物理性污染防治第三次课ppt课件

.,对于无指向性的点声源，声强I和声功率W之间存在简单关系：,式中：r接收点与声源间的距离。,点声源的辐射,2.6声源的辐射,.,当声源放置在刚性地面上时，声音只能向半空间辐射，半径为r的半球面面积为2r2，因此对半空间接收点,从以上两式中可以看出，声强随声波传播距离的增加而按平方反比的规律减弱。这种由于波面的扩大而引起声音强减弱的现象，称为声波的扩散衰减。,.,自由声场声源/自由声场位于空中，它可以向周围媒质均匀，各向同性地辐射球面声波。半自由声场声源/半自由声场位于广阔平坦的刚性反射面上，向下半个空间的辐射声波也全部被反射到上半空间来。,.,若已知声源声功率级Lw，在距声源r处的声压级近似为：全空间：Lp=Lw-20lgr-11(dB)半空间：Lp=Lw-20lgr-8(dB),.,若已知距声源r1处的声压级Lp1，则距声源r2处的声压级Lp2为：,则从r1处传播到r2处时的发散衰减：,.,声源在自由空间中辐射声波时，其强度分布的一个主要特性是指向性。例如，喇叭发声，其喇叭正前方声音大，而侧面或背面就小。常用指向性因数R来表征声源的指向性。它的定义是：在离声源中心相同距离处，测量球面上各点的声强，求得所有方向上的平均声强I，将某一方向上的声强I与其相比就是该方向的指向性因素：,声源的指向性,.,指向性指数，DI10lgR指向性因素和指数往往和频率有关。,.,考虑到声源辐射的指向性，需要对声压级的计算公式进行适当修正，例如，对于自由场空间的点声源，其在某一方向上距离r处的声压级,式中：D1指向性指数，DI=10lgR。,.,2.7声波在传播中的衰减,声传播过程中引起的衰减各种衰减的总和：A=Ad+Aa+Ag+Ab+AmAd声能随距离的发散传播所引起的衰减；Aa空气吸收所引起的衰减；Ag地面吸收做引起的衰减；Ab屏障引起的衰减；Am气象条件所引起的衰减。,.,2.7.1空气吸收的附加衰减,空气吸收引起声波的衰减主要有三个原因：一是声波在空气中传播时，由于相邻质点的运动速度不同，分子间的粘滞力使一部分声能转变为热能；二是声波在空气中传播时，空气产生周期性的压缩和膨胀的疏密变化，相应出现空气温度的升高和降低，温度梯度的出现导致热交换，使一部分声能转变为热能；三是弛豫吸收，它是指空气分子转动或振动时存在固有频率，当声波的频率接近这些频率时要发生能量交换，它能使声速改变，声能被吸收。,它与空气的温度、湿度、和声波的频率有关。,.,声波在空气中传播，设距声源r1处的声压级为Lp1，则考虑到空气的吸收衰减，距声源r2处的声压级Lp2为：,.,2.7.2声屏障衰减,当声源与接收点之间存在密实材料形成的障碍物时会产生显著的附加衰减。这样的障碍物称为声屏障。声波遇到屏障时会产生反射、透射和衍射三种传播现象。屏障的作用就是阻止直达声的传播，隔绝透射声，并使衍射声有足够的衰减。具体的计算后面我们要学到。,.,2.7.3其他衰减,还有其他一些原因引起声音衰减，如空气中的尘粒、雾、雨等对声波的散射，只是影响比较小。树木和草坪对声波的散射和吸收作用同样会引起声波的衰减。,.,2.8声音的频谱,人耳可听声的频率范围为2020000Hz,实际声音是各种频率混合组成的，将多个频率或各个频段上的声音频率与相对应的声压级分布组成的图形称之为频谱图。a,线状谱b，连续谱c，复合谱,.,.,具有一系列分离频率成分的声音，在频谱图上是一系列竖直线段，称为线状谱；噪声往往是由很多频率和强度不同的杂乱成分组合而成，在频谱上对应各频率成分的竖线排列得非常紧密，以致成为一条连续的曲线，称为连续谱；有些噪声源所发出的声音在频谱中，既有连续谱，也有线状谱，使这两种类型频谱的组合，称为复合谱。,.,人耳对不同频率的声音作比较时，起决定作用的不是他们的差值（f2-f1），而是他们的比值，f2/f1。例如音乐中C调的6（低音），6（中音），6（高音），可分别为220，440和880Hz。,.,频带（频程）为了方便起见，通常将宽广的声频变化范围划分为若干个小的频段，这就是频带或频程。在噪声控制工程上常用的是倍频程或1/3倍频程。频带划分方法：1、保持频程（带）宽度f=f2-f12、恒定相对带宽分析，将上下限频率之比定为常数。,.,式中：fu上限频率；fl下限频率；n=1时就是一倍频程，n=1/2时就是1/2倍频程，n=1/3，即为1/3倍频程。频带的中心频率fc：,.,当频程数n一定时，绝对带宽f随中心频率的增加，按一定比例随之增加。,.,在噪声控制中，对频率作相对比较的单位叫倍频程。如上、下限频率差一倍（21），称这两个频率相差一个倍频程，如频率差了4倍（22），则称频率差2个倍频程。,.,倍频程,1/3倍频程,.,不同频率合成声级的计算,.,第三章噪声的评价和标准,3.1噪声的评价量3.2噪声的标准,.,3.1噪声的评价量,3.1.1等响曲线、响度级和响度响度级以1000Hz的纯音为基准，以它的声压级为响度级，对于别的频率的声音，则和1000Hz的纯音进行比较，并以相同响的1000Hz的声压级作为它的响度级。响度级的符号为LN,单位是方（Phon）。响度级也是对数标度的单位。,.,.,响度：主要用于比较声音响的程度。目的是使它能和正常听力对声音响的程度的主观感觉成正比(线性)。响度加倍时声音听起来也加倍的响。响度记作N，单位是宋（sone）规定响度级为40方时为1宋，实验结果是响度级增加10方，响度增加1倍，即：40方1宋；50方2宋；60方4宋响度和响度级的关系是：N=20.1(LN-40)，LN=40+10log2N,.,国际标准化组织提供了计算响度的斯蒂文森法。式中：Sm各倍频带的最大响度；Si各倍频带响度指数之和；F修正因子，倍频带是0.3，对于1/3倍频带为0.15,式中：S-总响度,响度级：,3.1.2斯蒂文斯响度,.,.,3.1.3计权声级和计权网络,由等响曲线可以看出，人耳对高频声音特别是对10005000Hz的声音比较敏感，而对低频声音特别对1000Hz以下的声音不敏感。在噪声测量中，为了使声音的客观量与人耳听觉的感受近似取得一致，测量仪器就必须对不同频率的客观声压级人为地给予修正，这种方法称作频率计权。可以实现这种频率计权的电路网络称作计权网络，经计权网络测得的声级称作计权声级。,.,目前的计权声级有A、B、C和D四种声级。A计权网络近似于响度级为40方的曲线的倒置，单位为dBA；B计权网络曲线近似于响度为70方的曲线的倒置，C计权网络近似于100方曲线倒置。A声级可直接用声级计进行测量，但在噪声控制中有时也需用频带声压级进行计算其公式可用：,i为各频带的计权衰减量。,.,.,3.1.4等效连续A声级和昼夜等效声级,等效连续A声级的定义：用一个在相同时间内声能与之相等的连续稳定的A声级来表示该时间段内噪声的大小。其数学表达式是：,对于等间隔采样：,.,某空压机房噪声声压级为90dBA，工人每班要进入机房内巡视2h，其余6h在操作间停留。试问工人在一班8h内接触到的等效连续A声级是多少？,.,昼夜等效声级是表达社会噪声一昼夜的变化情况，也可称作昼夜平均声级。,美国利用昼夜等效声级制定了土地适宜性标准。,.,.,.,表中符号表明：Y（是）土地用途和有关建筑物共容，无限制。N（否）土地用途和有关建筑物不共容，应予限制。25、30或35土地用途和有关建筑物通常共容，但必须在建筑物的设计和施工中使用达到2530或35dB噪声级降低（NLR）的措施。,.,3.1.5累计百分数声级,非稳态噪声虽然可以用等效连续A声级来评价，但噪声的随机起伏程度却没有表达出来，这种起伏程度可以用累计百分数声级Ln来评价，它表示在测量时间内高于Ln声级所占的时间为n%，用L1070dB来说明。累计百分数声级Ln一般只用于较好正态分布的噪声评价，对于统计特性符合正态分布的噪声，其累计百分数声级与等效连续A声级之间有近似关系：,.,3.1.6噪声冲击指数,噪声冲击指数评价噪声影响范围内全部人口的危害大小。NNI代表每个人平均受到的噪声冲击指数，TWP代表了噪声冲击总计权人口数。Pi（Ldn）第i等级范围内的人口数；Wi（Ldn）第i等级声级的计权因子。这种噪声冲击指数可以用来比较声源置于何种区域更合适。,.,3.1.7其它评价量,暴露声级LAE对于单次或离散噪声事件，如锅炉排空放气，飞机的一次起飞或降落过程，一辆汽车驶过等等，可以用“暴露声级”LAE来表示这一噪声事件的大小，即：式中：PA（t），Po的意义同前，To为参考时间，一般不注明时取To为1秒，T为该噪声事件对声能有显著贡献的够长的时间间隔。,.,暴露声级本身是单次噪声事件的评价量，知道了它，也可由它计算T段时间内的等效声级，如果在T时段内有n个单次噪声事件，其声暴露级分别为LAEi，则T时段内的等效声级为：,.,噪声暴露量EA,T人暴露于噪声环境的剂量，也可直接以声压平方的时间累计值Ep,T计算，即：式中，T是累计时间，规定Ep,T读数（单位）为“Pa2h”，即“帕”的平方与“小时”的乘积，这是与暴露点的噪声能量大致成正比的物理量。,.,对噪声进行A计权后的噪声暴露量为单位为“Pasque”（尚未有缩写），这是欧盟打算使用于个人声暴露剂量的量，还规定峰值声暴露的限制值为200Pa或140dB（不计权）。噪声暴露量是线性量，可相加，也可计算百分数，可供非本专业人员及公众定量的了解，但噪声达到听力损失水平时，此量的数值甚大：日夜噪声级Ldn=94.6dB时，噪声暴露量约为100000Pasque。,.,噪度和感觉噪声级,噪声对人的干扰程度的评价涉及到心理因素。与人们主观判断噪声的“吵闹”程度成比例的数值量称为噪度，用Na表示，单位为呐（noy）。定义在中心频率为1000Hz的倍频带上，声压级为40dB为1noy，50dB为2noy，60dB为4noy。,.,复合噪声噪度的计算方法：式中：Na根据测得的各倍频程声压级从图或表查得到的各倍频程的噪度。（noy