物理因素检测技术

1职业卫生检测技术培训班

物理因素检测概述

贾晓明2第一部分：噪声3声音基本概念4声音的物理特性声音和声源什么是声音：声音是由“物体振动”所造成，经由介质以声波的型式将能量传送出去。声音传播介质空气：空气声固体物：固体声(结构噪声)降低物体振动为有效降噪最基本方法。声源：产生振动的物体称为“声源”。5声音的物理特性声速波声在介质中传播的速度叫“声速”。在空气中声速

(20℃、1大气压)：344米/秒，气温增加1℃，声速增加0.61米/秒音速C=331.5+0.61t(t：温度)在水中声速：1450米/秒在钢铁中声速：5000米/秒声波在真空中无法传播6频率1Hz及10Hz正弦波声音的物理特性7声音的物理特性频率声源每秒振动的次数叫“频率”，单位是“Hz”。人耳的感知声音频率约20~20,000Hz4,000Hz左右最敏感。语言带为500~2,000Hz。低于20Hz为“次声”，高于20,000Hz为“超声”。纯音：单一频率声音称为纯音。如音叉振动产生的声音复音：工作场所所接触声音绝大部份是复音，由不同频率由低到高进行排列，所组成连续的频谱。人耳听力范围816(20)1600(20k)infrasoundultrasoundsAudiblesoundsfHz听力范围-5130LpdB最小可听觉值听觉疼痛值可听觉超声波超低频9不同动物可听见之声音频率范围10声音的物理特性频率低频噪声：＜500Hz中频噪声：500Hz~1000Hz高频噪声：＞1000Hz※大部份工业噪声为高频噪声滤波器环境量测使用（等百分率频带）1/1八音度频带(Octaveband)1/3

八音度频带(ThirdOctaveband)1.等频带(Constantfrequencybandwidth)2.等百分率频带(Constantpercentagefrequencybandwidth)声音的物理特性

八音度频带及1/3八音度频带之中心频率中心频率Hz八音度频带1/3八音度频带中心频率Hz八音度频带1/3八音度频带中心频率Hz八音度频带1/3八音度频带0.8○25○800○1○○31.5○○1000○○1.25○40○1250○1.6○50○1600○2○○63○○2000○○2.5○80○2500○3.15○100○3150○4○○125○○4000○○5○160○5000○6.3○200○6300○8○○250○○8000○○10○315○10000○12.5○400○12500○16○○500○○16000○○20○600○20000○八音度频带及1/3八音度频带频率范围八音度频带(Hz)1/3八音度频带(Hz)中心频率切断频率中心频率切断频率22.4459018022.42835.54556719011214018022428031.52531.54063506380125100125160250200250315八音度频带及1/3八音度频带频率范围八音度频带(Hz)1/3八音度频带(Hz)中心频率切断频率中心频率切断频率35571014002800355450560710900112014001800224028003550450050040050063010008001000125020001600200025004000315040005000八音度频带及1/3八音度频带频率范围八音度频带(Hz)1/3八音度频带(Hz)中心频率切断频率中心频率切断频率560011200560071009000112008000630080001000017连续的频谱(dB)120.0104.088.072.056.040.012.5100800630018噪声的定义物理学各种不同频率和强度的声波无规律地杂乱组合，波形呈无规律的变化的声音称为“噪声”法律学凡是不需要的、使人厌烦、起干扰作用的声音称为“噪声”职业卫生行业声压级在80dB(A)以上对人体产生危害的声音称为“噪声”19正弦波振幅大小为声压声音的物理量声强：单位时间内垂直于传播方向的单位面积上通过的声波能量声压：声波振动对介质产生的压力，即垂直于声波传播方向上单位面积所承受的压力，单位Pa20声音的物理量声压和声压级一般听阈的声压为20μPa(在1000Hz)痛阈的声压为20Pa1Pa=1N/m2=106μPa由声压的绝对值来表示声音强弱很不方便。(听阈与痛阈的声压绝对值相差100万倍)为了方便表示声音大小，人们对噪声用声压级分贝(dB)来表示。21声压级Lp（SPL或LXX）Lp=20log10(dB) P为声压有效值,单位用PaP0为声压的基准值2x10-5Pa(1Pa=1N/m2)声压级Lp

(SoundPressureLevel)一般是以分贝dB的大小来表示声压的有效值PP022140120100806040200非常安静安静开始受干扰喧哗非常吵痛阈低声说话办公室一般说话吸尘器、打磨重型卡车15公尺印刷机、纺织机迪吧飞机起飞分贝环境噪声产生情况23时间计权响应Peak：峰值档；0.01秒Impulse：脉冲档；0.035秒Fast：快档；0.125秒Slow：慢档；1秒SPL(dB)时间/秒24频率计权容许误差（精度）针对Type1&Type2噪声基本参数25峰值声级/Lpk（PeakLevel）麦克风所探测的最大瞬间声级最大声级/MaxLevel

仪器运行期间采样得到的声压级的最大值，与响应设定有关最小声级/MinLevel

仪器运行期间采样得到的声压级的最小值，与响应设定有关交换率/ER（ExchangeRate）26交换律ER，也被称作加倍率或减半率每次声音能量加大一倍，测量值增加的分贝值每次声音能量加大一倍，允许接触声音的时间减少一半LP=20log10P/P0P=F/S（压力定律）Ft=mv（动量定律）E=mv2/2（能量定律）注：E能量、m粒子质量、v粒子运动速度、F粒子打在传感器上的力、t粒子和传感器接触时间、S粒子打在传感器上的面积、P传感器测量的压力27

交换率/ER（ExchangeRate）声压级与能量的关系式为28国际通用3dB(A)交换率声音能量加大一倍，量测声级增加3分贝美国采用5dB(A)交换率人耳能够根据噪声级的大小进行自动补偿（接触时间t会减少），3分贝的交换率应当修正为5分贝以更接近人耳的响应交换率影响Leq、Lavg、TWA、Dose的值，对SPL、Max、Min、Lpk没有影响交换率/ER（ExchangeRate）29阈值Threshould

测得声级低于阈值将不被列入平均及积算美国OSHA采两个不同阈值

90分贝:TWA大于90分贝,采取工程控制(1971年)

80分贝:TWA大于85分贝,实施听力保护计划(1983年)ACGIH:80dBA中国阈值:?分贝（GBZ2.2-2007）平均声级/Lavg（AverageLevel）30平均声级/Lavg（AverageLevel）在任意交换率下计算得到的平均声级当使用阈值时容易产生一点混乱。任何低于这个阈值的声级都不会计算到这个平均值之内。这个值是以取对数后的分贝作为单位的，因此平均值的数字不能简单的进行声级相加/除以样品数来运算。用分贝作平均值单位时，短时间的高声级会对平均声级有很大的影响。等效连续声级/Leq交换率为3分贝阈值关闭时的平均声级Lavg31噪声基本参数时间计权平均/TWA（TimeWeightedAverage）测量出的噪声暴露值与之等能量的一个恒定的持续8小时的声级剂量/Dose

与标准声级和标准时间有关，测量的噪声暴露量与标准最大允许暴露值的百分比32噪声基本参数标准声级/CriterionLevel最大允许暴露的累计噪声即100%Does对应的TWA值，由相关机构制定，GBZ标准采用85dB标准时间/CriterionTime与标准声级对应的时间，一般为8小时超过声级/Ln（ExceedenceLevels）指在测量时间内有n%的时间噪声值超过的某个声级如：L40=70dB指在测量时间里有40%的时间音量大于70dB33频率响应及计权人耳对频率的反应范围为20Hz到20kHz人耳对高频率及低频率不敏感正常人耳敏感的频率为500Hz到4kHz34不同声压级SPLs及频率的例子250Hz@114dB1KHz@114dB1KHz@94dB**本声音仅供比较并非实际dB值响度级和等响度曲线响度根据人耳对声压和频率的感觉特性划定的主管感觉量等响曲线将各个频率相同响度的数值所连接的曲线3536等响曲线

Equal-Loudess

ContoursABC37A计权网路-40dB的等响度曲线在1kHz点设定为0dB-40dB的等响度曲线倒立形成的曲线定为A-计权曲线38计权网络声压级(dB)频率(Hz)39声压级之和较高级须加上之修正值,dB两级之差值,dB(D)40声压级之差较高级须减去之修正值,dB两级之差值,dB41噪声测量/设定Z计权响应频率(Hz)31.5631252505001k2k4k8k声压级808581756570909595989183.57191.776.59299Z计权:为线性不加任何修正42噪声测量/设定A计权响应-1+1+10-3-9-16-26-39“A”计权(dB)697582.57278.577.583.584.5777681766471746956A-计权声压级在dB(A)5002501k2k8k4k1256331.5频率(Hz)声压级80858175657090959543噪声测量/设定C计权响应5002501k2k8k4k1256331.5频率(Hz)声压级808581756570909595-3-0.8-0.2000-0.2-0.8-3“C”计权(dB)96.297.183.569.997.47684.297.680858174.86269.289.894.292C-计权声压级在dB(C)44噪声测量相同噪声在不同计权所测得噪声值不同:Z计权:99dB(Z)A计权:84.5dB(A)C计权:97.6dB(C)45噪声职业接触限值GBZ2.2-200746中国噪声职业接触限值

GBZ2.2-2007

8h等效声级(85dBA)

(按额定8h工作日规格化的等效连续A计权声压级)

噪声强度等效为工作8h的等效声级。每周40h等效声级(85dBA)

(按额定每周工作40h规格化的等效连续A计权声压级)

非每周5d工作制的特殊工作场所接触的噪声声级等效为每周40h的等效声级。47交换率(减半率)/ExchangeRate每日连续接触噪声八小时,噪声接触限值为85dB(A)交换率:3dB(A)噪声声级卫生限值(85dB/Ax8小时),

若增加3dB(A),从85dB(A)88dB(A),接触时间减半(4小时)日接触噪声时间/小时卫生限值/dB(A)8854882911940.597最高不得超过115dB(A)数据源:国家职业卫生标准GBZ/T-189.8-200748dBA允许日接触限值dBA允许日接触限值dBA允许日接触限值8025.40h921.59h1046.0min8120.16h931.26h1054.7min8216h941h1063.75min8312.70h950.79h1073.0min8410.07h961.63h1082.36min858h970.5h1091.88min866.35h980.4h1101.5min875.04h990.32h1111.2min884h10015min1120.94min893.17h10112min1130.74min902.52h1029.5min1140.59min912h1037.5min1150.47min49国家职业接触限值工作地点脉冲噪声接触的限值工作日接触脉冲次数(n.次)声压级峰值/dB(A)≦100140≦1000130≦10000120数据源:国家职业卫生标准GBZ2.2-200750工业企业设计卫生标准

GBZ1-2010非噪声工作地点噪声声级的设计要求地点名称噪声声级dB(A)工效限值dB(A)噪声车间观察(值班)室≤

75≤

55非噪声车间办公室、会议室≤

60计算器室、精密加工室≤

7051噪声现场检测52流动的工作岗位(变动噪声)绝大部份有噪声危害的作业场所需随着工人的移动来测量噪声暴露值个体噪声剂量计成为最佳选择53个体噪声剂量计安装麦克风位置非常重要54工作场所噪声检测的误差来源音频及电场干扰环境的温度、湿度及大气压力改变校准采样的次数检测设备不规范检测时间不规范55校准标准音源校准器

56噪声的计算例题1

57噪声的计算例题2工作坏境噪声为稳态噪声个体噪声剂量计测量出的Leq值为90dB(A)，某工人在此环境里工作6小时，TWA值为多少？解析：6小时90dB(A)=4小时90dB(A)+2小时90dB(A)4小时90dB(A)的TWA为87dB(A)2小时90dB(A)的TWA为84dB(A)总TWA为87dB(A)+84dB(A)=88.75dB(A)58噪声的计算例题3做定点噪声检测时测量了两个时间段分别为5分钟Leq=88dB(A)和5分钟Leq=84dB(A)，则这10分钟的Leq为多少？解析：把前5分钟的能量平均到10分钟Leq为85dB(A)，后5分钟的能量平均到10分钟Leq为81dB(A)，两个能量同时作用于10分钟内Leq为85+81=86.4dB(A)5960SVANTEK979QuestSoundProQuestEdge噪声检测推荐设备双通道耳内噪声量测技术可同时监测：工人日接触噪声TWA值耳内降噪后的日接触噪声TWA值61SVANTEKSV102测量仪器声级计：Type2型或以上，有A计权和“S”慢档；积分声级计：Type2型或以上，具有A计权、“S”档和“Peak”档。可以直接测量Leq，无需后续计算；不可设定阈值，无法执行以后的国标。测量仪器个体噪声剂量计：

Type2型或以上，具有A计权、“S”档和“Peak”档，可以固定在被测量者听阈附近，跟着劳动者检测其一个工作日接触的噪声总剂量；可直接检测Leq、Lavg、TWA、Dose等参数，危险场所可选择防爆型个体噪声剂量计；频谱分析仪（倍频程声级计）：在满足“积分声级计”所有功能的基础上外加频谱分析功能和阈值、交换律的设定。可做1/1或1/3倍频程的频谱分析；64第二部分：振动65振动基本概念频率频率：单位时间内振动的次数(Hz)位移、速度、加速度位移：离开平衡位置的瞬时距离(mm)速度：振动的位移对时间的变化(m/s)加速度：速度对时间的变化(m/s2)66振动分类人体振动–测量加速度＊手传(局部)振动–高频率/高强度＊全身振动–低频率/低强度机械振动–测量位移、加速度67参考标准BS6841ISO2631-1/全身ISO5349/手臂ISO8041/仪器制造标准TLV-ACGIH68手传/全身振动69什么是手传振动

HAV?HAV为工作上操作工具所产生的振动传导到工人的手及臂HAV导因于工人操作时需：握住电动工具：如路面破碎机手握设备：如割草机手握材料由机械来加工：如托架研磨机70手传振动(HAV)可导致什么伤害?长期曝露在手传振动HAV可导致手及臂的一定程度永久性伤害,已知的有:手传振动征侯群(HAVS)71手传振动HAV对人体健康影响血管及循环问题触感神经问题肌肉不协调其他72正常动脉肌肉正常流通损害动脉流通受限血管不正常手传振动对健康影响73皮肤的微血管收缩74征状-前阶段手指前端变白因冷而恶化常被误认为冻疮刚开始数分钟再继续曝露变白部份扩大侵害增加因素:频率强度期间75征状-后阶段发生在四季中不论是否在工作中引发由冷振动物尼古丁严重案例坏疽截肢76典型手传振动来源拴牢工具切割工具磨光的工具花园整修工具压密工具钻孔工具其他77手传振动78手传振动79可增强手传振动危害的主要因素振动强度多强?使用工具及设备多久?使用设备的不方便性!手握设备多紧?当使用设备时,手有多冷?多湿?抽烟者有较大的风险80中国国家标准GBZ2.2-2007

工作场所手传振动职业接触限值接触时间等能量频率计权振动加速度(m/s2)4h5在日接触时间不足或超过4h，将其换算为相当于接触4h的频率计权振动加速度值。81手传振动职业接触限值计算

82手传振动职业接触限值计算

83手传振动职业接触限值计算某人一天接触的手臂振动记录如下（使用Wh计权）：08:00~10:00 2m/s210:00~12:00 3m/s213:00~15:00 1m/s215:00~17:00 2m/s2计算此人一天接触振动是否超过接触限值。4A42=2×22+2×32+2×12+2×22=36＜10084手传振动测量方法分别测量X、Y、Z三轴振动的频率计权加速度，取三轴中最大测值。ISO建议：三轴必须同时测量85手传振动检测技术

加速度传感器安装位置86

适配器手传振动检测技术适配器位置及安装固定8788在检测时,必须落实在

每一个工作时段89手传振动测量仪器采用有计权网络（Wh计权）的手传振动专用测量仪，直接读取计权加速度或计权加速度级。可同时测量X、Y、Z三个轴向的加速度频率范围:5Hz-1500Hz建议:

-采用可直接读取计权加速度值(m/s2)

的手传振动专用测量仪。

-若测量仪器只测得计权加速度级(dB)

，尚需通过公式换算成计权加速度(m/s2)。传感器的连接9091手传振动危害控制改进工具的振动强度

-加强工具维修及保养

-更新为低振动强度及更舒适的工具降低接振强度

-防振手套

-减振手柄套

-改进手握工具姿势更符合人机工效学92手传振动危害控制减少接振时间

-每小时必须完全停止接触至少10分钟-调整接振的工作时间保持身体及手部暖和培训

-正确使用设备93防振手套频率在200到500HzISO10809方法用于量测及评价手套的振动传输94全身振动人体足部或臀部接触并通过下肢或躯干传导到全身的振动！9596肩胛4-5HZ下手臂4-10HZ脊柱10-12HZ头部20-30HZ膝关节20HZ眼球20-90HZ胸腔50-100HZ上手臂16-30HZ手部30-50HZ腹腔4-8HZ膝关节2HZ振动对人体的危害频率979899全身振动100全身振动101全身振动生物机能学坐标102X轴：背至胸Y轴：右至左Z轴：足至头ACGIH

2011全身振动TLV103加速度TLVazACGIH

2011全身振动TLV104ax,ay加速度TLV105作业场所全身振动强度卫生限值工作日接触时间(t,h)卫生限值(m/s2)

4<t≤80.62

2.5<t≤41.10

1.0<t≤2.51.40

0.5<t≤1.02.40

t≤0.53.60GBZ1-2010工业企业设计卫生标准手传/全身振动检测推荐设备106SV106手臂和全身传感器SV103手臂振动剂量计SV100全身振动剂量计（坐姿）SV101全身振动剂量计（站姿）107第三部分：高温108高温指标WBGT指数由分别量测湿球、黑球、干球温度所计算出的综合温度热指数。1957年由美国海军陆战队率先提出!109WBGT指数的计算公式室外具日晒

WBGT=湿球温度x0.7+黑球温度x0.2+干球温度x0.1室内或室外无日晒

WBGT=湿球温度x0.7+黑球温度x0.3110时间加权平均WBGT指数计算其中WBGTi

=