Инфразвук, его физические характеристики

В первую рассмотрим определение инфразвука. Инфразвук – это звуковая волна, имеющая частоту ниже той, которую воспринимает слуховой аппарат человека.[11].

Инфразвук  – упругие волны, аналогичные звуковым, но имеющие частоты ниже слышимых человеком частот. Верхней границей ИЗ диапазона является частота в 16–25 Гц, нижняя же граница в свою очередь, не определена и инфразвуковые волны могут распространяться вплоть да частоты в 1 Гц (рисунок 1)[7].

 

Рисунок 1 – Звуковые волны

 

Многие среды имеют плохую способность поглощать инфразвук, что в свою очередь позволяет ему хорошо распространяться в литосфере, гидросфере, а так же в атмосфере.  Данное свойство инфразвука хорошо позволяет использовать его для таких целей как: обнаружение эпицентра землетрясения, источника сильного взрыва или же место стрельбы из оружия . Предсказывать стихийные бедствия, такие как цунами, позволяет отличная способность инфразвука распространяться в воде и других жидкостях. Исследовать верхние слои атмосферы и гидросферу помогают взрывы, так как они несут с собой огромное количество ИЗ – частот.

Инфразвук, как и любая другая звуковая волна, такая как ультразвук или же слышимые частоты, подчиняются одним и тем же законам, но инфразвук, в свою очередь имеет ряд исключительных особенностей [15]:

в первую очередь, амплитуды колебаний инфразвука гораздо больше чем амплитуды колебания слышимого человеком звука, даже при том если они являются равномощными;

во – вторых, атмосфера имеет незначительную способность поглощать инфразвук, что позволяет ему дольше распространяться в воздушной среде;

в третьих, для инфразвука характерно явление дифракции, в следствие большой длинны волны, что позволяет с легкостью проникать в помещения, огибать преграды и задерживать слышимые человеком звуки ;

в четвертых, в следствие явления резонанса, инфразвук вызывает вибрацию крупных объектов, например таких как многоэтажные здания, что может стать причиной их частичного или полного обрушения.

Перечисленные особенности инфразвука затрудняют борьбу с ним, поскольку обычные способы противошумовой борьбы (звукопоглощение, звукоизоляция, удаление от источника звука) против инфразвука малоэффективны.

Данные особенности инфразвука сильно усложняют борьбу с ним и классические способы борьбы в шумом, такие как: звукопоглощение, звукоизоляция и удаление от источника звука, мало помогают в борьбе с ним.

Инфразвук можно охарактеризовать по различным факторам.

Например, по характеру спектра инфразвук подразделяется на :

- широкополосный инфразвук с непрерывным спектром шириной более одной октавы;

- тональный инфразвук, в спектре которого имеются слышимые дискретные составляющие.

Гармоничный характер инфразвука устанавливают в октавных полосах частот, причем каждая последующая полоса превосходит соседнюю на 10 дБ.

Так же инфразвук классифицируется по временным характеристикам:

- постоянный: при измерении по шкале шумомера «линейная», на временной характеристике «медленно», уровень звукового давления инфразвука изменяется не более чем в 2 раза за время наблюдения;

-непостоянный: при измерении по шкале шумомера «линейная», на временной характеристике «медленно», уровень звукового давления инфразвука изменяется не менее чем в 2 раза за время наблюдения.

Стоит рассмотреть и нормируемые характеристики инфразвука:

уровни звукового давления (Lp) в октавных полосах со среднегеометрическими частотами 2, 4, 8 и 16 дБ, определяемые по формуле:

 

                                             L = 10lg ^. (p² : p₀²)                                          (1)

где p – среднеквадратичное значение звукового давления, Па;

p₀ – исходное значение звукового давления в воздухе, равное2 ^. 10^-5

 

Уровень звукового давления (при одночисловой оценке), измеренный по шкале шумомера «линейная», в дБ Лин (при условии, если разность между уровнями, измеренными по шкалам «Лин» и «Л» на характеристике шумомера «медленно», составляет не менее 10 дБ).

В случае если воздействие инфразвука не постоянно, проводят расчет эквивалентного общего (линейного) уровня звукового давления, учитывая так же и поправки на время его действия, добавляя эти показатели к значениям измеренного уровня.

Предельно допустимые уровни инфразвука на рабочих местах согласно СН 2.2.4/2.1.8.583-96 «Инфразвук на рабочих местах, в жилых и общественных помещениях и на территории жилой застройки» дифференцированы по видам работ, в частности для работ различной степени тяжести и интеллектуально-эмоциональной напряженности в соответствии с «Руководством по гигиенической оценке факторов рабочей среды и трудового процесса. Критерии и классификация условий труда» (Р 2.2.2006-05).

В случае если уровни звукового давления инфразвука колеблются во времени, измеренные по шкале шумомера «Лин», не должны превышать 120 дБ [8].

Реальную опасность инфразвука также можно оценить по паспорту опасности (таблица 1).

 

Таблица 1 – Паспорт опасности инфразвука

Признак	Вид опасности
Происхождение	Техногенное
Вид потока	Массовый
Интенсивность потока	Опасный
Длительность воздействия	Переменные
Зона воздействия	Городская
Размеры зоны воздействия	Локальная
Степень завершенности воздействия	Реальная
Степень идентификации человеком	Неощущаемые
Степень опасности	Вредная
Численность воздействия	Индивидуальная, групповая

Источники инфразвука

 

Атмосфера, литосфера, а так же гидросфера содержат в себе множество источников инфразвука. Взрывы, оружейные выстрелы, громовые разряды – все это является источниками ИЗ - колебаний в атмосфере. Транспортные средства, землетрясения и обвалы являются источниками ИЗ – колебаний в литосфере. Движение судов и коммуникация некоторых морских животных в свою очередь являются источниками ИЗ – колебаний в гидросфере.

При землетрясениях планетарная кора становится мощным источником инфразвука, что помогает определить эпицентр и интенсивность землетрясения.

Нарастание инфразвукового фона сигнализирует о приближении шторма, так как бури и ураганы являются мощными источниками инфразвука. Сухопутные и морские животные способны регистрировать повышение инфразвукового шума, что позволяет им предсказывать приближение шторма.

Так же с помощью инфразвука между собой общаются киты и слоны.. В 2013 году, многими инфразвуковыми станциями систем обнаружения ядерных взрывов по всему миру был зарегистрирован взрыв «Челябинского метеорита», в следствие большого выброса инфразвуковых волн. Одними из самых опасных и не контролируемых источников инфразвука являются именно естественные источники (рисунок 2) [9].

а - цунами; б - ураган; в - животные; г - гроза; д – землетрясение

Рисунок 2 - Естественные источники инфразвука

 

Рассмотрев естественный инфразвук, не стоит забывать так же и о техногенном инфразвуке, который несет в себе большую опасность. Различное крупногабаритное оборудование при возвратно поступательном движении, при ударном возбуждении конструкций и колебании поверхностей больших размеров, является источником инфразвука. Примерами такого оборудования может являться: станки, ветрогенераторы, поршневые компрессоры, сабвуферы, турбины, реактивные и судовые двигатели. На производстве инфразвук сочетается с низкокачественным звуком и низкочастотной вибрацией.

В наше время, из за резкого скачка в развитии промышленного производства и транспорта, увеличение источников инфразвука и возрастанию его в окружающей среде стало настоящим бедствием. Основные техногенные источники инфразвука в городе приведены в таблице 2.

 

Таблица 2 –  Техногенные источники инфразвука

Источник инфразвука	Частота, Гц	Уровень, дБ
Автомобильный транспорт	Весь спектр	Снаружи 70 – 90, внутри 120
Железнодорожный транспорт и трамваи	10 - 16	85 – 120 (внутри и снаружи)
Промышленные установки аэродинамического и ударного действия	9 – 12	До 90 – 105
Вентиляционные установки для промышленных помещений, в метрополитене	3 - 20	До 75 – 95
Реактивные самолеты	20	До 130

 

Выявление инфразвука на производстве производится по следующим признакам:

технический – высокая удельная мощность при сравнительно низком числе оборотов, ходов, ударов ;

конструктивный – большие габаритные размеры двигателей или рабочих органов, наличие замкнутых звукоизолированных кабин;

строительный – ограждения и перекрытия источников шума большой площади, наличие замкнутых звукоизолированных кабин.

Большое количество технологических процессов сопровождается инфразвуком. Уровни интенсивности ИЗ для следующих источников:

газотурбинные установки - ( 2 - 6 ) Гц, 120 - 133 дБ;

поршневые компрессоры - ( 4 - 20 ) Гц, 112 - 123 дБ;

тепловозы - ( 2 - 32 ) Гц, 123 - 131 дБ;

грузовые автомашины - ( 2 - 32 )Гц, 117 - 128 дБ;

вибростенды, грохоты - ( 2 - 25) Гц, 113 - 127 дБ;

промышленные воздуходувки - ( 3 - 12) Гц, 110 - 130 дБ.

Особенности инфразвука таковы, что нередки ситуации, когда общий уровень шума промышленной установки не превышает допустимый уровень, но уровень ИЗ превышает установленные нормы. Измерение интенсивности ИЗ около воздухозаборных шахт поршневых компрессоров показало, что уровень ИЗ имеет показания в 109 дБ, не смотря на то что уровень шума не превышал 96 дБ.      

Многие причины становятся источниками ИЗ колебаний в атмосфере земли, такие как: космические лучи, гравитационные воздействия космических объектов, падения метеоритов, ядерные взрывы, геосферные процессы. Ритмика солнечной активности отражается в спектре ИЗ колебаний атмосферы, что объясняет связь солнечной активности и биосферных процессов.

Так же инфразвук тесно связан с геомагнитными вариациями, так как до и после крупных землетрясений ИЗ – спектр характерно изменялся.

Из всего вышесказанного можно сделать вывод и том, что ИЗ – волны играют огромную роль во взаимодействии Солнца, атмосферы и литосферы.

 

⇐ Предыдущая1234Следующая ⇒

Поделиться: