北京科技大学环境监测专业选修课课件 杨敏 Chapter7

第八章

噪声监测第一节声音和噪声第二节

声音的物理特性和量度第三节

噪声的物理量和主观听觉的关系第四节噪声测量仪器第五节

噪声标准第六节噪声监测第七节振动及测量方法第一节声音和噪声一、声音的定义声音的本质是波动。受作用的空气发生振动，当振动频率在20～20000Hz时，作用于人的耳鼓膜而产生的感觉称为声音。二、噪声及其主要危害

人们生活和工作所不需要的声音叫噪声。损伤听力、干扰人们的睡眠和工作，诱发疾病，干扰语言交流，强噪声还会影响设备正常运转和损环建筑结构。

三、环境噪声的来源

1.交通噪声

2.工厂噪声

3.建筑施工噪声

4.社会生活噪声

从机理方面分：①空气动力性噪声：它是由于气流的起伏运动或气动力而产生的。鼓风机、空气压缩机、喷气式飞机、汽笛、发电厂或化工厂高压锅炉排气放空；②机械性噪声：是由于固体振动产生的。织布机、球磨机、剪板机、火车产生的噪声。噪声污染特征：即时性；被感知性；局部性噪声危害强噪声会使鸟类羽毛脱落，不下蛋，甚至内出血，最终死亡。如60年代初期，美国F104喷气机超声速飞行试验，地点是俄克拉荷马市上空，飞行高度为10000米，每天飞越8次，共飞行6个月。结果，在飞机轰隆声的作用下，一个农场的10000只鸡被轰声杀死6000只。

另外，噪声是刺激癌症的病因之一。有些生理学家和肿瘤学家指出：人的细胞是产生热量的器官，当人受到噪声或各种神经刺激时，血液中的肾上腺素显著增加，促使细胞产生的热量增加，而癌细胞则由于热能增高而有明显的增殖倾向，特别是在睡眠之中噪声：大都市隐性杀手

第二节

声音的物理特性和量度

一、声音的发生、频率、波长和声速

1.声音的发生

当物体在空气中振动，使周围空气发生疏、密交替变化并向外传递，且这种振动频率在20～20000Hz之间，人耳可以感觉，称为可听声，简称声音。

2.频率

声源在一秒钟内振动的次数叫频率，记作f，单位为Hz。3.波长

沿声波传播方向，振动一个周期所传播的距离，或在波形上相位相同的相邻两点间的距离称为波长，用λ表示，单位为m。

4.声速一秒时间内声波传播的距离叫声波速度，简称声速，记作c，单位为m/s。频率、波长和声速三者的关系：二、声功率、声强和声压1.声压（p）声压是由于声波的存在而引起的压力变化。声压单位为Pa。2.声强（I）声强是指单位时间内，声波通过垂直于声波传播方向单位面积的声能量，单位为W/m2。

3.声功率（W）声功率是指单位时间内，声波通过垂直于传播方向某指定面积的声能量。在噪声监测中，声功率是指声源总声功率，单位为W。三、分贝、声功率级、声强级和声压级

1.分贝分贝是指两个相同的物理量（如A1和A0）之比取以10为底的对数并乘以10（或20）。

分贝符号为“dB”，它是无量纲的。

上式中A0是基准量（或参考量），A1是被量度量。被量度量和基准量之比取对数，该对数值称为被量度量的“级”，它代表被量度量比基准量高出多少“级”。

声功率级常用LW表示，定义为：式中：LW——声功率级，dB；

W——声功率，W；

W0——基准声功率，为10-12W。2.声功率级

声强级常用LI表示，定义为：式中：LI——声强级，dB；

I——声强，W/m2；

I0——基准声强，在空气中取10-12W/m2。3.声强级4.声压级声压级常用Lp表示，定义为：式中：Lp——声压级，dB；

p——声压，Pa；

p0——基准声压。在空气中规定p0为2×10－5Pa，该值是正常青年人耳朵刚能听到的1000Hz纯音的声压值。四、噪声的叠加和相减1.噪声的叠加

声能量是可以代数相加的，设两个声源的声功率分别为W1和W2，那么总声功率W总=W1+W2。而两个声源在某点的声强为I1和I2时，叠加后的总声强I总=I1+I2。声压不能直接相加。[例]两声源作用于某一点得声压级分别为Lp1=

96dB，Lp2=93dB，由于Lp1－Lp2=3dB，查曲线得ΔLp=1.8dB，因此Lp总＝96dB+1.8dB＝97.8dB。图7.1两噪声源的叠加曲线Lp1－Lp2/dB∆Lp/dB

掌握了两个声源的叠加，就可以推广到多声源的叠加，只需逐次两两叠加即可，而与叠加次序无关。例如，有8个声源作用于一点，声压级分别为70、75、82、90、93、95、100dB，它们合成的总声压级可以任意次序查图7.1的曲线两两叠加而得。任选两种叠加次序如下：2.噪声的相减[例]为测定某车间中一台机器的噪声大小，从声级计上测得声级为104dB，当机器停止工作，测得背景噪声为100dB，求该机器噪声的实际大小。

解：由题可知104dB是指机器噪声和背景噪声之和（Lp），而背景噪声是100dB（Lp1）。

Lp－Lp1=4dB，从图7.2中可查得相应ΔLp＝2.2dB，因此该机器的实际噪声噪级Lp2=Lp-ΔLp=101.8dB。图7.2背景噪声修正曲线Lp－Lp1/dBΔLp/dB第三节

噪声的物理量

和主观听觉的关系一、响度和响度级

1.响度响度是人耳判别声音由轻到响的强度等级概念，其计量单位也为分贝(dB)，它是1000Hz的声音声压级分贝值。2.响度级

定义1000Hz纯音声压级的分贝值为响度级的数值，任何其他频率的声音，当调节1000Hz纯音的强度使之与这声音一样响时，则这1000Hz纯音的声压级分贝值就定为这一声音的响度级值。响度级的单位叫“方”。图7.3等响曲线(又称ISO等响曲线)二、计权声级A计权声级是模拟人耳对55dB以下低强度噪声的频率特性。

B计权声级是模拟55～85dB的中等强度噪声的频率特性。

C计权声级是模拟高强度噪声的频率特性。

D计权声级是对噪声参量的模拟，专用于飞机噪声的测量。声学测量仪器中设置有“A计数网络”，使接受到的噪声在低频有较大的衰减，而在高频不衰减甚至稍有放大。这样，A网络就接近人的听觉，测得值为A计权声级)，以LA表示，单位是dB。三、等效连续声级、噪声污染级和昼夜等效声级1.等效连续声级

一个用噪声能量按时间平均方法来评价噪声对人影响的问题，即等效连续声级，符号“Leq”或“LAeq,T”。式中：LpA——某时刻t的瞬时A声级，dB；

T——规定的测量时间，s。

L10——测定时间内，10％的时间超过的噪声级，相当于噪声的平均峰值；L50——测量时间内，50％的时间超过的噪声级，相当于噪声的平均值；L90——测量时间内，90％的时间超过的噪声级，相当于噪声的背景值。2.累积百分声级

2.噪声污染级噪声污染级（LNP）：式中：K——常数，对交通和飞机噪声取值2.56；3.昼夜等效声级

考虑到夜间噪声具有更大的烦扰程度，故提出一个新的评价指标——昼夜等效声级（也称日夜平均声级），符号“Ldn”。它反映社会噪声昼夜间的变化情况，表达式为：式中：Ld——白天的等效声级，时间是从6∶00至

22∶00，共16个小时；

Ln——夜间的等效声级，时间是从22∶00至第二天的6∶00，共8个小时。四、噪声的频谱分析

将噪声的强度（声压级）按频率顺序展开，使噪声的强度成为频率的函数，并考查其波形，称为噪声的频率分析（或频谱分析）。频谱分析的方法是使噪声信号通过一定带宽的滤波器。以频率为横坐标，相应的强度（如声压级）为纵坐标作图。经过滤波后各通带对应的声压级的包络线（即轮廓）叫噪声谱。

图7.5为一次实测的噪声频谱图。图7.5频谱图

表7.1列出了1倍频程滤波器最常用的中心频率值（fm），以及上、下截止频率。表7.1

常用中心频率和截止频率

中心频率fm/Hz上截止频率f2/Hz下截止频率f1/Hz中心频率fm/Hz上截止频率f2/Hz下截止频率f1/Hz31.544.547322.273710001414.20707.1006389.094644.547320002828.401414.20125176.77588.387540005656.802828.40250353.550176.775800011313.65656.80500707.100353.5501600022627.211313.6第四节噪声测量仪器一、声级计

1.声级计的工作原理

声级计，又叫噪声计，是一种按照一定的频率计权和时间计权测量声音的声压级和声级的仪器，是声学测量中最常用的基本仪器，是一种主观性的电子仪器。

图7.6声级计工作方框图2.声级计的分类

按精度将声级计分为1级和2级按体积大小可分为台式声级计、便携式声级计和袖珍式声级计。按指示方式可分为模拟指示（电表、声级灯）和数字指示声级计。二、其他噪声测量仪器1.声级频谱仪2.录音机3.记录仪4.实时分析仪

干扰睡眠和休息的噪声级阈值白天为50dB，夜间为45dB，我国提出环境噪声允许范围见表7.2。表7.2我国环境噪声允许范围单位：dB第五节

噪声标准人的活动最高值理想值体力劳动（保护听力）9070脑力劳动（保证语言清晰度）6040睡眠5030类别昼间夜间0504015545260503655547055

表7.6城市区域环境噪声标准值单位：等效声级Leq/dB(A)选自《城市区域环境噪声标准》

GB3096—93

类别昼间夜间0504015545260503655547055

适用于疗养区、高级别墅区、高级宾馆区等特别需要安静的区域，位于城郊和乡村的这一类区域分别按严于0类标准5dB执行。

表7.6城市区域环境噪声标准值单位：等效声级Leq/dB(A)类别昼间夜间0504015545260503655547055

适用于以居住、文教机关为主的区域，乡村居住环境可参照执行该类标准。表7.6城市区域环境噪声标准值单位：等效声级Leq/dB(A)类别昼间夜间0504015545260503655547055

适用于居住、商业、工业混杂区。

表7.6城市区域环境噪声标准值单位：等效声级Leq/dB(A)类别昼间夜间0504015545260503655547055适用于工业区。

表7.6城市区域环境噪声标准值单位：等效声级Leq/dB(A)类别昼间夜间0504015545260503655547055

适用于城市中的道路交通干线道路的两侧区域，穿越城区的内河航道两侧区域，穿越城区的铁路主、次干线两侧区域的背景噪声(指不通过列车时的噪声水平)限值也执行该类标准。

表7.6城市区域环境噪声标准值单位：等效声级Leq/dB(A)我国工业企业噪声标准见表7.7和表7.8。每个工作日接触噪声时间/h允许标准/dB(A)885488291194最高不得超过115表7.8

现有企业暂行标准

表7.7

新建、扩建、改建企业标准每个工作日接触噪声时间/h允许标准/dB(A)890493296199最高不得超过115我国机动车辆允许噪声标准见表7.9～表7.11表7.9

汽车定置噪声限值（GB16170—1996）单位：dB(A)车辆类型燃料种类车辆出厂日期1998年1月1日前1998年1月1日起轿车汽油8785微型客车、货车汽油9088轻型客车、货车、越野车汽油n≤4300r/min9492汽油n>4300r/min9795柴油10098中型客车、货车、大型客车汽油9795柴油103101重型货车P≤147kW10199P>147kW105103注：P——按生产厂家规定的额定功率。表7.12机场周围飞机噪声标准单位：dB“一类区域”指特殊住宅区，居住、文教区；“二类区域”指除一类区域以外的生活区。适用区域标准值一类区域≤70二类区域≤75第六节噪声监测一、城市环境噪声监测方法城市环境噪声监测城市区域环境噪声监测

城市交通噪声监测

城市环境噪声长期监测城市环境中扰民噪声源的调查测试

测量仪器：精度2型以上的声级计测量条件：无雨、无雪的天气条件，风速为5.5m／s以上时停止测量。

测量时间分为白天（6:00~22:00)和夜间(22:00~6:00）两部分。(一)城市区域环境噪声监测1.网格测量法2.定点测量法图7.8网格测量法示意图图7.9定点测量法示意图（二）城市交通噪声监测车行道监测点二、工业企业噪声监测方法

测量工业企业噪声时，传声器的位置应在操作人员的耳朵位置，但人需离开。测点选择的原则是：若车间内各处A声级波动小于3dB，则只需在车间内选择1～3个测点。若车间内各处声级波动大于3dB，则应按声级大小，将车间分成若干区域，这些区域必须包括所有工人为观察或管理生产