Ноя 14

Методика оценки заглушающих свойств шумозащитного шлема

(Методика оценки заглушающих свойств шумозащитного шлема. – В. С. Кузнецов, Ю. В. Крылов, М. И. Катало в, В. А. Курашвили)

Постоянное возрастание интенсивности авиационного шума требует дальнейшего совершенствования средств индивидуальной защиты. Один из путей изоляции головы человека от высокоинтенсивного шума заключается в применении шумозащитных шлемов, которые уже сейчас используются на производстве, где уровни шума превышают 125 дб.

Главным элементом шумозащитного шлема (ШШ) является жесткая упругая каска, служащая механической основой всей конструкции. Каска соприкасается с головой по периметру краевого валика, обтянутого кожей, который обычно изготавливается из пористого материала. Для повышения эффективности шумовой защиты непосредственно уха внутри шлема монтируются слуховые заглушки, которые в ряде случаев используются для крепления телефонов связи. Внутренняя поверхность шлемов выстилается звукопоглотителем, снаружи имеется подбородочный ремешок. Общий вид шумозащитного шлема и его положение на голове показаны на рис. 1.

Эффективность шумозащитных свойств противошумов определяется их способностью изолировать слуховой орган от проникновения шума. Для измерения величины снижения шума с помощью индивидуальных противошумов применяются: метод смещения порогов слышимости, физический метод измерения интенсивности шума, проникающего под шлем, и метод баланса громкости. Первый из названных методов принят как основной в ГОСТе по индивидуальным заглушкам. Вайнриб и Таджер (1960) использовали указанные методы для оценки эффективности слуховых заглушек. Методом смещения порогов слуха были получены результаты, на 3-5 дб превышающие данные двух других методов. Однако, учитывая разброс величин затухания для отдельных индивидуумов, авторы делают вывод о несущественности этой разницы.

Принцип защиты от шума шумозащитными шлемами имеет некоторые особенности по сравнению с заглушками, втулками и другими противошумами, поскольку шлемы изолируют не только слуховой проход и околоушную область, но и закрывают значительную часть головы. В связи с этим оценка эффективности ШШ может дать несколько иные результаты, которые получены Вайнрибом и Таджером.

Рис. 1. Общий вид шумозащитного шлема

В наших исследованиях приняли участие 15 испытуемых. Шумозащитные свойства шлемов определялись на дискретных частотах 125; 250; 500; 1000; 1500; 2000; 3000; 4000; 6000 и 8000 Гц, которые подавались с аудиометра АУ-5 на динамик, располагаемый на более широкой стороне акустической камеры. Испытуемых размещали таким образом, чтобы голова находилась в определенной точке относительно динамика. Достоверность результатов обеспечивалась трехкратным измерением на всех частотах. Затем определялась средняя величина смещения порога.

Другим методом, применяемым в нашей работе для оценки эффективности ШШ, являлся метод приравнивания громкости. Приравнивание громкости тонов одной частоты – достаточно простая методика, быстро усваиваемая большинством обследуемых. Испытуемого в ШШ помещали в замкнутую камеру объемом 2 м3, на боковых стенках которой были укреплены 60 динамиков 5-ГД-14. Сигнал в виде дискретных частот 75; 125; 250; 500; 750; 1000; 1500 и 2000 Гц подавался в динамики от звукового генератора. Интенсивность сигнала произвольно изменялась в пределах от 100 до 130 дб. Затем интенсивность тона уменьшалась до нуля. Испытуемый снимал ШШ и устанавливал громкость подаваемого тона, равную той, которую воспринимал при надетом шлеме.

Результаты подбора равной громкости оценивались путем измерения микрофоном интенсивности поля перед шлемом и на входе в слуховой канал человека при снятом шлеме. Замеры на каждой частоте производились 5-15 раз до получения стабильных результатов.

Таким образом, при субъективных измерениях нами применялись как пороговые, так и надпороговые методы. Наконец, выполнялись акустические измерения затухания, вносимого ШШ, с помощью микрофонных акустических зондов диаметром 2 мм с микрофоном типа 4133. Голова испытуемого фиксировалась в звуковом поле, создаваемом стоваттным громкоговорителем Р-100 или шумовой установкой с 60 динамиками. Интенсивность внешнего поля измерялась в точке, находившейся на границе со шлемом, где с помощью микрофона обнаруживался максимальный уровень. Чувствительность измерительной системы с зондом определялась на всех частотах всякий раз, когда производились измерения. Один зонд устанавливался под шлемом таким образом, чтобы открытый его конец располагался против входа в слуховой проход или в другой выбранной точке. Второй зонд того же диаметра находился рядом с микрофоном во внешнем поле. С их помощью можно получить достоверные результаты при условии, что затухание, вызванное применением шлема, было не более 35 дб. В противном случае вибрации незащищенной части зонда создавали шум, превышающий измеряемый под шлемом уровень. Путем субъективных измерений показано, что щель диаметром 2 мм, создаваемая зондом, не влияет на шумозащиту шлемов на частотах до 1000 Гц.

Все измерения проводились при высоких интенсивностях внешнего звукового поля (от 100 до 130 дб) на частотах от 30 до 2000 Гц. При меньших уровнях воздействующих сигналов интенсивность шума внутри шлема может оказаться соизмеримой со звуком пульсации сосудов, шорохами, скрипом зубов и т. д. Во избежание ошибок измерения, вызванных этими факторами, использовалась частотная фильтрация сигналов, проникающих внутрь шлема с помощью спектрометра.

Проведенные исследования позволили установить, что эффективность ШШ не зависит от интенсивности внешнего звукового поля. На рис. 2 графически показаны изменения амплитуд виброускорений, зарегистрированных на верхней точке ШШ и на массивной плите (в качестве контроля) при нахождении их в звуковом поле интенсивностью от 100 до 130 дб, создаваемом одним л тем же излучателем.

Рис. 2. Изменение амплитуды механических колебаний ШШ при увеличении интенсивности внешнего звукового поля различных частот:

сплошная линия – виброускорения шлема;

пунктирная – виброускорения массивной плиты (контроль).

Для исследуемых частот кривые зависимости уровня механических колебаний от интенсивности поля располагались параллельно, что свидетельствовало о линейности колебаний рассматриваемой конструкции.

Дальнейшие определения шумозащитных свойств шлемов физическим методом и уравниванием громкости проводились при интенсивности звукового поля около 110 дб. Зависимость величины шумозащиты шлемов от частоты, полученная путем измерения микрофоном с зондом, показала, что на частотах ниже 125 Гц заглушки не улучшают защитные свойства шлемов. Наши исследования подтвердили положение, что шумозащитные свойства индивидуальных противошумов в сильной степени зависят от их подгонки, размеров и анатомических особенностей костей черепа, слуховых проходов, скуловых и околоушных областей обследуемых. Поэтому в  каждом случае необходимо рассматривать характер шумоглушения для конкретного лица, использующего противошумы. Однако при получении общих закономерностей средняя величина звукозаглушения является более удобным показателем.

На рис. 3 показаны результаты измерения характера шумозащиты шлемов, полученные тремя способами: по величине смещения порогов слышимости, физическими измерениями с помощью микрофона и приравниванием громкости.

Рис. 3. Частотные характеристики звукозаглушения ШШ с внутренними заглушками:

1 – пороговый метод;

2 – измерено микрофоном;

3 – приравнивание громкости.

Наилучшие результаты шумоглушения при использовании шлемов с заглушками получены пороговым методом измерения, несколько хуже (на 4–6 дб) – при измерении зондом и наиболее низкие – при надпороговых тестах. Это положение сохраняется и для шлемов без заглушек. Разница между пороговым и надпороговым методом может достигать на некоторых частотах 10–12 дб, что представляется важным моментом и требует специального обсуждения.

Цель настоящей работы заключалась в сопоставлении различных методов оценки эффективности шлемов и определении способа, наиболее адекватного условиям их работы. Полученные различными методами результаты довольно сильно различались между собой. Различие между верхней и средней кривыми, по-видимому, объяснялось тем, что при пороговом методе измерения определялось смещение порогов слышимости при открытом ухе и закрытом шлемом. Как известно, открытое ухо в свободном звуковом поле оказывается более чувствительным, чем при подведении к нему звуковой энергии посредством телефона, что объясняется фокусирующей способностью ушной раковины. Характер функционирования уха при надетом шлеме больше соответствует измерению порога при возбуждении звука телефоном. За счет этого увеличивается величина различия порогов слышимости, что равносильно повышению коэффициента шумозащиты шлема.

Несколько иной причиной обусловлен нижней кривой, найденной методом приравнивания громкости. При использовании порогового метода испытуемый сообщает, что он слышит звук в тот момент, когда звуковая энергия достигает величины, достаточной для возникновения ощущения. Это то минимальное количество энергии, которое проходит к чувствительным образованиям внутреннего уха кратчайшим путем.

Звуковая энергия может проникать через щели между шлемом и головой или передаваться шлемом, воздействуя на барабанную перепонку и систему слуховых косточек. Иными словами, звук попадает во внутреннее ухо воздушным путем.

Характер формирования громкости на уровнях звукового давления около 100 дб несколько отличается от рассмотренного механизма получения пороговых слуховых ощущений. В этом случае, наряду с колебаниями, проникающими к слуховому органу описанным воздушным путем, определенную роль играют вибрации, достигающие чувствительных образований уха благодаря костной проводимости. Роль костной проводимости особенно повышается при использовании противошумов, которые, с одной стороны, изолируют ухо от воздушных колебаний, с другой – существенно облегчают передачу звуков прилегающим тканям. Видимо, это послужило основанием для утверждения, что в случае применения противошумов костная проводимость обостряется (Я. С. Темкин). Указанное явление не обнаруживается при пороговых исследованиях, так как порог слышимости при костной проводимости на 40 дб больше воздушной. Энергия, передаваемая конструкцией ШШ костным образованиям черепа при малых интенсивностях звуковых волн, оказывается подпороговой и не участвует в формировании ощущения.

Естественно предположить, что звуки, проникающие к внутреннему уху благодаря костной проводимости, способствуют снижению величины шумоглушения, получаемой методом приравнивания громкости, и вызывают большой среднеквадратичный разброс показателей за счет разнофазового сложения волн.

Разработанный новый метод оценки эффективности шумозащитных шлемов для ИТС является наиболее адекватным при испытании упругих шлемов, защищающих от сверхмощных авиационных шумов не только ухо и околоушную область, но и всю голову.

Похожие статьи:

  1. Психофизиологические особенности слуха и требования к объективным шумомерам В. С. Кузнецов Важнейшей характеристикой акустических шумов, в основном определяющей...
  2. Допустимая интенсивность шума при применении шумозащитного шлема (Об определении допустимых величин шумового воздействия при использовании шумозащитных шлемов....
  3. Шумы высокой интенсивности (К проблеме общей защиты организма от авиационных шумов высокой интенсивности....

автор admin \\ теги: ,



Комментарии закрыты.