Полный справочник санитарного врача - Марина Краснова

Вибрация может измеряться с помощью как абсолютных, так и относительных параметров.

Абсолютными параметрами для измерения вибрации являются вибросмещение, виброскорость и виброускорение.

Основной относительный параметр вибрации – уровень виброскорости, который определяется по формуле:

LV = 10 lg V2 / V02 = 20 lg V / V0,

где V – амплитуда виброскорости, м/с;

V0 = 5 x 10-8 м/с – пороговое значение виброскорости.

Принято различать общую и локальную вибрацию. Общая вибрация действует на весь организм человека через опорные поверхности – сиденье, пол; локальная вибрация оказывает действие на отдельные части тела (ноги или руки).

Причина появления вибрации – неуравновешенное силовое воздействие.

Источниками вибраций является разное производственное оборудование. По источнику возникновения различают транспортную, технологическую, транспортно-технологическую вибрацию.

Технологическая вибрация в свою очередь подразделяется на четыре типа:

1) на постоянных рабочих местах в производственных помещениях, центральных постах управления и др.;

2) на рабочих местах в служебных помещениях на судах;

3) на рабочих местах на складах, бытовых и других производственных помещениях;

4) на рабочих местах в заводоуправлениях, КБ, лабораториях, учебных пунктах, ВЦ, конторских помещениях и других помещениях для умственного труда.

Основные характеристики:

1) колебательная скорость: V, м/с;

2) частота колебаний: f, Гц;

3) среднеквадратичное значение колебательной скорости в соответствующей полосе частот: VC, м/с;

4) логарифм, уровень виброскорости при расчетах и нормировании: LV = 20 lg VC/V0 [дБ], где V0 – пороговое значение колебательной скорости (V0 = 5 x 10-8 м/с).

Чтобы обойти ограничения анализа во временной области, обычно на практике применяют частотный, или спектральный, анализ вибрационного сигнала. Спектральный анализ эквивалентен преобразованию сигнала из временной области в частотную. Частота и время связаны друг с другом. Это очень показательно: события, занимающие большой интервал времени, сжимаются в частотной области до отдельных полос. Временная реализация вибрации несет в себе большое количество информации, которая для невооруженного глаза незаметна.

Все сигналы делятся на стационарные и нестационарные. Стационарный сигнал имеет постоянные по времени статистические параметры. Если вы посмотрите несколько мгновений на стационарный сигнал и затем через какое-то время опять вернетесь к нему, то он будет выглядеть по существу тем же самым, т. е. его общий уровень, распределение амплитуды и стандартное отклонение будут почти неизменными. Роторные машины производят, как правило, стационарные вибрационные сигналы.

Стационарные сигналы подразделяются далее на детерминированные и случайные. Случайные (нестационарные) сигналы непредсказуемы по своему частотному составу и уровням амплитуды, однако их статистические характеристики все-таки почти постоянны. Примеры случайных сигналов – дождь, падающий на крышу, шум реактивной струи, турбулентность в потоке газа или жидкости и кавитация.

Удобной разновидностью логарифмического представления является децибел, или дБ. По существу, он представляет собой относительную единицу измерения, в которой используется отношение амплитуды к некоторому опорному уровню. Децибел (дБ) определяется по следующей формуле:

Lv = 20 lg (U / Uо),

где L – уровень сигнала в дБ;

U – уровень вибрации в обычных единицах ускорения, скорости или смещения;

Uо – опорный уровень, соответствующий 0 дБ.

В российском стандарте используется опорный уровень виброскорости 5 x 10-8 м/с, поэтому российские показания Lv еще на 14 дБ ниже американских. Таким образом, децибел – это логарифмическая относительная единица амплитуды колебаний, которая позволяет легко проводить сравнительные измерения. Любое увеличение уровня на 6 дБ соответствует удвоению амплитуды независимо от исходного значения. Аналогично любое изменение уровня на 20 дБ означает рост амплитуды в 10 раз, т. е. при постоянном соотношении амплитуд их уровни в децибелах будут различаться на постоянное число независимо от их абсолютных значений.

Виброускорение и вибросмещение могут также выражаться в децибелах. Чтобы различать их между собой, будем обозначать децибелы ускорения – AдБ (от acceleration – «ускорение»), децибелы скорости – VдБ (от velocity – «скорость»), а децибелы смещения – DдБ (от displacement – «смещение»). Шкала AдБ является одной из наиболее употребительных; в качестве опорного уровня ускорения обычно используют значение 1 mkg (см. табл. 22)

Таблица 22

Перевод значений виброскорости в децибелы

Научно-технический прогресс, урбанизация привели к тому, что в окружающей среде городов появился физический фактор – вибрация. Область распространения вибрации вышла за рамки промышленного производства, транспортных средств. Нежелательные механические колебания стали возникать на территории жилой застройки, в общественных зданиях.

Особую актуальность проблема вибрации в жилых зданиях приобрела в связи со строительством метрополитена в крупных городах нашей страны и за рубежом.

Сила восприятия механических колебаний зависит от биомеханической реакции тела человека, представляющего собой механическую колебательную систему, обладающую собственным резонансом и резонансом отдельных органов, что и определяет строгую частотную зависимость многих биологических эффектов вибрации. Так, например, для сидящего человека резонанс тела, вызываемый воздействием вибрации и проявляющийся неприятными субъективными ощущениями, наступает на частотах 4–6 Гц, для стоящего – на частотах 5–12 Гц.

Человек ощущает вибрацию от долей герца до 800 Гц, вибрация больших частот воспринимается подобно ультразвуковым колебаниям, вызывая тепловое ощущение.

В большинстве случаев вибрация, создаваемая различными источниками, имеет сложный спектр частот, но отличается разным распределением интенсивности по частотам и разным характером изменения общей вибрационной энергии во времени.

Так же как и шум, вибрация разных частот и интенсивностей оказывает неодинаковое воздействие на организм человека. По характеру воздействия ее классифицируют на общую и локальную. Общая вибрация приложена к опорным поверхностям тела в положении стоя, лежа и сидя. Локальная вибрация обычно приложена к рукам человека и имеет значение при его производственной деятельности.

В городах (в условиях труда и быта человека) обычно имеет значение вибрация, носящая название вибрационных помех, снижающих эффективность труда, особенно умственного, и отдыха человека.

По направлению воздействия на человека вибрации подразделяются на вертикальные и горизонтальные.

Вибрация, проникающая в жилые помещения, в результате круглосуточного длительного воздействия может оказывать также неблагоприятное влияние на жителей городов.

Клинико-физиологическое обследование населения, подвергающегося в жилых помещениях воздействию механических колебаний от объектов рельсового транспорта, выявило объективные физиологические изменения функционального состояния отдельных систем организма, носящие фазный характер. Так, при непродолжительном действии вибрации (1,5 года) на первый план выступают функциональные нарушения ЦНС в виде астенического, астеновегетативного синдромов и неврастении. В группе населения с более длительным сроком проживания (7 лет) чаще регистрируются нарушения деятельности сердечно-сосудистой системы.

Вибрация вызывает повреждения различных органов и тканей, влияет на центральную нервную систему, на органы слуха и зрения, приводит к повышению утомляемости.

Большое влияние вибрация оказывает на работоспособность. При изучении действия вибрации на организм человека следует в первую очередь учитывать частоту колебаний. Более вредной является вибрация, близкая к собственной частоте человеческого тела (6–8 Гц) и рук (30–80 Гц). Вибрация может быть причиной функциональных расстройств нервной и сердечно-сосудистой систем, а также опорно-двигательного аппарата.

Характерные связи между частотой колебаний и возникновением вибрационной болезни приведены Б. В. Андреевой-Галаниной (1967). Из приведенных данных видно, что развитие вибрационной болезни возникает при нижней границе частоты колебаний 35 Гц и верхней – 25 Гц. При вибрационной болезни понижается острота осязания, тактильной, температурной и болевой чувствительности. Наиболее выраженные симптомы вибрационной болезни связаны с отрицательными изменениями кровеносных сосудов.