Портал функционирует при финансовой поддержке Федерального агентства по печати и массовым коммуникациям.

Шум вокруг нас

Доктор физико-математических наук А. ВЯЛЫШЕВ, главный специалист МЧС России.

Герой одного из фантастических рассказов Артура Кларка, придя в концертный зал, достал из кармана изобретенный им прибор и "выключил" голос непонравившейся ему певицы. Спустя тридцать лет, в конце ХХ века, так называемые системы активного снижения шума и вибрации перекочевали со страниц книги в реальную жизнь.

Как же работают такие системы? В начале XVIII века Томас Юнг открыл интерференцию звука. Две звуковые волны от разных источников с одной частотой, накладываясь одна на другую, могут образовывать области повышенного и пониженного уровня звука. Если волны распространяются в одном направлении, то, варьируя их параметры, в определенной области можно получить полное гашение распространяющейся звуковой волны. На этом явлении был основан способ уменьшения шума, предложенный еще в 1933 году в Германии Полем Луэгом. Но тогда практическое использование активных акустических систем оказалось технически невозможным.

В 1970-х годах изящное теоретическое решение нашел советский физик Г. Д. Малюжинец. Он предложил окружить источник шума замкнутой поверхностью, пропускающей звук, на которой определенным образом расположены приемники и излучатели звука. Звуковая волна, падающая на такую поверхность изнутри, выходит наружу, полностью повторяя форму исходного звукового поля, но в противофазе с исходной волной. В результате происходит гашение звукового поля произвольной формы в широком диапазоне частот. Чуть позже подобная система была предложена во Франции М. Жесселем. В настоящее время развитие методов активного гашения звука находится в стадии бурного роста. Достаточно сказать, что более 60% всех публикаций в мире по вопросам борьбы с шумом посвящены именно активному гашению.

Современная технология активного гашения звука представляет собой достаточно сложную систему со специфическими алгоритмами управления. Она состоит, как правило, из приемников звукового сигнала, управляющего процессора и совокупности источников гасящего звукового поля. Используются различные алгоритмы: одни позволяют гасить поле в заданной области, другие уменьшают излучаемую звуковую энергию в целом, третьи могут использовать смешанные критерии управления в зависимости от поставленных задач. Такие системы применяются для создания активной звукоизоляции, активной виброизоляции, а также высокоэффективных индивидуальных средств защиты от шума ("активных наушников"). Акустические активные системы позволяют улучшать акустические характеристики концертных и других залов в тех случаях, когда методы звукопоглощения дают малый эффект или когда требуется, чтобы в зале акустические характеристики менялись в зависимости от мероприятия. В будущем такие системы непременно найдут применение и в городских квартирах. Только с помощью активного гашения звука можно уменьшить шум, проникающий с улицы при открытом окне.

Одна проблема: стоимость систем активного гашения достаточно высока - намного выше стоимости аналогичных пассивных систем. Однако не стоит забывать, что в ряде случаев методы активного гашения оказываются единственным доступным способом снижения шума.

*

Уровень окружающего шума в мире ежегодно растет. В основном это связано с увеличением удельной мощности машин, ведь звуковая энергия производственного процесса составляет определенную долю от общей выработанной машинами энергии. Кроме того, во всех отраслях промышленности наблюдается стремление облегчить конструкции машин и механизмов, уменьшить металлоемкость. А это означает, что их звукоизоляция тоже уменьшается. К счастью, перечень средств борьбы с шумом также постоянно увеличивается, а сами средства совершенствуется. Пока же единственный фактор, существенно ограничивающий широкое использование средств защиты от шума, - необходимость дополнительных финансовых затрат. Но никакие средства борьбы с шумом не помогут, пока каждый не начнет уважать покой окружающих.

См. в номере на ту же тему: Доктор медицинских наук Л. ЭТИНГЕН - Чудо-ухо.


Случайная статья


Другие статьи из рубрики «Техника. Вести с переднего края»

Детальное описание иллюстрации

Громкость звука, определяемая величиной звукового давления, воспринимается человеческим ухом по-разному - на низких и высоких частотах хуже, на средних (от 2 до 5 кГц) - лучше. Это различие усиливается при низком уровне звукового давления. На графике приведены так называемые кривые равной громкости. Хорошо видно, что порог слышимости (0 дБА - нижняя кривая) при частоте 50 Гц приходится на интенсивность звука в 40 дБ, а при частоте 2 кГц (это примерно соответствует частоте жужжания комара или тихого шелеста листвы) интенсивность звука практически равна 0. Кривая болевого порога (120 дБА - верхний график) не менее характерна - низкие звуки, например раскаты грома, слышны хуже, чем высокочастотный рев сирены. На промежуточных уровнях (кривая равной громкости - 60 дБА) одинаково громкими могут казаться гул промышленного вентилятора (80 дБ при 50 Гц), разговор двух людей (60 дБ при 400-600 Гц) и пение соловья (50 дБ при 5 кГц).
Громкость звука, определяемая величиной звукового давления, воспринимается человеческим ухом по-разному - на низких и высоких частотах хуже, на средних (от 2 до 5 кГц) - лучше. Это различие усиливается при низком уровне звукового давления. На графике приведены так называемые кривые равной громкости. Хорошо видно, что порог слышимости (0 дБА - нижняя кривая) при частоте 50 Гц приходится на интенсивность звука в 40 дБ, а при частоте 2 кГц (это примерно соответствует частоте жужжания комара или тихого шелеста листвы) интенсивность звука практически равна 0. Кривая болевого порога (120 дБА - верхний график) не менее характерна - низкие звуки, например раскаты грома, слышны хуже, чем высокочастотный рев сирены. На промежуточных уровнях (кривая равной громкости - 60 дБА) одинаково громкими могут казаться гул промышленного вентилятора (80 дБ при 50 Гц), разговор двух людей (60 дБ при 400-600 Гц) и пение соловья (50 дБ при 5 кГц).