湖大噪聲控制工程講義01噪聲基礎(chǔ)知識

噪聲控制工程講義

目錄

緒論..........................................................................................4

第一篇噪聲基礎(chǔ)知識.....................................................................4

第一章概述..............................................................................4

1.1噪聲及其危害.....................................................................6

1.1.1噪聲........................................................................6

1.2噪聲的控制.......................................................................8

1.2.1控制的原則..................................................................8

1.2.2控制的措施................................................................8

第二章：環(huán)境聲學(xué)的基本概念..............................................................10

2.1聲波的產(chǎn)生及描述方法............................................................10

2.1.1聲波的產(chǎn)生.................................................................10

2.1.2描述的物理量...............................................................10

2.2聲波類型和聲場類型.............................................................10

2.2.1波動方程及其幾個概念......................................................10

2.2.2聲波類型..................................................................11

2.2.3聲場的類型（各聲場的特點）................................................12

第三章聲壓級、聲強級、聲功率級及其計算................................................12

3.1聲能量、聲強、聲功率............................................................12

3.2級的概念.........................................................................13

3.2.1聲壓級、聲強級和聲功率級..................................................13

3.2.2聲壓級的相加..............................................................13

3.2.3聲波的相減.................................................................14

3.2.4聲壓級的平均..............................................................14

第四章噪聲頻譜特性和噪聲傳播過程中的一些現(xiàn)象.........................................14

4.1噪聲頻譜特性....................................................................14

4.2聲波的反射、透射、折射和衍射....................................................15

4.2.1垂直入射聲波的反射和透射..................................................15

4.2.2斜入射聲波的反射和折射....................................................15

4.2.3大氣中聲波的折射..........................................................16

4.3聲波的衍射......................................................................16

4.3聲波在傳播中的衰減..............................................................16

4.3.1隨距離的發(fā)散衰減（擴(kuò)散衰減）..............................................16

432空氣吸收衰減............................................................17

4.3.3聲屏障引起的衰減..........................................................17

4.3.4其他衰減...................................................................17

4.4聲源的指向性....................................................................17

4.5聲波的疊加和駐波................................................................18

第五章噪聲的評價和標(biāo)準(zhǔn)............................................................18

5.1噪聲的評價量................................................................18

5.1.1等響曲線、響度級和響度....................................................18

5.1.2斯蒂文斯響度...............................................................18

5.1.3計權(quán)聲級和計權(quán)網(wǎng)絡(luò)........................................................19

5.1.4等效連續(xù)A聲級和晝夜等效聲級.............................................19

5.1.5累計百分?jǐn)?shù)聲級............................................................19

5.1.6更佳噪聲標(biāo)準(zhǔn)(PNC)曲線和噪聲評價數(shù)(NR)曲線..........................20

5.1.7交通噪聲指數(shù)..............................................................20

5.1.8噪聲污染級................................................................20

5.1.9噪聲沖擊指數(shù)..............................................................20

5.1.10噪聲掩蔽.................................................................20

5.1.11語言清晰度指數(shù)和語言干擾級...............................................20

5.2環(huán)境噪聲評價標(biāo)準(zhǔn)司法規(guī)....................................................20

5.2.1環(huán)境噪聲污染昉治法........................................................20

5.2.2產(chǎn)品噪聲標(biāo)準(zhǔn)..............................................................20

5.23噪聲排放標(biāo)準(zhǔn)............................................................21

524環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)..............................................................21

第六章噪聲與振動的測試和監(jiān)測......................................................21

6.1常用噪聲測量儀器............................................................21

6.1.1聲級計.....................................................................21

6.1.2頻譜分析儀和濾波器........................................................22

6.13磁帶記錄儀................................................................23

6.1.4讀出設(shè)備..................................................................23

6.2環(huán)境噪聲監(jiān)測方法............................................................23

621城市區(qū)域環(huán)境噪聲測量.......................................................23

6.2.2道路交通噪聲測量..........................................................24

6.2.3城市環(huán)境噪聲長期監(jiān)測......................................................24

6.2.4機(jī)動車輛噪聲測量方法......................................................24

6.2.5工業(yè)企業(yè)噪聲測量..........................................................24

63振動及其測量方法................................................................25

第二篇噪聲控制技術(shù).....................................................錯誤!未定義書簽。

第一章吸聲和室內(nèi)聲場...................................................錯誤!未定義書簽。

1.1室內(nèi)聲學(xué)的一些基本知識.................................錯誤!未定義書簽。

1.1.1室內(nèi)聲場和擴(kuò)散聲場.........................................錯誤!未定義書簽。

1.1.2平均吸聲系數(shù)與室內(nèi)聲音衰減................................錯誤!未定義書簽。

1.1.3擴(kuò)散聲場中的聲能密度和聲壓級..............................錯誤!未定義書簽。

1.1.4混響和混響時間的計算......................................錯誤!未定義書簽。

1.1.5吸聲降噪量.................................................錯誤!未定義書簽。

1.2吸聲材料...................................................錯誤!未定義書簽。

121吸聲基本知識................................................錯誤!未定義書簽。

1.2.2吸聲材料的分類.............................................錯誤!未定義書簽。

1.3吸聲結(jié)構(gòu)...................................................錯誤!未定義書簽。

13.1薄板共振吸聲結(jié)構(gòu)..........................................錯誤!未定義書簽。

1.3.2穿孔板共振吸聲結(jié)構(gòu).........................................錯誤!未定義書簽。

1.3.3微穿孔吸聲結(jié)構(gòu).............................................錯誤!未定義書簽。

第二章隔聲.............................................................錯誤!未定義書簽。

2.1隔聲的基本知識...................................................錯誤!未定義書簽。

2.1.1幾個基本概念...............................................錯誤!未定義書簽。

2.1.2隔聲的評價.................................................錯誤!未定義書簽。

2.13插入損失...................................................錯誤!未定義書簽。

3.2單層勻質(zhì)墻的隔聲性能............................................錯誤!未定義書簽。

2.2.1隔聲的質(zhì)量定律.............................................錯誤!未定義書簽。

2.2.2單層勻質(zhì)墻隔聲的頻率特性..................................錯誤!未定義書簽。

223吻合效應(yīng)....................................................錯誤!未定義書簽。

2.3多層堵的隔聲.....................................................錯誤!未定義書簽。

231雙層墻的隔聲................................................錯誤!未定義書簽。

2.3.2多層復(fù)合墻的隔聲............................................錯誤!未定義書簽。

2.4隔聲間...........................................................錯誤!未定義書簽。

2.4.1隔聲間的降噪量.............................................錯誤!未定義書簽。

2.4.2隔聲門.....................................................錯誤!未定義書簽。

2.4.3隔聲窗.....................................................錯誤!未定義書簽。

2.5隔聲罩...........................................................錯誤!未定義書簽。

2.5.1隔聲罩的插入損失...........................................錯誤!未定義書簽。

2.5.2隔聲罩的設(shè)計要點（見教材pl66頁面）.......................錯誤!未定義書簽。

2.6聲屏障...........................................................錯誤!未定義書簽。

2.6.1聲屏障的插入損失？以李教材為準(zhǔn)............................錯誤!未定義書簽。

2.6.2聲屏障的設(shè)計要點...........................................錯誤!未定義書簽。

第三章消聲器...........................................................錯誤!未定義書簽。

3.1消聲器的分類、評價和設(shè)計程序....................................錯誤!未定義書簽。

3.1.1對消聲器的基本要求.........................................錯誤!未定義書簽。

3.1.2消聲器聲學(xué)性能評價量......................................錯誤!未定義書簽。

3.13消聲器的分類..............................................錯誤!未定義書簽。

3.1.4消聲器的壓力損失...........................................借誤!未定義書簽。

3.1.5設(shè)計程序...................................................錯誤!未定義書簽。

3.2阻性消聲器.......................................................錯誤!未定義書簽。

3.2.1聲波在阻性管道中的衰減....................................錯誤!未定義書簽。

3.2.1高頻失效頻率...............................................錯誤!未定義書簽。

3.2.2阻性消聲器的種類...........................................錯誤!未定義書簽。

323氣流對阻性消聲器聲學(xué)性能的影響.............................錯誤!未定義書簽。

3.2.4阻性消聲器的設(shè)計...........................................錯誤!未定義書簽。

3.3抗性消聲器.......................................................錯誤!未定義書簽。

331擴(kuò)張室式消聲器..............................................錯誤!未定義書簽。

3.3.2共振式消聲器................................................錯誤!未定義書簽。

3.4微穿孔板消聲器..................................................錯誤!未定義書簽。

3.4.1消聲原理及其結(jié)構(gòu)...........................................錯誤!未定義書簽。

3.4.2消聲量的計算...............................................錯誤!未定義書簽。

3.5擴(kuò)散消聲器........................................................錯誤!未定義書簽。

3.5.1小孔噴注消聲器.............................................錯誤!未定義書簽。

3.5.2多孔擴(kuò)散消聲器.............................................錯誤!未定義書簽。

353節(jié)流減壓消聲器..............................................錯誤!未定義書簽。

3.5.4引射摻冷消聲器.............................................錯誤!未定義書簽。

第四章隔振技術(shù)及阻尼減振..........................................錯誤!未定義書簽。

4.1振動對人體的影響和評價...............................................錯誤!未定義書簽。

4.1.1振動對人的影響.............................................錯誤!未定義書簽。

4.1.2振動的評價.................................................錯誤!未定義書簽。

4.2振動控制的基本方法..............................................錯誤!未定義書簽。

43隔振原理........................................................錯誤!未定義書簽。

4.3.1振動的傳遞和隔離...........................................錯誤!未定義書簽。

4.3.2隔振效果的評價.............................................錯誤!未定義書簽。

433隔振元件....................................................錯誤!未定義書簽。

4.3.4阻尼減振...................................................錯誤!未定義書簽。

第三篇噪聲治理工程設(shè)計規(guī)范與實例..........................................錯誤!未定義書簽。

3.1噪聲控制設(shè)計程序和設(shè)計的般規(guī)定................................錯誤!未定義書簽。

3.1.1噪聲控制的工作程序.........................................錯誤!未定義書簽。

3.1.2工業(yè)企業(yè)噪聲控制設(shè)計的一般規(guī)定............................錯誤!未定義書簽。

3.1.3民用建筑噪聲控制設(shè)計的一般規(guī)定............................錯誤!未定義書簽。

3.1.4噪聲治理工程設(shè)計中要注意的一些問題........................錯誤!未定義書簽。

緒論

當(dāng)前的環(huán)境污染主要有水污染、大氣污染、固體廢物污染、噪聲污染，因此噪聲控制工

程是環(huán)境工程中的一門重要專業(yè)課，

第一篇噪聲基礎(chǔ)知識

這篇是整個環(huán)境噪聲控制工程的基礎(chǔ)，后二篇都是以這篇為基礎(chǔ)的，因此這一篇是此

門功課的重中之重。本篇的特點是概念多，理論性強，數(shù)學(xué)公式多，計算多，為了學(xué)好后二

篇我們有必要記憶一些概念與公式。

第一章概述

1.1噪聲控制工程這門課在環(huán)境工程中的地位

目前我國約有229家高校開有環(huán)境工程這個專業(yè)，排在前四位依次是的清華大學(xué)、浙

江大學(xué)、哈爾濱工業(yè)大學(xué)、華南理工大學(xué)，它專業(yè)課一般由四部分組成：水污染控制工程、

大氣污染控制工程、固體廢物的處理與處置、噪聲控制工程，因此它是環(huán)境工程的一門重要

的專業(yè)課，同時也是環(huán)境污染四大公害之一：水、氣、渣、噪聲。只是由于它是一種物理性

污染，沒有后續(xù)性、危害的作用時間長、人有較強的耐受性，它才沒有引起人們的足夠的重

視。但目前由于城市化的加劇、交通運輸業(yè)的飛速發(fā)展、第三產(chǎn)業(yè)的興起，噪聲污染越來越

廣泛和嚴(yán)重，目前它是環(huán)境污染投訴中的最多的。隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人們生活水平的提高,

人們對生活環(huán)境的質(zhì)量也越來越高，我認(rèn)為學(xué)好噪聲控制工程這門功課是大有可為的。目前

噪聲治理工程投資占環(huán)保投資的15-20%,而在“十五”期間環(huán)保投入占GDP的1.5%,特

別是我國1997年頒布的《中華人民共和國噪聲污染防治法》中列出的四大噪聲（工業(yè)噪聲、

建筑施工噪聲、交通噪聲、社會生活噪聲）還遠(yuǎn)未得到有效的控制，因此你們以后有廣闊的

舞臺去發(fā)揮你們的聰明才智。

這里講一點題外話，你們要然愛環(huán)境工程這個專業(yè)，因為這是一個很有發(fā)展前途的專

業(yè)，但目前的主要問題是就業(yè)率不是很高，但是隨著世界環(huán)境的進(jìn)一步惡化，環(huán)境保護(hù)已成

為世界的一個主題。我國在環(huán)保領(lǐng)域的投資逐年提高，以湖南省建污水處理站為例說明

另一個是環(huán)境保護(hù)的作用在生活中也日益體現(xiàn)出來，如在新建的高新技術(shù)區(qū)，達(dá)不到

環(huán)境要求的項目就不能進(jìn)入，如去年天津經(jīng)濟(jì)技術(shù)開發(fā)區(qū)在招商引資時，對項目入?yún)^(qū)申請實

行“環(huán)保一票否決”，己連續(xù)有3個能耗高、污染大的項目被擋在開發(fā)區(qū)大門之外，涉及投

資額為5700萬元。最為能體現(xiàn)環(huán)境保護(hù)法規(guī)作用的是去年環(huán)境總局掀起的“環(huán)境風(fēng)暴”一

三件事件（所體現(xiàn)出來的是前所未有的）一是整頓環(huán)評人員，實行環(huán)境影響評論人員職業(yè)資

格證，是砍掉不合格環(huán)評單位。2004年底，國家環(huán)保總局對全國的198家甲級和728家乙

級環(huán)境影響評價單位進(jìn)行考核。對考核不合格的68家環(huán)境影響評價單位嚴(yán)肅處理，吊銷山

西軍工環(huán)保應(yīng)用技術(shù)研究所等8冢單位證書，降低內(nèi)蒙古大學(xué)等4家單位評價范圍，暫停山

西臨汾市環(huán)境保護(hù)應(yīng)用技術(shù)研究所等11家單位業(yè)務(wù)并限期整改，通報批評16家，暫緩發(fā)證

29家。二是，“兩控區(qū)”——酸雨控制區(qū)和二氧化硫（SO2）控制區(qū)內(nèi)的46家火電廠，因

至今未啟動

脫硫項目工程而被通報。在其于次日出示的一份文件中，這些電廠被要求“在指定的時

間表內(nèi)完成脫硫項目建設(shè)，否則，項目所在地區(qū)、電力集團(tuán)和企業(yè)的新建、改建、擴(kuò)建火電

項目將暫停審批。年內(nèi)投入數(shù)十億元資金進(jìn)行脫硫項目建設(shè)?！比牵航型?0

個非法開工項目，主要是沒有進(jìn)行環(huán)境影響評價或沒有通過幾乎個個都是數(shù)億乃至上百億元

的規(guī)模，如金沙江溪洛渡水電站，裝機(jī)容量1260萬千瓦，是中國僅次于三峽電站的第二大

水電站（三峽電站的裝機(jī)容量為1820萬千瓦），靜態(tài)總投資446億元；另一個被停建的電站

-三峽地下電站，其裝機(jī)容量也達(dá)到420萬千瓦，靜態(tài)總投資為69.97億元。值得關(guān)

注的是，這次曝光的違法工程絕大多數(shù)是電力項目，這其實向電力行業(yè)再次敲響警鐘：“電

荒”之后的電站項目建設(shè)，在一定程度上已處于無序狀態(tài)。

1.2噪聲與振動控制行業(yè)的發(fā)展與展望

噪聲與振動控制行業(yè)作為環(huán)境保護(hù)相關(guān)產(chǎn)業(yè)的一個部分，得到了很大的發(fā)展。上個世

紀(jì)六十年代只有幾個生產(chǎn)廠家生產(chǎn)消聲器等單件產(chǎn)品，產(chǎn)品只有數(shù)十種，產(chǎn)值僅幾百萬元,

有關(guān)科研設(shè)計單位只有幾個；七十年代生產(chǎn)廠家有幾十家，產(chǎn)品上百種，產(chǎn)值上千萬元；八

十年代噪聲與振動控制生產(chǎn)廠家一百三十多家，產(chǎn)品六百余種，產(chǎn)值約一億元；九十年代,

從事噪聲與振動控制的生產(chǎn)、科研設(shè)計單位有四百余家，產(chǎn)品千余種，年產(chǎn)值約五億元。到

如今，噪聲與振動控制行業(yè)更是有了突飛猛進(jìn)的新發(fā)展，所生產(chǎn)的產(chǎn)品如消聲器、吸聲材料

和結(jié)構(gòu)、隔聲構(gòu)件、隔振器、阻尼減振材料、噪聲與振動測量儀器等，己基本能滿足國內(nèi)噪

聲與振動控制的需要，有部分產(chǎn)品還出口國外。

展望我國噪聲與振動控制行業(yè)的今后發(fā)展動向，我以為會有如下特點：

I隨著我國城市對人居環(huán)境的要求不斷提高，城市中的工業(yè)污染源也在走向外遷（如北

京首鋼的整體外行遷）、規(guī)范和集中的階段，所以工業(yè)污染源的噪聲與振動控制會從以往的

環(huán)境治理的主導(dǎo)地位，退居到較次要的地位。就環(huán)境噪聲而言，城市道路和城市鐵路噪聲將

成為環(huán)境治理的重點，聲屏障和隔聲窗將可能成為治理手段中的熱點產(chǎn)品。從開放式聲屏隙、

局部封閉全封閉聲屏障到高效隔聲窗及通風(fēng)隔聲窗，各種各樣的新型隔聲、吸聲材料都可能

使用到這些產(chǎn)品中去，新的研究課題和實用技術(shù)將使噪聲與振動控制行業(yè)創(chuàng)造出經(jīng)濟(jì)、實

用、美觀大方和具有高聲學(xué)性能的相關(guān)產(chǎn)品。

2由于我國正處于經(jīng)濟(jì)成長期，大興土木建設(shè)階段，大量的建筑不斷涌現(xiàn)，這些建筑中

有許多是安裝集中式空調(diào)的，為保證使用時不污染聲環(huán)境，就必須安裝消聲器“所以生產(chǎn)大

量空調(diào)消聲器是噪聲與振動控制行業(yè)又一熱點。改進(jìn)傳統(tǒng)空調(diào)消聲器的材料、結(jié)構(gòu)和進(jìn)一

步提高其消聲性能，是擺在噪聲與振動控制行業(yè)面前的又一新任務(wù)。

3傳統(tǒng)住宅的內(nèi)墻是采用磚墻，隔聲性能較好。近年來，由于磚墻的禁止使用，不得不

用輕質(zhì)隔墻代替，可是其隔聲性能總不能盡人意。研制高隔聲性能的輕質(zhì)隔墻是噪聲控制的

新課題，噪聲與振動控制行業(yè)要從開發(fā)新材料、新型隔聲結(jié)構(gòu)入手，盡快解決這一問題。

4在現(xiàn)有住宅內(nèi)，特別是高層住宅內(nèi)，建筑配套設(shè)備如水泵、冷凍機(jī)、電梯等對住宅

內(nèi)的住戶都可能造成噪聲和振動污染。控制這些設(shè)備的噪聲和振動對住宅的影響，是噪聲與

振動控制行業(yè)義不容辭的責(zé)任。

5超低噪聲冷卻塔的研制和生產(chǎn)，一直是噪聲與振動控制行業(yè)的追求，應(yīng)該說，冷卻

塔的噪聲在各方面的努力下，有一定程度的降低。然而離使用實際的要求尚有相當(dāng)距離，這

是我們進(jìn)一步努力的目標(biāo)。

6生產(chǎn)低噪聲產(chǎn)品，從聲源來降低噪聲是噪聲與振動控制行業(yè)的K期愿望。為此，我

們也進(jìn)行了一些努力，取得了一些成績，但是與國外相比差距還較大，這仍是我們要努力的

方向。

7從我國噪聲與振動控制行業(yè)生產(chǎn)的產(chǎn)品來講，其原理和技術(shù)上與國外產(chǎn)品差距并不

大，但是從質(zhì)量上，特別是工藝水平上尚有差距。解決這一問題，除須進(jìn)一步提高產(chǎn)品質(zhì)

量，加強質(zhì)量管理外，提高加工設(shè)備精度，改進(jìn)加工工藝是重要的環(huán)節(jié)。另外，提高廠家整

體管理水平，加大產(chǎn)品技術(shù)含量也是重要的途徑。這從我國深圳中雅機(jī)電實業(yè)公司和上海

申華聲學(xué)裝備有限公司不斷擴(kuò)大生產(chǎn)規(guī)模、提高產(chǎn)品質(zhì)量的成長過程也可以得到充分證明。

8噪聲與振動控制行業(yè)的發(fā)展，必須依靠科學(xué)技術(shù)，采用新技術(shù)、新工藝、新材料，

制造質(zhì)量好、能耗低、價格合理的適合市場需求的產(chǎn)品，是我們追求的目標(biāo)。當(dāng)前，噪聲與

振動控制行業(yè)在產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)化、系列化和通用化方面還有許多工作要做，只有做好這些工作

后，才可能提高噪聲與振動控制行業(yè)的整體水平，這是我們要為之奮斗的共同目標(biāo)。

9隨著我國改革開放力度不斷加大，特別是進(jìn)入WTO后，與國際的交流和聯(lián)系也大大

增強，有關(guān)噪聲與振動控制的新技術(shù)、新工藝、新材料，也開始不斷進(jìn)入我國市場。一方

面是對噪聲與振動控制行業(yè)的競爭，但另一方面增加了我們學(xué)習(xí)的機(jī)會，增強我們改革的決

心，我們要利用好這一大好機(jī)遇，促進(jìn)我國噪聲與振動控制行業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展。

總之，我國噪聲與振動控制行業(yè)經(jīng)過歷年的努力，已取得了長足的進(jìn)步。今后，還須我

們進(jìn)一步努力，艱苦奮斗，去爭取更大發(fā)展。

任重而道遠(yuǎn)，前景是美好的。

1.1噪聲及其危害

1.1.1噪聲

1.定義：噪聲的定義可從生理學(xué)、物理學(xué)、環(huán)保的角度來定義，從生理學(xué)的觀點來定義人們

不需要的聲音統(tǒng)稱為噪聲；從物理學(xué)的觀點來定義是不和諧的聲音叫做噪聲，它是各種不同

頻率和強度的聲音無規(guī)則的雜亂組合，它給人以煩躁的感覺，與樂音相比，它的波形曲線是

無規(guī)則的。環(huán)保部門把危害人們身體健康、干擾學(xué)習(xí)、工作和睡眠的聲音，統(tǒng)稱噪聲。

2.特點：噪聲定義的主觀性很強、有著明顯的相對性，例如音樂，你覺得很悅耳，他在思考

問題時卻覺得很討厭，也就是它隨人的心理、主觀感覺等的不同而不同。

3.噪聲污染及其特點：被測試環(huán)境的噪聲級超過國家或地方規(guī)定的噪聲標(biāo)準(zhǔn)限值，并影響人

們的正常生活、工作、或?qū)W習(xí)的聲音，就形成噪聲污染。它的特點有四個，其一是噪聲污染

屬于物理性污染，它只會造成局部性污染，一般不會造成區(qū)域性和全球性污染，而象水污染

和大氣污染就會造成區(qū)域性和全球性污染，象美國的二氧化硫就隨風(fēng)飄到加大，而叛國又

氣拒絕在《京都義定書》上簽字，該條約在今年的2月1日生效；噪聲污染沒有殘余污染物，

噪聲源停止運行后，污染就立即消失；噪聲的聲能是噪聲源能量中很小的部分，噪聲再利用

的價值不大，因此，人們對聲能的回收不重視；噪聲一般不直接致命或致病，它的危害是慢

性的和間接的。

3.噪聲的種類：在噪聲控制學(xué)的范疇里，噪聲可以從很多方面來分類，例如為區(qū)分由于自然

現(xiàn)象和人為產(chǎn)生的噪聲，可分為自然噪聲和人為噪聲；又如按頻率分布可把噪聲分為低頻（V

500Hz=、中頻（500?1000Hz）和高頻（＞1000Hz）.

（A）客觀環(huán)境里的噪聲，如果按其總的來源可大體劃分為自然噪聲和人為噪聲兩大類。前

者是大自然里人為因素之外的所有噪聲，比如風(fēng)聲、雨聲等，而后者主要指隨著工業(yè)和科學(xué)

技術(shù)的發(fā)展，各種機(jī)械、電器和交通噪聲等。

（B）按噪聲的發(fā)聲機(jī)理可分為機(jī)械噪聲、空氣動力性噪聲、電磁噪聲。由于機(jī)械的撞擊、

磨擦、轉(zhuǎn)動而產(chǎn)生的叫做機(jī)械性噪聲，如織機(jī)、球磨機(jī)、電據(jù)等發(fā)出的聲音；凡高速氣流、

不穩(wěn)定氣流以及氣流與物體相互借用產(chǎn)生的噪聲叫空氣動力性噪聲，如通風(fēng)機(jī)、空壓機(jī)等發(fā)

出的聲音；電磁噪聲是由電磁場的交替變化，引起某些機(jī)械部件或空間容積振動產(chǎn)生的，如

發(fā)電機(jī)、變壓器等發(fā)出的聲音。

（C）按城市環(huán)境噪聲分類：可分為交通噪聲、工業(yè)噪聲、建筑施工噪聲、社會生活噪聲。

4噪聲的危害

1.噪聲對于人耳的損害

當(dāng)進(jìn)人噪聲環(huán)境時，會感到噪聲刺耳；離開噪聲環(huán)境后，耳朵還嗡嗡作響，難以聽清；

過段時間后，可以逐漸恢復(fù)聽力，這叫聽覺適應(yīng)，是人體對環(huán)境噪聲的一種保護(hù)性反應(yīng).

聽覺適應(yīng)是有一定限度的.在較強的噪聲持續(xù)作用下，聽覺敏感性可以下降15—50分

貝；離開噪聲環(huán)境后，聽覺恢復(fù)時間需數(shù)小時，這種現(xiàn)象稱為聽覺疲勞，這是聽覺器官的功

能性變化.

如果長時間遭受過強的噪聲刺激，就會引起內(nèi)耳的退行性變化，導(dǎo)致器質(zhì)性損傷，形成

噪聲性耳聾.一般認(rèn)為聽力下降30分貝以上，就是產(chǎn)生噪聲性耳聾的先兆.在極強烈的噪

聲作用下，可造成噪聲外傷，鼓膜破裂出血，雙耳完全失聽.

2.噪聲對全身各系統(tǒng)的損害

噪聲長時間作用于中樞神經(jīng)，可使神經(jīng)失調(diào)，植物神經(jīng)紊亂，產(chǎn)生頭痛、頭暈、耳鳴、

心悸、失眠或嗜睡、神經(jīng)衰弱癥候群，嚴(yán)重者甚至精神錯亂.噪聲對于心血管系統(tǒng)有著明顯

的損害，據(jù)報導(dǎo)，不僅噪聲級較高的車間工作人員高血壓發(fā)病率很高，而且在鬧市中被噪聲

困擾的居民高血壓發(fā)病率也較高.噪聲可致心肌損害（猝cu死）血液中白血球增加，據(jù)統(tǒng)

計，在噪聲較大的行業(yè)里工作的人胃潰瘍病發(fā)病率高于安靜環(huán)境者五倍.噪聲可使視覺靈敏

度降低20%、色覺靈敏度發(fā)生變化，對于視野也有影響，清晰度下降.噪聲對于基礎(chǔ)代謝、

免疫力、內(nèi)分泌、皮膚溫度、皮膚電阻等都有影響.噪聲還可以影響胎兒體重.可以使胎兒

畸形等.

3.噪聲干擾生活、學(xué)習(xí)和工作.

據(jù)研究結(jié)果，兩組紡織工人在同一噪聲環(huán)境中工作，只是其中一組戴上防止噪聲的護(hù)耳

器，而另一組不戴，結(jié)果，第一組的產(chǎn)量比第二組的高，當(dāng)噪聲級達(dá)80分貝時，絕大多數(shù)

工人工作效率降低.噪聲對于腦力工作干擾更甚，它使注意力不能集中,干擾甚至打斷思路，

影響作品創(chuàng)造，影響科學(xué)研究.有人對電話交換臺進(jìn)行調(diào)查，發(fā)現(xiàn)噪聲從50分貝降至30

分貝，差錯率減少42%.在噪聲嚴(yán)重的環(huán)境中T作，還容易產(chǎn)生T傷刃交通事故.據(jù)測量，

發(fā)現(xiàn)在40—45分貝噪聲刺激下，嚙電波呈覺醒反應(yīng).噪聲對于睡眠深度有明顯的影響.噪

聲對于談話的干擾，是人們都有體會的，噪聲級與談話的聲級接近時，可干擾正常談話.超

過10分貝交談就很困難了.普遍談話聲是60分貝，噪聲級若達(dá)65分貝，就得提高嗓門才

能交談，如果噪聲高過90分貝，就是大聲喊也聽不清.在打電話時，噪聲65分貝以上就很

困難了.我國工業(yè)迅速發(fā)展，噪聲急劇增加，如不及早防治、將成為社會一大公害.應(yīng)當(dāng)積

極貫徹我國噪聲衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)，積極進(jìn)行防護(hù).

5.特強噪聲對儀器設(shè)備和建筑結(jié)構(gòu)的危害。

1.2噪聲的控制

1.2.1控制的原則

要堅持“預(yù)防為主”、“防治結(jié)合”、“三同時”、科學(xué)性、先進(jìn)性和經(jīng)濟(jì)性的原則。我

們一方面要依靠科學(xué)技術(shù)來“治”，另一方面必須依靠法律來“防”，同時對新建工業(yè)企業(yè)的

噪聲控制設(shè)施與主體工程同時設(shè)計、同時施工、同時投產(chǎn)，盡量做到技術(shù)可行、經(jīng)濟(jì)合理。

1.2.2控制的措施

L行政管理措施：這表現(xiàn)在立法與制定標(biāo)準(zhǔn)和條例上，如我國的《環(huán)境保護(hù)法》中關(guān)于噪聲

就有專門的章節(jié)來規(guī)定，同時1996年全國人大通過了《中華人民共和國環(huán)境噪聲污染防治

法》（1997年3月1日起實施）制定了《工業(yè)企業(yè)噪聲衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》（）、《城市區(qū)域環(huán)境噪聲

標(biāo)準(zhǔn)》（GB3094—93）等。

2.規(guī)劃性措施：包括區(qū)域規(guī)劃（城市布局應(yīng)按功能分區(qū)，妥善安排工業(yè)、交通運輸、居住等

用地的相對位置。）、道路規(guī)劃（為降低城市噪聲，要減少穿行市中心的車輛）、控制城市人

口密度（1^=IOlgp+22p為人口密度，人/km-Ldn為晝夜等效聲級）、加強綠化工作,

加大綠化面積。

3.針對噪聲傳播要素的措施

1）噪聲源：在聲源處抑制噪聲，這是最根本的措施，主要是改革生產(chǎn)工藝和技術(shù)革新，用

低噪聲工藝代替高噪聲工藝，同時研究降低噪聲源輻射噪聲的激振力和噪聲輻射部件對激振

力的響應(yīng)。由于技術(shù)條件和經(jīng)濟(jì)條件的陽制，從聲源上根治往往是不可能的，許多原有設(shè)備

還需要在相當(dāng)長時間內(nèi)發(fā)揮作用.因此，對噪聲源采取一些控制技術(shù)，仍然具有重要而普遍

的意義.

2）傳播途徑:

(1)遠(yuǎn)離噪聲源.人遠(yuǎn)離噪聲源或者讓噪聲源遠(yuǎn)離人，使噪聲在遠(yuǎn)距離傳播中衰減.點

聲源、線聲源和面聲源隨距離的衰減規(guī)律都可以用公式計算出來.例如：點聲源至某兩點之

間的距離分別為ri和r2,且

即當(dāng)距離由rl變?yōu)閞2時，其衰減量為ALdB.若r2=2rL則由式(12)可以算出AL心

6(dB).

(2)改變噪聲指向.噪聲在低頻時，一般無指向性，但隨著頻率的增高，其指向性也

隨著增加.因此，對于高頻噪聲，改變指向是一項控制噪聲的、行之有效的對策。這就象大

氣污染控制中要求考慮學(xué)年主導(dǎo)風(fēng)向，辦公樓、生活區(qū)建在上風(fēng)向。

穆

(3)筑墻控制噪聲的傳播.如圖2所示，S、0、R分別為噪聲源、墻頂端和接收點.墻對

噪聲的衰減量可用下式表示：這就是聲屏障，道路聲屏障工程漸成行業(yè)熱點在降低交通干線

噪聲、工業(yè)生產(chǎn)噪聲和社會環(huán)境噪聲中發(fā)揮著獨特的作用。特別是隨著近年來城市軌道交通

和高等級公路的加速建設(shè)，各類道路聲屏障也得到日益廣泛的普及，逐漸成為環(huán)保行業(yè)的工

程熱點之一。

由式(13)看出，衰減量與聲頻或波長有關(guān)，與墻高度也有關(guān).筑墻衰減噪聲，在實用

中被考慮的限度為25dB.若在墻上貼吸聲材料或在房間掛吸聲板，也能有效地衰減噪聲.

(4)大氣、樹木和草地可消弱噪聲的傳播.噪聲由氣溫高處向氣溫低處折射、由上風(fēng)

處向下風(fēng)處折射。根據(jù)這一規(guī)律，噪聲源應(yīng)設(shè)置在低溫處和下風(fēng)處.綠化城市，不僅可以減

弱噪聲的傳播，而且可以防止空氣污染.

3)噪聲接收器的防護(hù)措施：對人，主要是佩帶對聽力保護(hù)作用的耳塞、耳罩、頭盔等；對

于精密儀器設(shè)備，可產(chǎn)安置在隔聲間內(nèi)或隔振臺上。

最后，介紹一下有源減噪法研究的新進(jìn)展：這一方法由美國聲學(xué)專家奧爾遜(Olsen)

提出，但由于技術(shù)水平限制，一直沒有取得實際進(jìn)展.電子技術(shù)的發(fā)展，使這一方法有了實

現(xiàn)的可能.何謂有源減噪法呢？就是用傳聲器接收某一聲場的聲音，經(jīng)過放大、控制，使它

再放出一個與原聲場位相相反的聲音，則這兩個聲音因位相相反而互相消弱，甚至完全抵

消.用數(shù)學(xué)式子表示即：

Acoswt4-Acos(o)t—n)=0(14)

英國南安普頓大學(xué)和法國馬賽技術(shù)物理中心，都根據(jù)這一原理研究出了防噪聲耳罩.耳

罩中放一個傳聲器和聲源.由于在耳罩范圍內(nèi)聲音的位相幾乎相同，可以用傳聲器鳴起再加

以放大，反相后再傳入耳罩，可把噪聲基本抵消.

注意無源噪聲的控制技術(shù)

第二章環(huán)境聲學(xué)的基本概念

2.1聲波的產(chǎn)生及描述方法

2.1.1聲波的產(chǎn)生

1.聲源：聲音是由物體的振動而產(chǎn)生的，因此凡能產(chǎn)生聲音的振動物體統(tǒng)稱為聲源。從物體

的形態(tài)來分，聲源可分為固體、氣體、液體聲源等。

2.聲波的形成：當(dāng)聲源振動時，就會引起聲源周圍彈性媒質(zhì)一一空氣分子的振動。這些振動

的分子又使其周圍的空氣分子產(chǎn)生振動。在彈性媒質(zhì)中，物體的機(jī)械振動由近及遠(yuǎn)的傳播過

程叫聲波。聲波可以在空氣、液體、固體中傳播，但在噪聲控制中主要涉及在空氣中的傳播。

我們在此要注意：聲波在空氣中的傳播，空氣質(zhì)點本身并不曾隨聲波一起傳播，只是在它的

平衡位置來回振動。故聲音的傳播，實質(zhì)是振動的傳播，傳播出去的是物質(zhì)的能量，而非物

質(zhì)本身。（畫圖說明）

3.產(chǎn)生聲音感覺的條件：（1）具有一定聲能的振動（2）有傳播聲波的媒質(zhì)（氣體、固體、

液體）（3）產(chǎn)生振動的頻率必須在20-20000HZ內(nèi)。

2.1.2描述的物理量

聲音是一種波動，因此它就必然具有波的所有性質(zhì)，可以用通營描述波動的物理量進(jìn)

行描述，通常用頻率、波長、相位、聲速和聲壓來描述。

1.聲壓：當(dāng)聲波在空氣中傳播時，會形成彈性媒質(zhì)（空氣）的疏密相間的狀態(tài)，當(dāng)媒質(zhì)密

集時，這部分的空氣壓強P會比平衡狀態(tài)下的靜態(tài)壓強Po大，當(dāng)媒質(zhì)稀疏時，這部分的空

氣壓強P會比平衡狀態(tài)下的靜態(tài)壓強Po小，即在聲波的傳播過程中，空氣壓強隨著聲波作

周期性變化。因此可以用聲擾動在空氣中所產(chǎn)生的逾量壓強p來表述聲波的狀態(tài):p=P-P。，

這個逾量壓強p稱為該點的瞬時聲壓，單位是帕斯卡（Pa）。區(qū)分有效聲壓

2.相位：是指任一時刻t的質(zhì)點振動狀態(tài)，包括運動方向、振動位移、壓強變化等，它描述

質(zhì)點運動狀態(tài)。對于簡諧振動，沿x正方向傳播的平面聲波一般用（oi—kx+（p來表示，其中

（0=2成為角頻率，t為時間，k=Wc稱為波數(shù)，中為初相位在實際使月中適當(dāng)選取時間的起

始值或適當(dāng)選取x軸的坐標(biāo)原點，使其等于0。

3.波長：在同一時刻，從某一個最稠密（或最稀疏）的地點到相鄰的另一個最稠密（或最稀

疏）的地點之間的距離稱為聲波的波長，記為入，單位為米。

4.周期，頻率；振動重復(fù)1次的最短時間間隔稱為周期，記為T,單位為秒，周期的倒數(shù)，

即單位時間內(nèi)的振動次數(shù)，稱為頻率。

5.聲速：媒質(zhì)質(zhì)點在聲源激發(fā)下產(chǎn)生的振動狀態(tài)在媒質(zhì)中自由傳播的速度為聲速，記為c,

在一定的媒質(zhì)中，聲速與媒質(zhì)的溫度有關(guān)，在空氣中聲速與空氣溫度的關(guān)系是

c=331.4+0.61t（m/s）,t為空氣媒質(zhì)的溫度，我們在實際應(yīng)用中可以取15℃空氣聲速即340m/s,

就能滿足一般工程精度要求。

2.2聲波類型和聲場類型

2.2.1波動方程及其幾個概念

在聲學(xué)中，一般用聲壓p來描述聲波，在均勻的理想流體媒質(zhì)口的用小振幅聲波波動

方程描述聲傳播規(guī)律，它是一個二階偏微分方程，是在運動方程（牛頓第二定律）、連續(xù)性

方程、狀態(tài)方程三個定律的基礎(chǔ)上推導(dǎo)出來的。

/pe2P32Pi2P

ax2ay2az2c2at2

這個方程是在滿足以下假設(shè)條件的基礎(chǔ)上推導(dǎo)出來：

（1）假設(shè)媒質(zhì)為理想流體，聲波在這種媒質(zhì)中傳播時沒有能量耗損，在媒質(zhì)中不存在粘

滯性；

（2）假設(shè)聲擾動之前媒質(zhì)宏觀上是靜止且均勻的，壓強Po和密度po都是常數(shù)。

（3）假設(shè)聲傳播過程媒質(zhì)膨脹壓縮產(chǎn)生的溫度差不會引起媒質(zhì)相鄰部分發(fā)生熱交換，即

聲傳播過程為絕熱過程。

（4）假設(shè)媒質(zhì)中傳播的是小振幅聲波，即滿足聲壓p比靜態(tài)壓強Po小的多；質(zhì)點振動速

度u比聲速c小的多；質(zhì)點位移自比聲波波長九小的多；媒質(zhì)密度的相對變化遠(yuǎn)小

于L即（p—po）/po?l<

在波動方程中，聲壓p是空間坐標(biāo)（x,y,z）和時間t的函數(shù)，記為p（x、y、z、t）,描述不同

地點、不同時刻聲壓的變化規(guī)律。

波陣面：是指空間同一時刻相位相同的各點的軌跡曲線。

聲場：空間中存在聲波的區(qū)域稱為聲場。

聲線：也稱為聲射線，是聲源發(fā)出的代表能量傳播方向的直線，它與波陣面常用來描

述聲波的傳播，當(dāng)聲波頻率較高，傳播途徑中遇到的物體的幾何尺寸聲波波長大很多時，可

以不計聲波的波動特性，直接用聲線來處理，后面我們談到的聲像就用聲線來正理的。

聲阻抗率：指聲場中某位置的聲壓與該位置的質(zhì)點振動速度的比值，它代表的不是聲

能轉(zhuǎn)化為熱能，而是代表著能量從一處向另一處轉(zhuǎn)移，即傳播損耗。用公式表示為

2.2.2聲波類型

根據(jù)聲波傳播時波陣面的形狀不同可以將聲波分成平面聲波、球面聲波、柱面聲波等

類型。

（1）平面聲波

如果聲源是一塊無限大的平面，而且聲源上每一點都處于同一相位，定義聲音傳播方向

為x,則聲場在空間的y\z兩個方向是是均勻的，即聲壓、質(zhì)點振動等物理量在垂直于x軸

的同一平面上處處相等（亦即波陣面垂直于X軸），不隨y、z值而變化。這時波動方程簡

我們把這種聲波的波陣面是垂直于傳播方向的一系列平面時，叫平面聲波，它的聲線是

相互平行的一系列直線?；钊诠苤羞\動所輻射的聲波是典型的平面聲波，對于沿正x方向

傳播的簡諧平面聲波有以下三個基本公式：

I）瞬時聲壓：p（x,t尸Pocos?Lkx）,Po為聲壓振幅

2）質(zhì)點振動速度：ux=Uocos（（ot-k%）,式中Uo=PMp（）c為質(zhì)點振動的速度振幅。

3）聲阻抗率：Zs=p/u=poc,只與媒質(zhì)的密度和媒質(zhì)中的聲速有關(guān)，而與聲波的頻率、幅值

等無關(guān)，故又稱為poc為媒質(zhì)的特性聲阻抗。

（2）球面聲波

當(dāng)聲源的幾何尺寸比聲波波長小很多時、或測量點離開聲源相當(dāng)遠(yuǎn)時，則可以將聲源看

成一個點，稱為點聲源（在噪聲控制工程中大都聲源可作為點聲源來處理）。因為在各向同

性的均勻媒質(zhì)中，各方向上聲的傳播速度相等，點聲源輻射聲波在距聲源同一距離的球面上

相位處處相等，波陣面是一系列同心球面，這種聲波稱為球面聲波。它的波動方程為：

22

c（rp）=1a（rp）

“[2

1）瞬時聲壓：p（r,t）=Po/rXcos?Lkx）,Po/r為聲壓振幅.隨傳播距離r的增加而減少，二者成

反比關(guān)系。

2）質(zhì)點振動速度：u=U0cos（CDt—kx）,式中Uo=P“pocr為質(zhì)點振動的速度振幅。

3）聲阻抗率：Zs=p/u=poc?與平面聲波的相同。

（3）柱面聲波

如果聲源在一個尺度上特別長，例如繁忙的公路，比較長的運輸線，都可以看成是線聲

源實例，這類聲源形成的聲波波陣面是一系列同心圓柱，它的波動方程為

學(xué)（嚕ITS翌’其中，為徑向半徑。

2.2.3聲場的類型（各聲場的特點）

聲場可分為自由聲場、半自由聲場、擴(kuò)散聲場。

1.自由聲場：均勻、各向同性的流體媒質(zhì)中，若聲場不受邊界的影響，或者聲場的邊界在

無窮遠(yuǎn)處，這時的聲場叫自由聲場，理想的自由聲場是不存在的，因為人們生活的空間總存

在邊界，當(dāng)邊界的影響小到可以忽略不計時，可以近似認(rèn)為，如在聲學(xué)研究中人工建立的全

消聲室。

2.半自由聲場：如果存在一個全反射面，反射面上方不存在邊界的影響，則稱為半自由聲

場。

3.擴(kuò)散聲場：也稱為混響聲場，聲波在室內(nèi)等封閉空間內(nèi)傳播時，存在許多反射面，聲波

經(jīng)過壁面和室內(nèi)物體多次反射，不斷改變傳播方向，使室內(nèi)聲的傳播完全處于無規(guī)狀態(tài)。

如果在室內(nèi)任何一點，各個方向傳來的聲波幾率相等，聲音的相位無規(guī),這樣的聲場叫。

第三章聲壓級、聲強級、聲功率級及其計算

3.1聲壓、聲能量、聲強、聲功率

1.聲壓

2.聲能量

聲波在媒質(zhì)中傳播，一方面使媒質(zhì)質(zhì)點在平衡位置附近往復(fù)運動，產(chǎn)生動能：另一方

面乂使媒質(zhì)產(chǎn)生了壓縮和膨脹的疏密過程，使媒質(zhì)具有形變的勢能，這兩部分能量之各就是

由于聲擾動使媒質(zhì)得到的聲能量。

聲場中單位體枳媒質(zhì)所含有的聲能量稱為聲能密度，記為D,單位為焦耳每立方米。

3.聲強

單位時間內(nèi)通過垂直于聲波傳播方向單位面積的平均聲能量叫聲強，一般用I表示，

單位為W/m2

4.聲功率

聲源在單位時間內(nèi)輻射的聲能量叫聲功率，聲功率用W表示，單位為瓦。

對于在自由空間中傳播的平面聲波：它們的關(guān)系為

聲能密度：D=-^V聲強：聲功率：w=is

P?cPoc

pc聲壓的有效值，它是瞬時聲壓對時間t取均方根值，即