SV 104. Снижение неопределенности результата измерения шума на рабочем месте

В случае мобильных работников с непредсказуемым форматом деятельности, выполняющих многочисленные и комплексные рабочие операции, действующие в России методы измерения шума на рабочих местах предписывают выполнять длительные измерения с применением персонального шумомера.

При таком подходе, рабочий, на котором установлен персональный шумомер, неизбежно (вольно или невольно) оказывает влияние на измерение, поэтому стандарт рекомендует оператору, выполняющему это измерение, контролировать поведение работника. Но следует учесть, что это длительные измерения, которые часто связаны с тяжелыми условиями труда, и выполнить данную рекомендацию со стороны оператора бывает весьма проблематично.

Однако, благодаря современным, интеллектуальным персональным шумомерам, такие помехи могут быть идентифицированы и исключены из конечного результата, повышая тем самым точность оценки сменного воздействия производственного шума.

В работе представлен анализ реального измерения с целью выявления вклада в конечный результат помех, связанных:

• с источниками шума непроизводственного происхождения (музыка);
• с умышленным увеличением воздействия шума, за счет намеренного расположения шумомера рядом с шумным объектом;
• с ударами по корпусу и микрофону в процессе выполнения измерения.

Метод измерения

Анализировался результат измерения, выполненный новейшим персональным шумомером, анализатором спектра SV 104, производства фирмы SVANTEK (Польша).

SV 104 соответствует требованиям, предъявляемым к шумомерам 2 класса по ГОСТ 18187-2010 и МЭК 61252:2002. Этот прибор предназначен для выполнения измерений на рабочих местах по методике ГОСТ Р ИСО 9612-2013, а также многих других профессиональных стандартов, в частности: ACGIH, NIOSH, OSHA.

Помимо измерения стандартных одночисловых значений L_Aeq, L_Ceq, L_Cpeak и многих других, прибор выполняет анализ сигнала в 1/1 октавном спектре с одновременной записью временной истории всех параметров с очень коротким шагом записи (от 100 мс), осуществляет аудиозапись, как всего измерения, так и выборочных звуковых событий.

Прибор обладает детектором движения, позволяющим выявлять и фиксировать периоды времени, когда он находится в неподвижном состоянии. Совпадение состояния покоя с увеличением уровня звука может означать, что рабочий самостоятельно снял с себя шумомер и расположил его рядом с шумным оборудованием.

Встроенный в прибор трёхосевой акселерометр непрерывно измеряет и записывает собственную вибрацию, фиксируя механические удары по корпусу и микрофону.

Для обработки и анализа полученных результатов применялось программное обеспечение «Помощник». ПО «Помощник» - простой и удобный инструмент автоматического вычисления сменного воздействия производственного шума с возможностью выявления, выделения и исключения из общего результата вклада различных источников помех.

Измерения выполнялись на рабочем месте оператора металлообрабатывающего центра в механической мастерской в течение всей рабочей смены (длительность измерения составила более 7 часов). Основным источником шума был станок с ЧПУ, выполнявший операции резки и шлифовки металлических деталей. Персональные шумомеры SV 104 были установлены на оба плеча рабочего таким образом, чтобы микрофоны располагались в 10 см от уха человека – Рис 2. Оба прибора были настроены одинаково на запись временной истории измерения с шагом 500 мс, при этом включалась аудиозапись происходящих событий, если уровень звука превышал пороговое значение в 85дБА.

Рис. 2. Рабочее место в мастерской и положение шумомеров.

В качестве непроизводственного источника шума использовалась громкая музыка, которую рабочий периодически включал в течение рабочей смены.

Шумомер на левом плече несколько раз ударялся о твердые предметы для имитации помех, связанных с механическим воздействием на корпус и микрофон прибора.

Этот же прибор работник два раза снимал с плеча на общий период времени 1 час 12 минут и помещал на верхнюю крышку защитного кожуха станка для имитации преднамеренных манипуляций с целью увеличить конечный результат измерения – Рис 3.

Рис. 3. Положение шумомера на защитном кожухе станка.

Результаты измерений

Общая длительность всего измерения составила 7 часов 13 минут, включая периоды времени, связанные с действием помех.

Необработанные результаты измерений (включая помехи) представлены в таблице 1

Таблица 1. Необработанные результаты измерений

Этот результат анализировался на предмет влияния упомянутых типов помех на конечный результат.

Влияние источников непроизводственного происхождения (музыка)

Результаты измерений обоих шумомеров включают громкую музыку–Рис 4

Рис. 4. Временная история измерения L_Aeq и L_Cpeak со спектрограммой события, связанного с громкой музыкой, записанной прибором, расположенным на левом плече

На временной истории измерения хорошо выделяются два коротких события, связанных с громкой музыкой (общей длительностью 2 минуты 26 секунд).

Идентификация этих событий на принадлежность к источникам непроизводственного шума выполнена двумя методами: анализом спектрограммы и прослушиванием аудиозаписи.

На спектрограмме хорошо видны отличия частотных характеристик музыкального события от частотных характеристик типичных источников шума, характерных для производственного шума на данном рабочем месте. Прослушивание аудиозаписи подтвердило принадлежность событий к музыкальным сигналам.

Громкая музыка привела к увеличению суточной дозы на 1,3 процента (L_Aeq составил 89,9 дБА в течение 2 минут 30 секунд).

Влияние умышленного увеличения воздействия шума за счет намеренного расположения шумомера рядом с шумным объектом

Рис. 5. Временная история измерения L_Aeq за рабочую смену двумя шумомерами

Встроенным в шумомер детектором движения (за всё время измерения) были обнаружены два периода отсутствия какого-либо движения персонального шумомера с левого плеча. Эти два периода выделены маркером на графике истории измерения – Рис 5. Суммарная длительность этих периодов составила 1 час 12 минут. Эти события связаны с периодами времени, когда персональный шумомер лежал на верхней панели кожуха станка вместо того, чтобы находиться на плече рабочего.

Суммарно это увеличило вклад в общее сменное воздействие, полученное шумомером с левого плеча, на 13,7%.

Дополнительно можно сравнить графики историй измерений, выполненных двумя шумомерами.

Синий график - история измерения, выполненного шумомером, находившемся на левом плече, включая периоды времени, когда он лежал на верхней панели станка. Накопленное значение L_Аeq за этот период составило 84,6 дБА.

Красный график - история измерения, выполненного шумомером, находившемся на правом плече. Этот шумомер все время располагался на рабочем. Накопленное значение L_Аeq за этот период составило 69,0 дБА. Все это время рабочий находился в пределах 0,5 - 2,5 метра от станка с ЧПУ.

Влияние ударов по корпусу и микрофону шумомера

Рис. 6. Временная история измерения L_Aeq и L_Cpeak с записью трех механических ударов по корпусу прибора

Встроенный трёхосевой акселерометр автоматически фиксирует все механические удары по корпусу и микрофону прибора.

Пример трех ударов по корпусу шумомера показан на – Рис 6 (выделены голубым маркером «Высокий уровень вибрации»).

Эти три события обеспечили 5.9% вклада в сменное воздействие вибрации. За все время измерений (более 7 часов) было зафиксировано и автоматически выделено маркером «Высокий уровень вибрации» семнадцать событий, связанных с ударами по корпусу прибора. Суммарно все семнадцать ударов дали около 87,6% из 106.1% вклада в общее сменное воздействие.

Влияние импульсного шума, в том числе вызванного ударами по корпусу, оказывает большое влияние на конечное воздействие. Поэтому следует иметь ввиду, что в случае, если программное обеспечение автоматически выделило некие события маркером «Высокий уровень вибрации», считая, что они вызваны артефактами, оказавшим воздействие только на микрофон, а не на ухо работника, целесообразно проверить этот факт, поговорив с рабочим. Это поможет убедиться, что имел место артефакт, связанный с ударом по микрофону или корпусу прибора, а не реальный импульсный шум, который может быть очень вреден для человека. В случае реального импульсного шума игнорировать его в конечном результате недопустимо.

Удары по шумомеру могут вызвать повреждение классических конденсаторных или керамических микрофонов. Однако, SV104 оснащен чрезвычайно надежным микрофоном, созданным по MEMS технологии, и изменение чувствительности этого микрофона в процессе эксперимента не наблюдалось. Это было подтверждено путем сравнения калибровочных поправок микрофона, полученных до и после измерения. Калибровка шумомера выполнялась с помощью калибратора 1 класса SV35 на опорном уровне звукового давления 114 дБ. Изменение калибровочной поправки составило 0,02 дБ.

Итоговый результат оценки сменного воздействия производственного шума

Вклад трёх разновидностей помех, рассмотренных в данном примере, показан на Рис 6. Программное обеспечение «Помощник» автоматически идентифицирует их и вычисляет вклад, отображая в таблице под графиками истории измерений. Влияние помех на показания шумомера, расположенного на левом плече, приведено в таблице 2.

Таблица 2. Влияние помех

Измерения начались с началом рабочей смены и продолжались 7 часов 13 минут, поэтому этот период рассматривается как общее время воздействия шума. При расчете итогового воздействия время, в течение которого наблюдались помехи не должно быть вырезано из общего времени расчета, поскольку рабочий в эти периоды времени продолжал находиться на своем рабочем месте.

После исключения значений, связанных с помехами, в ПО «Помощник» было вычислено итоговое сменное воздействие LEx,8h, которое составило 71,3 дБА (эквивалентный уровень L_Aeq = 71,8  дБA за 7 часов 13 минут), что составляет 4,3% от допустимой дозы за рабочую смену.

Выводы

Звук, имеющий непроизводственное происхождение, способен сильно повлиять на результат измерения и изменить оценку шумового воздействия. Таким образом, при измерениях шума на реальных рабочих местах остро встает вопрос о необходимости идентификации его источников. Современные персональные шумомеры позволяют решить эту задачу, предлагая оператору различные формы представления результата, а именно: история измерения, спектрограмма, аудиозапись происходящих при измерении событий, контроль ударов по корпусу и микрофону, детектор движения шумомера.

Манипуляции с уровнем шума от производственного оборудования путем изменения позиции шумомера относительно этих источников трудно выявить, так как при этом практически не меняются частотные характеристики, а также не меняется характер воздействия. Прослушивание аудиозаписи не позволит выявить серьёзных изменений в характере записанного шума. Но попытки такого влияния на результат можно идентифицировать по встроенному детектору движения, фиксирующему подозрительные периоды покоя при резком увеличении уровня звука.

Удары по корпусу шумомера или микрофону персонального шумомера оказывают сильное влияние на итоговое значение воздействия. Поэтому крайне важно иметь возможность идентифицировать и различать высокие уровни звука, которые реально слышит человек, и события, вызванные намеренными или случайными ударами по микрофону или корпусу прибора. Сигналы, связанные с такими событиями, должны быть удалены из расчета для получения реальной оценки сменного воздействия производственного шума.