ПЕРСОНИФИЦИРОВАННЫЙ АКУСТИЧЕСКИЙ ДОЗИМЕТР

Работа выполнена при поддержке РФФИ, проект №18-08-00244
Полезная модель относится к средствам персонифицированного акустического мониторинга условий труда, а именно - к измерителям шума.
Из уровня техники известен дозиметр шума (патент на полезную модель RU №59244, «Дозиметр шума», МПК G01H 11/06, опубл. 10.12.2006), включающий последовательно соединенные микрофон, предварительный усилитель, цепь коррекции, усилитель, вычислительный блок, индикатор, при этом он дополнительно содержит три цепи частотной коррекции и два усилителя, а вычислительный блок снабжен двумя дополнительными входами, при этом выход усилителя соединен с входом первой дополнительной цепи коррекции, выход которой подключен к входу вычислительного блока и входу дополнительного усилителя соединенного со входом второй дополнительной цепи коррекции, выход которой соединен со вторым входом вычислительного блока и со входом второго дополнительного усилителя, выход которого соединен со входом третьей дополнительной цепи коррекции, выход которой соединен с третьим входом вычислительного блока.
Недостатками этого технического решения являются: отсутствие возможности вычисления показателей акустической обстановки, определенных санитарными нормами и правилами и отсутствие возможности индикации пользователю акустической опасности условий жизнедеятельности.
Технической задачей предлагаемой полезной модель является обеспечение мониторинга акустической безопасности населения, жизнедеятельность которого сопряжена с воздействием шума, уровни которого превышают предельно допустимые.
Достигаемый технический результат заключается в обеспечении возможности персонифицированного акустического мониторинга условий труда с помощью одного устройства.
Решение технической задачи обеспечивается тем, что в персонифицированном акустическом дозиметре, включающем микрофон, предварительный усилитель, цепь коррекции, три усилителя, три цепи частотной коррекции, блок приема-передачи, накопитель с энергонезависимой памятью, двухрежимный индикатор исправности, модуль электропитания, вычислительный блок, оборудованный встроенными часами и календарем, при этом микрофон через предварительный усилитель и цепь коррекции соединен с входом первого усилителя, выход которого соединен с входом первой цепи частотной коррекции, выход которой подключен к входу вычислительного блока и входу второго усилителя, соединенного со входом второй цепи частотной коррекции, выход которой соединен со вторым входом вычислительного блока и со входом третьего усилителя, выход которого соединен со входом третьей цепи частотной коррекции, выход которой соединен с третьим входом вычислительного блока, согласно полезной модели, вычислительный блок выполнен с возможностью вычисления показателей: эквивалентный уровень звука за рабочую смену измеренный с частотной коррекцией по шкале «А», эквивалентный уровень звука за рабочую смену рассчитанный за 8 часов рабочей смены, максимальный уровень звука, измеренный с временной коррекцией 1 с, максимальный уровень звука, измеренный с временной коррекцией 40 мс, пиковый уровень звука по шкале «C», эквивалентный общий уровень инфразвука за рабочую смену, максимальный общий уровень инфразвука, измеренный с временной коррекцией S в диапазоне частот 1,4…22 Гц, эквивалентный уровень звукового давления за рабочую смену в октавной полосе частот 2 Гц, эквивалентный уровень звукового давления за рабочую смену в октавной полосе частот 4 Гц, эквивалентный уровень звукового давления за рабочую смену в октавной полосе частот 8 Гц, эквивалентный уровень звукового давления за рабочую смену в октавной полосе частот 16 Гц, уровень звукового давления в октавной полосе частот 31,5 Гц, уровень звукового давления в октавной полосе частот 63 Гц, уровень звукового давления в октавной полосе частот 125 Гц, уровень звукового давления в октавной полосе частот 250 Гц, уровень звукового давления в октавной полосе частот 500 Гц, уровень звукового давления в октавной полосе частот 1000 Гц, уровень звукового давления в октавной полосе частот 2000 Гц, уровень звукового давления в октавной полосе частот 4000 Гц, уровень звукового давления в октавной полосе частот 8000 Гц, эквивалентный уровень звука А за месяц, эквивалентный уровень звука А за год, эквивалентный уровень звука А за произвольный период рабочего стажа, индикатор выполнен с возможностью цветового кодирования акустической опасности условий жизнедеятельности, причем микрофон, предварительный усилитель, цепь коррекции, три усилителя, индикатор, три цепи частотной коррекции, блок приема-передачи, накопитель с энергонезависимой памятью и вычислительный блок соединены по топологии «активная звезда», центром которой является вычислительный блок.
Составные части заявляемого устройства и все внешние устройства, разъемами для подключения которых оборудовано заявляемое устройство, известны на дату подачи заявки:
микрофон может быть выполнен в варианте, описанном в патенте на изобретение RU №2533932,
предварительный усилитель может быть выполнен в варианте, описанном в патенте на полезную модель RU №51751,
цепь коррекции может быть выполнена в варианте, описанном в патенте на изобретение RU №2528088,
усилители могут быть выполнены в варианте, описанном в патенте на изобретение RU №2434317,
цепи частотной коррекции могут быть выполнены в варианте, описанном в патенте на изобретение RU №2459348,
блок приема-передачи может быть выполнен в варианте, описанном в патенте на изобретение RU №2527729;
накопитель с энергонезависимой памятью может быть выполнен в варианте, описанном в патенте на изобретение RU №2352001;
двухрежимный индикатор исправности устройства может быть выполнен в варианте, описанном в патенте на полезную модель RU №108863;
модуль электропитания может быть выполнен в варианте, описанном в патенте на изобретение RU №2637491;
вычислительным блоком является встраиваемая система (англ. embedded system) - специализированная микропроцессорная система управления, концепция разработки которой заключается в том, что такая система работает, будучи встроенной непосредственно в устройство, но в то же время не воспринимается как компьютер (так как не имеет обычного монитора и клавиатуры, не отображает привычной операционной системы и другого программного обеспечения) - модельный ряд микрокомпьютеров насчитывает тысячи наименований и модификаций;
кабель, которым соединены компоненты заявляемого устройства, обеспечивают двунаправленную передачу сигналов - например, типовой кабель витой пары 6 или 5 категории.
Заявляемое устройство работает следующим образом.
Акустические колебания преобразовываются микрофоном в электрический сигнал, усиливающийся предварительным усилителем и поступающий на цепь частотной коррекции с амплитудно-частотной характеристикой, соответствующей частотной характеристике А. С выхода этой цепи частотной коррекции сигнал через усилитель поступает на цепь частотной коррекции с амплитудно-частотной характеристикой, соответствующей частотной характеристике В.
С выхода цепи частотной коррекции сигнал поступает на вход вычислительного блока и, через усилитель, на цепь частотной коррекции с амплитудно-частотной характеристикой, соответствующей частотной характеристике С.
Это позволяет проводить одновременное измерение акустического шума с тремя частотными характеристиками А, В, С. Выходы трех цепей частотной коррекции соединены с тремя входами вычислительного блока.
Вычислительный блок обеспечивает расчет информативных показателей акустической обстановки (эквивалентный уровень звука за рабочую смену, измеренный с частотной коррекцией по шкале «А», эквивалентный уровень звука за рабочую смену, рассчитанный за 8 часов рабочей смены, максимальный уровень звука, измеренный с временной коррекцией 1 с, максимальный уровень звука, измеренный с временной коррекцией 40 мс, пиковый уровень звука по шкале «C», эквивалентный общий уровень инфразвука за рабочую смену, максимальный общий уровень инфразвука, измеренный с временной коррекцией S в диапазоне частот 1,4…22 Гц, эквивалентный уровень звукового давления за рабочую смену в октавной полосе частот 2 Гц, эквивалентный уровень звукового давления за рабочую смену в октавной полосе частот 4 Гц, эквивалентный уровень звукового давления за рабочую смену в октавной полосе частот 8 Гц, эквивалентный уровень звукового давления за рабочую смену в октавной полосе частот 16 Гц, уровень звукового давления в октавной полосе частот 31,5 Гц, уровень звукового давления в октавной полосе частот 63 Гц, уровень звукового давления в октавной полосе частот 125 Гц, уровень звукового давления в октавной полосе частот 250 Гц, уровень звукового давления в октавной полосе частот 500 Гц, уровень звукового давления в октавной полосе частот 1000 Гц, уровень звукового давления в октавной полосе частот 2000 Гц, уровень звукового давления в октавной полосе частот 4000 Гц, уровень звукового давления в октавной полосе частот 8000 Гц, эквивалентный уровень звука А за месяц, эквивалентный уровень звука А за год, эквивалентный уровень звука А за произвольный период рабочего стажа) по методикам изложенным в:
Шум на рабочих местах, в помещениях жилых, общественных зданий и на территории жилой застройки / Санитарные нормы СН 2.2.4/2.1.8.562-96. М.: Минздрав России, 1996. 8 с.;
Санитарно-эпидемиологические требования к физическим факторам на рабочих местах / Санитарные правила и нормы СанПиН 2.2.4.3359-16. М.: Росздравнадзор, 2016. 69 с.;
Вильк М.Ф., Глуховский В.Д., Курьеров Н.Н., Панкова В.Б., Прокопенко Л.В. Современный методический подход к оценке акустической нагрузки на членов летных экипажей воздушных судов гражданской авиации // Медицина труда и промышленная экология. 2017. №3. С. 27-32.
Для реализации вычислений названных показателей акустической обстановки вычислительный блок оборудован встроенными часами и календарем.
К выходу вычислительного блока подключен двухрежимный индикатор исправности, выполненный с возможностью цветового кодирования акустической опасности условий жизнедеятельности, предназначенный для цветового информирования пользователя дозиметра о потенциально опасной акустической обстановке. Потенциальная опасность акустической обстановки рассчитывается по алгоритму, заложенному в вычислительный блок, на основе регистрируемых и рассчитываемых показателей акустической обстановки. Методики расчета потенциальной опасности акустической обстановки представлены, например, в:
Харитонов В.В., Кленков Р.Р., Пенчученко В.В., Абашев В.Ю., Шешегов П.М., Зинкин В.Н. Авиационный шум и риск снижения надежности действий летного состава // Безопасность жизнедеятельности. 2018. №1 (205). С. 32-38.
Солдатов С.К., Зинкин В.Н., Богомолов А.В., Кукушкин Ю.А. Человек и авиационный шум // Безопасность жизнедеятельности. 2013. №9. С. 24.
Зинкин В.Н., Богомолов А.В., Драган С.П., Ахметзянов И.М. Анализ рисков здоровью, обусловленных сочетанным действием шума и инфразвука // Проблемы анализа риска. 2011. Т. 8. №4. С. 82-92.
Солдатов С.К., Кукушкин Ю.А., Зинкин В.Н., Богомолов А.В., Кирий С.В., Шешегов П.М., Шишкин О.Ю., Казачков В.В. Методическое обеспечение оценивания и прогнозирования работоспособности операторов, подвергающихся воздействию авиационного шума // Безопасность жизнедеятельности. 2006. №4. С. 11-20.
Щербаков С.А., Кукушкин Ю.А., Солдатов С.К., Богомолов А.В., Зинкин B.Н., Шишов А.А., Кирий С.В. Методическое обеспечение и результаты исследования акустической обстановки на рабочих местах специалистов, подвергающихся воздействию авиационного шума // Биомедицинская радиоэлектроника. 2007. №12. С. 21-27.
Блок приема-передачи информации предназначен для приема-передачи информации, например, при решении задач гигиенического мониторинга.
Накопитель с энергонезависимой памятью предназначен для накопления информации об акустической нагрузке пользователя дозиметра и может быть выполнен съемным.
Вычислительный блок управляет функционированием заявленного устройства: микрофон, предварительный усилитель, цепь коррекции, три усилителя, индикатор, три цепи частотной коррекции, блок приема-передачи, накопитель с энергонезависимой памятью, двухрежимный индикатор исправности, модуль электропитания, и вычислительный блок жестко соединены между собой проводами по топологии «активная звезда», центром которой является вычислительный блок.
Двухрежимный индикатор исправности предназначен для отображения состояния дозиметра (исправно/неисправно) по сигналам вычислительного блока.
Модуль электропитания предназначен для обеспечения электропитанием компонентов устройства.
Таким образом, цель применения заявляемой полезной модели достигнута: обеспечен технический результат, который заключается в обеспечении возможности персонифицированного акустического мониторинга условий труда с помощью одного устройства.
Описанные элементы заявляемого устройства функционально взаимосвязаны и находятся в конструктивном единстве, а совокупность его существенных признаков неизвестна из уровня техники. Поэтому заявляемый персонифицированный акустический дозиметр представляет собой новое техническое решение.