Hałas. Dźwięk. Dźwięk definicja. Fizyczne parametry dźwięku. Słuch - funkcje. Natężenie i częstotliwość dźwięku

Transkrypt

1 Dźwięk Hałas...- A dlaczego Babciu masz takie duże uszy? - spytał Czerwony Kapturek. - Żeby Cię lepiej słyszeć Kochana Wnusiu - odparł Wilk 1 2 Dźwięk definicja Zmiany w ciśnieniu powietrza, rozchodzące się sferycznie od źródła, wywołujące wrażenia słuchowe infradźwięki (zmiany ciśnienia poniżej zakresu słyszalności człowieka) dźwięki słyszalne ultradźwięki (zmiany ciśnienia powyżej zakresu słyszalności człowieka) Fizyczne parametry dźwięku natężenie dźwięku wrażenie głośności dźwięku, zależy od zakresu zmian ciśnienia powietrza (od do 102 Pa), wyrażane w skali logarytmicznej (db) jako poziom natężenia dźwięku lub poziom ciśnienia akustycznego wysokość dźwięku odczucie słyszalnej częstotliwości dźwięku barwa dźwięku struktura fizyczną fali (przebiegiem zmian ciśnienia w czasie) 3 4 Natężenie i częstotliwość dźwięku Słuch - funkcje główny zmysł obronny, umożliwia odbiór bodźców z odległych źródeł, niezależnie od ich położenia w przestrzeni pozwala lokalizować potencjalnie niebezpieczne obiekty w przestrzeni dzięki możliwościom oceny kierunku i odległości w przypadku określonych dźwięków alarmuje cały organizm (mechanizm walka lub ucieczka ) system naprowadzający dla zmysłu wzroku umożliwia komunikację miedzyludzką 5 6 1

2 poziom natężenia dźwięku (db) Budowa narządu słuchu Funkcje ucha zewnętrznego - wzmocnienie dźwięku, - udział w lokalizacji źródła dźwięku, - funkcja ochronna. 7 8 Zakres słyszalności u ludzi młodych normalnie słyszących od 16 Hz do 21 khz (budowa anatomiczna ucha) wraz z wiekiem górna granica słyszenia obniża się do poziomu 16 khz, dolna nie ulega większym zmianom o zrozumiałości mowy i słyszalności sygnałów ostrzegawczych decyduje czułość w zakresie od 2 do 4 khz Funkcje ucha środkowego Przeniesienie maksimum energii akustycznej ze środowiska do ucha wewnętrznego Ochronna (refleks słuchowy) 9 10 Funkcje ucha wewnętrznego Przekaz energii akustycznej do mózgu Czułość narządu słuchu Zmysł równowagi 11 częstotliwość dźwięku (Hz) 12 2

3 Audiometria impedancyjna (tympanometria) - pomiar odruchów mięśnia strzemiączkowego i naprężeniu błony bębenkowej. odpowiedzi elektrycznych (ERA) - rejestrowanie i ocena zjawisk elektrycznych po stymulacji bodźcem akustycznym ucha w każdym odcinku drogi słuchowej Tonalna w kabinie ciszy Czułość narządu słuchu próg słyszalności dla tonów o częstotliwości 1000 Hz próg słyszalności odpowiada ciśnieniu akustycznemu na poziomie Pa, co przyjęto za poziom odniesienia (0 db) dla bodźców słuchowych w zakresie od 3 do 5 khz dźwięki odbierane są jako głośniejsze pomimo tego, że generowane są przez podobne poziomy energii, co dźwięki w paśmie niższym i wyższym Czułość narządu słuchu próg bólu u ludzi młodych próg bólu wynosi ok. 120 db względem progu słyszalności (wrażenia) dla tonu o częstotliwości 1000 Hz u ludzi starszych próg bólu podwyższa się o 10 do 20 db w zakresie od 3 do 5 khz ucho ludzkie przejawia największą czułość, jeśli chodzi o próg słyszalności, oraz najmniejszą tolerancję odnośnie progu bólu Percepcja wysokości i głośności dźwięku zastosowanie praw psychofizyki Logarytmiczne Prawo Webera-Fechnera - jeśli porównywane są wielkości bodźców, na naszą percepcję oddziałuje nie arytmetyczna różnica pomiędzy nimi, lecz stosunek porównywanych wielkości. Potęgowe Prawo Stevensa zależność między siłą oddziaływania bodźca a bodźcem ma charakter potęgowy, inny dla każdego zmysłu Prawo Webera Fechnera Ernst Heinrich Weber ( ) Prawo Webera Fechnera (1860) Logarytmiczne prawo wyrażane równaniem: Gustav Theodor Fechner ( ) Psychofizyka - nauka zajmującą się zależnościami cech wrażeń zmysłowych od wielkości fizycznych lub chemicznych bodźców, które je wywołują 17 gdzie: w reakcja układu biologicznego (wrażenie zmysłowe, np. głośność dźwięku), k współczynnik proporcjonalności (wyznaczany doświadczalnie) B natężenie bodźca (np. ciśnienie akustyczne), B 0 wartość początkowa natężenia bodźca (np. próg słyszalności), ln logarytm naturalny 18 3

4 Prawo Webera Fechnera (1860) wartość początkowa B 0 wartość początkowa natężenia bodźca (np. próg słyszalności) Wartość progowa - umowna najniższa wartość bodźca rejestrowanego przez ludzkie zmysły Umowność wynika z różnic w percepcji u różnych ludzi Implikacje prawa Webera - Fechnera Ilorazowe skale pomiaru wrażeń zmysłowych np. bel i jego wielokrotności. potencjometry logarytmiczne w urządzeniach w celu uzyskania liniowej skali, np. w pokrętle głośności radia (dwa razy dalsza pozycja daje dwa razy głośniejszy dźwięk) Potęgowe Prawo Stevensa (1957) Ψ(I) psychofizyczna funkcja, opisująca zależność subiektywnie odbieranej siły wrażenia od wielkości bodźca gdzie I wielkość bodźca wywołującego wrażenie a wykładnik potęgowy, różny dla różnych zmysłów k współczynnik proporcjonalności, zależny od rodzaju bodźców i stosowanych jednostek miar 21 Przebieg krzywych czułości wg prawa Webera- Fechnera i Stevensa Wg prawa Stevensa wrażenie przestaje być wyczuwalne, gdy wielkość bodźca zmierza do zera. Wg prawa Webera Fechnera wrażenie nie jest odbierane, gdy bodziec jest słabszy od określonej wartości progu percepcji. 22 Inne wielkości zależne od praw psychofizyki Odległość oryginalne doświadczenie Webera. Dotyk skóry tępym cyrklem, badany rozpoznaje, czy kolejne takie dotknięcia są bliższe, czy dalsze sobie Smak stężenie substancji smakowej rozpuszczonej w wodzie Natężenie światła rozróżnienie, które źródło jest jaśniejsze Natężenie dźwięku rozróżnienie, który dźwięk jest głośniejszy Częstotliwość dźwięku rozróżnienie dźwięków o różnej częstotliwości Temperatura rozróżnienie różnych temperatur Interwał czasowy rozróżnienie długości odstępu pomiędzy dźwiękami. Prawodawstwo dyrektywa UE 2003/10/WE Art. 5 ust. 1 Biorąc pod uwagę postęp techniczny oraz dostępne środki ograniczenia ryzyka u źródła, należy podjąć takie działania, aby ryzyko wynikające z narażania na hałas zostało wyeliminowane u źródła lub zredukowane do minimum Wartość graniczna dziennej ekspozycji - 87 db

5 Hałas definicja Narażenie na czynniki szkodliwe w UE Niepożądane, nieprzyjemne, dokuczliwe, uciążliwe lub szkodliwe dźwięki oddziałujące na sam narząd słuchu, układ nerwowy oraz inne części organizmu człowieka. hałas uciążliwy, nie wywołujący trwałych skutków w organizmie hałas szkodliwy, wywołujący trwałe skutki lub niosący ryzyko ich wystąpienia Rodzaje hałasu ustalony (poziom zmienia się w czasie nie więcej niż o 5 db) nieustalony (dźwięki przerywane lub poziom zmienny o więcej niż 5 db) impulsowy (jedno lub wiele zdarzeń dźwiękowych, każde o czasie trwania mniejszym niż 1 s) Najbardziej niebezpieczny (prawo Webera Fechnera) Rodzaje hałasu infradźwiękowy (zakres od 2 do 50 Hz) ultradźwiękowy (zakres od 10 do 100 khz) Rodzaje hałasu Hałas przemysłowy przemysłowy komunalny (w pomieszczeniach mieszkalnych, miejscach użyteczności publicznej i terenach wypoczynkowych) komunikacyjny (w środkach komunikacji indywidualnej i zbiorowej)

6 Hałas przemysłowy Mapa akustyczna Wrocławia Średni poziom hałasu w przedszkolach - 85 db. Dyrygent w trakcie baletu Jezioro łabędzie był narażony na hałas o poziomie 88 db. Kierowcy ciężarówek bywają narażeni na hałas o poziomie 89 db. Personel klubów nocnych może być narażony na hałas o poziomie około 100 db. Hałas w chlewniach osiąga poziom 115 db Kształt krzywych korekcyjnych A i C Równoważny poziom dźwięku A Średnia wartość poziomu hałasu zmiennego w czasie, która odpowiada reakcji narządu słuchu narażonego na działanie hałasu o stałym poziomie i w równoważnym przedziale czasu Charakteryzuje Hałas zmienny w czasie Zmienną ekspozycję na hałas Przykład Hałas ustalony Hałas nieustalony Poziom ekspozycji na hałas odniesiony do 8-godzinnego dobowego wymiaru czasu pracy (L EX,8h ) lub tygodnia pracy (L EX,w ) L Aeq,Te - równoważny poziom dźwięku A wyznaczony dla czasu ekspozycji T e, T 0 - czas odniesienia= 8h, i - kolejny dzień roboczy w tygodniu, n - liczba dni roboczych w tygodniu (może być różna od 5)

7 Szacowanie ryzyka zawodowego Szacowanie ryzyka dla młodocianych Szacowanie ryzyka dla kobiet w ciąży Przykłady głośności różnych źródeł hałasu Przykłady głośności różnych źródeł hałasu mieszkanie 40 db mowa db biuro 60 db samochód db młot pneumatyczny 100 db samolot odrzutowy db

8 Hałas w środowisku pracy Wartości dopuszczalne hałasu poziom ekspozycji odniesiony do 8-godzinnego dobowego wymiaru czasu pracy (LEX, 8h) i odpowiadającą mu ekspozycję dzienną (EA, d) odniesiony do tygodnia pracy (LEX, w) i odpowiadającą mu ekspozycję tygodniową (EA, w), (wyjątkowo, w przypadku hałasu oddziałującego na organizm człowieka w sposób nierównomierny w poszczególnych dniach tygodnia) maksymalny poziom dźwięku A (LAmax), szczytowy poziom dźwięku C (LCpeak) Hałas w Polsce ok. 13 mln Polaków jest narażonych na szkodliwe oddziaływanie hałasu prawie 50 osób na 1000 zatrudnionych jest narażonych na trwały ubytek słuchu zawodowe uszkodzenie słuchu stanowi prawie 30% przypadków chorób zawodowych Górnictwo, hutnictwo, przemysł metalowy Przemysł środków transportu, maszynowy i włókienniczy 45 Wpływ hałasu na organizm człowieka oddziaływanie na narząd słuchu Adaptacja zależy od intensywności i czasu działania bodźca akustycznego Zmęczenie ( odwracalne i nieodwracalne ) Uraz akustyczny - mechaniczne uszkodzenie błony bębenkowej lub narządu Cortiego fizjologiczne reakcje pozasłuchowe skutki psychologiczne 46 Oddziaływanie hałasu na narząd słuchu Uszkodzenia narządu słuchu natężenie pow. 80 db(a) uszkadza narząd słuchu skutki działania hałasu kumulują się w czasie ciągła ekspozycja bardziej szkodliwa niż przerywana (procesy regeneracyjne) najgroźniejszy jest hałas 3-5 khz (największa czułość ucha) szczególna szkodliwość hałasu impulsowego wolna reakcja mięśni przy kosteczkach słuchowych (0.01 s) brak mechanizmu refleksu słuchowego perforacja błony bębenkowej zwichnięcia i złamania kosteczek słuchowych czasowe lub trwałe podwyższenie progu słyszenia (uszkodzenie błony podstawnej i komórek słuchowych aparatu Cortiego) Głuchota przewodzeniowa Głuchota odbiorcza

9 Uszkodzenie aparatu Cortiego Ubytki słuchu Ubytek słuchu Stopień ubytku słuchu Trudności w komunikacji słownej: Minimalny 11 do 25 db Nieznaczne trudności Lekki 26 do 40 db Trudności ze słyszeniem cichej, bądź odległej mowy Umiarkowany 41 do 55 db Problemy w czasie zwykłej rozmowy Umiarkowanie poważny 56 do 70 db Poważny 71 do 90 db Problemy z usłyszeniem głośnej mowy Głęboki ponad 91 db Problemy z usłyszeniem głośnych dźwięków Ryzyko utraty słuchu przy różnych natężeniach hałasu Hałas jako choroba zawodowa Obustronny trwały ubytek słuchu spowodowany hałasem polegający na trwałym przesunięciu progu słyszenia o 45dB (w uchu lepiej słyszącym obliczony jako średnia dla częstotliwości 1, 2, 3 khz) Głuchota odbiorcza Fizjologiczne reakcje pozasłuchowe wpływ na ośrodkowy układ nerwowy Zmysły upośledzenie funkcji adaptacji do ciemności zmiany w czynności narządu równowagi. Psychika uczucie przykrości, niepokoju, udręczenia, lęku, zmniejsza się zdolność skupienia uwagi, przedłuża się czas reakcji Fizjologiczne reakcje pozasłuchowe Układ hormonalny - wzrost stężenia adrenaliny we krwi Zmniejszenie częstości oddechów Układ krążenia: przyśpieszenie akcji serca. wzrost ciśnienia krwi skurcz obwodowych naczyń krwionośnych

10 Fizjologiczne reakcje pozasłuchowe Skutki psychologiczne wyłączenie układu trawienia pow. 75 db(a) ryzyko pojawienia się zaburzeń funkcji fizjologicznych zaburzenia równowagi zmniejszenie pola widzenia zaburzenia dotyku ogólnoustrojowy stresor - możliwość wystąpienia nadciśnienia choroby wrzodowej nerwic uczucie rozdrażnienia i irytacji, zmienność nastrojów spadek wydolności psychicznej, zmęczenie wydłużony czas reakcji obniżona precyzja ruchów zmniejszona zrozumiałość i maskowanie mowy oraz dźwiękowych sygnałów bezpieczeństwa Skutki psychologiczne Natężenie na poziomie db(a): rozproszenie uwagi Metody redukcji hałasu utrudnienie pracy spadek wydajności Skutki rosną wraz ze złożonością zadania Metody redukcji hałasu ograniczenie powstawania hałasu (emisji) osłabienie rozprzestrzeniania się hałasu (transmisji) środki ochrony indywidualnej (redukcja immisji) Redukcja emisji hałasu najbardziej efektywna automatyzacja pracy (dźwiękoizolacyjne kabiny sterownicze) wybór i stosowanie procesów technologicznych o małej emisji hałasu wybór i stosowanie maszyn o małej emisji hałasu zmiana warunków pracy maszyny, modernizacja lub wymiana części składowych maszyny

11 Ograniczenie powstawania hałasu - maszyny Obudowy wygłuszające wyciszanie maszyn dokładne wyważenie elementów ruchomych aerodynamika wlotów i wylotów powietrza materiały tłumiące np. obudowy dźwiękochłonne zastosowanie łożysk cichobieżnych stosowanie nowych rozwiązań technicznych odpowiednia konserwacja maszyny właściwe smarowanie wyważanie części Ograniczenie transmisji hałasu Ochrony zbiorowe z zastosowaniem środków technicznych Zdalne sterowanie Automatyzacja procesów produkcyjnych Urządzenia i materiały ograniczające hałas Środki organizacyjno-administracyjne grupowanie źródeł dźwięku odpowiednie usytuowanie źródeł dźwięku w pomieszczeniu oddzielenie obszarów o małej i dużej emisji hałasu 63 Osłabienie rozprzestrzeniania się hałasu środki techniczne Urządzenia ograniczające hałas (przekierowanie i wytłumienie fali dźwiękowej) Obudowy Tłumiki Ekrany i pułapki dźwiękochłonne Materiały pochłaniające dźwięk (eliminacja hałasu odbitego od przeszkód) 64 Zastosowanie materiałów pochłaniających Przykład zastosowania ekranów i pułapek

12 Środki ochrony indywidualnej Aktywne metody redukcji hałasu wkładki przeciwhałasowe jednorazowego i wielorazowego użytku nauszniki i hełmy wkładki (wielo- i jednorazowe) nauszniki Dyrektywy Normy 86/188/EWG dotycząca ochrony pracowników przed zagrożeniami związanymi z narażeniem na hałas podczas pracy Zastąpiona przez: 2003/10/WE w sprawie minimalnych wymagań ochrony zdrowia i bezpieczeństwa dotyczących narażenia pracowników na czynniki fizyczne (hałas) 2000/14/WE w sprawie ujednolicenia przepisów prawnych państw członkowskich dotyczących emisji hałasu do środowiska przez urządzenia używane na zewnątrz pomieszczeń PN-EN ISO 3740, PN-EN ISO 9612 i PN-EN ISO określanie wielkości emisji hałasu maszyn PN-EN SO deklarowanie i weryfikowanie wartości emisji hałasu maszyn PN-EN ISO projektowanie maszyn i urządzeń o ograniczonym hałasie PN-EN ISO projektowania stanowisk pracy o ograniczonym hałasie