人因工程学第6章-噪声及振动环境课件

第六章噪声及振动环境一、声音及其度量二、噪声及其对人的影响三、噪声测量及评价标准四、噪声控制五、振动环境六、特殊工作环境七、案例：高架道路交通噪音和防噪屏设置第六章噪声及振动环境一、声音及其度量1噪音长期在噪音环境下，会引起机体内分泌功能紊乱。如果长时间处于噪音环境中，会刺激人的神经系统，使人急躁、易怒，还会引起神经衰弱症候群(如头痛、头晕、耳鸣、记忆力衰退等)，影响睡眠造成疲倦，从而使身体激素分泌紊乱。噪音长期在噪音环境下，会引起机体内分泌功能紊乱。2第一节声音及其度量一、声音的基本概念

物体的振动产生声音，振动发声的物体被称为声源。声音的形成是由振动的发生与传播这两个环节组成。第一节声音及其度量3第一节声音及其度量三个重要的物理量声音的频率声音的波长声音传播的速度第一节声音及其度量三个重要的物理量4第一节声音及其度量频率声源每秒钟振动的次数称为频率，以f表示，单位为赫兹(Hz)。在声频范围内，声波的频率愈高，声音显得愈尖锐；反之，显得低沉。

波长和声速声波在一个波动的周期内传播的距离称为波长,记作λ,单位为m。声波在媒介中传播的速度称为声速，用c表示，单位为m/s。第一节声音及其度量频率5第一节声音及其度量

式中，λ为波长（m）；c为声速（m／s）；f为频率（HZ）。频率、波长和声速之间的关系

第一节声音及其度量频率、波长和声速之间的关系6二、声音的物理度量

（一）声压、声压级

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。是表示声音强弱的物理量，用P表示，单位是帕（Pa）。普通人们谈话声的声压约为2×10-2Pa～7×10-2Pa载重汽车行驶产生的声压约为0.2Pa~1Pa凿岩机约为20Pa，而喷气飞机附近约为200Pa～630Pa

听阈声压:刚能听到的声音的声压值。

痛阈声压:感到疼痛的声音的声压值。二、声音的物理度量（一）声压、声压级7二、声音的物理度量声压级为什么引入声压级？声压级是声压与基准声压之比的以10为底的对数乘以20，用符号表示，单位是分贝（dB）。

P0为基准声压（P0=2×10-5Pa

二、声音的物理度量声压级P0为基准声压（P08表6-1各种环境的声压和声压级声压N/m2声压级/dB环境举例声压N/m2声压级/dB环境举例63020063206.32.00.630.201501401301201101009080火箭发射喷气式飞机附近开坯锻锤，铆钉枪大型球磨机大型鼓风机附近纺织车间汽车喇叭声公共汽车上0.0630.0200.00630.00200.000630.000200.0000630.000020706050403020100繁华大街上普通说话微型电机工作时安静房间内轻声谈话树叶落下的沙沙声乡村安静夜晚刚刚能听到的声音二、声音的物理度量表6-1各种环境的声压和声压级声压声压级环境举例声压声压9二、声音的物理度量(二)声压级合成法则1、声压合成法则

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）

二、声音的物理度量(二)声压级合成法则10二、声音的物理度量2、声压级合成法则

（i=1，2，…，n）

二、声音的物理度量2、声压级合成法则11二、声音的物理度量声压级合成法则推导:由声压级的定义可知二、声音的物理度量声压级合成法则推导:由声压级的定义可知12二、声音的物理度量故:因此，总声压级二、声音的物理度量故:因此，总声压级13二、声音的物理度量3、求背景声压级Pb，Pt为总声压级，Pi为声源声压级。

根据声压合成法则有:背景声压级计算如下:二、声音的物理度量3、求背景声压级Pb，Pt为总声14第二节噪声及其对人的影响一、噪声及其来源

工业噪声工业噪声主要包括空气动力噪声、机械噪声和电磁噪声交通噪声交通噪声主要指的是机动车辆、火车、飞机和船舶噪声。第二节噪声及其对人的影响一、噪声及其来源15一、噪声及其来源建筑施工噪声

建筑施工噪声声音强度很高又属于露天作业，因此污染也十分严重社会噪声社会噪声主要指社会活动和家庭生活所引起的噪声

一、噪声及其来源建筑施工噪声16二、噪声对听力的影响

噪声对人们正常生活的影响的主要表现：精力难以集中情绪焦躁不安产生心理不愉快影响睡眠质量妨碍正常语言交流等持续性的强烈噪声会使人的听力受到损害噪声性耳聋与噪声的强度、噪声的频率及接触的时间有关二、噪声对听力的影响噪声对人们正常生活的影响的主要表现：17三、噪声对其他生理机能的影响

对神经系统的影响对内分泌和心血管系统的影响对消化系统的影响三、噪声对其他生理机能的影响对神经系统的影响18四、噪声对心理的影响

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脉冲噪声比连续噪声的影响更甚，响度越大影响也越大四、噪声对心理的影响噪声对心理的影响主要是使人产生烦恼、焦19五、噪声对语言交流的影响

声音的掩蔽效应语言干扰级(SIL)是评价噪声对语言通讯干扰程度的评价参量五、噪声对语言交流的影响声音的掩蔽效应20六、噪声对作业能力和工效的影响

噪声直接或间接地影响工作效率噪声干扰对人的脑力劳动的影响六、噪声对作业能力和工效的影响噪声直接或间接地影响工作效率21第三节噪声测量及评价标准

噪声的测量

（一）室内噪声的测量图6-3为声级计。测量室内噪声时，将声级计传声器放在操作人员耳朵处或放在工作面附近，选择若干个测点，进行测量。

图6-3数字式声级计

第三节噪声测量及评价标准噪声的测量图6-3数字式声22(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。

（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23测量行驶中的车辆的噪声，应在平坦开阔的区间中进行工作。测量行驶时车内的噪声，要求车窗紧闭，测点选择在车内中央且离地1.2m处、在司机、乘客的头部附近，分别记录加速、满载、惯性行驶及制动时的情况。测量行驶时车外的噪声，测点取距离车体中心线7.5米、距地面或轨道上方1.2m高处。（三）交通车辆噪声的测量测量行驶中的车辆的噪声，应在平坦开阔的区间中进行工作。（三）24（二）中国噪声标准我国曾先后公布了多个重要的噪声标准，如《工业企业噪声卫生标准》、《城市环境噪声标准》和《机动车辆噪声标准》等。

2002年经国家卫生部正式《工业企业设计卫生标准》GBZ1-2002中规定：具有生产性噪声的车间应尽量远离其他非噪声作业车间、行政区和生活区；噪声较大的设备应尽量将噪声源与操作人员隔开；工艺允许远距离控制的，可设置隔声操作(控制)室。工作场所操作人员每天连续接触噪声8小时，噪声声级卫生限值为85dB(A)。

（二）中国噪声标准我国曾先后公布了多个重要的噪声标准25第四节噪声控制声源控制控制噪声的传播操作者的听力保护第四节噪声控制声源控制26声源控制

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

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声源控制降低机械噪声27控制噪声的传播

对工厂各区域合理布局调整声源的指向充分利用天然地形采用吸声、隔声、消声等措施采用隔振与减振措施控制噪声的传播对工厂各区域合理布局28操作者的听力保护

使用防声面罩。操作者的听力保护

使用防声面罩。29人因工程学第6章_噪声及振动环境课件30第五节振动环境人体振动特性

人体对振动频率的反应

振动对人体的影响

振动对工效的影响

振动的评价振动的测量

振动的控制与防护

第五节振动环境人体振动特性31一、人体振动特性

人体是一个复杂的振动系统，其动力学效应主要由频率响应和幅度响应构成。人体频率响应特性分为低频反应部分和高频反应部分，其分界点大致是50Hz。一、人体振动特性人体是一个复杂的振动系统，其动力学效应主要32二、人体对振动频率的反应

人体对低频反应的主要现象是身体共振。振动能量在人体内的传递率逐渐衰减，其生物效应也相应减弱。二、人体对振动频率的反应人体对低频反应的主要现象是身体共振33三、振动对人体的影响

全身振动对人体的影响局部振动对人体的影响振动的心理效应

三、振动对人体的影响全身振动对人体的影响34全身振动多为低频大幅度的振动。全身振动能引起前庭器官、内分泌系统、循环系统、消化系统和植物神经系统等一系列变化，并使人产生疲劳、劳动机能衰退等主观感觉。由于人体不同部位和系统有各自的固有频率，所以当人体承受的振动频率接近或等于某一部位的固有频率时，就会产生共振，共振使得生理效应增大。如果是重要的器官发生了共振，则人体的反应最强烈。1.全身振动对人体的影响

全身振动多为低频大幅度的振动。1.全身振动对人体的影35局部振动病是长期使用振动工具引起的。局部振动能引起神经系统、循环系统、骨关节肌肉运动系统的障碍及其他系统不同程度的机能改变。振动的早期影响以神经系统受损为主。一般情况下先出现神经末梢病变（功能受损），继而发生中枢神经系统病变（大脑皮层功能简下降，反应时间延长，血压不稳）。振动对骨骼肌肉系统的影响表现为肌无力，肌肉疼痛和萎缩。振动对胃肠功能、妇女月经、生理及生殖功能也可能发生影响。

2．局部振动对人体的影响局部振动病是长期使用振动工具引起的。2．局部振动对人36振动引起的心理效应主要是感觉不舒适和烦恼，甚至疼痛，进而影响工效。不同的振动参数下人体受振时的主观感觉不同。坐姿的人，对1～2Hz的轻度振动感觉轻松和舒适；对4～8Hz的中度振动，感觉十分不适。3.振动的心理效应振动引起的心理效应主要是感觉不舒适和烦恼，甚至疼痛，37四、振动对工效的影响

对人体视觉的影响对操作反应的影响四、振动对工效的影响38振动对视觉绩效的影响主要有两种情形：①视觉对象处在振动环境中；②观察者处于振动环境中。

（1）对视觉辨认绩效的影响图6-4人受横向水平振动时的选择反应时间

振动对视觉绩效的影响主要有两种情形：（1）对视觉辨认39通过手或足操纵控制器以追踪某一活动目标的追踪活动是比较典型的操作动作。振动引起操纵界面的运动可使手控工效降低，这是由于手、脚和人—

机界面的振动，使人们的动作不协调、操纵误差大大增加。

（2）对操作动作的影响图6-5垂直振动时人的手眼协调的平均动作时问

通过手或足操纵控制器以追踪某一活动目标的追踪活动是比40（一）振动评价标准1．国际标准化组织提出的“人承受全身振动的评价指南”[IS02631-1989（E）]该标准根据加速度有效值（0.1～20m/s2）、振动频率（1/3倍频程的中心频率，1～80Hz）、振动方向（Z轴向，X、Y轴向）、接触振动持续时间（1分钟到24小时）这四个振动参数制定了全身振动评价的界限曲线，并依据参数之间的关系来评价全身振动对人体的影响。五、振动的评价（一）振动评价标准五、振动的评价41（一）振动评价标准图6-6

全身振动允许界限

（一）振动评价标准图6-6全身振动允许界限42(1)疲劳一工作效率降低界限。疲劳—工作效率降低界限是从振动引起人体疲劳，从而影响其工作效率的角度而确立的。超过这个界限，人会产生疲劳，降低工效。图6-6所示的界限正是疲劳一工作效率降低界限。该界限主要用于劳动环境振动评价。(2)舒适性降低界限。舒适性降低界限以不影响人的日常活动或工作中的基本动作(如饮食、阅读或书写等)为基础，此界限与保持在振动环境下人体的舒适感有关。它比

疲劳一工作效率降低界限的振动级低10dB，超过这个界限，人可能不舒适。该界限较多用于交通工具振动评价。（一）振动评价标准(1)疲劳一工作效率降低界限。疲劳—工作效率降低界限是43(3)受振极限(或健康界限)。受振极限是区分振动强度对人体健康与安全是否有损害的界限。它比疲劳—工作效率降低界限的振动级高6dB，超过这个界限，会影响人体健康与安全。（一）振动评价标准(3)受振极限(或健康界限)。受振极限是区分振动强度44GBZl--2002《工业企业设计卫生标准》中对工作场所的振动强度规定如下：局部振动作业，其接振强度4小时等能量频率计权振动加速度不得超过5m/s2，接振时间少于4小时可按表6-17适当放宽。

2．我国振动控制标准GBZl--2002《工业企业设计卫生标准》中对工作45表6-17局部振动强度卫生限值日接振时间/h卫生限值/(m/s2)2～461～28≤1122．我国振动控制标准表6-17局部振动强度卫生限值日接振时间/h卫生限值/(46表6-18全身振动强度卫生限值工作日接触时间/h卫生限值dB(A)(m/s2)81160.624120.81.12.51231.41.0127.62.40.5131.13.6表6-18全身振动强度卫生限值工作日接触时间/h卫生限值47六、振动的测量

振动测量是测量振动强度、频率及不同频率下的加速度把声级计上的电容传声器换成振动传感器，就可以用于振动测量六、振动的测量振动测量是测量振动强度、频48（1）减少和消除振源。这是减少振动最根本的措施。通常采取以下方法：

1）隔离振源。2）改进生产工艺，如用液压、焊接代替铆接可消除或减少振动。3)增加设备的阻尼，如采用吸振材料、安装阻尼器或阻尼环、附加弹性阻尼材料等，以减轻设备的振动。对于可能引起机械振动的陈旧设备，应定期检查、维修或改造。4）采取隔振、吸振、阻尼等措施来消除或减小振动，阻止振动的传播，最大限度地减少振动对人体的不良影响。例如设计减振座椅、弹性垫，以缓冲振动对人的影响

七、振动的控制与防护（1）减少和消除振源。这是减少振动最根本的措施。通常采495)采用钢丝弹簧类、橡胶类、软木类、毡板、空气弹簧和油压减振器等多种形式的减振器。6)降低设备减振系统的共振频率。可通过减少系统刚性系数或增加质量来降低共振频率。例如，风扇、吹风机、泵、空气压缩机等，常用增加质量的方法来降低共振频率。（2）个体防护。使用防振手套，在全身振动时使用防振鞋等。由于防振鞋内有由微孔橡胶做成鞋垫，利用其弹性使全身减振。对于坐姿作业人员，可使用减振座椅、弹性垫，以缓冲振动对人的影响。（3）限制接触振动时间。七、振动的控制与防护5)采用钢丝弹簧类、橡胶类、软木类、毡板、空气弹簧50第六节特殊工作环境加速度效应失重效应高压与低压效应

电磁场环境及其对人体的伤害

第六节特殊工作环境加速度效应51加速度效应

由于加速度和惯性力的作用，会使物体重量增加，称为“超重”

在加速度作用下，机体内会出现一系列的变化，在飞行员、航天员工作中，长时间加速度作用可以很快地导致视觉障碍加速度效应52失重效应

“失重”，就是指人体身体各部分所受到的外力合力等于零，人处于一种完全飘浮的状态。失重时人的操作活动不能像地面有重力时那样进行活动失重效应“失重”，就是指人体身体各部分所受到的53高压与低压效应静水压力和水下作业条件潜水作业

低压和缺氧的环境条件高空飞行(如航空和航天)及登山作业

高压与低压效应静水压力和水下作业条件54电磁场环境及其对人体的伤害

电磁辐射由电磁发射引起的。辐射来源分天然辐射和人工辐射。辐射损伤症状：

疲乏、恶心、呕吐、食欲减退、头痛、眩晕、失眠白细胞、红细胞和血小板显著减少、腹泻、便血、皮肤和粘膜出血、水肿、毛发脱落、白内障、消化功能紊乱.

电磁场环境及其对人体的伤害电磁辐射由电磁发射55案例:高架道路交通噪音和防噪屏设置交通噪声一直是城市坏境噪声中的主要来源。

在噪声传播途径中把声音隔绝起来是噪声控制最有效的方法之

一，防噪屏是最常见的措施。

案例:高架道路交通噪音和防噪屏设置交通噪声一直是城市坏境噪声56高架道路上的防噪屏设计

高架道路上的防噪屏设计57隔声屏障的作用和应用隔声屏障能使声能衰减，是利用声波的反射和衍射原理，在板后形成声影区，在声影区中噪声可以得到衰减在上海、深圳及北京等大城市的高架道路两旁先后建起了不同形式和结构的道路隔声屏。隔声屏障的作用和应用隔声屏障能使声能衰减，是利58案例：冷却塔的噪声控制

社会背景：人们长时间处于噪声刺激中，可导致听觉、神经系统、心肺功能等不同程度地受到损害。近年来，随着建筑业的快速发展，各种建筑设备的噪声扰民问题逐渐凸显，特别是冷却塔因其安装位置一般距离居民区较近而成为投诉最多的噪声源之一。遗憾的是，目前冷却塔的降噪措施并非行之有效，如声屏障对于低频波的绕射无能为力，隔声罩会阻碍气流流动导致热湿交换不良，对宽频噪声吸声效果差等，这使得冷却塔的噪声控制日益受到人们的重视。

案例：冷却塔的噪声控制

社会背景：59原始数据测量该工程位于沈阳某高档住宅小区，采用集中供冷方式，2台方形逆流式冷却塔安装在21#楼(居民楼)前的空地上(如图1所示)，每台风量为4600m3/min，冷却水泵的扬程为6.4m，电动机功率为22kW，住户的平均A声级噪声为64.2dB，超过了环境噪声标准的规定，居民强烈要求治理冷却塔的噪声污染。原始数据测量该工程位于沈阳某高档住宅小区，采用集中60A声级噪声测量采用丹麦某公司2238mediator噪声频谱分析仪和TES21350A声级计对冷却塔风机导流管口、周围环境及其住宅小区本底噪声进行测量。

A声级噪声测量采用丹麦某公司2238media61噪声特性分析

1)距离轴流风机管口(风机出口处)1m处的A声级噪声值达到91dB,这是由于空气在冷却塔顶导流管内产生湍流和摩擦，激发的压力扰动产生噪声，同时桨叶与空气作用产生振动向外辐射噪声。因此初步判定风机的空气动力噪声是主要声源。2)风机的机械噪声主要是由于风机旋转部件的不平衡导致结构发生振动从而引起塔体表面辐射噪声。由于风机支架与塔体之间安装了减振器，机械噪声不是主要因素。3)冷却塔的循环水经填料层自由下落到落水槽所产生冲击噪声的强度与落水速度的平方成正比。冷却塔噪声能量主要是通过轴流风机的进出风口向外传播的，应在此处作重点降噪处理。噪声特性分析1)距离轴流风机管口(风机出口62降噪方案

1)在轴流风机出风口设置阻性消声器，有效阻止噪声能量的传播;2)为保证冷却塔的散热，不能对其进行封闭式隔声处理，为此设置组合式声屏障来阻止下部噪声能量的传播;3)为有效减少噪声声波的绕射，在冷却塔底部设置吸声隔声组合式声屏障吸收低频噪声;4)在冷却塔中部设置阻尼隔声板和宽频带组合式吸声材料，提高中低频吸声效果;

降噪方案1)在轴流风机出风口设置阻性消声器635)落水的高频噪声用超细玻璃棉材料吸收。考虑到现场实际情况，方案中的所有降噪设施都进行了防尘、防潮处理，同时不影响冷却塔的通风和散热功能，如图2所示。

图2降噪方案效果图降噪方案5)落水的高频噪声用超细玻璃棉材料吸收。考虑到现场实64一、组合式声屏障设计为保证所有噪声敏感点都在声屏障的声影区内，从而获得最佳的降噪效果，根据现场情况和声学计算，确定声屏障有效高度为3m。声屏障采用宽频带组合吸声结构和阻尼隔声板的组合式结构。阻尼隔声板主要由3部分组成:隔声板、阻尼涂层和约束层，其结构如图3所示。采用这种结构不仅能够有效阻断噪声能量的传播，而且能够避免罩板受噪声声波激励出现共振现象。图3阻尼隔音板结构一、组合式声屏障设计为保证所有噪声敏感点都在声屏障的65二、导流消声器设计

消声器大致分为3类:阻性消声器、抗性消声器和排空消声器。其中，阻性消声器是利用设置在管道内的吸声材料或吸声结构使沿管道传播的噪声不断地被吸收，从而达到消声的目的。由于阻性消声器的阻力较小，各类风机噪声多以中、高频为主，含低频成分少，而阻性消声器恰对中高频噪声具有较好的消声效果，所以选用阻性消声器。现有的阻性消声器包括直管式、复合式、片式、盘式和折板式等几种方式，其中片式消声器具有消声量大，阻力较小，导流效果和安装灵活的特点，因此选择在风机出口处安装片式消声器。同时，考虑到噪声特点，在设计时特别选用了宽频吸声材料。二、导流消声器设计消声器大致分为3类:阻性消声器66消声片半厚度D

由于冷却塔的噪声频谱带很宽，而多孔吸声材料的特性是在中、高频具有很高的吸声系数，而对低频噪声吸声系数相对较低，如果只用单一的多孔吸声材料很难达到理想的降噪效果，所以在本设计中消声片选用宽频带吸声结构贴附。根据共振频率fr(Hz)与消声片半厚度D(m)相乘为常数的关系，以密度为20kg/m3的超细玻璃棉为例，计算如下:frD=40(1)fr=f2×2Ω(2)式(1)，(2)中f2为消声频率下限，这里取125Hz；Ω为fr和f2间的倍频程数,Ω=4/3。fr=f2×2Ω=125Hz×24/3=315Hz所以消声片半厚度为D=40Hz·m/315Hz=0.13m。消声片半厚度D由于冷却塔的噪声频谱带很宽，而67气流通道宽度

气流通道宽度a减少，可提高消声器消声量，缩小消声器几何尺寸，但通道内流速增加，导致气流再生噪声提高和压力损失增大，消声器动力性能变坏，因此，气流通道截面面积的设计必须以实际情况来确定，在不需要减小流速的情况下，气流通道总截面积等于与它相连接的管子截面面积。根据工程设计实践，通道半宽度a/2与消声片半厚度D之比宜取0.5～2，考虑到该工程的实际情况，取两者之比为1.0。气流通道宽度气流通道宽度a减少，可提高消声器消声68消声器长度L

片式消声器消声量的计算公式为：式中ΔL为消声器的A声级噪声消声量，取30dB；L为消声器长度，m；A(α)为消声系数。式中α为壁面垂直入射时的吸声系数。在消声器的出口和进口，气流再生噪声也是个必须考虑的因素，它会使消声量的提高受到限制，当吸声层材料采用超细玻璃棉时，通道中气流再生噪声LA由下式确定:（3）（4）消声器长度L片式消声器消声量的计算公式为：（3）（4）69消声器长度L式中v为气流速度m/s。根据冷却塔参数，取v=5.43m/s，则气流再生A声级噪声为54dB，满足消声要求。为了减小消声器的长度，在消声片内加入宽频带组合式吸声板增强吸声效果，这样可以缩短消声器的长度。（5）消声器长度L（5）70改善效果根据上述方案施工后，按照图2测点重新测量后,冷却塔附近的平均A声级噪声下降为58.1dB，插入损失为1419dB，住宅小区白天的平均A声级噪声下降到48.9dB，达到了城市噪声标准，居民普遍满意。改善效果71结论冷却塔的噪声源主要是风机产生的噪声和落水的噪声，表现出明显的宽频带噪声特性，因此单一的隔声或吸声无法得到良好的降噪效果。只有在分析了噪声源和频带特性之后才能制订相应的降噪措施。消声器设计应综合考虑消声量、阻力，尽量不影响冷却塔的通风散热功能，并能够防尘防水。片式消声器的消声片具有导流效果，经实际测量，风机出口消声器的局部阻力和沿程阻力几乎可忽略不计。结论冷却塔的噪声源主要是风机产生的噪声和落水的72谢谢！谢谢！73演讲完毕，谢谢观看！演讲完毕，谢谢观看！74第六章噪声及振动环境一、声音及其度量二、噪声及其对人的影响三、噪声测量及评价标准四、噪声控制五、振动环境六、特殊工作环境七、案例：高架道路交通噪音和防噪屏设置第六章噪声及振动环境一、声音及其度量75噪音长期在噪音环境下，会引起机体内分泌功能紊乱。如果长时间处于噪音环境中，会刺激人的神经系统，使人急躁、易怒，还会引起神经衰弱症候群(如头痛、头晕、耳鸣、记忆力衰退等)，影响睡眠造成疲倦，从而使身体激素分泌紊乱。噪音长期在噪音环境下，会引起机体内分泌功能紊乱。76第一节声音及其度量一、声音的基本概念

物体的振动产生声音，振动发声的物体被称为声源。声音的形成是由振动的发生与传播这两个环节组成。第一节声音及其度量77第一节声音及其度量三个重要的物理量声音的频率声音的波长声音传播的速度第一节声音及其度量三个重要的物理量78第一节声音及其度量频率声源每秒钟振动的次数称为频率，以f表示，单位为赫兹(Hz)。在声频范围内，声波的频率愈高，声音显得愈尖锐；反之，显得低沉。

波长和声速声波在一个波动的周期内传播的距离称为波长,记作λ,单位为m。声波在媒介中传播的速度称为声速，用c表示，单位为m/s。第一节声音及其度量频率79第一节声音及其度量

式中，λ为波长（m）；c为声速（m／s）；f为频率（HZ）。频率、波长和声速之间的关系

第一节声音及其度量频率、波长和声速之间的关系80二、声音的物理度量

（一）声压、声压级

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。是表示声音强弱的物理量，用P表示，单位是帕（Pa）。普通人们谈话声的声压约为2×10-2Pa～7×10-2Pa载重汽车行驶产生的声压约为0.2Pa~1Pa凿岩机约为20Pa，而喷气飞机附近约为200Pa～630Pa

听阈声压:刚能听到的声音的声压值。

痛阈声压:感到疼痛的声音的声压值。二、声音的物理度量（一）声压、声压级81二、声音的物理度量声压级为什么引入声压级？声压级是声压与基准声压之比的以10为底的对数乘以20，用符号表示，单位是分贝（dB）。

P0为基准声压（P0=2×10-5Pa

二、声音的物理度量声压级P0为基准声压（P082表6-1各种环境的声压和声压级声压N/m2声压级/dB环境举例声压N/m2声压级/dB环境举例63020063206.32.00.630.201501401301201101009080火箭发射喷气式飞机附近开坯锻锤，铆钉枪大型球磨机大型鼓风机附近纺织车间汽车喇叭声公共汽车上0.0630.0200.00630.00200.000630.000200.0000630.000020706050403020100繁华大街上普通说话微型电机工作时安静房间内轻声谈话树叶落下的沙沙声乡村安静夜晚刚刚能听到的声音二、声音的物理度量表6-1各种环境的声压和声压级声压声压级环境举例声压声压83二、声音的物理度量(二)声压级合成法则1、声压合成法则

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）

二、声音的物理度量(二)声压级合成法则84二、声音的物理度量2、声压级合成法则

（i=1，2，…，n）

二、声音的物理度量2、声压级合成法则85二、声音的物理度量声压级合成法则推导:由声压级的定义可知二、声音的物理度量声压级合成法则推导:由声压级的定义可知86二、声音的物理度量故:因此，总声压级二、声音的物理度量故:因此，总声压级87二、声音的物理度量3、求背景声压级Pb，Pt为总声压级，Pi为声源声压级。

根据声压合成法则有:背景声压级计算如下:二、声音的物理度量3、求背景声压级Pb，Pt为总声88第二节噪声及其对人的影响一、噪声及其来源

工业噪声工业噪声主要包括空气动力噪声、机械噪声和电磁噪声交通噪声交通噪声主要指的是机动车辆、火车、飞机和船舶噪声。第二节噪声及其对人的影响一、噪声及其来源89一、噪声及其来源建筑施工噪声

建筑施工噪声声音强度很高又属于露天作业，因此污染也十分严重社会噪声社会噪声主要指社会活动和家庭生活所引起的噪声

一、噪声及其来源建筑施工噪声90二、噪声对听力的影响

噪声对人们正常生活的影响的主要表现：精力难以集中情绪焦躁不安产生心理不愉快影响睡眠质量妨碍正常语言交流等持续性的强烈噪声会使人的听力受到损害噪声性耳聋与噪声的强度、噪声的频率及接触的时间有关二、噪声对听力的影响噪声对人们正常生活的影响的主要表现：91三、噪声对其他生理机能的影响

对神经系统的影响对内分泌和心血管系统的影响对消化系统的影响三、噪声对其他生理机能的影响对神经系统的影响92四、噪声对心理的影响

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脉冲噪声比连续噪声的影响更甚，响度越大影响也越大四、噪声对心理的影响噪声对心理的影响主要是使人产生烦恼、焦93五、噪声对语言交流的影响

声音的掩蔽效应语言干扰级(SIL)是评价噪声对语言通讯干扰程度的评价参量五、噪声对语言交流的影响声音的掩蔽效应94六、噪声对作业能力和工效的影响

噪声直接或间接地影响工作效率噪声干扰对人的脑力劳动的影响六、噪声对作业能力和工效的影响噪声直接或间接地影响工作效率95第三节噪声测量及评价标准

噪声的测量

（一）室内噪声的测量图6-3为声级计。测量室内噪声时，将声级计传声器放在操作人员耳朵处或放在工作面附近，选择若干个测点，进行测量。

图6-3数字式声级计

第三节噪声测量及评价标准噪声的测量图6-3数字式声96(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。

（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97测量行驶中的车辆的噪声，应在平坦开阔的区间中进行工作。测量行驶时车内的噪声，要求车窗紧闭，测点选择在车内中央且离地1.2m处、在司机、乘客的头部附近，分别记录加速、满载、惯性行驶及制动时的情况。测量行驶时车外的噪声，测点取距离车体中心线7.5米、距地面或轨道上方1.2m高处。（三）交通车辆噪声的测量测量行驶中的车辆的噪声，应在平坦开阔的区间中进行工作。（三）98（二）中国噪声标准我国曾先后公布了多个重要的噪声标准，如《工业企业噪声卫生标准》、《城市环境噪声标准》和《机动车辆噪声标准》等。

2002年经国家卫生部正式《工业企业设计卫生标准》GBZ1-2002中规定：具有生产性噪声的车间应尽量远离其他非噪声作业车间、行政区和生活区；噪声较大的设备应尽量将噪声源与操作人员隔开；工艺允许远距离控制的，可设置隔声操作(控制)室。工作场所操作人员每天连续接触噪声8小时，噪声声级卫生限值为85dB(A)。

（二）中国噪声标准我国曾先后公布了多个重要的噪声标准99第四节噪声控制声源控制控制噪声的传播操作者的听力保护第四节噪声控制声源控制100声源控制

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

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声源控制降低机械噪声101控制噪声的传播

对工厂各区域合理布局调整声源的指向充分利用天然地形采用吸声、隔声、消声等措施采用隔振与减振措施控制噪声的传播对工厂各区域合理布局102操作者的听力保护

使用防声面罩。操作者的听力保护

使用防声面罩。103人因工程学第6章_噪声及振动环境课件104第五节振动环境人体振动特性

人体对振动频率的反应

振动对人体的影响

振动对工效的影响

振动的评价振动的测量

振动的控制与防护

第五节振动环境人体振动特性105一、人体振动特性

人体是一个复杂的振动系统，其动力学效应主要由频率响应和幅度响应构成。人体频率响应特性分为低频反应部分和高频反应部分，其分界点大致是50Hz。一、人体振动特性人体是一个复杂的振动系统，其动力学效应主要106二、人体对振动频率的反应

人体对低频反应的主要现象是身体共振。振动能量在人体内的传递率逐渐衰减，其生物效应也相应减弱。二、人体对振动频率的反应人体对低频反应的主要现象是身体共振107三、振动对人体的影响

全身振动对人体的影响局部振动对人体的影响振动的心理效应

三、振动对人体的影响全身振动对人体的影响108全身振动多为低频大幅度的振动。全身振动能引起前庭器官、内分泌系统、循环系统、消化系统和植物神经系统等一系列变化，并使人产生疲劳、劳动机能衰退等主观感觉。由于人体不同部位和系统有各自的固有频率，所以当人体承受的振动频率接近或等于某一部位的固有频率时，就会产生共振，共振使得生理效应增大。如果是重要的器官发生了共振，则人体的反应最强烈。1.全身振动对人体的影响

全身振动多为低频大幅度的振动。1.全身振动对人体的影109局部振动病是长期使用振动工具引起的。局部振动能引起神经系统、循环系统、骨关节肌肉运动系统的障碍及其他系统不同程度的机能改变。振动的早期影响以神经系统受损为主。一般情况下先出现神经末梢病变（功能受损），继而发生中枢神经系统病变（大脑皮层功能简下降，反应时间延长，血压不稳）。振动对骨骼肌肉系统的影响表现为肌无力，肌肉疼痛和萎缩。振动对胃肠功能、妇女月经、生理及生殖功能也可能发生影响。

2．局部振动对人体的影响局部振动病是长期使用振动工具引起的。2．局部振动对人110振动引起的心理效应主要是感觉不舒适和烦恼，甚至疼痛，进而影响工效。不同的振动参数下人体受振时的主观感觉不同。坐姿的人，对1～2Hz的轻度振动感觉轻松和舒适；对4～8Hz的中度振动，感觉十分不适。3.振动的心理效应振动引起的心理效应主要是感觉不舒适和烦恼，甚至疼痛，111四、振动对工效的影响

对人体视觉的影响对操作反应的影响四、振动对工效的影响112振动对视觉绩效的影响主要有两种情形：①视觉对象处在振动环境中；②观察者处于振动环境中。

（1）对视觉辨认绩效的影响图6-4人受横向水平振动时的选择反应时间

振动对视觉绩效的影响主要有两种情形：（1）对视觉辨认113通过手或足操纵控制器以追踪某一活动目标的追踪活动是比较典型的操作动作。振动引起操纵界面的运动可使手控工效降低，这是由于手、脚和人—

机界面的振动，使人们的动作不协调、操纵误差大大增加。

（2）对操作动作的影响图6-5垂直振动时人的手眼协调的平均动作时问

通过手或足操纵控制器以追踪某一活动目标的追踪活动是比114（一）振动评价标准1．国际标准化组织提出的“人承受全身振动的评价指南”[IS02631-1989（E）]该标准根据加速度有效值（0.1～20m/s2）、振动频率（1/3倍频程的中心频率，1～80Hz）、振动方向（Z轴向，X、Y轴向）、接触振动持续时间（1分钟到24小时）这四个振动参数制定了全身振动评价的界限曲线，并依据参数之间的关系来评价全身振动对人体的影响。五、振动的评价（一）振动评价标准五、振动的评价115（一）振动评价标准图6-6

全身振动允许界限

（一）振动评价标准图6-6全身振动允许界限116(1)疲劳一工作效率降低界限。疲劳—工作效率降低界限是从振动引起人体疲劳，从而影响其工作效率的角度而确立的。超过这个界限，人会产生疲劳，降低工效。图6-6所示的界限正是疲劳一工作效率降低界限。该界限主要用于劳动环境振动评价。(2)舒适性降低界限。舒适性降低界限以不影响人的日常活动或工作中的基本动作(如饮食、阅读或书写等)为基础，此界限与保持在振动环境下人体的舒适感有关。它比

疲劳一工作效率降低界限的振动级低10dB，超过这个界限，人可能不舒适。该界限较多用于交通工具振动评价。（一）振动评价标准(1)疲劳一工作效率降低界限。疲劳—工作效率降低界限是117(3)受振极限(或健康界限)。受振极限是区分振动强度对人体健康与安全是否有损害的界限。它比疲劳—工作效率降低界限的振动级高6dB，超过这个界限，会影响人体健康与安全。（一）振动评价标准(3)受振极限(或健康界限)。受振极限是区分振动强度118GBZl--2002《工业企业设计卫生标准》中对工作场所的振动强度规定如下：局部振动作业，其接振强度4小时等能量频率计权振动加速度不得超过5m/s2，接振时间少于4小时可按表6-17适当放宽。

2．我国振动控制标准GBZl--2002《工业企业设计卫生标准》中对工作119表6-17局部振动强度卫生限值日接振时间/h卫生限值/(m/s2)2～461～28≤1122．我国振动控制标准表6-17局部振动强度卫生限值日接振时间/h卫生限值/(120表6-18全身振动强度卫生限值工作日接触时间/h卫生限值dB(A)(m/s2)81160.624120.81.12.51231.41.0127.62.40.5131.13.6表6-18全身振动强度卫生限值工作日接触时间/h卫生限值121六、振动的测量

振动测量是测量振动强度、频率及不同频率下的加速度把声级计上的电容传声器换成振动传感器，就可以用于振动测量六、振动的测量振动测量是测量振动强度、频122（1）减少和消除振源。这是减少振动最根本的措施。通常采取以下方法：

1）隔离振源。2）改进生产工艺，如用液压、焊接代替铆接可消除或减少振动。3)增加设备的阻尼，如采用吸振材料、安装阻尼器或阻尼环、附加弹性阻尼材料等，以减轻设备的振动。对于可能引起机械振动的陈旧设备，应定期检查、维修或改造。4）采取隔振、吸振、阻尼等措施来消除或减小振动，阻止振动的传播，最大限度地减少振动对人体的不良影响。例如设计减振座椅、弹性垫，以缓冲振动对人的影响

七、振动的控制与防护（1）减少和消除振源。这是减少振动最根本的措施。通常采1235)采用钢丝弹簧类、橡胶类、软木类、毡板、空气弹簧和油压减振器等多种形式的减振器。6)降低设备减振系统的共振频率。可通过减少系统刚性系数或增加质量来降低共振频率。例如，风扇、吹风机、泵、空气压缩机等，常用增加质量的方法来降低共振频率。（2）个体防护。使用防振手套，在全身振动时使用防振鞋等。由于防振鞋内有由微孔橡胶做成鞋垫，利用其弹性使全身减振。对于坐姿作业人员，可使用减振座椅、弹性垫，以缓冲振动对人的影响。（3）限制接触振动时间。七、振动的控制与防护5)采用钢丝弹簧类、橡胶类、软木类、毡板、空气弹簧124第六节特殊工作环境加速度效应失重效应高压与低压效应

电磁场环境及其对人体的伤害

第六节特殊工作环境加速度效应125加速度效应

由于加速度和惯性力的作用，会使物体重量增加，称为“超重”

在加速度作用下，机体内会出现一系列的变化，在飞行员、航天员工作中，长时间加速度作用可以很快地导致视觉障碍加速度效应126失重效应

“失重”，就是指人体身体各部分所受到的外力合力等于零，人处于一种完全飘浮的状态。失重时人的操作活动不能像地面有重力时那样进行活动失重效应“失重”，就是指人体身体各部分所受到的127高压与低压效应静水压力和水下作业条件潜水作业

低压和缺氧的环境条件高空飞行(如航空和航天)及登山作业

高压与低压效应静水压力和水下作业条件128电磁场环境及其对人体的伤害

电磁辐射由电磁发射引起的。辐射来源分天然辐射和人工辐射。辐射损伤症状：

疲乏、恶心、呕吐、食欲减退、头痛、眩晕、失眠白细胞、红细胞和血小板显著减少、腹泻、便血、皮肤和粘膜出血、水肿、毛发脱落、白内障、消化功能紊乱.

电磁场环境及其对人体的伤害电磁辐射由电磁发射129案例:高架道路交通噪音和防噪屏设置交通噪声一直是城市坏境噪声中的主要来源。

在噪声传播途径中把声音隔绝起来是噪声控制最有效的方法之

一，防噪屏是最常见的措施。

案例:高架道路交通噪音和防噪屏设置交通噪声一直是城市坏境噪声130高架道路上的防噪屏设计

高架道路上的防噪屏设计131隔声屏障的作用和应用隔声屏障能使声能衰减，是利用声波的反射和衍射原理，在板后形成声影区，在声影区中噪声可以得到衰减在上海、深圳及北京等大城市的高架道路两旁先后建起了不同形式和结构的道路隔声屏。隔声屏障的作用和应用隔声屏障能使声能衰减，是利132案例：冷却塔的噪声控制

社会背景：人们长时间处于噪声刺激中，可导致听觉、神经系统、心肺功能等不同程度地受到损害。近年来，随着建筑业的快速发展，各种建筑设备的噪声扰民问题逐渐凸显，特别是冷却塔因其安装位置一般距离居民区较近而成为投诉最多的噪声源之一。遗憾的是，目前冷却塔的降噪措施并非行之有效，如声屏障对于低频波的绕射无能为力，隔声罩会阻碍气流流动导致热湿交换不良，对宽频噪声吸声效果差等，这使得冷却塔的噪声控制日益受到人们的重视。

案例：冷却塔的噪声控制

社会背景：133原始数据测量该工程位于沈阳某高档住宅小区，采用集中供冷方式，2台方形逆流式冷却塔安装在21#楼(居民楼)前的空地上(如图1所示)，每台风量为4600m3/min，冷却水泵的扬程为6.4m，电动机功率为22kW，住户的平均A声级噪声为64.2dB，超过了环境噪声标准的规定，居民强烈要求治理冷却塔的噪声污染。原始数据测量该工程位于沈阳某高档住宅小区，采用集中134A声级噪声测量采用丹麦某公司2238mediator噪声频谱分析仪和TES21350A声级计对冷却塔风机导流管口、周围环境及其住宅小区本底噪声进行测量。

A声级噪声测量采用丹麦某公司2238media135噪声特性分析

1)距离轴流风机管口(风机出口处)1m处的A声级噪声值达到91dB,这是由于空气在冷却塔顶导流管内产生湍流和摩擦，激发的压力扰动产生噪声，同时桨叶与空气作用产生振动向外辐射噪声。因此初步判定风机的空气动力噪声是主要声源。2)风机的机械噪声主要是由于风机旋转部件的不平衡导致结构发生振动从而引起塔体表面辐射噪声。由于风机支架与塔体之间安装了减振器，机械噪声不是主要因素。3)冷却塔的循环水经填料层自由下落到落水槽所产生冲击噪声的强度与落水速度的平方成正比。冷却塔噪声能量主要是通过轴流风机的进出风口向外传播的，应在此处作重点降噪处理。噪声特性分析1)距离轴流风机管口(风机出口136降噪方案

1)在轴流风机出风口设置阻性消声器，有效阻止噪声能量的传播;2)为保证冷却塔的散热，不能对其进行封闭式隔声处理，为此设置组合式声屏障来阻止下