第六章 噪声及振动环境

Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,*,第一节 声音及其度量, ,第二节 噪声及其对人的影响,第三节 噪声测量及评价标准,第四节 噪声控制,第五节 振动环境,第六节 特殊工作环境,第十章 噪声及振动环境,1,第六章 噪声及振动环境,本章重点,1,、声音的物理度量与主观度量,2,、噪声对人的影响以及如何进行噪声的控制？,本章难点,1,、如何理解声音的物理度量与主观度量之间的关系？,2,一、声音的基本概念,1,、声源的概念：,物体的振动产生声音，振动发声的物体被称为,声源,。,2,、声音的形成：,声音的形成是由,振动,的发生与,传播,这两个环节组成。,3,、描述声音的三个重要物理量,频率、波长和声速,第一节 声音及其度量,3, 频率,声源每秒钟振动的次数称为频率，以,f,表示，单位为赫,（,Hz,）,。在可听声,20,20000Hz,范围内，频率越高声音越尖锐。,人耳的听觉具有对,高频声（,1000Hz,）较敏,感，而对,低频声（,300Hz,）不敏感,的特性。, 波长,声波在一个波动的周期内传播的距离称为波长。,记作,单位为,m,。,第一节 声音及其度量,4,声速,声波在媒介中传播的速度称为声速，用,c,表示，单位为,m/s,。,频率、波长和声速之间的关系,第一节 声音及其度量,5,二、声音的物理度量,（一）声压、声压级,单个声源,1,、声压,声波在空气传播过程中，引起空气质点振动导致空气压强变化叫声压。,声压是表示,声音强弱,的物理量，用,P,表示，单位是,帕（,Pa,）,。,听阈声压是,2,10,-5,Pa,，痛阈声压是,20Pa,，而火箭发射时可产生,630Pa,。,第一节 声音及其度量,6,2,、声压级,声压级是声压与基准声压之比的以,10,为底的对数乘以,20,，用符号,Lp,表示，单位是分贝,dB,。,P,是需要测定的声音的声压，,P,0,=2,10,-5,帕。,听阈的声压级是,0dB,，痛阈的声压级是,120dB.,第一节 声音及其度量,7,第一节 声音及其度量,（二）合成声压级,多个声源,1,、几个不同的声源同时作用在声场中同一点上，它们产生的总声压可以通过能量合成的原则进行计算。,2,、若在某点分别测得几个声源的声压为,P1,，,P2,，,，,Pn,，该点总声压,Pt,满足,（,i,= 1,，,2,，,，,n,）,8,第一节 声音及其度量,和,由,如何计算合成声压级,L,Pt,？,9,第一节 声音及其度量,（,i,= 1,2,n,）,4,、考虑背景声源影响的多个声源的总声压级,某一声源声压级,3,、多个声源的总声压级,10,（三）频谱分析,任何机器运转时的噪声都是不只一个频率的声音，它们是从低频到高频无数频率成分的声音的大合奏。,在噪声控制工作中，了解噪声源的频谱很重要，,降低不同频率成分的噪声，采用的控制方法及选用的声学材料不一样。对症下药，才能有效合理地降低噪声。,第一节 声音及其度量,11,（三）频谱分析,1,、频谱,具有不同频率,(,或频段,),成分的声波具有不同的能量，这种,频率成分与声强分布的关系称为声的频谱,。,2,、频谱分析,将声源发出的,声音强度,按频率顺序展开，使其成为,频率,的函数，并考察变化规律，称为频谱分析。,第一节 声音及其度量,12,3,、频程,声频范围被人为划分为几个小的频段，在每一个频段中，上限频率与下限频率之间的距离称为,频程,。,倍频程：几何中心频率,第一节 声音及其度量,或,13,第一节 声音及其度量,表,1,倍频程的频率范围,中心频率,/Hz,31.5,63,125,250,500,频率范围,/Hz,22.5,45,45,90,90,180,180,354,354,707,中心频率,/ Hz,1000,2000,4000,8000,16000,频率范围,/Hz,707,1414,1414,2828,2828,5656,5656,11212,11212,22424,14,三、声音的主观感觉,由于人耳受声音频率选择特性的影响，对于相同声压级、不同频率的声音，感到的响度也不一样。如，,50Hz,，,78dB,的声音与,1000Hz,，,78dB,的声音不一样响，而与,1000Hz,，,60dB,的声音一样响。为了反映人耳的这一特性，引入声音主观度量的物理量。,第一节 声音及其度量,15,三、声音的主观感觉,（一）声音的响度级与响度,1,、,响度级,：人们对噪声进行主观评价的一个基本量，用,L,N,表示，单位为,方,(,phon,),第一节 声音及其度量,16,第一节 声音及其度量,17,第一节 声音及其度量,等响度曲线上的各点，声压级、频率不同，但响度相同。,从等响度曲线可以看出，人耳对高频声音，特别是,3000,4000Hz,的声音比较敏感，而对于低频声音，则频率越低越不敏感，当响度级比较低时，这种人耳的主观感觉大为明显。,人耳的响度级听觉范围是,4.2,方,120,方。,18,三、人耳对声音的主观感觉,（一）声音的响度级与响度,2,、,响度,：是人耳对声音强度所产生的主观感觉量，它与人对声音响亮程度的主观感觉成正比。,以,N,表示，单位为宋,（,sone,）,响度级虽然定量地确定了,响度感与频率、声压级的关系,，但是由于响度级是一种对数刻度单位，不同响度级的声音并不能直接比较，即通过响度级并,不能确定两个声音的响度感相差多少。,第一节 声音及其度量,19,第一节 声音及其度量,3,、响度与响度级的关系式,纯音的响度计算,响度级每增加,10,方，响度增加,1,倍，,40,方为,1,宋，,50,方为,2,宋，,60,方为,4,宋,通过响度可以直接计算出声音响度增加或减少的百分数,，因此,用响度的变化来反映降噪措施的主观效果比较直观，能使人更容易理解和接受。,20,第一节 声音及其度量,4,、多种频率复合音的总响度,Nt,为,总响度指数,（宋）；,Nm,为各频带中响度指数最大者； 为所有频带的响度指数之和；,F,为倍频程选择系数。对倍频程，,F,=0.3,；对,1/3,倍频程，,F,=0.15,21,第一节 声音及其度量,（二）计权声级,声压级和频率,响度级,40dB,，,1000Hz,40dB,，,100Hz,40,方,25,方,100dB,，,1000Hz,100dB,，,100Hz,100,方,98,方,22,第一节 声音及其度量,（二）计权声级,在噪声测量中，为了,使声音的客观物理量与人耳听觉的主观感受近似取得一致,，在测量仪器中对不同频率的客观声压级人为给予适当增减，这种,修正的方法称为频率计权,。通俗地说，频率计权就是模拟人耳听觉在不同频率上的不同感受性而对被测声音进行计权。实现这种频率计权的放大线路称为计权网络。,23,第一节 声音及其度量,（二）计权声级,1,、,声级,：通过计权网络测得的声压级，是在人耳可听范围内按特定频率计权而合成的声压级。,2,、,四种计权网络,A,计权网络：模拟人耳对,40,方纯音,的响应,B,计权网络：模拟人耳对,70,方纯音,的响应,C,计权网络：模拟人耳对,100,方纯音,的响应,D,计权网络：,主要用于航空噪声的测量,3,、噪声评价指标,A,声级,A,声级较好地反映了人耳对,连续稳定噪声,的频率特性和主观感觉。,24,第一节 声音及其度量,频率,Hz,相对响度,dB,25,第一节 声音及其度量,（三）等效连续声级,起伏的不连续的噪声,生产实际中的噪声往往随时间呈阶梯性变化，如在一段时间内噪声近似为稳态，,A,声级变化不大，在另一段时间内，,A,声级却有明显的变化。例如，纺织机运转台数不同，车间内,A,声级就会有明显的差异。,等效连续声级指,某一段时间内的,A,声级能量平均值,，用符号,Leq,表示，单位是,dB(A,),。,26,第一节 声音及其度量,（四）统计声级,不规则且变化幅度较大的噪声,有时环境噪声往往不规则，且大幅度变动，如交通噪声。此时，需要,用不同的噪声级所出现的概率或累计概率进行噪声评价,。,统计声级为达到或大于某一声级的概率，用符号,Ls,表示。噪声的统计特征符合正态分布，则 ：,27,现实生活中，把所听到的声音分为三种类型，语言、音乐和噪声。通常把不希望听到的声音称为噪声。,噪音在工作环境和公共生活中无处不在，形成噪音污染。随着现代工业技术的迅速发展，噪声污染问题越来越严重。作业的噪声环境对人的影响往往具有一定的潜伏期，因此容易被忽视。事实上，这种影响的危害经常不可逆转会带来终身伤害。,据世界卫生组织统计，仅美国由于工业噪声造成的低效率、缺勤、工伤事故和听力损失赔偿等费用每年高达,40,亿美元。,第二节 噪声及其对人的影响,28,第二节 噪声及其对人的影响,一、噪声及其来源,（一）工业噪声,1,、空气动力噪声,2,、机械噪声,3,、电磁噪声,（二）交通噪声,主要指的是机动车辆、火车、飞机和船舶噪声。,（三）建筑施工噪声,声音强度很高、露天作业,（四）社会噪声,主要指社会活动和家庭生活所引起的噪声。,29,第二节 噪声及其对人的影响,二、噪声对听力的影响,噪声可使人产生,听觉疲劳,，在强噪声环境中如不采取保护措施，听觉疲劳继续发展，可导致,听力下降或损害，,甚至,噪声性和爆发性耳聋,。,听觉疲劳：听觉敏感性降低，但可恢复。,噪声性耳聋：平均听力损失超过,25dB,，分为轻度、中度和严重耳聋。,爆发性耳聋：当声音高达,150dB,，导致鼓膜破裂或听小骨损伤，双耳完全失听。,30,第二节 噪声及其对人的影响,三、噪声对其他生理机能的影响,1,、对神经系统的影响,2,、对内分泌和心血管系统的影响,3,、对消化系统的影响,噪声除影响听觉系统外，还影响神经系统、心血管系统、消化系统、内分泌及免疫系统等，造成植物性神经系统功能紊乱、血压不稳、肠胃功能紊乱等。,31,第二节 噪声及其对人的影响,四、噪声对心理的影响,1,、噪声对心理的影响主要是使人产生烦恼、焦急、讨厌、生气等不愉快的情绪。,2,、噪声引起的烦恼与声强、频率及稳定性有直接关系。,3,、人的作业或活动性质不同，噪声所引起的烦恼程度也不同。,32,第二节 噪声及其对人的影响,五、噪声对语言交流的影响,1,、声音的掩蔽效应,一个声音由于其他声音的干扰而使听觉发生困难，需要提高声音的强度才能产生听觉的现象。,研究表明当讲话声音比噪音高,10,分贝时,我们可以听懂,40-50%,的音节，即可以听懂一句话的,93-97%,。当涉及不熟悉的话题或依靠谈话交换信息时，要能听清楚,80%,的音节,要求讲话声音与噪音之间有,20,分贝的差异。,65dB,的噪声就能影响谈话，当噪声达到,90dB,时，大喊大叫也没用了。,2,、语言干扰级,(SIL),评价噪声对语言通信的干扰程度,33,第二节 噪声及其对人的影响,六、噪声对作业能力和工效的影响,1,、噪声直接或间接地影响工作效率,2,、噪声干扰对人的脑力劳动的影响,34,第三节 噪声测量及评价标准,一、 噪声的测量,（一）室内噪声的测量,声级计,（二）机器设备噪声的测量,1,、外形尺寸小于,30cm,的小型设备，测点距其表面,30cm,左右。,2,、外形尺寸在,30,100cm,的中型设备，测点距其表面,50cm,左右。,3,、外形尺寸大于,100cm,的较大型设备，测点距其表面,100cm,左右。,4,、大型或特大型设备，测点距其表面,100,500cm,左右。,35,第四节 噪声测量及评价标准,（三）交通车辆噪声的测量,1,、测量行驶中的车辆的噪声,2,、测量行驶时车内的噪声,3,、测量行驶时车外的噪声,噪声测量的关键,测点位置的选择和测点数量的选择,36,第三节 噪声测量及评价标准,二、噪声评价标准,（一）控制标准,1,、,以等效连续声级为指标,作业者听力保护,2,、,以等效连续声级、统计声级为指标,人对环境噪声的烦恼度,3,、,以语言干扰声级为指标,改善环境，提高工效,(,二,),国外噪声标准,1,、听力保护的噪声标准（,A,声级）,2,、环境噪声标准,(,三,),中国噪声标准,37,第四节 噪声控制,一、 声源控制,1,、降低机械噪声, 选择发声小的材料, 改变机械传动方式, 改进设备机械结构,38,第四节 噪声控制,2,、降低空气动力性噪声, 降低气流速度, 减少压力脉冲, 减少涡流,39,第四节 噪声控制,二、控制噪声的传播,1,、对工厂各区域合理布局,2,、调整声源的指向,3,、充分利用天然地形,4,、采用吸声、隔声、消声等措施,5,、采用隔振与减振措施,40,第四节 噪声控制,三、操作者听力保护,使用护耳器,护耳器是个体防护噪声的常用工具，种类有耳塞、防声棉、耳罩、帽盔等。,坦克头盔,防噪声耳塞,41,第四节 噪声控制,四、音乐调节,乐音能够减轻作业者的精神紧张，缓解单调感和精神疲劳，提高作业效率和生产安全。,1921,年美国的,E.L.Gatewood,曾经成功利用音乐提高了建筑工人的制图作业效率。二战时期，为了提高作业效率，还产生了,背景音乐和产业音乐,。,42,