第七章环境噪声及其控制ppt课件

1、第七章第七章 环境噪声及其控制环境噪声及其控制第一节第一节 环境声学的基本概念环境声学的基本概念第二节第二节 噪声的危害和噪声标准噪声的危害和噪声标准第三节第三节 噪声的来源与防治噪声的来源与防治第一节第一节 环境声学的基本概念环境声学的基本概念一、噪声的定义一、噪声的定义二、噪声的物理量度二、噪声的物理量度三、噪声的频谱三、噪声的频谱四、声波的传播四、声波的传播五、噪声评价五、噪声评价第一节第一节 环境声学的基本概念环境声学的基本概念一一 噪声的定义噪声的定义凡是不需要的声音，就是噪声。凡是不需要的声音，就是噪声。过响声；过响声；妨碍声；妨碍声；不愉快声；不愉快声；无影响声无影响声 其中，过

2、响声、不愉快声属于客观的其中，过响声、不愉快声属于客观的噪声；妨碍声和无影响声属于主观的噪噪声；妨碍声和无影响声属于主观的噪声。声。二二 噪声的物理量度噪声的物理量度（一声压、声能量、声强和声功率（一声压、声能量、声强和声功率1 1、声压、声压p p当有声波存在时，在媒质中产生的压强的增量。当有声波存在时，在媒质中产生的压强的增量。 单位：单位：PaPa或或brbr；1Pa1Pa10 br10 br。当声频为当声频为1000Hz1000Hz时，人耳可听声压范围为时，人耳可听声压范围为2 210-520Pa10-520Pa，其中，其中， 2 210-5Pa10-5Pa称为听阈，称为听阈，20Pa

3、20Pa称为痛阈。称为痛阈。有效声压有效声压pepe：一段时间内声压的均方根值。由于人耳无法感：一段时间内声压的均方根值。由于人耳无法感受声压的起伏，只能感受一个稳定的有效声压。受声压的起伏，只能感受一个稳定的有效声压。媒质的声阻抗率媒质的声阻抗率ZsZsp/up/ucc，u u为质点速度，为质点速度，c c为声速。为声速。（一声压、声能量、声强和声（一声压、声能量、声强和声功率功率2 2、声能量、声能量由于声扰动，声波在媒质中传播，产生动能和形由于声扰动，声波在媒质中传播，产生动能和形变的势能。动能和势能之和即为声能量。单位：变的势能。动能和势能之和即为声能量。单位：J J声场：空间中存在声

4、波的区域。声场：空间中存在声波的区域。声能密度声能密度DD：声场中单位体积媒质所含有的声能：声场中单位体积媒质所含有的声能量，单位：量，单位：J/m3J/m3。对于自由空间的平面声波：对于自由空间的平面声波：DDW/cSW/cSI/cI/cp2/c2p2/c2（一声压、声能量、声强和声功（一声压、声能量、声强和声功率率3 3、声强、声强I I单位时间内，通过和声波射线垂直的单位面单位时间内，通过和声波射线垂直的单位面积内的声能量称为声强，即在传播方向上积内的声能量称为声强，即在传播方向上通过单位面积上的声功率。单位：通过单位面积上的声功率。单位：W/m2W/m2。对于自由空间的平面声波和球面波

5、：对于自由空间的平面声波和球面波： I IW/SW/Spupup2/cp2/c声强与离开声源的距离有关：声强与离开声源的距离有关： 对于自由空间的点声源：对于自由空间的点声源：I I球球W/W/（4r24r2） 对于放在具有反射的地面上的点声源：对于放在具有反射的地面上的点声源：I I球球W/W/（2r22r2）（一声压、声能量、声强和声（一声压、声能量、声强和声功率功率4 4、声功率、声功率WW声功率就是指声源在单位时间内辐射出来的总声声功率就是指声源在单位时间内辐射出来的总声能量。单位：能量。单位：WW。对于自由空间的点声源：对于自由空间的点声源： WW球球4r2p2/c4r2p2/c对于

6、放在具有反射的地面上的点声源：对于放在具有反射的地面上的点声源： WW半球半球2r2p2/c2r2p2/c（二声波的测量单位（二声波的测量单位1 1、级的概念、级的概念1 1个量的级是这个量与同类基准值之比的对数，个量的级是这个量与同类基准值之比的对数，用用L L表示。表示。表达式：表达式：r r1010时，级的单位为贝耳），级表示的量与时，级的单位为贝耳），级表示的量与功率成正比。工程上常用分贝表示级，是贝的功率成正比。工程上常用分贝表示级，是贝的十分之一，符号为十分之一，符号为dBdB。r re e时，级的单位为奈培时，级的单位为奈培NpNp）。）。1Np1Np8.686dB8.686dB

7、0logXXLr主要声学量的级和基准主要声学量的级和基准名称名称定义定义基准值基准值声压级（气体中）声压级（气体中）Lp20lg（p/p0）P020Pa声压级（液体中）声压级（液体中）Lp20lg（p/p0）P01Pa振动加速度级振动加速度级La20lg（a/a0）P01m/s2振动速度级振动速度级Lv20lg（v/v0）v01nm/s振动位移级振动位移级Ld20lg（d/d0）d011012m力级力级LF20lg（F/F0）F01N声功率级声功率级LW10lg（W/W0） W01 1012W声强级声强级LI10lg（I/I0）I01 1012W/m2（二声波的测量单位（二声波的测量单位2、声

8、压级、声压级LpLp20lgp/p0）Lp为声压级，单位为声压级，单位dB；p为有效声压，为有效声压，Pa；基；基准声压准声压p02105 Pa。对于听阈对于听阈Lp0；对于痛阈；对于痛阈Lp120dB。某些环境下的声压和声压级某些环境下的声压和声压级环境环境声压（声压（Pa）声压级（声压级（dB）锅炉排气放空，距喷口锅炉排气放空，距喷口1米米200140铆钉枪，大型罗茨风机铆钉枪，大型罗茨风机63130汽车喇叭，距人汽车喇叭，距人1米，大型球磨机米，大型球磨机20120柴油机柴油机6.3110离心风扇离心风扇0.6390公共汽车上公共汽车上0.2080城市噪声，街道上城市噪声，街道上0.06

9、370普通说话普通说话0.02060电风扇，微电机附近电风扇，微电机附近0.006350安静房间安静房间0.002040轻声耳语轻声耳语0.0006330树叶飘动声树叶飘动声0.0002020农村静夜农村静夜0.00006310可听可听0.0000200（二声波的测量单位（二声波的测量单位3、声强级、声强级LILI10lgI/I0）LI为声强级，单位为声强级，单位dB；I为声强，瓦为声强，瓦/米米2；基准声；基准声强强I011012瓦瓦/米米2 。LI=10lg(I/I0)=10lg(p2/ p02 )+10lg p02/(I0 c)= LP+10lg400/ c 当在当在1atm，38.9时

10、，空气的时，空气的c 400Pas/m， LI Lp 在一般情况下，空气中的声波在一般情况下，空气中的声波LI与与 Lp 的值相差的值相差0.2dB，故，故LILp（二声波的测量单位（二声波的测量单位4、声功率级、声功率级LWLW10lgW/W0）LW为声功率级，单位为声功率级，单位dB；W为声功率，瓦；基准为声功率，瓦；基准声功率声功率W011012瓦。瓦。LW=10lg(W/W0)=10lg(IS/ W0 ) =10lg I/10-12+10lgS=LI+10lgSLP+10lgS对于球面声波，距离声源半径微对于球面声波，距离声源半径微r，则有：，则有： LW= LP+10lg4r2 LP

11、+20lgr11对于半球面声波，距离声源半径微对于半球面声波，距离声源半径微r，则有：，则有： LW= LP+10lg2r2 LP+20lgr8 （三噪声级的合成（三噪声级的合成1、噪声级合成是按照能量的叠加规律进行叠加的。、噪声级合成是按照能量的叠加规律进行叠加的。2、声强级：声强与能量成正比。总声强等于各声强之和。、声强级：声强与能量成正比。总声强等于各声强之和。假设有假设有n个噪声源同时存在，声强与声强级分别为个噪声源同时存在，声强与声强级分别为I1、 I2、 In和和L1、 L2、 Ln。那么：。那么：L110lg I1/I0， L210lg I2/I0 ， Ln10lg In/I0

12、。I1/I010 0.1L1， I2/I010 0.1L2， In/I010 0.1Ln 。所以，总声强级所以，总声强级L10lg （I1/I0 I2/I0 In/I0 ）10lg（ 10 0.1L110 0.1L2 10 0.1Ln ） （三噪声级的合成（三噪声级的合成3、声压级：能量与声压的平方成正比。总声压的平方等于各、声压级：能量与声压的平方成正比。总声压的平方等于各声压排放之和。声压排放之和。假设有假设有n个噪声源同时存在，声压与声压级分别为个噪声源同时存在，声压与声压级分别为p1、 p2、 pn和和L1、 L2、 Ln。那么：。那么：Lp120lg p1/p0， Lp220lg p

13、2/p0， ，Lpn20lg pn/p0 。（p1/p0210 0.1Lp1， （p1/p02 10 0.1Lp2， ， （p1/p0210 0.1Lpn 。所以，总声压级所以，总声压级Lp10lg（ 10 0.1L110 0.1L2 10 0.1Ln ） （三噪声级的合成（三噪声级的合成4、n个相同噪声级合成的总噪声级个相同噪声级合成的总噪声级L10lg（ 10 0.1L110 0.1L2 10 0.1Ln ） 10lgn 10 0.1L1 ）L110lgn当当n2时，时， LL110lg2 L13即表示两个相同的声压级相加，能量增加即表示两个相同的声压级相加，能量增加一倍，声级增加一倍，声

14、级增加3dB。（三噪声级的合成（三噪声级的合成5、不同噪声级的合成、不同噪声级的合成假设存在两个噪声源，声压级分别为假设存在两个噪声源，声压级分别为L1、L2，且，且L1L2 ，则，则有：有：LL110lg（ 10 0.1L110 0.1L2） L1 10lg 10 0.1L1 10 0.1L2）/ 10 0.1L1 10lg 1+ 10 0.1(L1-L2 )设噪声合成的附加值设噪声合成的附加值L 10lg 1+ 10 0.1(L1-L2 )，那么，那么LL1 L其中其中L可查表，根据表可知，当可查表，根据表可知，当L1-L26dB时，时， L1dB，所以当两个声源中的一个噪声级超出另一个噪

15、声级所以当两个声源中的一个噪声级超出另一个噪声级68dB，则较弱的噪声可以忽略不计。则较弱的噪声可以忽略不计。两噪声级合成的附加值两噪声级合成的附加值L1-L2（dB）L=10lg 1+ 10 0.1(L1-L2 )（dB）0312.522.131.841.551.261.070.880.690.5100.4（三噪声级的合成（三噪声级的合成6、计算例题、计算例题例例1 强度为强度为80dB的噪声，其相应的声压为多的噪声，其相应的声压为多少？少？解：解：Lp20lgp/p0），那么，），那么，pp010 Lp/20所以，所以，p210510 80/200.2Pa例例2 声强为声强为106 W/m

16、2时的声强级是多少？时的声强级是多少？解：解：L10lgI/I0）10lg（ 106 /1012 ）所以，所以，L60dB（三噪声级的合成（三噪声级的合成w 例例3 室内洗衣机工作时，测得噪声声压室内洗衣机工作时，测得噪声声压p0.02Pa；电冰箱单独开动时声压级是；电冰箱单独开动时声压级是54dB，试，试计算两者同时开动时的合成声压级。计算两者同时开动时的合成声压级。w 解：洗衣机单独工作时声压级为：解：洗衣机单独工作时声压级为：w L120lg0.02/（2105）20360dBw 电冰箱声压级电冰箱声压级L254dBw L1- L26dB，所以，所以L1dBw 则两者同时工作时则两者同时

17、工作时L60161dB（三噪声级的合成（三噪声级的合成例例4 、声压级分别为、声压级分别为70、76、77、80、83dB，试计算合成声，试计算合成声压级。压级。解：解：L86dB例例5 、声压级分别为、声压级分别为70、84、78、82、86、89dB，试计算合，试计算合成声压级。成声压级。解解1首先将声压级按从大到小顺序排列：首先将声压级按从大到小顺序排列：89、86、84、82、78、70；（289与与86合成：合成声压级合成：合成声压级891.890.8dB；（390.8与与84合成：合成：90.80.8491.64dB；（491.64与与82合成：合成：91.640.4692.1dB

18、（5由于由于92.17814.1dB，因而，因而78、70dB两个声源可忽两个声源可忽略不计。则总声压级为略不计。则总声压级为92.1dB。（四噪声级的相减（四噪声级的相减1、噪声级相减是按照能量的相减进行的。、噪声级相减是按照能量的相减进行的。噪声级的相减与相加类似，实质都是声能的加和减。噪声级的相减与相加类似，实质都是声能的加和减。例：室内有两个噪声源，同时工作时总声压级为例：室内有两个噪声源，同时工作时总声压级为82dB，当其中一个声源停止工作时，测得室内声，当其中一个声源停止工作时，测得室内声压级为压级为81dB，试求另一声源的声压级。，试求另一声源的声压级。解：由于解：由于82811

19、dB，则另一声源声压级则另一声源声压级81675dB。三、噪声的频谱三、噪声的频谱（一噪声分析的基本知识（一噪声分析的基本知识声音的频率就是声源振动的频率；声音的频率就是声源振动的频率；人耳听到的声音有的低沉，有的尖锐主要是声音的音调人耳听到的声音有的低沉，有的尖锐主要是声音的音调的高低引起的，而音调是人耳对声源振动频率的主观的高低引起的，而音调是人耳对声源振动频率的主观感受。感受。声音可按频率分为：次声（声音可按频率分为：次声（20000Hz）；）；噪声控制主要研究可听声，可听声可分为：低频声噪声控制主要研究可听声，可听声可分为：低频声（2000Hz）。）。人们在生活中听到的声音是不同频率、

20、强度的纯音复合人们在生活中听到的声音是不同频率、强度的纯音复合而成的。而成的。（二频程（二频程1、频程的概念、频程的概念由于从低频到高频变化高达由于从低频到高频变化高达1000倍，一般不可能也倍，一般不可能也没有必要对每一个频率逐一测量，为方便和实用，没有必要对每一个频率逐一测量，为方便和实用，通常把声频的变化范围划分为若干个段落，称为通常把声频的变化范围划分为若干个段落，称为频程频段或频带）；频程频段或频带）；频程有上、下限截止频率、中心频率值和带宽；频程有上、下限截止频率、中心频率值和带宽；带宽频带宽度就是上、下限截止频率之差。带宽频带宽度就是上、下限截止频率之差。2 2、频程的表示方法、

21、频程的表示方法一般用高频和低频的频率比的对数来表示，对数以一般用高频和低频的频率比的对数来表示，对数以2 2为底，为底，单位为倍频程。表达式为：单位为倍频程。表达式为：f2/f1f2/f12n 2n 或或 n nlog2log2（ f2/f1f2/f1）f1f1、 f2f2分别成倍频程关系的低频和高频频率，即上、下限分别成倍频程关系的低频和高频频率，即上、下限截止频率，截止频率，HzHz；n n为两个频率相距的倍数。为两个频率相距的倍数。中心频率中心频率f0f0（ f2f1 f2f1 ）1/21/2，所以有，所以有f2f22n/2f02n/2f0， f1f12 2n/2f0n/2f0； 频带宽

22、度频带宽度f f f2f2f1f1（ 2n/2 2n/2 2 2n/2n/2f0f0。 n n1 1时，即两个频率相距时，即两个频率相距1 1倍时，称为一倍频程；倍时，称为一倍频程； f/f0=0.707f/f0=0.707；n n1/31/3时，称时，称1/31/3倍频程；倍频程； f/f0=0.231 f/f0=0.231 。（二频程（二频程一倍频程的中心频率和频率范围中心频中心频率（率（Hz）31.563125250500频率范频率范围（围（Hz）22.444.744.789.169.1178178355355708中心频中心频率（率（Hz）100020004000800016000频率

23、范频率范围（围（Hz）7081410141028202820562056201120011200224001/3倍频程的中心频率和频率范围倍频程的中心频率和频率范围中心频率（中心频率（Hz）频率范围（频率范围（Hz）中心频率（中心频率（Hz）频率范围（频率范围（Hz）5045581000800112063567112501120140080719016001400180010090112200018002240125112140250022402800160140180315028003550200180224400035504500250224280500045005600310280355

24、630056007100400355450800071009000500450560100009000112006305607101250011200140008007108001600014000180001 1、频谱的概念、频谱的概念纯音：声源作简谐振动所产生的声波为简谐波，声压与时间的纯音：声源作简谐振动所产生的声波为简谐波，声压与时间的关系是正弦曲线，这种只有单一频率的声音称为纯音。具关系是正弦曲线，这种只有单一频率的声音称为纯音。具有单一音调的声觉。自然界纯音很少见，只有个别仪器或有单一音调的声觉。自然界纯音很少见，只有个别仪器或乐器能发出纯音。乐器能发出纯音。复音：由一些频率不同的

25、简单正弦式成分合成的声波。具有一复音：由一些频率不同的简单正弦式成分合成的声波。具有一个音调以上的声觉。个音调以上的声觉。频谱：组成复音的声压与频率的关系图，通常以倍频程或频谱：组成复音的声压与频率的关系图，通常以倍频程或1/31/3倍频程等划分的频带为横坐标，以倍频带声压级为纵坐标，倍频程等划分的频带为横坐标，以倍频带声压级为纵坐标，绘出的噪声的测量图形来描述声频谱。绘出的噪声的测量图形来描述声频谱。（三频谱（三频谱线谱离散谱）线谱离散谱）连续谱连续谱复合谱复合谱四、四、 声波的传播声波的传播（一距离衰减（一距离衰减1 1、声源、声源点声源：当声源的尺寸远小于测点到声源的距离时，声波点声源：

26、当声源的尺寸远小于测点到声源的距离时，声波以球面波的形状较均匀地向各个方向辐射。以球面波的形状较均匀地向各个方向辐射。线声源：如一列较长的列车；公路上长的车队等。线声源：如一列较长的列车；公路上长的车队等。面声源：如透过一个壁面向开阔空间传播。面声源：如透过一个壁面向开阔空间传播。 （一距离衰减（一距离衰减2、点声源的距离衰减、点声源的距离衰减对于自由空间球面波）对于自由空间球面波）声强：声强：IW/（4r2）；声功率级：）；声功率级：LW LP+20lgr11对于半自由空间球面波）对于半自由空间球面波）声强：声强：IW/（2r2）；声功率级：）；声功率级：LW LP+20lgr8距离距离r1

27、与与r2之间的声级差为：之间的声级差为：LW= LP(r1)20lgr1118） LP (r2)20lgr2118）即：即： LP LP(r1)LP (r2)20lgr2/r1当当r2/r12， 衰减衰减6dB，即距离增加，即距离增加1倍，声压级衰减倍，声压级衰减6dB。（一距离衰减（一距离衰减3 3、线声源的距离衰减、线声源的距离衰减面积面积S S2rl2rl；声强：；声强：I IW/W/（2rl2rl）；）；声功率级：声功率级：LWLW LP+10lgLP+10lg（ 2rl 2rl ）（1 1当当r/l1/10r/l1r/l1时，距离加倍，声压级衰减时，距离加倍，声压级衰减6dB6dB。

28、（一距离衰减（一距离衰减4、实例、实例实例实例1：距锅炉房：距锅炉房2米处测得声压级为米处测得声压级为80dB，且锅炉房距离居民楼且锅炉房距离居民楼16米；距冷却塔米；距冷却塔5米处米处测得声压级为测得声压级为80dB，且冷却塔距离居民楼，且冷却塔距离居民楼20米。求两设备噪声对居民楼造成共同影米。求两设备噪声对居民楼造成共同影响？响？解：解： LP LP(r1)LP (r2)20lgr2/r1锅炉房对居民楼的影响：锅炉房对居民楼的影响：L1=80- 20lg16/2=80-36=62dB;冷却塔对居民楼的影响：冷却塔对居民楼的影响：L2=80- 20lg20/5=80-26=68dB;共同影

29、响：共同影响：L=68169dB（一距离衰减（一距离衰减w 实例实例2 2：有一列：有一列500500米火车正在运行。米火车正在运行。w （1 1距铁路中心线距铁路中心线2020米处测得声压级为米处测得声压级为90dB90dB，距铁路中心，距铁路中心线线4040米处有一居民楼，试求该列火车噪声对居民楼的影响。米处有一居民楼，试求该列火车噪声对居民楼的影响。w （2 2若距铁路中心线若距铁路中心线500500米处测得声压级为米处测得声压级为75dB75dB，距铁路中，距铁路中心线心线10001000米处有疗养院，试求该列火车噪声对疗养院的影响。米处有疗养院，试求该列火车噪声对疗养院的影响。w 解

30、：解： （1 1r/lr/l202040/500 1/1040/500 1/10，则按无限长线声源计，则按无限长线声源计算：算：w 火车对居民楼的影响：火车对居民楼的影响：L1=LP (20)-20lg40/20=90-6=84dBL1=LP (20)-20lg40/20=90-6=84dB。w （2 2） r/lr/l5005001000/500 11000/500 1D1，则现场工，则现场工作人员接受的噪声超过标准。作人员接受的噪声超过标准。w 如果接受的噪声不是一固定噪声级，那么：如果接受的噪声不是一固定噪声级，那么：w DD T T实实1/T11/T1 T T实实2/T2 2/T2 （

31、三听力保护标准（三听力保护标准工业企工业企业噪声卫生标准业噪声卫生标准（GBJ8785）w 实例实例1：某现有企业某车间有一台机床，运转时：某现有企业某车间有一台机床，运转时A声级为声级为111dB，试问工人在该噪声环境下，每日累积最长工作时间为，试问工人在该噪声环境下，每日累积最长工作时间为多少？多少？w 解：根据工业企业噪声卫生标准，解：根据工业企业噪声卫生标准，99dB时为时为1小时，声级每小时，声级每升高升高3dB，工作时间缩短一半，那么：，工作时间缩短一半，那么：1119912dB，12/34，即工作时间为，即工作时间为1/241/16小时小时4分钟。分钟。w 实例实例2：某工人在车

32、床上工作，：某工人在车床上工作，8小时定额生产小时定额生产140个零件，每个零件，每个零件加工个零件加工2分钟，车床分钟，车床 工作时声级为工作时声级为93dB(A)。试计算噪声。试计算噪声剂量剂量(D)，并以现有企业标准评价是否超过安全标准。，并以现有企业标准评价是否超过安全标准。w 解：完成定额工作量所需时间：解：完成定额工作量所需时间：T实实 1402280分钟分钟w 噪声剂量噪声剂量D280/（460）1.17 1，超标。，超标。（四机动车辆噪声标准（四机动车辆噪声标准第三节第三节 噪声的来源与控制噪声的来源与控制一、噪声的来源与特性一、噪声的来源与特性二、噪声的控制二、噪声的控制一、噪声的来源与特性一、噪声的来源与特性1、噪声的来源、噪声的来源（1交通噪声交通噪声城市环境噪声城市环境噪声70的来源的来源汽车噪声一般为汽车噪声一般为8992dB；电喇叭为；电喇叭为90110dB；汽喇叭火车汽喇叭火车105110dB。（2工厂噪声工厂噪声来自生产过程和市政施工过程中机械振动、摩擦、来自生产过程和市政施工过程中机械振动、摩擦、撞击以及气流扰动产生的声音。撞击以及气流扰动产生的声音。一般纺织厂噪声为一般纺织厂噪声为90106dB，机械工业，机械工业8