北京科技大學(xué)環(huán)境監(jiān)測專業(yè)選修課課件 楊敏 Chapter7

第八章

噪聲監(jiān)測第一節(jié)聲音和噪聲第二節(jié)

聲音的物理特性和量度第三節(jié)

噪聲的物理量和主觀聽覺的關(guān)系第四節(jié)噪聲測量儀器第五節(jié)

噪聲標(biāo)準(zhǔn)第六節(jié)噪聲監(jiān)測第七節(jié)振動及測量方法第一節(jié)聲音和噪聲一、聲音的定義聲音的本質(zhì)是波動。受作用的空氣發(fā)生振動，當(dāng)振動頻率在20～20000Hz時(shí)，作用于人的耳鼓膜而產(chǎn)生的感覺稱為聲音。二、噪聲及其主要危害

人們生活和工作所不需要的聲音叫噪聲。損傷聽力、干擾人們的睡眠和工作，誘發(fā)疾病，干擾語言交流，強(qiáng)噪聲還會影響設(shè)備正常運(yùn)轉(zhuǎn)和損環(huán)建筑結(jié)構(gòu)。

三、環(huán)境噪聲的來源

1.交通噪聲

2.工廠噪聲

3.建筑施工噪聲

4.社會生活噪聲

從機(jī)理方面分：①空氣動力性噪聲：它是由于氣流的起伏運(yùn)動或氣動力而產(chǎn)生的。鼓風(fēng)機(jī)、空氣壓縮機(jī)、噴氣式飛機(jī)、汽笛、發(fā)電廠或化工廠高壓鍋爐排氣放空；②機(jī)械性噪聲：是由于固體振動產(chǎn)生的?？棽紮C(jī)、球磨機(jī)、剪板機(jī)、火車產(chǎn)生的噪聲。噪聲污染特征：即時(shí)性；被感知性；局部性噪聲危害強(qiáng)噪聲會使鳥類羽毛脫落，不下蛋，甚至內(nèi)出血，最終死亡。如60年代初期，美國F104噴氣機(jī)超聲速飛行試驗(yàn)，地點(diǎn)是俄克拉荷馬市上空，飛行高度為10000米，每天飛越8次，共飛行6個(gè)月。結(jié)果，在飛機(jī)轟隆聲的作用下，一個(gè)農(nóng)場的10000只雞被轟聲殺死6000只。

另外，噪聲是刺激癌癥的病因之一。有些生理學(xué)家和腫瘤學(xué)家指出：人的細(xì)胞是產(chǎn)生熱量的器官，當(dāng)人受到噪聲或各種神經(jīng)刺激時(shí)，血液中的腎上腺素顯著增加，促使細(xì)胞產(chǎn)生的熱量增加，而癌細(xì)胞則由于熱能增高而有明顯的增殖傾向，特別是在睡眠之中噪聲：大都市隱性殺手

第二節(jié)

聲音的物理特性和量度

一、聲音的發(fā)生、頻率、波長和聲速

1.聲音的發(fā)生

當(dāng)物體在空氣中振動，使周圍空氣發(fā)生疏、密交替變化并向外傳遞，且這種振動頻率在20～20000Hz之間，人耳可以感覺，稱為可聽聲，簡稱聲音。

2.頻率

聲源在一秒鐘內(nèi)振動的次數(shù)叫頻率，記作f，單位為Hz。3.波長

沿聲波傳播方向，振動一個(gè)周期所傳播的距離，或在波形上相位相同的相鄰兩點(diǎn)間的距離稱為波長，用λ表示，單位為m。

4.聲速一秒時(shí)間內(nèi)聲波傳播的距離叫聲波速度，簡稱聲速，記作c，單位為m/s。頻率、波長和聲速三者的關(guān)系：二、聲功率、聲強(qiáng)和聲壓1.聲壓（p）聲壓是由于聲波的存在而引起的壓力變化。聲壓單位為Pa。2.聲強(qiáng)（I）聲強(qiáng)是指單位時(shí)間內(nèi)，聲波通過垂直于聲波傳播方向單位面積的聲能量，單位為W/m2。

3.聲功率（W）聲功率是指單位時(shí)間內(nèi)，聲波通過垂直于傳播方向某指定面積的聲能量。在噪聲監(jiān)測中，聲功率是指聲源總聲功率，單位為W。三、分貝、聲功率級、聲強(qiáng)級和聲壓級

1.分貝分貝是指兩個(gè)相同的物理量（如A1和A0）之比取以10為底的對數(shù)并乘以10（或20）。

分貝符號為“dB”，它是無量綱的。

上式中A0是基準(zhǔn)量（或參考量），A1是被量度量。被量度量和基準(zhǔn)量之比取對數(shù)，該對數(shù)值稱為被量度量的“級”，它代表被量度量比基準(zhǔn)量高出多少“級”。

聲功率級常用LW表示，定義為：式中：LW——聲功率級，dB；

W——聲功率，W；

W0——基準(zhǔn)聲功率，為10-12W。2.聲功率級

聲強(qiáng)級常用LI表示，定義為：式中：LI——聲強(qiáng)級，dB；

I——聲強(qiáng)，W/m2；

I0——基準(zhǔn)聲強(qiáng)，在空氣中取10-12W/m2。3.聲強(qiáng)級4.聲壓級聲壓級常用Lp表示，定義為：式中：Lp——聲壓級，dB；

p——聲壓，Pa；

p0——基準(zhǔn)聲壓。在空氣中規(guī)定p0為2×10－5Pa，該值是正常青年人耳朵剛能聽到的1000Hz純音的聲壓值。四、噪聲的疊加和相減1.噪聲的疊加

聲能量是可以代數(shù)相加的，設(shè)兩個(gè)聲源的聲功率分別為W1和W2，那么總聲功率W總=W1+W2。而兩個(gè)聲源在某點(diǎn)的聲強(qiáng)為I1和I2時(shí)，疊加后的總聲強(qiáng)I總=I1+I2。聲壓不能直接相加。[例]兩聲源作用于某一點(diǎn)得聲壓級分別為Lp1=

96dB，Lp2=93dB，由于Lp1－Lp2=3dB，查曲線得ΔLp=1.8dB，因此Lp總＝96dB+1.8dB＝97.8dB。圖7.1兩噪聲源的疊加曲線Lp1－Lp2/dB?Lp/dB

掌握了兩個(gè)聲源的疊加，就可以推廣到多聲源的疊加，只需逐次兩兩疊加即可，而與疊加次序無關(guān)。例如，有8個(gè)聲源作用于一點(diǎn)，聲壓級分別為70、75、82、90、93、95、100dB，它們合成的總聲壓級可以任意次序查圖7.1的曲線兩兩疊加而得。任選兩種疊加次序如下：2.噪聲的相減[例]為測定某車間中一臺機(jī)器的噪聲大小，從聲級計(jì)上測得聲級為104dB，當(dāng)機(jī)器停止工作，測得背景噪聲為100dB，求該機(jī)器噪聲的實(shí)際大小。

解：由題可知104dB是指機(jī)器噪聲和背景噪聲之和（Lp），而背景噪聲是100dB（Lp1）。

Lp－Lp1=4dB，從圖7.2中可查得相應(yīng)ΔLp＝2.2dB，因此該機(jī)器的實(shí)際噪聲噪級Lp2=Lp-ΔLp=101.8dB。圖7.2背景噪聲修正曲線Lp－Lp1/dBΔLp/dB第三節(jié)

噪聲的物理量

和主觀聽覺的關(guān)系一、響度和響度級

1.響度響度是人耳判別聲音由輕到響的強(qiáng)度等級概念，其計(jì)量單位也為分貝(dB)，它是1000Hz的聲音聲壓級分貝值。2.響度級

定義1000Hz純音聲壓級的分貝值為響度級的數(shù)值，任何其他頻率的聲音，當(dāng)調(diào)節(jié)1000Hz純音的強(qiáng)度使之與這聲音一樣響時(shí)，則這1000Hz純音的聲壓級分貝值就定為這一聲音的響度級值。響度級的單位叫“方”。圖7.3等響曲線(又稱ISO等響曲線)二、計(jì)權(quán)聲級A計(jì)權(quán)聲級是模擬人耳對55dB以下低強(qiáng)度噪聲的頻率特性。

B計(jì)權(quán)聲級是模擬55～85dB的中等強(qiáng)度噪聲的頻率特性。

C計(jì)權(quán)聲級是模擬高強(qiáng)度噪聲的頻率特性。

D計(jì)權(quán)聲級是對噪聲參量的模擬，專用于飛機(jī)噪聲的測量。聲學(xué)測量儀器中設(shè)置有“A計(jì)數(shù)網(wǎng)絡(luò)”，使接受到的噪聲在低頻有較大的衰減，而在高頻不衰減甚至稍有放大。這樣，A網(wǎng)絡(luò)就接近人的聽覺，測得值為A計(jì)權(quán)聲級)，以LA表示，單位是dB。三、等效連續(xù)聲級、噪聲污染級和晝夜等效聲級1.等效連續(xù)聲級

一個(gè)用噪聲能量按時(shí)間平均方法來評價(jià)噪聲對人影響的問題，即等效連續(xù)聲級，符號“Leq”或“LAeq,T”。式中：LpA——某時(shí)刻t的瞬時(shí)A聲級，dB；

T——規(guī)定的測量時(shí)間，s。

L10——測定時(shí)間內(nèi)，10％的時(shí)間超過的噪聲級，相當(dāng)于噪聲的平均峰值；L50——測量時(shí)間內(nèi)，50％的時(shí)間超過的噪聲級，相當(dāng)于噪聲的平均值；L90——測量時(shí)間內(nèi)，90％的時(shí)間超過的噪聲級，相當(dāng)于噪聲的背景值。2.累積百分聲級

2.噪聲污染級噪聲污染級（LNP）：式中：K——常數(shù)，對交通和飛機(jī)噪聲取值2.56；3.晝夜等效聲級

考慮到夜間噪聲具有更大的煩擾程度，故提出一個(gè)新的評價(jià)指標(biāo)——晝夜等效聲級（也稱日夜平均聲級），符號“Ldn”。它反映社會噪聲晝夜間的變化情況，表達(dá)式為：式中：Ld——白天的等效聲級，時(shí)間是從6∶00至

22∶00，共16個(gè)小時(shí)；

Ln——夜間的等效聲級，時(shí)間是從22∶00至第二天的6∶00，共8個(gè)小時(shí)。四、噪聲的頻譜分析

將噪聲的強(qiáng)度（聲壓級）按頻率順序展開，使噪聲的強(qiáng)度成為頻率的函數(shù)，并考查其波形，稱為噪聲的頻率分析（或頻譜分析）。頻譜分析的方法是使噪聲信號通過一定帶寬的濾波器。以頻率為橫坐標(biāo)，相應(yīng)的強(qiáng)度（如聲壓級）為縱坐標(biāo)作圖。經(jīng)過濾波后各通帶對應(yīng)的聲壓級的包絡(luò)線（即輪廓）叫噪聲譜。

圖7.5為一次實(shí)測的噪聲頻譜圖。圖7.5頻譜圖

表7.1列出了1倍頻程濾波器最常用的中心頻率值（fm），以及上、下截止頻率。表7.1

常用中心頻率和截止頻率

中心頻率fm/Hz上截止頻率f2/Hz下截止頻率f1/Hz中心頻率fm/Hz上截止頻率f2/Hz下截止頻率f1/Hz31.544.547322.273710001414.20707.1006389.094644.547320002828.401414.20125176.77588.387540005656.802828.40250353.550176.775800011313.65656.80500707.100353.5501600022627.211313.6第四節(jié)噪聲測量儀器一、聲級計(jì)

1.聲級計(jì)的工作原理

聲級計(jì)，又叫噪聲計(jì)，是一種按照一定的頻率計(jì)權(quán)和時(shí)間計(jì)權(quán)測量聲音的聲壓級和聲級的儀器，是聲學(xué)測量中最常用的基本儀器，是一種主觀性的電子儀器。

圖7.6聲級計(jì)工作方框圖2.聲級計(jì)的分類

按精度將聲級計(jì)分為1級和2級按體積大小可分為臺式聲級計(jì)、便攜式聲級計(jì)和袖珍式聲級計(jì)。按指示方式可分為模擬指示（電表、聲級燈）和數(shù)字指示聲級計(jì)。二、其他噪聲測量儀器1.聲級頻譜儀2.錄音機(jī)3.記錄儀4.實(shí)時(shí)分析儀

干擾睡眠和休息的噪聲級閾值白天為50dB，夜間為45dB，我國提出環(huán)境噪聲允許范圍見表7.2。表7.2我國環(huán)境噪聲允許范圍單位：dB第五節(jié)

噪聲標(biāo)準(zhǔn)人的活動最高值理想值體力勞動（保護(hù)聽力）9070腦力勞動（保證語言清晰度）6040睡眠5030類別晝間夜間0504015545260503655547055

表7.6城市區(qū)域環(huán)境噪聲標(biāo)準(zhǔn)值單位：等效聲級Leq/dB(A)選自《城市區(qū)域環(huán)境噪聲標(biāo)準(zhǔn)》

GB3096—93

類別晝間夜間0504015545260503655547055

適用于療養(yǎng)區(qū)、高級別墅區(qū)、高級賓館區(qū)等特別需要安靜的區(qū)域，位于城郊和鄉(xiāng)村的這一類區(qū)域分別按嚴(yán)于0類標(biāo)準(zhǔn)5dB執(zhí)行。

表7.6城市區(qū)域環(huán)境噪聲標(biāo)準(zhǔn)值單位：等效聲級Leq/dB(A)類別晝間夜間0504015545260503655547055

適用于以居住、文教機(jī)關(guān)為主的區(qū)域，鄉(xiāng)村居住環(huán)境可參照執(zhí)行該類標(biāo)準(zhǔn)。表7.6城市區(qū)域環(huán)境噪聲標(biāo)準(zhǔn)值單位：等效聲級Leq/dB(A)類別晝間夜間0504015545260503655547055

適用于居住、商業(yè)、工業(yè)混雜區(qū)。

表7.6城市區(qū)域環(huán)境噪聲標(biāo)準(zhǔn)值單位：等效聲級Leq/dB(A)類別晝間夜間0504015545260503655547055適用于工業(yè)區(qū)。

表7.6城市區(qū)域環(huán)境噪聲標(biāo)準(zhǔn)值單位：等效聲級Leq/dB(A)類別晝間夜間0504015545260503655547055

適用于城市中的道路交通干線道路的兩側(cè)區(qū)域，穿越城區(qū)的內(nèi)河航道兩側(cè)區(qū)域，穿越城區(qū)的鐵路主、次干線兩側(cè)區(qū)域的背景噪聲(指不通過列車時(shí)的噪聲水平)限值也執(zhí)行該類標(biāo)準(zhǔn)。

表7.6城市區(qū)域環(huán)境噪聲標(biāo)準(zhǔn)值單位：等效聲級Leq/dB(A)我國工業(yè)企業(yè)噪聲標(biāo)準(zhǔn)見表7.7和表7.8。每個(gè)工作日接觸噪聲時(shí)間/h允許標(biāo)準(zhǔn)/dB(A)885488291194最高不得超過115表7.8

現(xiàn)有企業(yè)暫行標(biāo)準(zhǔn)

表7.7

新建、擴(kuò)建、改建企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)每個(gè)工作日接觸噪聲時(shí)間/h允許標(biāo)準(zhǔn)/dB(A)890493296199最高不得超過115我國機(jī)動車輛允許噪聲標(biāo)準(zhǔn)見表7.9～表7.11表7.9

汽車定置噪聲限值（GB16170—1996）單位：dB(A)車輛類型燃料種類車輛出廠日期1998年1月1日前1998年1月1日起轎車汽油8785微型客車、貨車汽油9088輕型客車、貨車、越野車汽油n≤4300r/min9492汽油n>4300r/min9795柴油10098中型客車、貨車、大型客車汽油9795柴油103101重型貨車P≤147kW10199P>147kW105103注：P——按生產(chǎn)廠家規(guī)定的額定功率。表7.12機(jī)場周圍飛機(jī)噪聲標(biāo)準(zhǔn)單位：dB“一類區(qū)域”指特殊住宅區(qū)，居住、文教區(qū)；“二類區(qū)域”指除一類區(qū)域以外的生活區(qū)。適用區(qū)域標(biāo)準(zhǔn)值一類區(qū)域≤70二類區(qū)域≤75第六節(jié)噪聲監(jiān)測一、城市環(huán)境噪聲監(jiān)測方法城市環(huán)境噪聲監(jiān)測城市區(qū)域環(huán)境噪聲監(jiān)測

城市交通噪聲監(jiān)測

城市環(huán)境噪聲長期監(jiān)測城市環(huán)境中擾民噪聲源的調(diào)查測試

測量儀器：精度2型以上的聲級計(jì)測量條件：無雨、無雪的天氣條件，風(fēng)速為5.5m／s以上時(shí)停止測量。

測量時(shí)間分為白天（6:00~22:00)和夜間(22:00~6:00）兩部分。(一)城市區(qū)域環(huán)境噪聲監(jiān)測1.網(wǎng)格測量法2.定點(diǎn)測量法圖7.8網(wǎng)格測量法示意圖圖7.9定點(diǎn)測量法示意圖（二）城市交通噪聲監(jiān)測車行道監(jiān)測點(diǎn)二、工業(yè)企業(yè)噪聲監(jiān)測方法

測量工業(yè)企業(yè)噪聲時(shí)，傳聲器的位置應(yīng)在操作人員的耳朵位置，但人需離開。測點(diǎn)選擇的原則是：若車間內(nèi)各處A聲級波動小于3dB，則只需在車間內(nèi)選擇1～3個(gè)測點(diǎn)。若車間內(nèi)各處聲級波動大于3dB，則應(yīng)按聲級大小，將車間分成若干區(qū)域，這些區(qū)域必須包括所有工人為觀察或管理生產(chǎn)