
HAA
AS
Podstawowymi parametrami charakteryzującymi
z
ródło hałasu są:
" moc akustyczna
" współczynnik kierunkowości.
Parametry pola akustycznego
" ciśnienie akustyczne
" natężenie dz
więku.
HAA
AS
Ciśnienie akustyczne
Ciśnienie akustyczne (p), jest to różnica między chwilową
wartością ciśnienia ośrodka, gdy rozchodzi się w nim fala
akustyczna, a ciśnieniem statycznym (atmosferycznym) w tym
samym punkcie, gdy w ośrodku nie rozprzestrzeniają się drgania
akustyczne.
Jednostką ciśnienia akustycznego jest Pascal
(1 Pa = 1 N/m2).
HAA
AS
Najniższe ciśnienie akustyczne wykrywane przez ucho
ludzkie dla tonu prostego o częstotliwości 1000 Hz wynosi
około 20 �Pa (2 . 10-5 N/m2)
Ciśnienie akustyczne (p) wyrażone w skali
logarytmicznej jest to poziom ciśnienia akustycznego Lp.
p2
Lp = 10�"log
[dB]
2
p0
HAA
AS
gdzie:
p - ciśnienie akustyczne, którego poziom wyznacza się [Pa],
p0 - ciśnienie odniesienia, p0= 20 �Pa.
Jednostką poziomu ciśnienia
akustycznego jest decybel
Decybel jest jedną dziesiątą częścią podstawowej
jednostki logarytmicznej 1 bela, opisującej logarytm
HAA
AS
stosunku dwóch wartości tej samej wielkości.
Natężenie dz
więku
Natężenie dz
więku (I) - jest to ilość energii
akustycznej przepływającej przez jednostkę powierzchni
w jednostce czasu.
Jednostką natężenia dz
więku jest W/m2
HAA
AS
Natężenie dz
więku jest wektorem, w przeciwieństwie
do ciśnienia akustycznego, które jest skalarem.
Analogicznie do poziomu ciśnienia akustycznego Lp
wprowadzono pojęcie poziomu natężenia dz
więku LI
Jednostką poziomu natężenia dz
więku jest decybel.
I
[dB]
LI = 10�"log
I0
HAA
AS
gdzie:
I - natężenie dz
więku, którego poziom wyznacza się [W/m2];
I0 - natężenie dz
więku odniesienia, Io= 10-12 W/m2.
Natężenie dz
więku o wartości 10-12 W/m2 tonu o
częstotliwości 1000 Hz odpowiada wartości
progowej ciśnienia akustycznego wynoszącej
p0 = 20 �Pa.
Dla tak dobranych wartości ciśnienia odniesienia i
natężenia odniesienia,
poziom ciśnienia akustycznego jest w
przybliżeniu równy liczbowo poziomowi
natężenia dz
więku.
Tablica. Natężenie dz
więku i odpowiadające im poziomy
natężeń z
ródeł dz
więku w środowisku człowieka
Poziom
Ciśnienie dz
więku
Natężenie (W/m2) Przykłady z
ródeł dz
więku
ciśnienia/natężenia
(Pa)
(dB)
100 000 000 rakieta  Saturn"
100000
200
10 000 start samolotu Jumbo Jet
2000
160
granica bólu, młot
10 200 130
pneumatyczny
1
20
120
0,01 duża orkiestra
2
100
HAA
AS
0, 000 001 zwykła mowa
0,02
60
0, 000 000 000 1 szept
0,0002
20
0, 000 000 000 001 próg słyszenia
0,00002
0
Podstawowe parametry z
ródła hałasu
" moc akustyczna
" współczynnik kierunkowości
Podstawowym parametrem z
ródła dz
więku jest
moc akustyczna.
Moc akustyczna P jest to ilość energii akustycznej
wypromieniowanej przez z
ródło dz
więku w jednostce czasu.
Jednostką mocy akustycznej jest Wat.
Zakres mocy akustycznych otaczających nas z
ródeł dz
więku jest
bardzo duży - około 1014.
HAA
AS
Przykładowo:
" silnik odrzutowy charakteryzuje się mocą akustyczną ok. 105 W,
" natomiast osoba cicho szepcząca reprezentuje sobą z
ródło
dz
więku o mocy około 10-9 W.
Analogicznie do poziomów ciśnienia akustycznego i
natężenia dz
więku wprowadzono pojęcie poziomu mocy
akustycznej LP .
Jednostką poziomu mocy akustycznej jest decybel.
P
LP = 10 �"log [dB]
P0
HAA
AS
gdzie: P - moc akustyczna, której poziom
wyznacza się [W]; Po - moc akustyczna
odniesienia, Po= 10-12 W.
Przykład 1
Oblicz poziomy ciśnienia akustycznego dla ciśnień akustycznych:
p1 = 2 .10-6 Pa, p2 = 2 .10-5 Pa, p3 = 20 Pa
Rozwiązanie: Korzysta się ze wzoru:
p2 = 20 log p/p0 p0 = 20 �Pa=2.10-5 Pa
Lp = 10�"log
2
p0
Oblicza się:
Lp1 = 20 log (2 .10-6 / 2 .10-5) = 20 log 10-1 = -20 dB,
Lp2 = 20 log (2 .10-5 / 2 .10-5) = 20 log 1 = 0 dB,
Lp3 = 20 log (2 .10/2 .10-5) = 20 log 106= 120 dB.
Przykład 2
Poziomy natężenia dz
więku w punkcie obserwacji, pochodzące od dwóch
kolejno włączanych, jednakowych z
ródeł dz
więku wynoszą 0 dB. Jaki będzie
poziom natężenie dz
więku, gdy będą pracowały oba z
ródła jednocześnie?
Rozwiązanie:
I
Na podstawie wzoru L = 10 log
I0 [dB],
natężenie I od jednego z
ródła gdy L=0 to I = I0 = 10-12 W/m2
Przy włączonych obu z
ródłach całkowity poziom natężenia dz
więku
Lcał będzie wynosił:
2I
Lcal = 10 log
I 0
gdzie: I - natężenie dz
więku w punkcie obserwacji przy włączonym jednym
z
ródle, I0 - natężenie odniesienia, I0 = 10-12 W/m2.
2�"10-12
Lcał = 10 log = 10 log 2 = 3 [dB].
10-12
KLASYFIKACJA
HAA
ASU
Przyjmując definicję L. Beranka
(Beranek L, Noise and vibration control, McGraw - Hill Book Comp. New
York, St Luis, Diisseldorf 1971)
 hałasem nazywa się każdy niepożądany
dz
więk ...
Według D. Augustyńskiej
Augustyńska D., Engel Z., Bezpieczeństwo pracy i ergonomia, - Monografia
C.I.O.P., rozdział III.3.2. Hałas
 .. hałasem określa się wszelkie niepożądane
HAA
AS
nieprzyjemne, dokuczliwe, uciążliwe lub
szkodliwe drgania akustyczne ośrodka
sprężystego oddziaływujące za pośrednictwem
powietrza na narząd słuchu i inne zmysły
człowieka...
Istotną klasyfikacją jest podział ze względu
na środowisko, w którym hałas występuje.
Podział ten wyróżnia hałas:
" przemysłowy - stanowiska pracy
- z
ródła hałasu
" komunalny - mieszkania
- tereny otwarte
HAA
AS - budynki użyteczności publicznej
" komunikacyjny - drogowy
- kolejowy
- lotniczy
- na statkach
Hałas można oceniać biorąc pod uwagę jego przebieg
czasowy. Dzielimy go wówczas na:
" ciągły,
" przerywany
" impulsowy.
Istotnym szczególnie w medycynie i higienie pracy jest
podział ze względu na charakter oddziaływania. Stosując
to kryterium wyróżnia się hałasy:
HAA
AS
" uciążliwe - nie wywołujące trwałych skutków w
organizmie
" szkodliwe - wywołujące trwałe skutki lub stwarzające
określone ryzyko wystąpienia takich zmian
Właściwości słuchu
Odczucie głośności dz
więku uwarunkowane
jest dwoma czynnikami:
" ciśnienie akustyczne jakie panuje przy
błonie bębenkowej ucha
" częstotliwość fali akustycznej.
HAA
AS
Te same wartości ciśnienia akustycznego
powodują różne wrażenia głośności
dz
więku dla tonów o różnych
częstotliwościach.
Rysunek. Obszar słyszenia człowieka.
HAA
AS
10 20 50 100 200 500 1000 2000 5000 10000 20000
częstotliwość [Hz]
Rysunek. Krzywe jednakowego poziomu głośności wg ISO 226
HAA
AS
20 31,5 63 125 250 500 1000 2000 4000 8000
częstotliwość [Hz]
Jednostką poziomu głośności jest 1 fon. Poziom głośności sygnału testowego
wynosi n fonów. jeśli oceniany jest przez słuchacza jako jednakowo głośny z
tonem o częstotliwości 1000 Hz i poziomie ciśnienia akustycznego n decybeli.
Rysunek przedstawia charakterystyki filtrów A, B i C.
Charakterystyka A powstała z aproksymacji krzywych jednakowego
poziomu głośności dla zakresu najniższych poziomów głośności - do
55 fonów, charakterystyka B z aproksymacji krzywych dla
średniego zakresu poziomów głośności - do 80 fonów, a
charakterystyka C z aproksymacji krzywych dla najwyższych
poziomów - do 130 fonów.
HAA
AS
Poziom ciśnienia akustycznego ważony charakterystyką A
nazywamy poziomem dz
więku A.
Poziom ciśnienia akustycznego ważony charakterystyką B
nazywamy poziomem dz
więku B.
Poziom ciśnienia akustycznego ważony charakterystyką C
HAA
AS
nazywamy poziomem dz
więku C.
Hałas słyszalny
Organ słuchu człowieka wykrywa zmiany ciśnienia ośrodka
powodowane rozchodzeniem sie fal akustycznych o
częstotliwościach w zakresie
HAA
AS
od 16 Hz do 16 kHz.
Hałas ustalony - hałas, którego poziom dz
więku A w
określonym miejscu, zmierzony przy włączonej
charakterystyce dynamicznej miernika S zmienia się nie
więcej niż o 5 dB.
Hałas nieustalony - hałas, którego poziom dz
więku A w
określonym miejscu, zmierzony przy włączonej
charakterystyce dynamicznej miernika S zmienia się więcej
niż o 5 dB.
Hałas impulsowy - hałas, w którym występuje jedno lub
kilka zdarzeń dz
więkowych o czasie trwania mniejszym niż l s.
HAA
AS
Strefa narażenia na hałas - obszar, gdzie wielkości
charakteryzujące hałas przekraczają wartości dopuszczalne
Podstawowe zależności
Równoważny poziom dz
więku A, LAeq,Te w dB, jest
określony wzorem:
2
Te
�# ś#
1 pA(t)
ź#
LAeg,T = 10�"log[ dt]
+"ś#
e
Te 0 ś# p0 ź#
�# #
gdzie:
Te - czas ekspozycji na hałas, w s, w ciągu dnia roboczego lub
HAA
AS
określonego dłuższego okresu, np. tygodnia pracy,
pA(t) - wartość chwilowa ciśnienia akustycznego skorygowana,
wg charakterystyki częstotliwościowej A, w Pa,
p0 - ciśnienie akustyczne odniesienia = 2 . 10-5 Pa (20 �Pa).
Poziom ekspozycji na hałas, LEX,8h w dB,
odniesiony do 8-godzinnego dnia pracy jest
określony wzorem:
Te
LEX ,8h = LAeq,T +10�"log
e
T0
gdzie:
HAA
AS
LAeq,Te - wg 1 ,
Te - czas ekspozycji na hałas, w s, w ciągu dnia
roboczego,
To - czas odniesienia = 8 h = 28 800 s.
Poziom ekspozycji na hałas, LEX,W w dB,
odniesiony do tygodnia pracy jest określony
wzorem:
n
1
0,1�"(Lex,8h )i
LEX ,w = 10�"log �"
"10
5
i=1
gdzie:
HAA
AS
i - kolejny dzień roboczy w rozważanym tygodniu,
n - liczba dni roboczych w rozważanym tygodniu
(może być różna od 5).
Ekspozycja na hałas, EA,Te, w [Pa2 . s] , jest
określona wzorem:
Te
EA,T = pA2(t) dt
+"
e
0
HAA
AS
gdzie:
pA(t) - wg 1,
Te - wg 1.
Zależność między ekspozycją na hałas EA,Te, a
poziomem ekspozycji LEX,8h
(odniesionym do 8-godzinnego dnia pracy jest określona
wzorem):
EX ,8h
EA = 1,15�"10-5 �"100,1�"L
e
HAA
AS,T
ANALITYKA ŚRODOWISKA PRACY - dr Janusz Pusz
Przykład nr 1. Poziom ekspozycji na hałas.
Pracownik narażony jest na hałas ustalony w czasie zmiany
roboczej wynoszącej 8 godzin, przez 5 dni w tygodniu.
Zmierzony trzykrotnie poziom dz
więku A wynosił 86, 90, 91
dB.
Poziom ekspozycji odniesiony do 8 godzin pracy jest równy
równoważnemu poziomowi dz
więku A dla tego czasu i wynosi:
Te
HAA
AS
LEX ,8h = LAeq,T +10�"log
e
T0
Ponieważ Te=T0 więc:
86dB + 90dB + 91dB
LEX ,8h = LAeq,T =8h = = 89dB
e
3
ANALITYKA ŚRODOWISKA PRACY - dr Janusz Pusz
Przykład nr 2. Poziom ekspozycji na hałas.
Pracownik narażony jest na hałas ustalony oddziaływujący
na pracownika mniej niż 8 godzin na zmianę roboczą.
Pracownik przez 4 godziny pracuje na tym samym
stanowisku pracy jak w przykładzie nr 1 (a przez pozostałą
część pracy nie jest narażony na hałas). Równoważny
poziom dz
więku A w czasie 4 godzin pracy na tym
stanowisku wynosi 89 dB.
Poziom ekspozycji odniesiony do 8 godzin na zmianę
roboczą oblicza się ze wzoru
Te
HAA
AS
LEX ,8h = LAeq,T +10�"log
e
T0
i wynosi on:
4�"3600s
LEX ,8h = 89dB +10�"log = 89dB - 3dB = 86dB
8�"3600s
ANALITYKA ŚRODOWISKA PRACY - dr Janusz Pusz
Przykład nr 3. Poziom ekspozycji na hałas.
Pracownik narażony jest na hałas ustalony oddziaływujący
na pracownika więcej niż 8 godzin na zmianę roboczą.
Pracownik przez 12 godzin pracuje na tym samym
stanowisku jak w przykładzie nr 1. Równoważny poziom
dz
więku A w czasie (12 godzin) pracy na tym stanowisku
wynosi 89 dB.
Poziom ekspozycji odniesiony do 8 godzin pracy na zmianę
roboczą oblicza się ze wzoru
Te
HAA
AS
LEX ,8h = LAeq,T +10�"log
e
T0
i wynosi on:
12�"3600s
LEX ,8h = 89dB +10�"log = 89dB +1,8dB E" 91dB
8�"3600s
ANALITYKA ŚRODOWISKA PRACY - dr Janusz Pusz
Przykład nr 4. Poziom ekspozycji na hałas.
Pracownik narażony jest na hałas ustalony 2 dni w tygodniu.
Pracownik pracuje przez dwa dni w tygodniu na tym samym
stanowisku pracy jak pracownik z przykładu nr 1. Poziom
ekspozycji odniesiony do 8 godzin pracy dla każdego dnia
wynosi 89 dB.
Poziom ekspozycji na hałas odniesiony do tygodnia pracy
oblicza się ze wzoru
n
HAA
AS
1
0,1�"(Lex,8h )i
LEX ,w = 10�"log �"
"10
5
i=1
i wynosi on:
n
1 1
0,1�"(Lex,8h )i
LEX ,w = 10�"log �" = 10�"log (100,1�"89dB +100,1�"89dB ) = 85dB
"10
5 5
i=1
ANALITYKA ŚRODOWISKA PRACY - dr Janusz Pusz
Przykład nr 5. Poziom ekspozycji na hałas.
Pracownik narażony jest na hałas ustalony każdego dnia
przez 6 dni w tygodniu. W nieparzyste dni tygodnia narażony
jest na hałas ustalony jak w przykładzie nr 1 (89 dB),
natomiast w parzyste dni tygodnia narażony jest na hałas
ustalony jak w przykładzie nr 2 (86 dB).
Poziom ekspozycji na hałas odniesiony do tygodnia pracy
oblicza się ze wzoru
n
1
0,1�"(Lex,8h )i
HAA
AS
LEX ,w = 10�"log �"
"10
5
i=1
i wynosi on:
n
1 1
0,1�"(Lex,8h)i
LEX,w =10�"log �" =10�"log (100,1�"89dB +100,1�"86dB +100,1�"89dB +100,1�"86dB +100,1�"89dB +100,1�"86dB)
"10
5 5
i=1
=89dB
Kryteria oceny narażenia
zawodowego
HAA
AS
Kryteria oceny narażenia zawodowego
Najważniejszymi krajowymi aktami prawnymi, w których
określono wartości dopuszczalne hałasu w środowisku
pracy są:
1. Rozporządzenie Ministra Pracy i Polityki
Socjalnej w sprawie najwyższych
dopuszczalnych stężeń i natężeń czynników
szkodliwych dla zdrowia w środowisku pracy z
dnia 17 czerwca 1998 r, (Dziennik Ustaw Nr 79,
HAA
AS
1998 r, poz. 513. zał. 2).
2. Polska Norma PN-N-01307: grudzień 1994 r. pt.:
 Hałas. Dopuszczalne wartości hałasu w
środowisku pracy. Wymagania dotyczące
wykonywania pomiarów".
ad1) Rozporządzenie Ministra Pracy i Polityki
Socjalnej
Do oceny narażenia człowieka na hałas w środowisku pracy
służą następujące wielkości:
1. poziom ekspozycji na hałas odniesiony do 8-
godzinnego dnia pracy lub tygodnia pracy mierzony
przy włączonej charakterystyce częstotliwościowej A i
charakterystyce dynamicznej S (slow) miernika poziomu
dz
więku
2. maksymalny poziom dz
więku A mierzony jako
maksymalna wartość ze zmierzonych poziomów dz
więku
A z włączoną charakterystyką częstotliwościową A i
charakterystyką dynamiczną S.
3. szczytowy poziom dz
więku C (maksymalna
chwilowa wartość poziomu ciśnienia akustycznego
mierzona z włączoną charakterystyką
częstotliwościową C i detektorem wartości szczytowej
Peak.
4. równoważny poziom dz
więku A w czasie pobytu
pracownika na stanowisku pracy (przy ocenie
stanowisk, dla których ustalono niższe wartości
HAA
AS
dopuszczalne hałasu ze względu na możliwość
realizacji przez pracownika jego podstawowych
zadań).
Ww. wartości obowiązują jednocześnie.
ad 2) Polska Norma PN-N-01307: 1994 r.
W normie podana jest metoda pomiaru i obliczeń
dopuszczalnych wielkości charakteryzujących
hałas, podane są dopuszczalne wartości tych
wielkości ze względu na ochronę słuchu
(te same wartości co w Rozporządzeniu Ministra Pracy i
Polityki Socjalnej)
HAA
AS
oraz dodatkowo dopuszczalne wartości hałasu ze
względu na możliwość realizacji przez pracownika
jego podstawowych zadań.
Metody pomiaru i oceny hałasu
w środowisku pracy
HAA
AS
(wg PN-N-01307:1994)
88-90 dB
85-88 dB
75-80 dB
70-75 dB
81-82 dB
80-81 dB
82-83 dB
APARATURA POMIAROWA
mikrofon miernik zestaw filtrów
przetwornik sonometr, filtry ważenia A,C,
sygnału dozymetr , filtry o rożnej
akustycznego na wzmacniacze szerokości pasma
elektryczny pomiarowe
HAA
AS
Położenie mikrofonu
Wymagania dotyczące położenia mikrofonu:
" mikrofon należy umieścić w miejscu, gdzie zwykle
znajduje się głowa pracownika (pomiary należy
przeprowadzić podczas nieobecności pracownika,
jeżeli jego obecność jest niezbędna mikrofon należy
umieścić w odległości 0.1 m od ucha bardziej
narażonego,
HAA
AS
" zalecona minimalna odległość mikrofonu od
powierzchni silnie odbijającej lub ścian nie powinna
być mniejsza niż 1m, od podłogi - 1.2 m, a od okien -
1.5 m.
Mierniki pomiarowe
Miernik poziomu dz
więku, zwany potocznie sonometrem,
umożliwia pomiar:
" poziomu ciśnienia akustycznego w paśmie częstotliwości
określonym przez typ mikrofonu,
" poziomu dz
więku hałasu według krzywych korekcyjnych
A, B, C,
" przy zastosowaniu układów całkujących, miernikami
HAA
AS
można wyznaczyć takie wielkości jak poziom równoważny,
ekspozycję na hałas i /lub poziom ekspozycji na hałas i
inne wielkości
" widma częstotliwościowego, przy zastosowaniu zestawu
filtrów pasmowych.
Metody wykonania pomiarów:
" bezpośrednia,
" pośrednia.
HAA
AS
Metoda bezpośrednia polega na ciągłym pomiarze przez
cały czas ekspozycji pracownika na hałas i odczycie
wielkości określanych bezpośrednio z mierników, np.
dozymetru hałasu lub całkującego miernika, poziomu
dz
więku.
Metoda pośrednia polega na pomiarze hałasu w czasie
HAA
AS
krótszym niż czas ekspozycji pracownika na hałas oraz
zastosowaniu odpowiednich zależności matematycznych
do wyznaczenia ww. wielkości.
Równoważny poziom dz
więku A dla czasu ekspozycji
Te pracownika na hałas określa się w następujący
sposób:
" w przypadku hałasu ustalonego w czasie całej zmiany
wystarczy trzykrotnie zmierzyć przy włączonej
charakterystyce dynamicznej S poziom dz
więku A i
wynik uśrednić (średnia arytmetyczna). Jest on liczbowo
HAA
AS
równy poziomowi równoważnemu dla czasu Te
" w przypadku hałasu nieustalonego:
=> cały czas Te dzieli się na przedziały czasu Ti
=> określa się długość każdego przedziału czasu
Ti, oraz dla tego przedziału określa się
równoważny poziom dz
więku A ze wzoru
0,1�"LAeq ,Ti
n
1
LAeg,T = 10�"log )
"(T �"10
e
Te i=1 i
HAA
AS
Poziom ekspozycji odniesiony do 8-godzinnego
dnia pracy wyznacza się ze wzoru
Te
LEX ,8h = LAeq,T +10�"log
e
T0
Ograniczanie hałasu
w środowisku pracy
HAA
AS
KONIEC
z HAA
ASEM
HAA
AS