了解噪声基础知识

了解噪声基础知识1、了解噪声污染特点与危害 由于噪声属于感觉公害，所以它与其他由有害物质引起的公 害不同。 噪声没有污染物。即噪声在空中传播时并未给周围环境留 下什么毒害性物质。 噪声对环境的影响不积累、不持久，传播的距离有限。 噪声声源通常是分散的，这样对它的影响只能规划性防治 而不能集中治理。 噪声污染是暂时的，一旦声源停止发声，危害和影响即可 消除。2、了解声源的种类 噪声污染按声源的机械特点可分为：气体扰动产生的噪 声、固体振动产生的噪声、液体撞击产生的噪声以及电磁作 用产生的电磁噪声。噪声按声音的频率可分为：1000Hz 的高频噪声。噪声按时间变化的属性可分为： 稳态噪声、 非稳态噪声、 起伏噪声、间歇噪声以及脉冲噪声等。噪声有自然现象引起的（见自然界噪声） ，也有人为造成的。故也分为自 然噪声和人造噪声。3、了解声音的物理特性和量度声功率、声强和声压（一）声功率（W）声功率是指单位时间内，声波通过垂直于传播方向某指 定面积的声能量。在噪声监测中，声功率是指声源总声功率。 单位为W。（二）声强（I）声强是指单位时间内，声波通过垂直于声波传播方向单位面积的声能量。单位为 W/s2。（三）声压（P）声压是由于声波的存在而引起的压力增值。声波是空气 分子有指向、有节律的运动。声压单位为Pa。声波在空气中传播时形成压缩和稀疏交替变化，所以压力增值是正负交替 的。但通常讲的声压是取均方根值，叫有效声压，故实际上 总是正值，对于球面波和平面波，声压与声强的关系是： T沪1 =式中：p空气密度，如以标准大气压与20 C时的空气密度和声速代入，得到pc=4（国际单位值，也叫瑞利。称为空气对声波的特性阻抗。分贝、声功率级、声强级和声压级（一）分贝人们日常生活中遇到的声音，若以声压值表示，由于变 化范围非常大，可以达六个数量级以上，同时由于人体听觉 对声信号强弱刺激反应不是线性的，而是成对数比例关系。 所以采用分贝来表达声学量值。所谓分贝是指两个相同的物理量（例Ai和Ao）之比取以10为底的对数并乘以10 （或20）。%分贝符号为“ dB”，它是无量纲的。在噪声测量中是很 重要的参量。式中Ao是基准量（或参考量），A是被量度量。 被量度量和基准量之比取对数，这对数值称为被量度量的“级”。亦即用对数标度时，所得到的是比值，它代表被量 度量比基准量高出多少“级”。（二）声功率级 （dB）W式中：Lw声功率级（dB）；W声功率（W）；Wo 基准声功率， Wo=1O-12W。（三）声强级 （dB）L = lOlgz式中：Li声强级（dB）;I声强（W/m2）;Io 基准声强，Io=1O-12/m2（四）声压级 （dB）P3Lr -lOlgp-式中：Lp声压级（dB）;P声压（Pa）;Po 基准声压 P=2X10-5Pa,该值是对1OOOHz声音人耳刚能听到的最低声压。5、了解噪声的叠加和相减的计算（一）噪声的叠加两个以上独立声源作用于某一点，产生噪声的叠加。声能量是可以代数相加的，设两个声源的声功率分别为Wi和W2，那么总声功率 W总=W1+W2。而两个声源在某点的声 强为Il和12时，叠加后的总声强I总= ll+l2。但声压不能直接 相加。故总声压级:pa + p 2=t01g(WLp,/w + 10u,zu)LP=L+ lQlg2如匚厂鼻，即两个声源的声压级相等，则总声压级 | 亠片+3 0)也就是说，作用于某一点的两个声源声压级相等，其合 成的总声压级比一个声源的声压级增加3dB。当声压级不相等时，按上式计算较麻烦。Lp2,以 值按图查得 Lp，则总声压级 Lp总=Lpi+A Lp。例两声源作用于某一点得声压级分别为 Lpi=96dB,Lp2=93dB,由于 Lpi-Lp2=3dB，查曲线得 A Lp=1.8 dB,因此 Lp 总=96+1.8 = 97.8 dB。由图可知，两个噪声相加，总声压级不会比其中任一个大3分贝以上；而两个 声压级相差10分贝以上时，叠加 增量可忽略不计。掌握了两个声源的叠加，就可以推广到多声源的叠加，只需逐次两两叠加即可，而与叠加次序无关。例如，有八个声源作用于一点，声压级分别为70、75、82、90、93、95、100dB，任选两种叠加次序如下：金:芦比应该指出，根据波的叠加原理，若是两个相同频率的单 频声源叠加，会产生干涉现象，即需考虑叠加点各自的相位， 不过这种情况在环境噪声中几乎不会遇到。（二）噪声的相减噪声测量中经常碰到如何扣除背景噪声问题，这就是噪 声相减的问题。通常是指噪声源的声级比背景噪声高，但由 于后者的存在使测量读数增高，需要减去背景噪声。例为测定某车间中一台机器的噪声大小从声级计上测得声级为 104dB，当机器停止工作，测得背景噪声为100dB，求该机器噪声的实际大小。解：由题可知104dB是指机器噪声和背景噪声之和（LP）,而背景噪声是100 dB （ Lp1 ）。Lp-Pp1=4 dB,得相应之厶 Lp = 2.2dB，因此该机器的实际噪声噪级 Lp2 为：Lp2=Lp- Lp=101.8 dB4、了解计权声级、等效连续声级、噪声污染级和昼夜等效 声级一、 响度和响度级（一）响度（N ）人的听觉与声音的频率有非常密切的关系，一般来说两 个声压相等而频率不相同的纯音听起来是不一样响的。响度 是人耳判别声音由轻到响的强度等级概念，它不仅取决于声 音的强度（如声压级），还与它的频率及波形有关。响度的 单位叫 宋”，1宋的定义为声压级为 40dB，频率为1000Hz， 且来自听者正前方的平面波形的强度。如果另一个声音听起 来比这个大n倍，即声音的响度为 n宋。（二）响度级（Ln）响度级的概念也是建立在两个声音的主观比较上的。定义1000Hz纯音声压级的分贝值为响度级的数值，任何其他 频率的声音，当调节 1000Hz纯音的强度使之与这声音一样 响时，则这1000Hz纯音的声压级分贝值就定为这一声音的 响度级值。响度级的单位叫方”。利用与基准声音比较的方法，可以得到人耳听觉频率范围内 一系列响度相等的声压级与频率的关系曲线，即等响曲线， 该曲线为国际标准化组织所采用，所以又称ISO等响曲线。（三）响度与响度级的关系：根据大量实验得到，响度级每改变10方，响度加倍或减半。例如，响度级 30方时响度为 0.5宋；响度级40方时响度为1宋；响度级为 50方时响度 为2宋，以此类推。它们的关系可用下列数学式表示：N=2 （毘匸）1 或 Ln=40 + 33lgN响度级的合成不能直接相加，而响度可以相加。例如：两个不同频率而都具有 60方的声音，合成后的响度级不是60+60=120 （方），而是先将响度级换算成响度进行合成，然后再换算成响度级。本例中60方相当于响度4宋，所以两个声音响度合成为 4+4=8 （宋），而8宋按数学计算可知为 70方，因此两个响度级为 60方的声音合成后的总响度级为 70方。计权声级上面所讨论的是指纯音（或狭频带信号）的声压级和主 观听觉之间的关系，但实际上声源所发射的声音几乎都包含 很广的频率范围。为了能用仪器直接反映人的主观响度感觉 的评价量，有关人员在噪声测量仪器一一声级计中设计了一 种特殊滤波器，叫计权网络。通过计权网络测得的声压级， 已不再是客观物理量的声压级，而叫计权声压级或计权声 级，简称声级。通用的有 A、B、C和D计权声级。A计权声级是模拟人耳对 55dB以下低强度噪声的频率 特性；B计权声级是模拟55dB到85dB的中等强度噪声的频 率特性；C计权声级是模拟高强度噪声的频率特性；D计权声级是对噪声参量的模拟，专用于飞机噪声的测量。计权网 络是一种特殊滤波器，当含有各种频率的声波通过时，它对 不同频率成分的衰减是不一样的。A、B、C计权网络的主要差别是在于对低频成分衰减程度，A衰减最多，B其次，C最少由于计权曲线的频率特性是以1000Hz为参考计算衰减的，因此以上曲线均重合于 1000Hz ,后来实践证明，A计权 声级表征人耳主观听觉较好，故近年来B和C计权声级较少 应用。A计权声级以Lpa或La表示，其单位用dB （ A）表示。三、等效连续声级、噪声污染级和昼夜等效声级（一）等效连续声级A计权声级能够较好地反映人耳对噪声的强度与频率的 主观感觉，因此对一个连续的稳态噪声，它是一种较好的评 价方法，但对一个起伏的或不连续的噪声，A计权声级就显得不合适了。例如，交通噪声随车辆流量和种类而变化；又 如，一台机器工作时其声级是稳定的，但由于它是间歇地工 作，与另一台声级相同但连续工作的机器对人的影响就不一 样。因此提出了一个用噪声能量按时间平均方法来评价噪声 对人影响的问题，即等效连续声级，符号“Lq”或“LeqT ”。它是用一个相同时间内声能与之相等的连续稳定的A声级来表示该段时间内的噪声的大小。例如，有两台声级为85dB的机器，第一台连续工作 8小时，第二台间歇工作，其有效 工作时间之和为4小时。显然作用于操作工人的平均能量是 前者比后者大一倍，即大 3dB。因此，等效连续声级反映在 声级不稳定的情况下，人实际所接受的噪声能量的大小，它 是一个用来表达随时间变化的噪声的等效量。扛1。叫珂式中：Lpa某时刻t的瞬时A声级（dB）;T规定的测量时间（s）。如果数据符合正态分布，其累积分布在正态概率纸上为一直线，则可用下面近似公式计算：LaeqTL+ d2/60 , d = L 10-L 90 其中Lio, L50, L90为累积百分声级，其定义是：Lio 测定时间内，10%的时间超过的噪声级，相当于噪声的平均峰值。L50测量时间内，50%的时间超过的噪声级，相当于噪声的平均值。L90测量时间内，90%的时间超过的噪声级，相当于噪声的背景值。累积百分声级Li。、L50和L90的计算方法有两种：其一 是在正态概率纸上画出累积分布曲线，然后从图中求得；另 一种简便方法是将测定的一组数据（例如100个），从大到小排列，第10个数据即为Li。，第50个数据为L50,第90 个数据即为L90。目前大多数声级机都有自动计算并显示功 能，不需手工计算。（二）噪声污染级许多非稳态噪声的实践表明，涨落的噪声所引起人的烦 恼程度比等能量的稳态噪声要大，并且与噪声暴露的变化率 和平均强度有关。经试验证明，在等效连续声级的基础上加上一项表示噪声变化幅度的量，更能反映实际污染程度。用 这种噪声污染级评价航空或道路的交通噪声比较恰当。故噪 声污染级（Lnp ）公式为：Lnp = Leq+Kb式中：K 常数，对交通和飞机噪声取值2.56;a测定过程中瞬时声级的标准偏差。幽（瓦3式中：L昭一测得第i个瞬时A声级；扎一一所抑庐级的算术平均值，即LPA = Lpaw -；n测得总数对于许多重要的公共噪声，噪声污染级也可写成：LnP = L eq+d或 L np=L 5o+d2/6O+d式中：d=L 10-L90（三）昼夜等效声级考虑到夜间噪声具有更大的烦扰程度，故提出一个新的评价指标一一昼夜等效声级（也称日夜平均声级），符号“L”它是表达社会噪声 一一昼夜间的变化情况，表达式为:16xioolLd 十呂Xi出mb = Wig 共16个小时;Ln夜间的等效声级，时间是从22:00至第二天的6:00, 共8个小时。昼间和夜间的时间，可依地区和季节不同而稍有变更。为了表明夜间噪声对人的烦扰更大，故计算夜间等效声 级这一项时应加上 10dB的计权。为了表征噪声的物理量和主观听觉的关系，除了上述评 价指标外，还有语言干扰级（SIL），感觉噪声级（PNL ），交 通噪声指数（TNi）和噪声次数指数（NNi）等。声环境功能区分类该标准按区域的使用功能特点和环境质量要求，将声环 境功能区分为以下五种类型：0类声环境功能区：指康复疗养区等特别需要安静的区 域。1类声环境功能区：指以居民住宅、医疗卫生、文化教 育、科研设计、行政办公为主要功能， 需要保持安静的区域。2类声环境功能区：指以商业金融、集市贸易为主要功 能，或者居住、商业、工业混杂，需要维护住宅安静的区域。3类声环境功能区：指以工业生产、仓储物流为主要功 能，需要防止工业噪声对周围环境产生严重影响的区域。4类声环境功能区：指交通干线两侧一定距离之内，需 要防止交通噪声对周围环境产生严重影响的区域，包括4 a类和4 b类两种类型。4a类为高速公路、一级公路、二级公 路、城市快速路、城市主干路、城市次干路、城市轨道交通 （地面段）、内河航道两侧区域；4 b类为铁路干线两侧区域。环境噪声排放限值：厂界环境噪声排放限值工业企业厂界环境噪声不得超过表1规定的排放限值表1工业企业厂界环境噪声排放限值单位：dB（ A）边界处声环境功能区类型时段昼间夜间0504015545260503655547055夜间频发噪声的最大声级超过限值的幅度不得高于10dB （A）。夜间偶发噪声的最大声级超过限值的幅度不得高于15dB （A）。工业企业若位于未划分声环境功能区的区域，当厂界外 有噪声敏感建筑物时，由当地县级以上人民政府参照GB3096和GB/T 15190的规定确定厂界外区域的声环境质量 要求，并执行相应的厂界环境噪声排放限值。当厂界与噪声敏感建筑物距离小于1m时，厂界环境噪声应在噪声敏感建筑物的室内测量，并将表1中相应的限值减10dB（A）作为评价依据。当固定设备排放的噪声通过建筑物结构传播至噪声敏 感建筑物室内时，噪声敏感建筑物室内等效声级不得超过表 2和表3规定的限值。表2结构传播固定设备室内噪声排放限值（等效声级） 单位：dB（A）房间类型时段噪声敏感建筑物环境所处功能区类别A类房间B类房间昼间夜间昼间夜间04030403014030453523445355040说明：A类房间是指以睡眠为主要目的，需要保证夜间安静的房间。包括住宅卧室、医院病房、宾馆客房等B类房间是指主要在昼间使用，需要保证思考与精神集中、正常讲话不被干扰的房间包括学校教师、办公室、住宅中卧室以外的其他房间等。6、了解噪声的频谱分析噪声的频谱分析一般声源所发出的声音，不会是单一频率的纯音，而是 由许许多多不同频率，不同强度的纯音组合而成。将噪声的 强度（声压级）按频率顺序展开，使噪声的强度成为频率的 函数，并考查其波形，叫做噪声的频率分析（或频谱分析）。研究噪声的频谱分析很重要，它能深入了解噪声声源的特 性，帮助寻找主要的噪声污染源，并为噪声控制提供依据。 频谱分析的方法是使噪声信号通过一定带宽的滤波器，通带 越窄，频率展开越详细；反之通带越宽，展开越粗略。以频 率为横坐标，相应的强度（例声压级）为纵坐标作图。经过 滤波后各通带对应的声压级的包络线（即轮廓）叫噪声谱。滤波器有等带宽滤波器、等百分比带宽滤波器和等比带 宽滤波器。等带宽滤波器是指任何频段上的滤波，通带都是 固定的频率间隔，即含有相等的频率数；等百分比带宽滤波 器具有固定的中心频率百分数间隔，故它所含的频率数随滤 波通带的频率升高而增加，例如，等百分比为3%的滤波器，100Hz的通带为100出Hz ; 1000Hz的通带为1000出0Hz,而 10000Hz的通带为10000出00Hz。噪声监测中所用的滤波器 是等比带宽滤波器，它是指滤波器的上、下截止频率（f2和 f1）之比以2为底的对数为某一常数，常用的有倍频程滤波 器和1/3倍频程滤波器等。它们的具体定义是：其通式为;二家1倍频程常简称为倍频程，在首乐上称为一个八度，是最常 用的。表7- 1列出了 1倍频程滤波器最常用的中心频率值(fm)以及上、下截止频率。这是经国际标准化认定并作为 各国滤波器产品的标准值。表7-1常用1倍频程滤波器的中心频率和截止频率中右频率 f tHr)上截止频率下截止频率 fj他)中右硕率 f (Hi) m上戴止频率 f3 tHr)下截止频聿31.56312525050044. 5473 旳.0345 176.775 353.550707.ICO22.213744 5473387517&.7753S3 55(1100020004000COOD1BOCO1414.202323.405656.SO11313.622627.2707. 1001414.202328 405555.3011313. 6中心频率(fm)的定义是：国飞7、了解噪声的主要控制方法1源头控制：在源头控制声音的发出是最有效的方法之一， 如加装隔音罩，减少额外工作等。2传播途径控制：将声音在传播的过程中拦截下来。也是一 种有效的方法。如道路旁种树，安装隔音板。3在人耳处控制：如在耳朵上塞上棉花，最被动的一种方法 道路交通噪声控制的技术和管理手段噪声污染由声源、传声途经和受主三个基本环节组成。因此控制道路交通噪声的污染必须着重把这前两个环节作为一个系统进行研究。1、机动车辆噪声源的控制机动车辆噪声主要来源于机动车辆发动机噪声、车轮与路面摩擦噪声、车体振动噪声、喇叭噪声和制动噪声等。声源是降低和消除噪声最根本和最有效的方法。在技术 上，可通过改善发动机性能和附加发动机隔罩以降低发动机 噪声，安装高效的气缸排放口消声器降低气体排放噪声，改 善齿轮箱、转动轴、冷却风扇、轮胎、刹车部件的性能质量 来降低传动、滚动、制动等噪声。在管理上，重新制定更加严格的机动车噪声标准，控制 高声功率级车辆进城（如控制手扶拖拉机进城） ；研究开发 低噪声车辆，促使汽车制造商在控制车辆本身噪声上增加投 入。2、道路交通噪声传播途经控制的技术和管理措施（1）在原基础上进一步改进城区道路布局改善路网布局，分流车辆，降低车流量，以达到降噪目 的，在同样运输量时，单行线改为双行线（单方向行驶） ， 噪声可减少 2-5 分贝。在道路交叉路口采用立体交叉结构 , 以减少车辆的停车和加速次数 ,可明显降低噪声。 在同样的交 通流量下， 立体交叉处的噪声比一般交叉路口的噪声低 5-10 分贝。（2）采用低噪声路面 通过优化路面材料、结构构造、粗糙度。如利用多孔面 层材料代替常规的混凝土和沥青铺装路面，来降低车辆的行驶噪声。（3）道路主干线两侧设置声屏障在超标路段的道路两侧采用专门设计的配合吸声型屏障 ,以减弱反射声能及绕射声能，阻断声波的传播,以降低噪声,也是有效控制道路交通噪声污染的一种治理措施。（4）实行城区绿地降噪城区绿化不仅美化环境， 净化空气， 也可减少噪声污染。在道路主干道朝干道侧种上厚草地、矮生树或厚密有观赏价 值的灌木丛，既可绿化街景，又可减弱声反射、增加噪声衰 减量。（5）合理城区规划，控制交通噪声。影响城区道路交通噪声的重要因素是城区交通状况，合 理地进行城区规划和建设是控制交通噪声的有效措施之一。 按噪声功能区进行合理规划，让居住区远离交通干线；合理 布局临街建筑的房间；利用商店等公共场所做临街建筑，隔 离噪声；增加临街建筑的窗户隔声效果，等等。