郑-噪声-第1章-噪声的危害和度量

1、噪声污染控制任课教师：郑巧利教师休息室：311（答疑地点）手机679915）QQ：423793244E-mail：考试成绩=试卷成绩70%+平时成绩30%满分100满分100基础分基础分85分分加分：主动回答加分：主动回答问题问题1次加次加5分，分，2次加次加10分（每分（每人一学期限回答人一学期限回答2次）次）另外另外5分综合表分综合表现分（勤学好问、现分（勤学好问、记笔记等）记笔记等）扣分项：缺课扣分项：缺课1次次10分；分；作业缺作业缺2次及以上次及以上10分分答疑：第答疑：第6、16周。晚上周。晚上5：30-7：30本课程主要内容：噪声及噪声污染（物理量、噪声

2、污染类型）噪声及噪声污染（物理量、噪声污染类型）噪声评价方法和标准（噪声评价方法和标准（噪声的评价量、环境噪声的评价量、环境噪声标准噪声标准）噪声控制技术（噪声控制技术（吸声、消声、隔声、减振吸声、消声、隔声、减振）第第1 1章章 绪论绪论1.噪声的危害噪声的危害2.声波的物理基础声波的物理基础3.声音的度量和计算声音的度量和计算4.声音的衰减声音的衰减1. 噪声噪声的危害的危害 1.1 噪声噪声通常是指那些难听的、令人厌烦的声音。而那些动听的、令人愉快的声音叫乐音。从物理学角度，乐音的波形是有规律的。而噪声是杂乱无章的。 人们生活的环境中有各种各样的声波，有些是进行交流和进行社会生活所需要的

3、，有些影响人们工作和休息，是人们不需要的。 从环保的角度，凡是人们不需要的，使人厌烦并干扰人们正常生活、工作、学习和休息的声音统称为噪声噪声1.2 噪声污染噪声对周围环境造成的不良影响即为噪声污染。噪声污染的特点：一种主观判断、感觉型污染，与人所处的环境和主观愿望有关，与判断者的心理和生理因素有关；绝大多数噪声污染具有局部性，在空气中传播时衰减很快，不会造成全球污染；噪声污染在环境不会有残留的污染物质存在，噪声源停止发声，噪声污染即消失；噪声一般不直接致死或致病，主要是对人们的生理、心理造成影响，其危害是慢性的或间接的1.3 噪声分类（1）按声音来源分类生活噪声：生活噪声：日常生活、商业活动、

4、娱乐设施、日常生活、商业活动、娱乐设施、家用电器等。家用电器等。交通噪声：交通噪声：道路交通噪声、铁路噪声、航空道路交通噪声、铁路噪声、航空噪声。约占城市噪声的噪声。约占城市噪声的2/32/3以上。以上。工业噪声：工业噪声：各类机械设备，如空压机、风机、各类机械设备，如空压机、风机、电锯等。电锯等。建筑噪声：建筑噪声：市政或其他建设而产生。市政或其他建设而产生。（2）按发声机理分类 机械噪声机械噪声： 是由于机械设备运转时，部件间的摩擦力、碰撞力和非平衡力，使机械部件和壳体产生振动而辐射噪声。 如织布机、破碎机、打桩机等产生的噪声； 空气动力性噪声空气动力性噪声： 由于气体流动过程中相互作用，

5、或气流和固体介质之间的相互作用而产生的噪声。 如鼓风机、空压机、锅炉排气放空等产生的噪声； 电磁性噪声电磁性噪声： 由电磁场交替变化引起的某些机械部件或空气容积振动而产生的。 如电动机、变压器等产生的噪声1.4 噪声的危害分贝（dB）表示声音的强弱、噪声的等级噪声的等级和危害 常常 见见 声声 音音声级声级/dB影响影响火箭导弹发射火箭导弹发射160短时间会导致永久性耳聋短时间会导致永久性耳聋喷气式发动机（附近）喷气式发动机（附近）140喷气式飞机起飞（喷气式飞机起飞（100）130鼓膜振痛鼓膜振痛高强度的摇滚乐高强度的摇滚乐120电锯风钻电锯风钻110长时间会导致永久性耳聋长时间会导致永久性

6、耳聋大型载重汽车大型载重汽车100摩托车汽车喇叭摩托车汽车喇叭90特别烦人特别烦人一般城市的交通噪声一般城市的交通噪声80令人讨厌干扰交谈令人讨厌干扰交谈大声呼喊大声呼喊70正常交谈正常交谈50安静舒适安静舒适空调机空调机40轻声耳语轻声耳语20极静极静正常呼吸正常呼吸10刚刚引起听觉刚刚引起听觉0A. 生理影响：影响睡眠、休息、 引起心血管疾病 损伤听力 暂时性听阈位移暂时性听阈位移(temporary threshold shift，TTS) 永久性听阈位移永久性听阈位移 (permanent threshold shift， PTS) 听觉疲劳听觉疲劳听觉器官永久性损伤听觉器官永久性损伤

7、60 dBB. 心理影响：使人烦恼、激动、易怒，失去理智。C. 干扰语言交谈和通讯联络 两人相距1.5 m正常谈话声一般为60 dB，若此时环境噪声为50 dB，双方可轻松交谈； 噪声到60 dB，还能满意地对话； 当噪声到66 dB，须提高声音，才能听得清楚； 当噪声达到90 dB以上时，则根本无法交谈。 D. 特强噪声损坏仪器设备、建筑结构丁丁历险记2.噪声的物理基础噪声的物理基础声波是机械振动在弹性媒质中的传播。是人耳感受到的机械波。机械振动机械振动是声波发生的根源弹性媒质弹性媒质( (气体、液体或固体）气体、液体或固体）的存在是声波传播的必要条件。（真空中不能产生声音）根据弹性媒质的不

8、同，可将声分为：空气声、液体声和固体声绳波绳波（横波-质点振动方向和波的传播方向垂直）地震波地震波水波水波声波声波（在空气中传播-纵波-质点振动方向和波 的传播方向在同一直线上； 在固体中传播-横波）波峰波峰波谷波谷密部密部疏部疏部2.1 描述声波特征的物理量2.1.1 周期、频率、波长、波速周期周期T：媒质质点振动每往复一次所需要的时间，单位为秒(s)。频率频率f：媒质质点单位时间振动的次数，单位赫兹（Hz）。 频率是周期的导数，即f =1/T。1Hz=1s-1频率范围(Hz)20000声音次1000超低频声 中频声 高频声定义声音频声声波长波长l l: 沿传播方向两个相邻同相位（即位移和运

9、动方向）质点之间的距离。即振动经过一个周期，声波传播的距离，单位m。相邻两波谷距离相邻两波谷距离相邻两波峰距离相邻两波峰距离 声速声速c：振动状态在弹性媒质中的传播速度 ，单位 m/s。声速与振动的特性无关，与媒质的弹性、密度和温度有关。空气中，声速计算公式：一般计算中，空气中声速取 340 m/stcT61. 045.33105.20cT热力学温度，K；t摄氏温度，频率、波长、声速之间的关系：频率、波长、声速之间的关系：fcllfcllcf频程：频程：声音信号的频率范围为20Hz-20KHz，在对声音信号进行频谱分析时，一般不需要对每个频率成分进行具体分析。为了方便起见，可以把20Hz到20

10、KHz的声频范围分为几个频段，每个频段称为一个频程。在划分频程时，使每一个频段的上限频率f2是下限频率f1的比值为常数。nff212n=1, 称为1倍频程（简称倍频程）；n=2, 称为2倍频程；n=1/3, 称为1/3倍频程中心频率fc:各倍频程的中心频率是上、下限频率的几何平均值，即12cfff 倍频程中心频率fc(Hz)1631.56312525050010002000下限频率f1112244881773557101420上限频率f222448817735571014202840一台风机的倍频程频率一台风机的倍频程频率2.1.2 波线、波面波线（声射线）波线（声射线）：代表波传播方向的线：

11、代表波传播方向的线波阵面（波前）波阵面（波前）：某一时刻：某一时刻 t ，波动到达的各点连成的曲面波动到达的各点连成的曲面波面（同相面）波面（同相面）：在波动介质中相位相同的点连成的曲面：在波动介质中相位相同的点连成的曲面同相面同相面波阵面波阵面 波线波线波阵面波阵面同相面同相面 波线波线平面声波平面声波球面声波球面声波柱面声波柱面声波声波的类型球面声波：声线:是由点声源发出的半径线。波阵面：以点声源点声源为球心,以任何值为半径的球面柱面声波：波阵面为同轴圆柱面的声波无限长的均匀线声源，它所产生的波就是理想的柱面声波。柱面声波平面声波：声线： 相互平行的一系列直线。波阵面：是垂直于传播方向的一

12、系列平面 2.1.3 声压、声能量、声功率、声强声压声压p：在声波的传播过程中，媒质中存在着疏密的变化，各处压强也相应变化。没有声波作用时媒质中的压强为静压强 P0，当有声波传播时，压强变为 P。则压强的改变量P即为声压，记作 p，单位 Pa 或 N/m2。p = P = P-P0波密波疏瞬时声压有效声压有效声压pe：某段时间内瞬时声压的均方根TedtpT021p声能量声能量 E：媒质质点往复振动的振动动能Ek和媒质不断压缩膨胀产生的形变势能Ep，其总和即为声能量。单位焦耳（ J）。声能量密度声能量密度e e：单位体积内的声能量称为声能量密度。单位J/m3声功率声功率 W：单位时间的声能量，单

13、位 瓦特（W）声强声强 I：通过垂直于声传播方面的单位面积上的平均声功率，单位 W/m2声强与声功率的关系声强与声压的关系SWI 24 rWI002cpI 声特性阻抗（球面辐射时，S=4r2）2.2 声波的反射、折射和衍射 当声波从一种介质（介质1）传播到另一种介质（介质2）时，在两种介质分界面上，一部分声能反射回来，称为反射反射现象；另一部分声能穿过界面进入另一种介质继续传播，称为折射折射现象。 衡量媒质反射性能、折射性能的量有声压的反射系数反射系数rp、声压折射（透射）系数、声压折射（透射）系数t tp。11221122ccccppriArAp221122t2cccppiAApt声压的反射

14、系数和透射系数与声压无关，仅与两媒质的声特性阻抗有关。衍射衍射（衍射（Diffraction）是指波在传播过程中，遇到）是指波在传播过程中，遇到障碍物或小孔后继续传播的现象。波长越大，小障碍物或小孔后继续传播的现象。波长越大，小孔或障碍物的尺寸与波长相比越小，衍射现象就孔或障碍物的尺寸与波长相比越小，衍射现象就越明显。越明显。 几列波在同一种介质中相遇，在相遇区域，几列波在同一种介质中相遇，在相遇区域，介质质点的振动为各列波分别引起的振动的合成介质质点的振动为各列波分别引起的振动的合成（叠加）。（叠加）。波的叠加波的叠加 几列波在同一种介质中相遇，各自频率、波几列波在同一种介质中相遇，各自频率

15、、波长、振幅及振动方向等仍保持不变，并按原传播长、振幅及振动方向等仍保持不变，并按原传播方向继续前进。方向继续前进。 波的叠加原理波的叠加原理 波的独立传播特性波的独立传播特性2.3 声波的叠加 两列两列相干波相干波在空间某些位置上的振动始终加强（在空间某些位置上的振动始终加强（振幅增大），另一些位置振动始终减弱（振幅减振幅增大），另一些位置振动始终减弱（振幅减小）的现象，叫波的干涉现象。小）的现象，叫波的干涉现象。 相干波相干波频率相同、振动方向相同、初相相同频率相同、振动方向相同、初相相同或初相差恒定的两个波源发出的波为或初相差恒定的两个波源发出的波为相干波相干波。波的干涉波的干涉驻波驻波

16、干涉现象干涉现象两列频率相同、两列频率相同、振动方向相同、振幅振动方向相同、振幅相等、在相等、在同一直线上同一直线上沿相反方向沿相反方向传播的波传播的波叠加后生成叠加后生成驻波驻波。波腹（振幅最大）波腹（振幅最大）波节（静止不动）波节（静止不动）另一种介质另一种介质反射波反射波入射波入射波反射波与入射波叠反射波与入射波叠加后可生成加后可生成驻波驻波3.声音的度量和计算声音的度量和计算3.1 声音的度量人耳刚能听到的1000 Hz纯音的声强为10-12 W/m2 ，称为听阈，使人耳开始产生痛感的声强为1 W/m2 ，称为痛阈；对应的听阈声压是2 10-5 Pa，痛阈声压为20 Pa 。10-12

17、 W/m2 1 W/m2 210-5 Pa 20 Pa 声强级声强级LI: 一个声音的声强与基准声强之比的常用对数乘以10，以分贝dB计；Io=10-12 W/m2声压级声压级Lp: 某声源声压与基准声压之比的常用对数乘以20，以分贝计；p0=210-5 Pa声功率级声功率级LW：某声源声功率级与基准声功率之比的常数对数乘以10，以分贝计。W0=10-12 W0Ilg10LII0plg20Lpp0wlg10LWW例1 已知：公共汽车内的声压为0.2 Pa，飞机强力发动机旁的声压为200 Pa。 分别计算其声压级。dBPP8010lg201022 . 0lg20lg20L450pdBPP1401

18、0lg20102200lg20lg20L750p3.2 声级运算（1）级的相加声强级分别为声强级分别为50 dB、60 dB的声源的总声强级是的声源的总声强级是多少？多少？110？声强级分别为声强级分别为100 dB 、98 dB 、92 dB 、80 dB 、78 dB的声源，求总声强级。的声源，求总声强级。当多个不同的声源作用于某一点时，该当多个不同的声源作用于某一点时，该 点的总声点的总声强是各声强之和（强是各声强之和（I=I1+I2+ +In），但声强级的），但声强级的叠加不能简单的算术相加，而必须按对数规律运算叠加不能简单的算术相加，而必须按对数规律运算公式1：公式2：L1=L2=L

19、n公式3：L1 L2niLniIIIIII110021010lg10lg10lg10LnLilg10LLLL1两噪声源的叠加曲线两噪声源的叠加曲线 在某点测得几个噪声源单独存在时的声压级分别为84dB、87 dB、90 dB、95 dB、96 dB、91 dB、85 dB、80 dB，求这几个噪声源同时存在时该点的总声压级是多少？ 根据公式（1）例2dBLpt2 .1001010101010101010lg100 . 85 . 81 . 96 . 95 . 90 . 97 . 84 . 8niLiL11.010lg10 有7台机器工作时，每台在某测点处的声压级都是92dB，求该点的总声压级。

20、根据公式（2） L92+101g7100.5 （dB）nLilg10L例3 有8个声源作用于一点，声压级分别为 70、75、82、90、93、95、100dB，求它们合成的总声压级。例4两噪声源的叠加曲线两噪声源的叠加曲线LLL1Lp1-Lp201234567891011、1213、1415以上Lp32.52.11.81.51.21.00.80.60.50.40.30.20.1两噪声源的叠加曲线两噪声源的叠加曲线（2）级的相减 在测量噪声的过程中，往往会受到其它外界噪声的干扰，称存在“背景噪声”，或称“本底噪声”。 若测得车间内某机器运行时的总声压级为LpT dB; 在机器停止时，测得背景噪声

21、声压级为LpB dB，要求出机器的真实声压级，就要进行分贝“相减”的运算。 扣除背景噪声，则被测机器的声压级为：)1010lg(101 . 01 . 0pBpTLLpSL 在厂房内测得某机器的声压级在厂房内测得某机器的声压级LpT = 91dB，厂，厂房内背景噪声声级房内背景噪声声级LpB = 83dB，求这一机器的实求这一机器的实际声压级。际声压级。例5)1010lg(101 . 01 . 0pBpTLLpSL同上例：同上例：LpT = 91dB， LpB = 83dB，由于由于 LpTLpB=8 dB，查得相应查得相应Lp0.7 dB，因此该机器的实际噪声噪级因此该机器的实际噪声噪级LpS

22、 = LpT Lp = 90.3 dB。声级的相减也可通过查取修正曲线来求取：声级的相减也可通过查取修正曲线来求取：背景噪声修正曲线背景噪声修正曲线LpTLpB/dBLp/dBppTpSLLL背景噪声修正曲线背景噪声修正曲线LpTLpB/dBLp/dB（4）级的平均 n个声源在某处产生的声压级的平均值L，或对同一个声源进行n次采样后计算其连续等效声级Leq时，均要用到级的平均公式。nnLniLniLiilg1010lg10101lg1011 . 011 . 04. 声音的衰减声音的衰减4.1 扩散引起的衰减4.2 地面吸收引起的衰减4.1 扩散引起的衰减声源在辐射声音时，声波向四面八方传播，波阵声源在辐射声音时，声波向四面八方传播，波阵面随距离增加而增大，声能分散。由于波阵面扩面随距离增加而增大，声能分散。由于波阵面扩散而引起声强减弱的现象即为散而引起声强减弱的现象即为扩散衰