噪音基礎知識上課講義

1、環(huán)境噪聲相關基礎1.描述聲波的基本物理量與概念(1)波長記作人,單位為米(m)o(2)頻率記作f,單位為赫茲(Hz)o(3) (3)聲速入=v/f聲速的大小主要與介質(zhì)的性質(zhì)和溫度的高低有關。同一溫度下，不同介質(zhì)中聲速不同。在20c時，空氣中聲速約為340m/s,空氣的溫度每升高1C,聲速約增力口0.607m/s。聲場(5)波前(波陣面)2、環(huán)境噪聲評價量及其計算2.1.計量聲音的物理量聲功率聲源在單位時間內(nèi)輻射的總聲能量稱為聲功率。常用W表示，單位為瓦(w)。聲功率是表示聲源特性的一個物理量。聲功率越大，表示聲源單位時間內(nèi)發(fā)射的聲能量越大，引起的噪聲越強。聲功率的大小，只與聲源本身有關。聲強聲

2、強是衡量聲音強弱的一個物理量。聲場中，在垂直于聲波傳播方向上，單位時間內(nèi)通過單位面積的聲能稱做聲強。聲強常以I表示，單位為(w/n2)0聲壓目前，在聲學測量中，直接測量聲強較為困難，故常用聲壓來衡量聲音的強弱。聲波在大氣中傳播時，引起空氣質(zhì)點的振動，從M7容氣密度發(fā)生變化。在聲波所達到的各點上，氣壓時而比無聲時的壓強高，時而比無聲時的壓強低，某一瞬間介質(zhì)中的壓強相對于無聲波時壓強的改變量稱為聲壓，記為p(t),單位是Pa。聲音在振動過程中，聲壓是隨時間迅速起伏變化的，入耳感受到的實際只是一個平均效應，因為瞬時聲壓有正負值之分，所以有效聲壓取瞬時聲壓的均方根(7-4)Pt41p2(t)dt式中P

3、t是T時間內(nèi)的有效聲壓，Pa；p(t)為某一時刻的瞬時聲壓，Pa。通常所說的聲壓，若未加說明，即指有效聲壓，若pi,P2,分別表示兩列聲波在某一點所引起的有效聲壓，該點迭加后的有效聲壓可由波動方程導出，為(7-5)22Pt.PiP2聲壓是聲場中某點聲波壓力的量度，影響它的因素與聲強相同。并且，在自由聲場中多聲波傳播方向上某點聲強與聲壓、介質(zhì)密度P存在如下關系(7-6)2.2.聲壓級，聲強級與聲功率級正常人耳剛剛能聽到的最低聲壓稱聽閾聲壓。對于頻率為1000Hz的聲音，聽閾聲壓約為為2XlO-5Pa。剛剛使人耳產(chǎn)生疼痛感覺的聲壓稱痛閾聲壓。對于頻率為1000Hz勺聲音，正常人耳的痛閾聲壓為20P

4、a。從聽閾到痛閾，聲壓的絕對值之比為1:106,即相差一百萬倍，而從聽閾到痛閾，相應聲強的變化為10-12TW/m，其絕對值之比為1:1012,即相差一萬億倍。因此用聲壓或用聲強的絕對值表示聲音的強弱都很不方便。加之人耳對聲音大小的感覺，近似地與聲壓、聲強呈對數(shù)關系，所以通常用對數(shù)值來度量聲音，分別稱為聲壓級與聲強級。(7-7)聲壓級Lp201g衛(wèi)(dB)P0(7-8)聲強級J201gL(dB)10式中：p。為基準聲壓(聽閾聲壓)，2X10-5Pa。I。為基準聲強，2乂10-120/宿與上類似，某聲源的聲功率級定義為聲強級Lw10lg(dB)W。聲強級式中W-基準聲功率，為10-12(w)。聲

5、壓級、聲強級和聲功率級的單位都是分貝。分貝是“級”的單位，是無量綱的量。由聲壓與聲強的關系可以得出，以空氣為介質(zhì)的自由聲場中，常溫常壓下某一點的聲壓級與聲強級近似相等。2.3.分貝的運算由聲壓級、聲強級、聲功率級的定義式可知，級的分貝數(shù)的運算不能按算術法則進行，而應按對數(shù)運算的法則進行。幾個不同的噪聲源同時作用在聲場中同一點上，這點的總聲壓級如何計算呢？從聲壓級的定義出發(fā)，則有n22巴(dB)P02PinPtPtiLpT20lg-10lg-10lg10lgP。P0P01(7-10)n卬則有LPT10lg10而(dB)1當兩個不同的噪聲源同時作用在聲場中同一點上，如果兩個聲源單獨作用產(chǎn)生的聲壓級

6、分別為Lp1和Lp2,且LpRLp2；為計算方便，列出(表7-1)Lp1-Lp2差值相對應的增值AL,這點的總聲壓級Lpt為：表7-1兩個聲源Lp1-LP2差值與增值AL的對應關系Lp1-LP2ALLp1-Lp2AL0361.012.570.822.180.631.890.541.5100.41.2110.3(7-11)LpTLpiL（dB）2.4.頻譜圖及倍頻程頻譜圖除音叉等之外，各種聲源發(fā)出的聲音很少是單一頻率的純音，大多是由許多不同強度，不同頻率的聲音復合而成，統(tǒng)稱復音。在復音中，不同頻率（或頻段）的成分的聲波具有不同的能量，這種頻率成分與能量分布的關系稱為聲的頻譜。描述一個復音中，各頻

7、率成分與能量分布關系的圖形稱為頻譜圖。通常是先測定出該噪聲的各頻率成分與相應的聲壓級或聲功率級，然后以頻率為橫坐標，以聲壓級（聲功率級）為縱坐標進行繪圖，如圖7-1所示。級壓聲程頻倍（2）倍頻程由于一般噪聲的頻率分布寬闊，在實際的頻譜分析中，不需要也不可能對每個頻率成分進行具體分析。為了方便，人們把2020000Hz的聲頻范圍分為幾個段落，劃分的每一個具有一定頻率范圍的段落稱做頻帶或頻程。頻程的劃分方法通常有兩種。一種是恒定帶寬，即每個頻程的上、下限頻率之差為常數(shù)。另一種是恒定相對帶寬的劃分方法，即保持頻帶的上、下限之比為一常數(shù)。實驗證明，當聲音的聲壓級不變而頻率提高一倍時，聽起來音調(diào)也提高一

8、倍（音樂上稱提高八度音程）；為此，將聲頻范圍劃分為這樣的頻帶：使每一頻帶的上限頻率比下限頻率高一倍，即頻率之比為2,這樣劃分的每一個頻程稱1倍頻程，簡稱倍頻程。為了簡明，每個倍頻程用其中心頻率，fc來表示：fc.fufd(Hz)fu和fd,分別為該頻程的上限和下限頻率。我國規(guī)定的倍頻程頻率范圍及中心頻率見表7-2。由該表可見，相鄰兩個倍頻程的中心頻率之比也是2:l。如果在一個倍頻程的上、下限頻率之間再插入兩個頻率，使4個頻率之間的比值由小到大，依次排列。這樣將一個倍頻程劃分為3個頻程，稱這種頻程為1/3倍頻程，每一個1/3倍頻程也用其中心頻率來表示。按照1/3倍頻程的方法,可將聲頻范圍分為更多

9、的頻帶，便于較仔細地研究。圖7-2是按照1/3倍頻程的方法繪制的頻譜圖。表7-2倍頻程及中心頻率頻率范圍(Hz)倍頻程1/3倍頻程下限頻率上限頻率中心頻率下限頻率上限頻率中心頻率45906356.270.86370.889.18089.11121009018012511214112514117816017822420018035525022428225028235531535544740035571050044756250056270863070889180071014001000891112210001122141312501413177816001400280020001778223920

10、002239281825002818354831502800560040003548446740004467562350005623707963005600112008000707989138000891311220100001122014130125002. 5.噪聲的主觀評價噪聲危害的大小，不僅與聲音的強度、頻率成分有關，而且與噪聲的作用時間、起伏變化的程度以及人們工作或者生活的狀態(tài)、情緒有關。為此，需要根據(jù)人們對噪聲的感受程度，即人對噪聲的心理效應，對噪聲作出主觀評價?，F(xiàn)在介紹幾種常用的噪聲主觀評價量。(1)等響曲線與響度級通常，聲音愈響，對人的干擾愈大。實踐證明，人耳對高頻聲較低頻聲敏

11、感，同樣聲壓級的聲音，中、高頻聲顯得比低頻聲更響一些，這是人耳的聽覺特性所決定的。為此人們提出響度級這一概念，用以定量地描述聲音在人主觀上引起的響”的感覺IIO60_631252505001000200040008000頻率Hz圖7-2D800-21型離心鼓風機頻譜圖。20期563125250500IOQ0£000<000SOOO16,000頻率(Mi)圖7-3等響曲線圖。所謂響度級，就是以1000Hz的純音作標準，使其和某個聲音聽起來一樣響，那么此1000Hz屯音的聲壓級就定義為該聲音的響度級。記作Ln,單位為方(Phone)。用實驗的方法可以得到整個聲頻范圍內(nèi)純音的響度級。

12、將頻率不同，響度級卻相同的點連成曲線，便可得到一簇曲線，如圖7-3所示，因為每一條曲線上各點的聲音都一樣響，因此這種曲線稱做等響曲線。每條曲線上的數(shù)字表示聲音的響度級(方值)，即與此聲音同樣響的1000Hz屯音的聲壓級。(2)A、B、C計權聲級用響度級反映人們對聲音的主觀感覺過于復雜，若能通過一種儀器使直接測得的噪聲強度值與人耳的主觀感受近似取得一致，則將大為簡便，這種儀器稱為聲級計。國際電工委員會標準規(guī)定，一般聲級計，可分別模擬40方、70方、100方三條等響曲線設置三套網(wǎng)絡，分別稱做A、B、C網(wǎng)絡，用以分別測定低、中、高三種強度的聲音。聲壓級低于55dBi勺聲音用AW絡；55-85dB之間

13、的聲音用B網(wǎng)絡；85dB以上的聲音用C網(wǎng)絡。由等響曲線可知，同樣聲壓級的聲音，不同頻率時并不等響。因此，聲音訊號輸入A、B、C網(wǎng)絡后，輸出訊號并不與輸入信號相對等，而是有一定的修正。通常，高頻聲顯得更響些，信號輸出時得到增強，修正量為正，低頻聲顯得不那么響，信號輸出時被衰減，修正量為負。衰減與增強的量稱做響應。響應因頻率而異，故稱做頻率響應。噪聲評價量噪聲源評價量可用聲壓級或倍頻帶聲壓級、聲功率級、A聲級、A計權聲功率級。噪聲的影響還同其持續(xù)的時間有關，即和人們接收的噪聲能量有關。在更多情況下，環(huán)境噪聲往往是起伏的，因此又提出了等效A聲級的評價量，以彌補A聲級的不足。聲場中某點在一段時間內(nèi)A計

14、權能量的平均值即該點在這段時間的等效A級。表達式為(7-13)1t也LeqT101g/01010dt(dB)式中，T-規(guī)定的測量時間；La()TC時刻t的瞬時A聲級，dB(A);LeqT定測量時間T內(nèi)的等效A聲級。各國所制定的環(huán)境噪聲標準，一般都指的是等效A聲級值。它也是對我國各類區(qū)域環(huán)境噪聲進行評價的主要評價量。某測點在規(guī)定的測量時間T內(nèi)，有N%時間的聲級超過某一聲級值La時，這個聲級值La稱做累積百分聲級Ln單位為dB(A)。例如L10為70dB(A),即表示在整個測量時間內(nèi)，有10%時間的噪聲都超過70dB(A)。常用的累積百分聲級有L10、L50、L90。L10表示監(jiān)測時間內(nèi)的噪聲平均

15、峰值、L50表示監(jiān)測時間內(nèi)噪聲的中值、L9。表示監(jiān)測時間內(nèi)的噪聲噪聲的背景值。對于穩(wěn)態(tài)噪聲（如工業(yè)噪聲），一般以A聲級為評價量；對于聲級起伏較大（非穩(wěn)態(tài)噪聲）或間歇性噪聲（如公路噪聲、鐵路噪聲、港口噪聲、建筑施工噪聲）以等效連續(xù)A聲級（Leq,dB（A）為評價量。累積百分聲級用以表示隨時問起伏的無規(guī)則噪聲的聲級分布特性，在城市各類環(huán)境噪聲評價中常用作分析的依據(jù)。backtotop3噪聲的測量3. 1噪聲測量儀器噪聲測量常用的儀器：有聲級計、頻譜分析儀、聲級記錄儀與磁帶記錄儀等。根據(jù)不同的測量目的與要求，可選擇不同的測量儀器和不同的測量方法。聲級計是噪聲現(xiàn)場測量的一種基本測試儀器，主要用來測試噪

16、聲的聲級，若和相應的儀器配套，還可進行頻譜分析和振動的測量。聲級計體積小、重量輕，便于攜帶，適用于現(xiàn)場快速測定。聲級計主要由傳聲器、放大器、衰減器，頻率計權網(wǎng)絡及有效值指示表頭組成。聲級計的基本工作原理是，聲壓信號首先通過傳聲器被轉(zhuǎn)換成電壓信號，經(jīng)放大器放大，再通過具有一定頻率響應的計權網(wǎng)絡，經(jīng)過有效值檢波器進入指示器，從表頭得到相應的聲級讀數(shù)。目前使用的較先進聲級計在獲得電壓信號后，經(jīng)模數(shù)轉(zhuǎn)換，用計算機進行數(shù)據(jù)處理。根據(jù)導則要求，噪聲測量，使用GB2875-83聲級計電聲性能及測試方法或IEC651聲級計規(guī)定的2型或性能優(yōu)于2型的聲級計及性能相當?shù)钠渌晫W儀器。評價工作等級為一級或二級，必須

17、使用積分聲級計或具有相同功能的其它測量儀器測量等效連續(xù)A聲級；若噪聲評價工作等級為三級，也可用非積分式聲級計測量連續(xù)等效附級。3.2監(jiān)測規(guī)范與布點原則環(huán)境噪聲的測量，應按下列現(xiàn)行有關的國家標準進行。GB/T1462393城市區(qū)域環(huán)境噪聲測量方法GB966188機場周圍飛機噪聲測量方法GB1234990工業(yè)企業(yè)廠界噪聲測量方法GB1252490建筑施工場噪聲測量方法GB1252590鐵路邊界噪聲限值及其測量方法GBJ12288工業(yè)企業(yè)噪聲測量規(guī)范國家環(huán)境保護局環(huán)境監(jiān)測技術規(guī)范（第三冊噪聲部分）；環(huán)境噪聲現(xiàn)狀測量點布設原則：1 .現(xiàn)狀測點布置一般要覆蓋整個評價范圍，但重點要布置在現(xiàn)有噪聲源對敏感區(qū)

18、有影響的那些點上。2 .對于建設項目包含多個呈現(xiàn)點聲源性質(zhì)（聲源波長比聲源尺寸大得多的情況下，可認為是點聲源）的情況，環(huán)境噪聲現(xiàn)狀測量點應布置在聲源周圍，靠近聲源處測量點密度應高于距聲源較遠處的測點密度。3 .對于建設項目呈現(xiàn)線狀聲源性質(zhì)（許多點聲源連續(xù)地分布在一條直線上，如，繁忙的道路上的車輛流，可以認為是線聲源）的情況，應根據(jù)噪聲敏感區(qū)域分布狀況和工程特點確定若干噪聲測量斷面，在各個斷面上距聲源不同距離處布置一組測量點（如15m30m60m120m240m）。4 .對于新建工程，當評價范圍內(nèi)沒有明顯的噪聲源（如沒有工業(yè)噪聲、道路交通噪聲、飛機噪聲和鐵路噪聲）且聲級較低（<50dBA,

19、噪聲現(xiàn)狀測量點可以大幅度減少或不設測量點。5 .對于改、擴建工程，若要繪制噪聲現(xiàn)狀等聲級圖，可以采用網(wǎng)格法布置測點。為了便于繪制等聲級線圖，需要用網(wǎng)格法確定測點。網(wǎng)格的大小應根據(jù)具體情況確定，對于建設項目包含呈線狀聲源特征的情況，平行于線狀聲源走向的網(wǎng)格間距可大些（如100300m,垂直于線狀聲源走向的網(wǎng)格間距應小些（如2060m；對于建設項目包含呈點聲源特征的情況，網(wǎng)格的大小一般在20>20m100m100mt圍。對于噪聲源的測量，我國也有相應的測量標準：GB376783噪聲源聲功率級的測定工程法及準工程法；GB3768-83噪聲源聲功率級的測定一一簡易法；GB3770-83木工機床噪

20、聲聲功率級的測定；GB4215-84金屬切削機床噪聲聲功率級的測定；GB7022-86容積式壓縮機噪聲聲功率級的測定一一簡易法；GB4980-85容積式壓縮機噪聲聲功率級的測定工程法；GB7111-86紡織機械噪聲聲功率級的測定方法；GB5898-86鑿巖機械與氣功工具噪聲測量方法一一工程法；GB1496-79機動車輛噪聲測量方法；GB1859-80內(nèi)燃機噪聲測定方法；GB2806-81電機噪聲測量方法；GB2888-82風機和羅茨風機噪聲測量方法；GB5111-85鐵路機車車輛輻射噪聲測量方法；GB4964-85內(nèi)河航道及港口內(nèi)船舶輻射噪聲的測量；GB9911-88船用柴油機輻射的空氣噪聲測

21、量方法；GB640486齒輪裝置噪聲聲功率級的測定方法；GB546785摩托車噪聲測量方法；GB14098Y3燃氣輪機噪聲測量方法。backtotop4環(huán)境噪聲預測模型為了了解一個建設項目建成后對周圍聲學環(huán)境的影響，必須進行建設項目的環(huán)境噪聲預測。4.1聲源聲級A的確定對于單個機器設備，其右級（聲壓級和聲功率級）可以通過以下途徑確定。對于舊有聲源可以通過現(xiàn)場測定確定。對于擬增新聲源可通過查閱廠家提供的設備說明書獲取，若是設備說明書中無此資料，可按經(jīng)驗公式估算，或是通過在其它工廠等單位進行類比調(diào)查獲取。除背景噪聲的影響外，倘若室內(nèi)僅有一個聲源時，則室內(nèi)任一點的聲音由直達聲與混響聲組成，該點聲壓級

22、可按式7-14計算Q4（7-14）LpLw10lg2（dB）4rR式中：Lw-按聲源設備估計的A聲級（dB）;r-接收點與聲源的距離（m;Q-聲源的指向性因數(shù)，無量綱；R一房間常數(shù)，R-S-;1S-房間總內(nèi)表面積，m2；a一房間內(nèi)表面平均吸聲系數(shù)，一般工業(yè)房間或機械間為矩形時可取0.15,為非矩形時可取0.2。聲源的指向性因數(shù)Q值與點聲源所在空間有關。當點聲源位于房間的空間中心時，Q=1,在地面或墻面上中間放置時，Q=2,在兩墻交線或地面與一墻交線的中間放置時，Q=4,在三個面的交點上Q=8。若室內(nèi)有多個聲源時，可先分別求出各聲源在該點引起的聲壓級，而后依據(jù)分貝的加法，計算出該點總聲壓級（忽略

23、室內(nèi)各種障礙物對室內(nèi)聲場的影響）。對于一般機械工廠，由于車間內(nèi)圍護結(jié)構、建筑材料類似，車間形狀一般都是長條形或扁平型，當車間內(nèi)有單個聲源時，室內(nèi)距外墻內(nèi)側(cè)1做，受聲點聲壓級為（7-15）LpLwKlgr8（dB）K一修正系數(shù)；K=8.7X10-6V1.01+1.9r-接收點與聲源的距離（m;V一房間總?cè)莘e，m3。4.2噪聲傳播衰減計算在環(huán)境影響評價中，經(jīng)常是根據(jù)靠近聲源某一位置（參考位置）處的已知聲級（如實測得到）來計算距聲源較遠處預測點的聲級。聲波在室外傳播過程中將發(fā)生衰減，衰減的原因包括傳播距離的增加，介質(zhì)的吸收及障礙物的屏蔽作用等。環(huán)境影響評價中，遇到的聲源往往是復雜的，需根據(jù)其分布形式

24、簡化處理。經(jīng)常把聲源簡化成二類聲源，即點聲源和線狀聲源。當聲波波長比聲源尺寸大得多或是預測點離開聲源的距離比聲源本身尺寸大得多時，聲源可當作點聲源處理，等效點聲源位置在聲源本身的中心。各種機械設備、單輛汽車、單架飛機等均可簡化為點聲源。當許多點聲源連續(xù)分布在一條直線上時，可認為該聲源是線狀聲源。公路上的汽車流、鐵路可作為線狀聲源處理。1.距離衰減(1)點聲源的距離衰減在自由與半自由聲場中，點聲源的聲壓級與聲功率級的關系式分別為(7-16)LpLw20lgr11(dB)(7-17)LpLw20lgr8(dB)若測點1,2與聲源的距離分別為1、2,則由1至2的聲壓級衰減量為即距離每增加一倍，聲壓級

25、衰減6dB0(7-18)-r2LpLp1Lp220lg(dB)1(2)線聲源的距離衰減工廠里橫架的長管道、一列火車或一長用汽車在運行時，均輻射出噪聲，可以看成是線聲源。通常，其長度遠遠大于寬度和厚度的聲源即可視為線聲源。線聲源輻射的是柱面波。在自由聲場中，一個無限長的線聲源，其聲壓級隨距離的衰減計算式為(7-19)r2LpLp1Lp210lg-(dB)1即離開線聲源的距離增加l倍，聲壓級衰減3dB2.墻壁隔聲量的計算用構件將噪聲源與接收者分開，阻斷空氣聲傳播的措施稱做隔聲。所使用的構件稱做隔聲構件。如墻壁、玻璃、木板等。衡量構件隔聲能力常用的物理量之一是透聲系數(shù)，記為它表示構件透過聲音能力的大小，等于透射的聲能與入射聲能之比，無量綱。一般隔聲構件的透聲系數(shù)多在10-110-5之間。衡量構件隔聲能力另一個常用的物理量是隔聲量，或稱透聲損失，常記為TL0它與透聲系數(shù)的關系是(7-20)1，,一TL10lg(dB)墻體隔聲量的大小主要與構件的面密度、入射聲波的頻率、方向有關。面密度是指單位面積的墻體所具有的質(zhì)量。在聲波入射頻率與方向一定的情況下，單層墻體的面密度愈大，隔聲量愈大。這個規(guī)律稱為質(zhì)量定律。單層密實均勻構件的隔聲量可用經(jīng)驗公式計算(7-21)TL181gm12lgf25(d