第4講.工業(yè)噪聲的危害及控制

2020/4/25,1,工業(yè)衛(wèi)生電子教案,主講人：裴曉東2008年3月24日,電話mail：peixd119,2020/4/25,2,主要參考書,采礦工業(yè)衛(wèi)生學(xué)，王秉權(quán)編，中國礦業(yè)大學(xué)出版社，1991年8月；工業(yè)衛(wèi)生與職業(yè)病學(xué)，王世俊主編，化學(xué)工業(yè)出版社，1990年；煤礦安全手冊(cè)第12篇：礦山救護(hù)；第13篇：工業(yè)衛(wèi)生及勞動(dòng)保護(hù)，趙全福等主編，煤炭工業(yè)出版社，1991年；工業(yè)防毒技術(shù)，袁昌明等編著，冶金工業(yè)出版社，2006年6月第1版；工業(yè)衛(wèi)生講義，左樹勛編，2002年8月；,2020/4/25,3,4.1前言4.2聲波的基本性質(zhì)4.3噪聲的量度、測(cè)定方法及分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)4.4噪聲的危害及與安全生產(chǎn)的關(guān)系4.5控制噪聲的基本方法,第4講工業(yè)噪聲的危害及控制,2020/4/25,4,4.1前言,4.1.1噪聲的定義,物理學(xué)定義：各種頻率和聲強(qiáng)的聲音雜亂無章的組合；即噪聲是由各種不同頻率和不同強(qiáng)度的聲音無規(guī)則組合而成的；（噪聲音樂）生理和心理學(xué)定義：凡是人們不需要的、使人受到干擾的聲音都叫噪聲；,4.1.2噪聲的分類及特點(diǎn),工業(yè)噪聲勞動(dòng)保護(hù)（工業(yè)衛(wèi)生）的研究重點(diǎn)；交通噪聲；生活噪聲；,2020/4/25,5,噪聲的特點(diǎn)：局部性擴(kuò)散距離有限；分散性幾乎存在于人類所有的生活空間；暫時(shí)性不積累，不持久；在噪聲控制中，應(yīng)充分利用這些特點(diǎn)；,4.1.3噪聲的危害,在全世界范圍內(nèi)，噪聲已經(jīng)成為危害人類健康的重要因素，早在上世紀(jì)60年代，就被列為全球三大公害之一；即空氣污染、水污染和噪聲污染；,4.1前言（續(xù)）,2020/4/25,6,噪聲對(duì)人體的危害很大，長時(shí)間處在強(qiáng)烈的噪聲環(huán)境中，會(huì)引起聽覺能力的下降，直至引起噪聲性耳聾；特強(qiáng)的噪聲還會(huì)引起人耳的外傷，甚至耳膜被擊穿而出血；噪聲還能損害人的整個(gè)機(jī)體，使人的血壓升高，呼吸和脈搏加快，胃液含酸量減少，消化能力減弱等；胃潰瘍的發(fā)病率，在高噪聲條件下比在安靜條件下高5倍；噪聲易使人發(fā)生注意力分散、失眠、頭疼、神經(jīng)緊張等神經(jīng)系統(tǒng)癥狀；噪聲的掩蔽效應(yīng)使作業(yè)人員聽不到信號(hào)或事故的前兆聲響，導(dǎo)致事故危險(xiǎn)性增加，勞動(dòng)生產(chǎn)率也降低；例如，機(jī)械振動(dòng)、摩擦、撞擊以及氣流擾動(dòng)而產(chǎn)生的噪聲；,2020/4/25,7,4.1前言（續(xù)）,4.1.4研究與控制噪聲的意義,隨著工業(yè)機(jī)械化程度的日益提高，機(jī)器的功率越來越大，機(jī)器的轉(zhuǎn)速越來越高，噪聲危害日益嚴(yán)重；特別是在一些重型機(jī)械行業(yè)、鋼鐵企業(yè)和廣泛采用壓氣動(dòng)力設(shè)備的機(jī)械化礦井中，噪聲控制就顯得更為重要；控制噪聲保護(hù)勞動(dòng)者身心健康提高勞動(dòng)生產(chǎn)率、減少事故發(fā)生保障生產(chǎn)安全,2020/4/25,8,4.2聲波的基本性質(zhì),4.2.1聲波的產(chǎn)生與類型,聲波的傳播必須有兩個(gè)條件：一是要有振動(dòng)的物體；這個(gè)做機(jī)械振動(dòng)的物體稱為聲源；二是要有能夠傳播聲波的媒質(zhì)；這個(gè)聲波存在并傳播的彈性媒質(zhì)空間稱為聲場(chǎng)；聲波的類型：1、按介質(zhì)質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)方向與聲波傳播方向的關(guān)系分為：縱波二者一致（聲波在空氣中）橫波二者垂直（聲波沿液體和固體表面?zhèn)鞑r(shí)）在噪聲控制中，主要研究縱波；,2020/4/25,9,聲波的類型：2、按發(fā)生時(shí)間分：連續(xù)波機(jī)械的連續(xù)振動(dòng)；脈沖波放炮、打樁等；3、按聲波的空間位置（波陣面形狀）分：平面波波陣面是平面，由平面聲源產(chǎn)生；球面波波陣面是球面，由點(diǎn)聲源產(chǎn)生；柱面波波陣面是柱面，由線聲源產(chǎn)生；圖31、幾種聲波的波陣面及聲線,2020/4/25,10,4.2聲波的基本性質(zhì)（續(xù)）,4.2.2聲波的物理參數(shù),人耳的聽力范圍是2020000Hz；,1、聲波的波長、頻率和聲速,2、聲波的聲壓（P）,物體的振動(dòng)引起空氣中質(zhì)點(diǎn)的疏密變化，這種變化將引起空氣靜壓（靜壓強(qiáng)）的起伏變化，我們稱這個(gè)變化量為聲壓；聲壓的單位就是壓強(qiáng)的單位，在國際單位制中，聲壓的基本單位是帕，輔助單位是微巴，bar；在描述聲波的所有物理量中，聲壓P是最容易測(cè)量得到的，且通過P和頻率可求出其他所有物理參量；因此在聲波（噪聲）研究中，聲壓P是最關(guān)鍵的一個(gè)量；,2020/4/25,11,聲波是正弦波，其聲壓也有瞬時(shí)值、最大值、有效值等概念，其關(guān)系與電工學(xué)中描述電壓的公式一樣，即：,其中Pm是聲壓幅值，Pe是有效聲壓；對(duì)人耳起作用的是有效聲壓Pe；與電壓相似，如不特別強(qiáng)調(diào)，我們所提及的聲壓值或儀表測(cè)得的聲壓值均是指有效聲壓；,2020/4/25,12,聲壓對(duì)人耳的作用：聲壓的大小直接反映聲波的強(qiáng)弱；聲壓愈大，人耳聽起來愈響，反之則愈??；人耳能聽到的最低聲壓界限叫聞閾；正常人的聞閾聲壓約為2105Pa；能使人耳產(chǎn)生疼痛感覺的聲壓界限叫痛閾；正常人的痛閾聲壓為20Pa；如果聲壓再提高，會(huì)導(dǎo)致人耳鼓膜破裂出血，造成耳聾；下面是幾個(gè)聲壓實(shí)例：正常說話聲0.010.1Pa交響樂0.3Pa噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)（距噴口5m）約100Pa，會(huì)導(dǎo)致爆震性耳聾；,2020/4/25,13,從聞閾聲壓到痛閾聲壓的絕對(duì)值之比是0.00002:201:106這說明人耳的聽覺范圍是非常廣的，聲學(xué)工程中，由于聲壓值變化范圍太大，所以直接用聲壓來衡量聲音的大小不很方便，聲學(xué)工程中多采用聲壓級(jí)作為計(jì)量單位，其定義為：,其中LP聲壓級(jí)，dB；P實(shí)際聲壓，Pa；P0基準(zhǔn)聲壓，P02105Pa；,2020/4/25,14,3、聲波的聲能密度、聲強(qiáng)和聲功率,聲場(chǎng)是一種能量場(chǎng)，其大小可用聲能密度表示；聲波的能量稱為聲能量，聲波的全能量為其動(dòng)能與位能之和，單位為J；單位體積聲場(chǎng)內(nèi)的聲能量稱為聲能密度，記作，其單位為J/m3；,也是按振動(dòng)周期變化的量；式312是一個(gè)普適公式，它代表單位體積內(nèi)聲能密度的瞬時(shí)值；平均聲能密度：,2020/4/25,15,聲功率和聲強(qiáng)單位時(shí)間內(nèi)通過垂直于聲傳播方向上的面積為S的平均聲能量就稱為平均聲能量流或稱為平均聲功率；,聲強(qiáng)又稱平均聲能量流密度，通過垂直于聲傳播方向的單位面積上的平均聲能量流；,聲強(qiáng)是有方向的量，它的指向就是聲傳播的方向；,2020/4/25,16,4.2聲波的基本性質(zhì)（續(xù)）,4.2.3聲波的反射、折射與繞射,當(dāng)聲波從一種媒質(zhì)傳播到另外一種媒質(zhì)時(shí)，在兩種媒質(zhì)的分界面上，聲波的傳播方向要發(fā)生變化，產(chǎn)生反射和折射現(xiàn)象；,原因：兩種媒質(zhì)的聲阻抗不同所致；,與光不同的是，聲波在傳播過程中還有繞射現(xiàn)象，且頻率越低，繞射能力越強(qiáng)；有實(shí)用意義，如隔聲墻的設(shè)計(jì)；,2020/4/25,17,4.2聲波的基本性質(zhì)（續(xù)）,4.2.4聲波的干涉與聲駐波,幾列聲波同在同一媒質(zhì)中傳播時(shí)，這些聲波在相遇以后仍能保持其特性，沿原來方向繼續(xù)傳播；例如當(dāng)幾種樂器合奏時(shí)，仍能區(qū)分出各個(gè)樂器的聲音；但在幾列聲波相遇處，質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)就等于各列聲波在該處振動(dòng)的疊加，這就是聲波的疊加原理；,1、聲波的干涉,若在同一媒質(zhì)中同時(shí)傳播幾列聲波，當(dāng)這幾列聲波的頻率相同，且有固定的相位差，則它們?cè)诏B加時(shí)就會(huì)產(chǎn)生波的干涉現(xiàn)象：使聲場(chǎng)中某些點(diǎn)處的振動(dòng)加強(qiáng)，某些點(diǎn)處的振動(dòng)減弱；,2020/4/25,18,2、聲駐波,聲駐波是干涉現(xiàn)象的特例；若在同一媒質(zhì)中兩列平面聲波的聲壓幅值相同、頻率相等，而傳播的方向相反，則由疊加原理合成的聲波稱為駐波；,3、不相干波,若在同一媒質(zhì)中兩列聲波的頻率和相位沒有固定的關(guān)系而帶有隨機(jī)性，這種波稱為不相干波；噪聲一般是不相干波；,2020/4/25,19,4.2聲波的基本性質(zhì)（續(xù)）,4.2.5聲波輻射的指向性,聲源在不同的方向上具有不同的聲輻射本領(lǐng)，我們把聲源的這種性質(zhì)稱為聲源的指向特性；把任一方向上的聲強(qiáng)和等距離的平均聲強(qiáng)之比值定義為指向性因數(shù)，以Q表示；（描述了聲波的指向特性）,有時(shí)還用dB來表示指向性因數(shù)，以G表示，稱指向性指數(shù)；顯然，無指向性時(shí)Q1，G0；噪聲大多屬于無指向性聲源；但排氣（風(fēng)）口的空氣動(dòng)力性噪聲具有指向性；,2020/4/25,20,4.3噪聲的量度、測(cè)定方法及分級(jí)標(biāo)準(zhǔn),4.3.1噪聲的量度,聲音性質(zhì)的三要素:響度：聲強(qiáng)的大?。灰粽{(diào)：頻率高低；音色：波形特點(diǎn)；諧波成分及其相對(duì)強(qiáng)度，是區(qū)別聲音的重要指標(biāo)；但不是噪聲研究的重點(diǎn)；對(duì)噪聲的度量可以采用物理量如聲壓和聲壓級(jí)、聲強(qiáng)和聲強(qiáng)級(jí)、聲功率和聲功率級(jí)以及頻譜來量度；也可以用人的聽覺如響度和響度級(jí)、各種計(jì)權(quán)網(wǎng)絡(luò)聲級(jí)和感覺噪聲級(jí)來量度；,2020/4/25,21,1、級(jí)的定義和分貝的計(jì)算,聲壓級(jí)可以用分貝（dB）來表示，這使我們可以在小數(shù)字范圍內(nèi)對(duì)聲壓進(jìn)行評(píng)價(jià)和計(jì)算；（式35）分貝(dB)原是電氣工程師在電訊領(lǐng)域開始應(yīng)用的；聲學(xué)中，我們用所研究的數(shù)量與一個(gè)任選參考量取以10為底的對(duì)數(shù)量級(jí)，作為表示聲音大小的常用單位；聲壓、聲強(qiáng)、聲功率都可以分別用聲壓級(jí)、聲強(qiáng)級(jí)和聲功率級(jí)來表示其大??；級(jí)是一個(gè)作相對(duì)比較的無量綱量；其數(shù)學(xué)表達(dá)式為：,式中L級(jí)，dB；W所研究的功率，W；W0基準(zhǔn)功率，W；,4.3.1噪聲的量度（續(xù)）,2020/4/25,22,根據(jù)級(jí)的定義，聲壓級(jí)的數(shù)學(xué)表達(dá)式應(yīng)為：,其中LP聲壓級(jí)，dB；P聲壓有效值，Pa；P0基準(zhǔn)聲壓，P02105Pa；關(guān)于10和20的系數(shù)在電工領(lǐng)域也存在，如功率增益為10,電壓和電流的增益為20；,同理，可得聲強(qiáng)級(jí)與聲功率級(jí)分別為：,式中I0基準(zhǔn)聲強(qiáng)，I01012W/m2；W0基準(zhǔn)功率，W01012W；,2020/4/25,23,分貝的加法前面關(guān)于級(jí)的運(yùn)算都是針對(duì)一個(gè)聲源的，在實(shí)際工作中，聲場(chǎng)中的同一地點(diǎn)往往要受多個(gè)噪聲源的影響，需要解決聲強(qiáng)級(jí)或聲壓級(jí)的疊加問題；如聲場(chǎng)中有幾個(gè)聲源，其聲功率分別為W1、W2、Wn,在某處測(cè)得其聲壓和聲強(qiáng)分別為P1、I1，如不考慮級(jí)的運(yùn)算，則總聲功率、聲壓、聲強(qiáng)有簡(jiǎn)單關(guān)系：WW1II1P2P12即使純物理量，也非直接相加關(guān)系；如測(cè)得的值都用級(jí)（分貝）表示，其總的級(jí)是什么關(guān)系呢？,2020/4/25,24,為方便理解，設(shè)僅有兩個(gè)聲源，單獨(dú)發(fā)聲時(shí)，在聲場(chǎng)中某處測(cè)得的聲壓級(jí)分別為LP1和LP2,求同時(shí)發(fā)聲時(shí)的總聲壓級(jí)；,由此可導(dǎo)出計(jì)算若干個(gè)聲源的總聲壓級(jí)公式：,2020/4/25,25,分貝的減法把某一噪聲作為被測(cè)對(duì)象，與被測(cè)對(duì)象噪聲無關(guān)的干擾噪聲的總和，稱為相對(duì)于被測(cè)對(duì)象的本底噪聲，它由環(huán)境噪聲和其它干擾噪聲組成；本底噪聲可以被測(cè)定，本底噪聲和被測(cè)對(duì)象噪聲的總和也可以測(cè)定，所以必須從總噪聲級(jí)中減去本底噪聲才能得到被測(cè)對(duì)象的噪聲；分貝相減的過程類似于分貝相加已知總聲級(jí)方程和外界或背景聲壓級(jí)方程為：,2020/4/25,26,由此便可計(jì)算得出被測(cè)聲源的聲壓級(jí)為：,其中LP總聲壓級(jí)，dB；LPS待測(cè)聲源的聲壓級(jí)，dB；LPB外界或背景聲壓級(jí)，dB；,2020/4/25,27,2、噪聲頻譜,頻譜噪聲頻率與強(qiáng)度（通常用聲壓級(jí)）之間的關(guān)系稱頻譜；表示這種關(guān)系的圖形稱頻譜圖；用頻譜圖或頻譜儀對(duì)噪聲進(jìn)行分析稱為頻譜分析；通過噪聲的頻譜分析，就能了解噪聲的頻率特性，為控制噪聲和設(shè)計(jì)噪聲結(jié)構(gòu)提供依據(jù)；為研究方便起見，通常需要將寬廣的聲頻變化范圍（2020000HZ）劃分為若干較小的區(qū)段加以研究，每一區(qū)段稱為頻程（或頻帶）；頻程有上限頻率值、下限頻率值和中心頻率值，上下頻率之差稱為頻帶寬度，簡(jiǎn)稱帶寬；,4.3.1噪聲的量度（續(xù)）,2020/4/25,28,實(shí)踐表明，兩個(gè)不同頻率的聲音的聽覺差異，取決于兩個(gè)聲音頻率的比值，而不是它們的差值；如鋼琴相鄰兩鍵的頻率比為21/12，約1.06倍,頻率范圍27.54186HZ；若將2020000Hz的頻率范圍，按頻率倍比的關(guān)系劃分，每個(gè)頻帶的上限頻率和下限頻率相差一倍，即相鄰頻率之比為2:1，這種頻程稱為倍頻程；用倍頻程劃分頻段，可將聲頻范圍劃成10個(gè)頻段，并已全球標(biāo)準(zhǔn)化，其中心頻率分別為31.5、63、125、250、500、1000、2000、4000、8000、16000Hz；為了得到比倍頻程更為詳細(xì)的頻譜，也常使用倍頻程，倍頻程就是把每一個(gè)倍頻程的頻帶再按比例等比關(guān)系分為3段，使頻帶寬度更窄；,2020/4/25,29,也就是在一倍頻程的頻率之間再插入兩個(gè)頻率，則這四個(gè)頻率成以下比例：1：21/：2/：2；有了以上的概念，就可用頻譜分析儀對(duì)噪聲進(jìn)行頻譜分析，從而繪出其頻譜圖，為有針對(duì)性的治理提供依據(jù)；（實(shí)驗(yàn)內(nèi)容）,2020/4/25,30,、等響曲線、響度級(jí)、響度,噪聲測(cè)量中，往往通過聲學(xué)儀器反映噪聲的性質(zhì)，我們經(jīng)常用聲壓、聲壓級(jí)或頻帶聲壓級(jí)作為噪聲測(cè)量的物理參數(shù)；聲壓級(jí)越高，噪聲強(qiáng)度越強(qiáng)；聲學(xué)儀器對(duì)高于20kHz的超聲波可作出記錄，對(duì)低于20Hz的次聲波也可作出記錄，但是這兩種聲音人耳卻完全聽不到，這說明涉及到人耳聽覺時(shí)，只用上述物理參數(shù)就不能說明問題，聲壓、聲壓級(jí)只表征了噪聲的強(qiáng)弱，而不能正確反應(yīng)人耳的響應(yīng)；為了用人耳來正確評(píng)價(jià)噪聲，必須了解噪聲引起的一些主觀響應(yīng)及其量度；下面討論的等響曲線、響度級(jí)、響度及各種計(jì)權(quán)聲級(jí)都是與人的耳朵的聽覺相關(guān)聯(lián)的聲學(xué)量；,4.3.1噪聲的量度（續(xù)）,2020/4/25,31,等響曲線聽起來一樣響的不同頻率和聲壓級(jí)的聲音在頻譜坐標(biāo)中連成的線叫等響曲線；注意這里的等響僅是主觀感覺上的等響而不是物理量的相等；聲音對(duì)人耳產(chǎn)生的影響與人對(duì)它的印象取決于它的頻率和聲壓級(jí)；在同一頻率下，聲壓級(jí)愈高，聽起來愈響；頻率不同，聲壓級(jí)相同的兩個(gè)聲音聽起來也不一樣響；根據(jù)人耳的這一特性并通過實(shí)驗(yàn)得出了所謂的“等響曲線圖”；如圖3-4所示；圖中每條曲線都是經(jīng)過大量實(shí)驗(yàn)得來的（ISO.1961）；,2020/4/25,32,例如，聲壓級(jí)為95dB、45Hz的純音，聲壓級(jí)為75db、400Hz的純音，聲壓級(jí)為70dB、3800Hz的純音，它們與聲壓級(jí)為80db、頻率為1000Hz的純音聽起來一樣響，故都在同一條曲線上；等響曲線實(shí)際上反映了人類聽覺器官的一些重要特點(diǎn)，可歸納為：（1）在聲壓級(jí)較低時(shí)，低頻變化引起的聽覺變化比中、高頻大；中、高頻顯得比低頻更響些；,2020/4/25,33,（2）在聲壓級(jí)較高時(shí)（大于90分貝以后），曲線較平緩，反映了聲壓級(jí)相同的各頻率聲音差不多一樣響，即與頻率的關(guān)系不大；（3）人耳對(duì)4000Hz聲音最敏感，也最容易受損傷，噪聲性耳聾就是從這個(gè)范圍開始的；所以在噪聲治理中需要著重研究和消除中、高頻率噪聲；響度級(jí)為了使用上的方便，人們利用聲壓級(jí)的概念，引出了一個(gè)與頻率有關(guān)的量響度級(jí)；其單位為方（phon）；定義為：選取頻率為1000Hz的純音作為基準(zhǔn)聲音，若某一噪聲聽起來與該純音一樣響，則該噪聲的響度級(jí)就等于這個(gè)純音的聲壓級(jí)（分貝值）；例如，某一噪聲聽起來與聲壓級(jí)85dB、頻率為1000Hz的基準(zhǔn)聲音一樣響，則該噪聲的響度級(jí)就是85方；而不管其頻率和實(shí)際聲壓級(jí)是多少；,2020/4/25,34,響度響度級(jí)是描述響度的主觀值，它把聲壓級(jí)和頻率用一個(gè)概念統(tǒng)一起來了，但響度級(jí)仍是一個(gè)與聲壓級(jí)有關(guān)的量，不便于直接比較和計(jì)算；為此，再引入一個(gè)新的概念響度；響度的單位為宋（sone）；并規(guī)定：40方為1宋，50方為2宋，60方為4宋，它們之間的關(guān)系，也可用公式表述：,其中S響度，宋；LL響度級(jí)，方；,2020/4/25,35,經(jīng)驗(yàn)表明，響度級(jí)變化10方，人的主觀聽覺可以感到聲音的響度大約變化2倍（即加倍或減半）；響度比響度級(jí)更接近于人耳的聽覺特性，因而在實(shí)際工作中得到了廣泛應(yīng)用；響度級(jí)不能直接加減，而兩個(gè)不同響度的聲音可以疊加，這在聲學(xué)計(jì)算上是很方便的；同時(shí)用響度表示噪聲的大小也比較直觀，可直接算出聲音增加或減少的百分比；例如，噪聲經(jīng)消聲處理后，響度級(jí)從120方（響度為256宋）降低到90方（32宋），則總響度降低87.5%；,2020/4/25,36,4、A聲級(jí)（計(jì)權(quán)聲級(jí)）,用響度級(jí)來評(píng)價(jià)噪聲的大小反映了人耳的聽覺特性，但我們不能對(duì)每一個(gè)噪聲，去調(diào)節(jié)一個(gè)1000Hz的純音來進(jìn)行比較，以便知道這個(gè)噪聲是多少方，所以必須設(shè)法進(jìn)行直接測(cè)量；為了能直接測(cè)量，人們就設(shè)法用電路來模擬人耳的聽覺特性，即設(shè)置各種計(jì)權(quán)網(wǎng)絡(luò)，于是就出現(xiàn)了計(jì)權(quán)聲級(jí)；目前世界各國基本上都采用A聲級(jí)來評(píng)價(jià)噪聲；噪聲測(cè)量儀器聲級(jí)計(jì)；若想使每條等響曲線的頻率響應(yīng)（修正量）完全符合，在聲級(jí)計(jì)上至少需設(shè)13套修正電路，這是很困難的；國際電工委員會(huì)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，在一般情況下，聲級(jí)計(jì)上只設(shè)三套修正電路，即A、B、C三種計(jì)權(quán)網(wǎng)絡(luò)，分別效仿倍頻程等響曲線中的40方、70方和100方三條曲線進(jìn)行設(shè)計(jì)；,4.3.1噪聲的量度（續(xù)）,2020/4/25,37,常用的是A計(jì)權(quán)和C計(jì)權(quán)，B計(jì)權(quán)已逐漸淘汰，D計(jì)權(quán)主要用于測(cè)量航空噪聲，E計(jì)權(quán)是新近出現(xiàn)的，SL計(jì)權(quán)是用于衡量語言干擾的；其中A計(jì)權(quán)網(wǎng)絡(luò)較好地模仿了人耳對(duì)低頻段（500Hz以下）不敏感，而對(duì)10005000Hz敏感的特點(diǎn)；用A計(jì)權(quán)聲級(jí)來測(cè)量噪聲的大小，叫做A聲級(jí)，記作分貝（A），或dB（A）；目前在噪聲測(cè)量中得到最廣泛的應(yīng)用，并在全世界范圍內(nèi)被用來作為評(píng)價(jià)噪聲的標(biāo)準(zhǔn)；,2020/4/25,38,5、等效連續(xù)聲級(jí),用各種計(jì)權(quán)聲級(jí)測(cè)量噪聲，只能測(cè)穩(wěn)態(tài)噪聲或非穩(wěn)態(tài)噪聲的瞬時(shí)值；但在實(shí)際工作中更多的是非穩(wěn)態(tài)噪聲，包括間斷的、脈沖的或周期性變化的等；工業(yè)衛(wèi)生中，最常用的是要評(píng)價(jià)某車間一個(gè)工作日內(nèi)的平均噪聲級(jí)；對(duì)非穩(wěn)態(tài)噪聲，就需要引入等效連續(xù)聲級(jí)的概念；所謂等效連續(xù)聲級(jí)，是用某種計(jì)算方法來評(píng)價(jià)一個(gè)時(shí)間段內(nèi)的非穩(wěn)態(tài)噪聲的的平均值；,4.3.1噪聲的量度（續(xù)）,2020/4/25,39,等效聯(lián)系聲級(jí)的計(jì)算方法（暴露時(shí)間法）將測(cè)得的A聲級(jí)從小到大排序并按每5dB分成一段，用中心聲級(jí)表示；中心聲級(jí)表示的各段為：80、85、90、95、100、105、110、115dB；80dB表示7882dB的聲級(jí)別范圍，其余類推；將各段的聲級(jí)的總暴露時(shí)間統(tǒng)計(jì)出來，如表3-2；,2020/4/25,40,其中Leq等效連續(xù)聲級(jí)，dB（A）；Tn表示第n段聲級(jí)LPn在一個(gè)工作日的總暴露時(shí)間，min；,2020/4/25,41,4.3噪聲的量度、測(cè)定方法及分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)（續(xù)）,4.3.2聲波的衰減,聲波三個(gè)特點(diǎn)之一：局部性擴(kuò)散距離有限由衰減造成；可以利用聲波衰減的特點(diǎn)來減少和控制噪聲的危害；聲波的衰減我們把聲波在媒質(zhì)傳播過程中聲強(qiáng)和聲壓隨著離聲源的距離增大而逐漸減弱的現(xiàn)象，稱為聲波的衰減；擴(kuò)散衰減；吸收衰減；散射衰減；,2020/4/25,42,聲波衰減計(jì)算的一般關(guān)系式為：,其中LP接收點(diǎn)的聲壓級(jí)，dB；LW聲源輸出的聲功率級(jí)，dB；LP1由于擴(kuò)散所引起的衰減，dB；LP2由于媒質(zhì)吸收所引起的衰減，dB；LP3由于散射所引起的衰減，dB；,2020/4/25,43,1、聲波的擴(kuò)散衰減,擴(kuò)散衰減隨著離聲源距離的加大，由于波陣面的擴(kuò)大而造成的衰減稱為擴(kuò)散衰減；離聲源距離加大，波陣面也愈來愈大，通過單位面積上的聲能相應(yīng)減小，使聲強(qiáng)或聲壓隨距離的增加而衰減；波陣面的形狀取決于聲源的種類，即點(diǎn)聲源、線聲源和面聲源；不同類型的聲源其擴(kuò)散衰減的計(jì)算方法完全不同，我們僅研究點(diǎn)聲源的擴(kuò)散衰減；在實(shí)際工作中大多數(shù)情況下都可簡(jiǎn)化為點(diǎn)聲源；所謂點(diǎn)聲源就是聲源的尺寸與聲源至接收點(diǎn)的距離相比很小的聲源，這樣即使幾何尺寸相當(dāng)大的聲源也可作為點(diǎn)聲源來處理；,4.3.2聲波的衰減（續(xù)）,2020/4/25,44,在自由聲場(chǎng)中，點(diǎn)聲源的聲功率為W，在半徑r1及r2處的聲強(qiáng)分別為I1及I2，則：根據(jù)聲強(qiáng)級(jí)的定義，則在半徑r1及r2處的聲強(qiáng)級(jí)分別為：,又根據(jù)公式320有：（講義P42）,2020/4/25,45,如果r22r1，則：,即離聲源距離每增加一倍，聲強(qiáng)級(jí)下降6dB，若距離減半，聲強(qiáng)級(jí)上升6dB；,聲壓級(jí)與聲強(qiáng)級(jí)的關(guān)系根據(jù)公式318有：（講義P42）,即聲強(qiáng)級(jí)和聲壓級(jí)是相等的；,2020/4/25,46,例距點(diǎn)聲源20m處的聲壓級(jí)為85dB，距聲源60m處的聲壓級(jí)為多少?,2020/4/25,47,2、聲波的吸收衰減,聲波在均勻媒質(zhì)中傳播時(shí)，除了擴(kuò)散衰減外，其衰減的最主要原因是由于聲能被媒質(zhì)吸收所造成的；其吸收的原因是因?yàn)槁暡ㄔ趥鞑ミ^程中不斷對(duì)介質(zhì)做功，擴(kuò)張、壓縮，使聲能轉(zhuǎn)變成熱能；聲強(qiáng)I和聲壓P隨距離的增大而衰減的公式如下：,4.3.2聲波的衰減（續(xù)）,可見聲強(qiáng)和聲壓均因媒質(zhì)吸收而按指數(shù)規(guī)律衰減；距離x越大，衰減得就越快；衰減曲線如圖3-6所示；,2020/4/25,48,式中I0、P0為在x0處的聲強(qiáng)和有效聲壓值；a稱為聲壓衰減系數(shù)；2a稱為聲強(qiáng)衰減系數(shù)；2倍的關(guān)系是由二者之間的平方關(guān)系導(dǎo)致的；衰減系數(shù)反映聲波在傳播時(shí)媒質(zhì)的吸收特性，它與媒質(zhì)的粘滯系數(shù)、密度、比熱等多種因數(shù)有關(guān)；實(shí)際應(yīng)用中，人們還是關(guān)心聲壓級(jí)或聲強(qiáng)級(jí)的衰減，聲壓級(jí)的衰減量計(jì)算：,2020/4/25,49,同樣可得出聲強(qiáng)級(jí)的衰減量計(jì)算與聲壓級(jí)完全一樣，即LI8.7ax；在噪聲控制中，衰減系數(shù)常用dB/m做單位，表3-3給出了溫度為20時(shí)空氣的聲吸收衰減系數(shù)；,2020/4/25,50,例已知頻率為2000Hz的球面波，空氣相對(duì)濕度為40，距聲源r010m處的聲壓為LP0120dB，求在距離聲源中心100m處的聲壓級(jí)?,2020/4/25,51,4.3噪聲的量度、測(cè)定方法及分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)（續(xù)）,4.3.3噪聲的測(cè)定方法及分級(jí)標(biāo)準(zhǔn),根據(jù)不同的測(cè)量目的和要求，可選擇不同的測(cè)量儀器和不同的測(cè)量方法；對(duì)于廠礦噪聲的現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量，最常用的儀器是聲級(jí)計(jì)和頻譜分析儀；分析儀和自動(dòng)記錄儀聯(lián)用，可自動(dòng)地把頻譜記錄在坐標(biāo)紙上；如果現(xiàn)場(chǎng)缺少上述儀器，可先用錄音機(jī)把被測(cè)試的噪聲記錄下來，然后再在實(shí)驗(yàn)室里用適當(dāng)?shù)膬x器進(jìn)行頻譜分析；,1、噪聲的測(cè)量儀器,2020/4/25,52,（1）聲級(jí)計(jì)聲級(jí)計(jì)是廠礦進(jìn)行快速現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量的一種基本測(cè)量儀器；它體積小，重量輕，用干電池供電，便于攜帶；一般由傳聲器、放大器、計(jì)權(quán)網(wǎng)絡(luò)、指示表頭等部分組成；傳聲器又叫話筒，它的作用是把聲信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，電信號(hào)經(jīng)放大器放大后，由計(jì)權(quán)網(wǎng)絡(luò)計(jì)權(quán)，再經(jīng)整流器變?yōu)橹绷鳎芍甘颈眍^加以顯示；計(jì)權(quán)網(wǎng)絡(luò)是根據(jù)人耳對(duì)聲音的頻率響應(yīng)特性而設(shè)計(jì)的電濾波器；指示表頭可以是針尖式，也可以是數(shù)字式，其讀數(shù)是聲壓的有效值，也叫均方根值；,2020/4/25,53,（2）頻譜分析儀頻譜分析儀是用來測(cè)量噪聲頻譜的儀器，它主要由兩大部分組成：一部分是測(cè)量放大器，一部分是濾波器；濾波器是把復(fù)雜的噪聲成分，分成若干個(gè)頻帶，測(cè)量時(shí)只允許某個(gè)特定頻帶的聲音通過，此時(shí)表頭指示的讀書是該頻帶內(nèi)的聲壓級(jí)；廠礦常用的有倍頻程濾波器和1/3倍頻程濾波器；,2、噪聲測(cè)量的方法,測(cè)量前要對(duì)儀器進(jìn)行檢查，在儀器正常的前提下還要用聲學(xué)校準(zhǔn)器（活塞發(fā)聲器）進(jìn)行校準(zhǔn)；,2020/4/25,54,（1）測(cè)量的條件測(cè)量時(shí)要考慮測(cè)量條件不受干擾；首先要排除本底噪聲的影響，在現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量時(shí)應(yīng)先測(cè)本底噪聲，后測(cè)總聲級(jí)，最后按分貝減法的計(jì)算原則，計(jì)算出聲源的噪聲；其次要注意現(xiàn)場(chǎng)反射聲的影響，要把傳聲器放在盡量遠(yuǎn)離反射物的地方；最后，還要考慮諸如風(fēng)或氣流的影響，溫度、濕度、電磁場(chǎng)等對(duì)測(cè)量結(jié)果準(zhǔn)確性的影響；（2）測(cè)量的量對(duì)穩(wěn)態(tài)噪聲測(cè)量A聲級(jí)；對(duì)不穩(wěn)態(tài)噪聲要測(cè)量A聲級(jí)和暴露時(shí)間，計(jì)算等效連續(xù)聲級(jí)；如果為了控制噪聲還要進(jìn)行倍頻程頻譜分析；,2020/4/25,55,（3）測(cè)點(diǎn)的選擇測(cè)量車間噪聲時(shí)，應(yīng)將聲級(jí)計(jì)傳聲器放在操作人員的耳朵所在位置，操作人員離開；或者放置在生產(chǎn)作業(yè)面附近，選擇數(shù)個(gè)測(cè)點(diǎn)；測(cè)量機(jī)械噪聲時(shí)，測(cè)點(diǎn)均布在機(jī)械四周，一般不少于4個(gè)點(diǎn)，距機(jī)械表面的距離視機(jī)械的尺寸大小而定；測(cè)量風(fēng)機(jī)、空壓機(jī)進(jìn)排氣口的噪聲時(shí)進(jìn)氣噪聲測(cè)點(diǎn)應(yīng)取在進(jìn)口管軸線上，距管口等于或大于管徑的位置；排氣噪聲測(cè)點(diǎn)應(yīng)取在與排氣口軸線成45角的方向上或管口平面上；參看圖3-7；,2020/4/25,56,降低噪聲需要一定的技術(shù)措施和投資，所以制定噪聲標(biāo)準(zhǔn)的出發(fā)點(diǎn)不是從“最佳”而是從“可以容忍”的條件考慮；我國的工業(yè)企業(yè)噪聲衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)（試行草案）已由衛(wèi)生部和原國家勞動(dòng)總局公布，自1980年1月1日起實(shí)施；這項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)適用于生產(chǎn)車間或作業(yè)場(chǎng)所（脈沖聲除外）；噪聲標(biāo)準(zhǔn)參見表3-4（a）和表3-4（b）；,3、工業(yè)噪聲的分級(jí)標(biāo)準(zhǔn),2020/4/25,57,2020/4/25,58,4.4噪聲的危害及與安全生產(chǎn)的關(guān)系,噪聲的危害是廣泛的，既有生理的也有心理的；當(dāng)前工業(yè)生產(chǎn)中和城市的噪聲已成為普遍的公害，并已經(jīng)對(duì)人的身心健康造成不良的影響；主要包括以下幾個(gè)方面：對(duì)聽覺的損害；對(duì)神經(jīng)系統(tǒng)及心臟的影響；對(duì)工作的影響；對(duì)視覺的影響；,2020/4/25,59,4.4噪聲的危害及與安全生產(chǎn)的關(guān)系（續(xù)）,4.4.1噪聲對(duì)聽覺的損害,人耳習(xí)慣于7080dB(A)的聲音(如語言)，也能短時(shí)間地忍受高強(qiáng)噪聲；但持續(xù)的噪聲超過80dB，就會(huì)影響健康；聲壓級(jí)達(dá)到120dB，耳膜感到壓痛，叫聲音的痛閾；更高的聲強(qiáng)則有震動(dòng)感；強(qiáng)烈的噪聲可以引起耳部的不適，如耳鳴、耳痛、聽力損傷；據(jù)測(cè)定，超過115分貝的噪聲會(huì)造成耳聾；據(jù)臨床醫(yī)學(xué)統(tǒng)計(jì)，若在80分貝以上噪音環(huán)境中生活，造成耳聾者可達(dá)50；人對(duì)不同聲壓級(jí)的感受列于表3-5；,2020/4/25,60,2020/4/25,61,人耳對(duì)噪聲大小具有很強(qiáng)的適應(yīng)能力，在痛閾以下都可短時(shí)間忍受，80dB以下不會(huì)對(duì)健康產(chǎn)生影響；損害（影響）程度的影響因素：噪聲強(qiáng)度、接觸時(shí)間（很重要的影響因素）；從時(shí)間上看，其損害過程分三個(gè)階段：1、生理性聽閾位移是人的生理性適應(yīng)和保護(hù)過程；當(dāng)接觸噪聲時(shí)，為了保護(hù)聽覺系統(tǒng)，聽閾值位移可達(dá)1015dB，但離開噪聲環(huán)境后可完全恢復(fù)，對(duì)聽覺無影響；恢復(fù)時(shí)間的長短取決于接觸時(shí)間和強(qiáng)度，一般幾個(gè)小時(shí)到幾天，快速恢復(fù)稱為聽覺適應(yīng)，需要較長時(shí)間才能恢復(fù)的叫聽覺疲勞；,2020/4/25,62,2、病理性聽力損失位移不能完全恢復(fù)長時(shí)間接觸噪聲，聽力損失由生理性向病理性轉(zhuǎn)化，即使離開噪聲環(huán)境，聽力也不能完全恢復(fù)；噪聲性聽力損失的特點(diǎn)是：聽損從高頻段開始（30006000Hz），對(duì)語言聽力無影響（語言頻率在2000Hz以下），容易被忽視；繼續(xù)發(fā)展，則出現(xiàn)語言聽損（高頻聽損超過2030dB后），出現(xiàn)語言聽損是噪聲性耳聾的前兆，一般發(fā)生在接觸噪聲的前十年內(nèi)，如果停止接觸則不再發(fā)展，甚至可得到部分恢復(fù)；,2020/4/25,63,3、噪聲性耳聾聽力損失繼續(xù)發(fā)展，平均聽損超過25dB時(shí)稱噪聲性耳聾；噪聲性耳聾（25dB）的特征是約1/3的說話聽不清楚；特點(diǎn)是兩耳對(duì)稱；根據(jù)聽力損失的程度不同，將噪聲性耳聾分四個(gè)等級(jí)2540dB輕度；4070dB中度；7090dB重度；90dB全聾；對(duì)各種程度的噪聲性耳聾，還沒有有效的治療方法；因此，要立足于以防為主，注意早期保護(hù)；定期檢查聽力，發(fā)現(xiàn)聽力損失時(shí)，及時(shí)調(diào)換工作崗位；,2020/4/25,64,4.4噪聲的危害及與安全生產(chǎn)的關(guān)系（續(xù)）,4.4.2噪聲對(duì)神經(jīng)系統(tǒng)及心臟的影響,噪聲作用于中樞神經(jīng)系統(tǒng)，能使大腦皮質(zhì)的興奮和抑制失調(diào)，導(dǎo)致條件反射異常；久之，就會(huì)形成牢固的興奮灶而引起頭痛、頭暈、眩暈、耳鳴、多夢(mèng)、失眠、心悸、乏力、記憶力減退等神經(jīng)衰弱征候群；例如，南鋼研究資料報(bào)告，暴露于噪聲環(huán)境中的工人，各個(gè)工齡組都程度不同地存在上述癥狀；當(dāng)噪聲強(qiáng)度超過90dB時(shí)，神經(jīng)癥狀的出現(xiàn)率和次數(shù)，均有劇烈上升的趨勢(shì)；高噪聲的工作環(huán)境，可使人出現(xiàn)頭暈、頭痛甚至精神錯(cuò)亂；,2020/4/25,65,不同聲級(jí)噪聲職業(yè)性暴露與神經(jīng)衰弱癥候群陽性率的關(guān)系，參見圖3-8所示；,2020/4/25,66,4.4噪聲的危害及與安全生產(chǎn)的關(guān)系（續(xù)）,4.4.3噪聲對(duì)工作的影響,正常情況下，噪聲給人的一般感覺是單調(diào)、煩惱和易于疲勞；例如，搭乘火車、飛機(jī)時(shí)，旅途單調(diào)感一方面來自單調(diào)的環(huán)境，另一方面主要來自車輛的噪聲和震動(dòng)；100dB(A)以下的噪聲對(duì)非聽覺性工作的影響不大，但對(duì)需要記憶、分辨、精細(xì)操作以及智力活動(dòng)就顯示出明顯的作用；研究發(fā)現(xiàn)，噪聲超過85分貝，會(huì)使人感到心煩意亂，人們會(huì)感覺到吵鬧，因而無法專心地工作，結(jié)果會(huì)導(dǎo)致工作效率降低；表3-7給出不同工作中噪聲的影響調(diào)查；,2020/4/25,67,2020/4/25,68,4.4噪聲的危害及與安全生產(chǎn)的關(guān)系（續(xù)）,4.4.4噪聲對(duì)視覺的影響,噪聲能通過對(duì)聽覺的影響而作用于視覺等器官，它直接影響工作效率及安全；在85dB、800Hz噪聲作用下，綠色閃光融合頻率降低，紅色閃光融合頻率增大；112120dB(A)的穩(wěn)態(tài)噪聲能影響睫狀肌而降低視物速度；130dB(A)以上的噪聲可引起眼球震顫及眩暈；長期連續(xù)暴露于強(qiáng)噪聲環(huán)境中，可引起永久性視野變窄；上述結(jié)果都會(huì)在一定條件下影響安全生產(chǎn)如鑿巖工在工作時(shí)發(fā)生頂板巖石冒落而造成的傷亡，主要原因就是由于鑿巖機(jī)開動(dòng)后，噪聲超過100dB(A)，不能察覺預(yù)兆，以致釀成人生事故；,2020/4/25,69,試驗(yàn)表明：當(dāng)噪聲強(qiáng)度達(dá)到90分貝時(shí)，人的視覺細(xì)胞敏感性下降，識(shí)別弱光反應(yīng)時(shí)間延長；噪聲達(dá)到95分貝時(shí)，有40的人瞳孔放大，視模糊；而噪聲達(dá)到115分貝時(shí)，多數(shù)人的眼球?qū)饬炼鹊倪m應(yīng)都有不同程度的減弱；所以長時(shí)間處于噪聲環(huán)境中的人很容易發(fā)生眼疲勞、眼痛、眼花和視物流淚等眼損傷現(xiàn)象；同時(shí)，噪聲還會(huì)使色覺、視野發(fā)生異常；調(diào)查發(fā)現(xiàn)噪聲對(duì)紅、藍(lán)、白三色視野縮小80；,2020/4/25,70,4.5控制噪聲的基本方法,聲系統(tǒng)包括聲源、傳聲介質(zhì)和接受者三個(gè)要素，綜合治理噪聲也應(yīng)從這三方面入手；,1、從聲源上治理,是主動(dòng)的、最有效的、治本的措施；機(jī)械設(shè)備是工業(yè)噪聲的主要聲源，應(yīng)從機(jī)械設(shè)備制造時(shí)的材料選用、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、傳動(dòng)方式、生產(chǎn)工藝等方面來減少噪聲；（1）選材如鋼、鐵、銅等金屬材料，由于其內(nèi)摩擦損耗小，在外力作用下，極易產(chǎn)生振動(dòng)而輻射噪聲；可改用合金材料或高分子合成材料工程塑料，可大幅降低噪聲；,2020/4/25,71,（2）結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)滾動(dòng)代替滑動(dòng)、旋轉(zhuǎn)代替往復(fù)、扭曲葉片代替直葉片等；（3）傳動(dòng)方式杠桿、皮帶、鏈條、齒輪（直、斜）、液壓；（4）加工精度和裝配質(zhì)量精度高一級(jí)，噪聲降8個(gè)分貝；（5）生產(chǎn)工藝焊接代替鉚接、液壓代替鍛打、電動(dòng)代替風(fēng)動(dòng)；但是，在許多情況下，由于技術(shù)和經(jīng)濟(jì)上的原因，直接從聲源上治理難以達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)或不可能，所以目前在噪聲控制中，都是從傳聲途徑中采取措施以達(dá)到噪聲標(biāo)準(zhǔn)的要求；,2020/4/25,72,其一，是通過總體規(guī)劃和合理的工業(yè)布局來降低噪聲危害，稱為環(huán)境噪聲控制設(shè)計(jì)；如把高噪聲的機(jī)器和低噪聲的機(jī)器分開；把高噪聲的車間和低噪聲的車間分開；把生活區(qū)和工廠區(qū)分開；把一些噪聲極強(qiáng)、影響范圍大的設(shè)備（如航空發(fā)動(dòng)機(jī)試車站等）搬到較偏僻的地區(qū)；這些既是從傳播途徑上控制噪聲的有效方法，也是廣義上治理噪聲聲源的有效途徑；,2、從傳聲途徑上控制噪聲,2020/4/25,73,其二就是從傳聲途徑中采取技術(shù)措施以達(dá)到噪聲標(biāo)準(zhǔn)的方法；就是設(shè)法使噪聲在傳播途徑中對(duì)其進(jìn)行衰減或隔離，以減少傳遞到聽者的能量；具體的措施有吸聲、隔聲、消聲和隔振等；,3、從接受者角度防范噪聲的危害,防聲耳塞（20dB以上）；防聲耳罩（好的可達(dá)30dB）；防聲頭盔等；,2020/4/25,74,4.5控制噪聲的基本方法（續(xù)）,4.5.1吸聲技術(shù),所謂吸聲就是利用某些材料或某種特定結(jié)構(gòu)對(duì)聲波的吸收作用，將它們安裝在室內(nèi)墻壁上或吊在天花板上，或安裝在消聲器和管道內(nèi)壁上，當(dāng)聲波傳至這些材料或結(jié)構(gòu)上的時(shí)候，易發(fā)生阻滯、摩擦、振動(dòng)等作用而轉(zhuǎn)化成熱量，從而增加噪聲衰減量；,1、吸聲材料,吸聲材料是能將聲能轉(zhuǎn)變成熱能的材料；其中多孔材料（包括用多孔材料制成的成型板材）是應(yīng)用最廣泛的一種吸聲材料；,2020/4/25,75,多孔材料種類繁多，最初多以經(jīng)濟(jì)作物中的棉、麻等材料為主，隨著化纖工業(yè)的發(fā)展，現(xiàn)在多以玻璃棉、礦渣棉、聚胺酯泡沫塑料等為主；吸聲材料可以是松散的，也可以加工成“棉花胎”狀、氈狀、板狀或塊狀材料；如木屑板、甘蔗纖維板、多孔吸聲磚等；多孔材料的吸聲原理（主要是阻滯、摩擦、振動(dòng)等作用）當(dāng)聲波入射到多孔材料時(shí)，大部分聲波在筋絡(luò)的空隙間傳播，一小部分也能沿纖維傳播，因此由聲波產(chǎn)生的振動(dòng)將帶動(dòng)材料孔隙中的空氣質(zhì)點(diǎn)也產(chǎn)生振動(dòng)，但筋絡(luò)不動(dòng)，筋絡(luò)附近的空氣質(zhì)點(diǎn)受到筋絡(luò)的粘滯阻力不易震動(dòng)，聲波克服這種阻力消耗聲能，聲能轉(zhuǎn)換為熱能而釋放掉；此外，空氣與筋絡(luò)的熱交換，筋絡(luò)本身的振動(dòng)，也均要消耗聲能；,2020/4/25,76,吸聲系數(shù)和吸聲減噪量的計(jì)算吸聲系數(shù)（）被吸聲材料吸收的聲能與入射能之比；,其中Ei入射波聲能；E被吸聲材料吸收掉的聲能；,系數(shù)反映了材料對(duì)聲波的吸收能力；在工程上，當(dāng)0.2時(shí)才稱為吸聲材料；如合成木絲0.3，人造海綿0.6都是吸聲材料；,2020/4/25,77,吸聲減噪量的計(jì)算當(dāng)室內(nèi)墻壁和天花板裝飾上吸聲材料后，室內(nèi)聲壓級(jí)有所降低，噪聲降低量按（3-38）式確定；,式中A1、A2室內(nèi)進(jìn)行吸聲處理前后內(nèi)表面的吸聲量；S為室內(nèi)總表面積；1、2室內(nèi)進(jìn)行吸聲處理前后內(nèi)表面平均吸聲系數(shù)；,由公式知，將平均吸聲系數(shù)增大一倍，可降低噪聲3dB；一般經(jīng)吸聲處理后，均可得到78dB的減噪量；,2020/4/25,78,將不是吸聲材料的材料做成一定的結(jié)構(gòu)，使其具有吸聲能力，這種結(jié)構(gòu)稱為吸聲結(jié)構(gòu)；由于多孔吸聲材料在使用中受到自身強(qiáng)度、環(huán)境因素等影響較大，近年來人們更關(guān)心的是吸聲結(jié)構(gòu)的研究；吸聲結(jié)構(gòu)有膜狀、板狀及穿孔板等結(jié)構(gòu)；,2、吸聲結(jié)構(gòu),2020/4/25,79,4.5控制噪聲的基本方法（續(xù)）,4.5.2隔聲技術(shù),采用隔聲性能良好的墻、門、窗、罩等，把聲源或需要保持安靜的場(chǎng)所與周圍環(huán)境隔絕起來，這種方法叫隔聲；隔聲形式：隔聲罩；（聲源）隔聲間；（人）隔聲墻；一墻分隔兩室，把吵鬧的房間與需要安靜的房間分開是最常用的一種隔聲方法；,2020/4/25,80,隔聲罩某些機(jī)器設(shè)備的噪聲，如壓縮機(jī)、發(fā)電機(jī)、變壓器等動(dòng)力設(shè)備以及非常吵鬧的球磨機(jī)等機(jī)械加工設(shè)備的噪聲可用隔聲罩來降低；隔聲罩結(jié)構(gòu)通常由一定厚度的鋼板和多孔吸聲材料構(gòu)成；隔聲罩設(shè)計(jì)時(shí)要注意防范隔聲罩的負(fù)作用（放大作用）；即不但沒有起到屏蔽機(jī)組噪聲的作用，反而把機(jī)組噪聲放大了；隔聲間在吵鬧的車間內(nèi)，為了保護(hù)工人不受干擾，可以開辟一個(gè)安靜的環(huán)境，如建立隔音操作室、休息室等；也可以用隔聲間把吵鬧的機(jī)器全部密封起來，以降低聲源的輻射；,2020/4/25,81,無論何種形式和結(jié)構(gòu)，其隔聲原理均相同，衡量隔聲效果用透射系數(shù)和隔聲量R表示；隔聲結(jié)構(gòu)的隔聲量計(jì)算（1）單層墻的隔聲當(dāng)聲波入射到墻上時(shí)，墻的透射程度可用透射過去的聲能Et與入射的聲能Ei的比值來表示，稱為透射系數(shù)；,值越小，說明隔聲結(jié)構(gòu)的隔聲性能越好；1106，不便于使用；,2020/4/25,82,用隔聲量R來表示墻的隔聲性能則符合習(xí)慣，R與的關(guān)系為：,如普通磚墻104105間，其隔聲量R4050dB；,隔聲質(zhì)量定律隔聲墻的隔聲效果符合隔聲質(zhì)量定律即噪聲頻率愈高，墻的單位面積重量愈大，墻的隔聲效果越好；如果取500Hz時(shí)的隔聲量做為該噪聲的平均隔聲量，則R的計(jì)算公式為：,2020/4/25,83,當(dāng)m100/時(shí)：,當(dāng)m100/時(shí)：,經(jīng)計(jì)算可知僅靠提高墻的重量來提高隔聲量是很不經(jīng)濟(jì)的，實(shí)際生產(chǎn)中用帶空氣層的雙層或多層隔聲墻能大大提高隔聲效果，還能大量節(jié)約筑墻材料；,2020/4/25,84,（2）帶空氣層的雙層墻的隔聲在實(shí)際的設(shè)計(jì)和工程中仍可按質(zhì)量定律來計(jì)算雙層墻的隔聲量，但要附加一個(gè)修正項(xiàng)R；當(dāng)(m1+m2)100/時(shí)：,當(dāng)(m1+m2)100/時(shí)：,式中R可從圖3-9中的曲線查出，它的大小隨空氣層的厚度增大而增加；,2020/4/25,85,4.5控制噪聲的基本方法（續(xù)）,4.5.3消聲技術(shù),消聲技術(shù)主要用于控制空氣動(dòng)力性噪聲；在我國礦井生產(chǎn)中普遍使用局部扇風(fēng)機(jī)、風(fēng)動(dòng)或電動(dòng)鑿巖機(jī)、空氣壓縮機(jī)；在地面發(fā)電廠、鍋爐房、扇風(fēng)機(jī)房都裝有離心式或軸流式等各種類型的扇風(fēng)機(jī)；這些設(shè)備的噪聲級(jí)高達(dá)90dB(A)以上，有的高達(dá)110dB，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過國家噪聲工業(yè)衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)，是影響正常生產(chǎn)、干擾聲響信號(hào)、危害人身心健康的有害因素；治理這些設(shè)備產(chǎn)生噪聲的主要方法是給其裝配上消聲器，使每臺(tái)設(shè)備的噪聲都降到85dB(A)以下；,2020/4/25,86,消聲器消聲器就是允許氣流通過而阻止聲傳播的一種消聲裝置；它是消除機(jī)械氣流噪聲的主要設(shè)施，可使機(jī)械設(shè)備進(jìn)出氣口噪聲降低2050dB；消聲器好壞的評(píng)價(jià)指標(biāo)主要是三項(xiàng)指標(biāo)，即消聲量、消聲頻率范圍及阻力損失；另外，消聲器還應(yīng)具有較好的結(jié)構(gòu)剛性，防止受激振動(dòng)而輻射再生噪聲，并要求體積適宜、工藝簡(jiǎn)單、便于安裝、經(jīng)濟(jì)耐用；,2020/4/25,87,消聲器的種類阻性消聲器；抗性消聲器；阻抗復(fù)合式消聲器；微穿孔板消聲器；,2020/4/25,88,阻性消聲器是借助安裝在管內(nèi)的吸聲材料或吸聲結(jié)構(gòu)的吸聲作用，使沿管道傳播的噪聲隨距離增加而衰減，也就是將聲能轉(zhuǎn)化為熱能，達(dá)到消聲目的；可見，這種消聲器的消聲量主要取決于所用吸聲層的吸聲系數(shù)和長度；（1）阻性消聲器的種類按照氣流通道的幾何形狀可分為圓管式消聲器、片式消聲器、蜂窩式消聲器、室式消聲器、折板式消聲器等；如圖3-10所示；,1、阻性消聲器,2020/4/25,89,（2）阻性消聲器的消聲原理當(dāng)聲波通過襯貼有吸聲材料的管道時(shí)，聲波將激發(fā)多孔材料中無數(shù)小孔內(nèi)空氣分子的振動(dòng)，其中一部分聲能將用于克服摩擦阻力和粘滯力，而變?yōu)闊崮?；?）消聲頻率范圍阻性消聲器吸聲頻帶較寬，有良好的中高頻消聲性能，特別是對(duì)刺耳的高頻噪聲有突出的消聲作用；對(duì)低頻聲消聲性能差，但只要適當(dāng)?shù)卦黾游暡牧系暮穸群兔芏?，低中頻消聲性能也可大大改善；,2020/4/25,90,上限截止頻率當(dāng)聲波的頻率高至一定限度時(shí)，這時(shí)由于相應(yīng)的波長與消聲器通道直徑（或?qū)挾龋┫啾容^短，聲波形成聲束在通道中幾乎像光波一樣直線地通過，而與吸聲材料表面接觸很少，消聲量便大為降低；消聲系數(shù)降到0.5時(shí)的頻率定義為上限截止頻率，以符號(hào)fu表示，并且由式（3-48）計(jì)算：,式中fu消聲器的上限截止頻率，Hz；C聲速，在常溫下為344m/s；d通道截面幾何尺寸，圓形為直徑，方形為邊長，狹矩形為寬度；,2020/4/25,91,下限截止頻率在消聲器中，對(duì)于一定厚度和密度的吸聲材料，當(dāng)頻率低至一定限度時(shí)，由于聲波太長，吸聲性能顯著下降；吸聲系數(shù)降到0.5以下時(shí)，該相應(yīng)的頻率稱為下限截止頻率，以符號(hào)fl表示，并且由式（3-49）計(jì)算：,式中fl消聲器的下限截止頻率，Hz；C聲速，在常溫下為344m/s；D吸聲材料的厚度，m；,2020/4/25,92,（4）消聲量的計(jì)算阻性消聲器消聲量的計(jì)算方法很多，但缺乏精確的計(jì)算公式，一般按下式估算：,上式是圓管式阻性消聲器消聲量的計(jì)算公式；片式消聲器消聲量計(jì)算公式是由上式略加簡(jiǎn)化而來；,消聲系數(shù)，它是與阻性材料的吸聲系數(shù)有關(guān)的數(shù)值，見表3-8；,2020/4/25,93,（5）阻性消聲器的設(shè)計(jì)方法與步驟風(fēng)機(jī)消聲多采用阻性消聲器，現(xiàn)以風(fēng)機(jī)用阻性消聲器為例說明其設(shè)計(jì)方法及步驟；（6）阻性消聲器的應(yīng)用實(shí)例赤馬山礦的通風(fēng)方式為抽出式，排風(fēng)口的噪聲達(dá)100dB以上，他們所設(shè)計(jì)的阻性消聲器的結(jié)構(gòu)是在風(fēng)硐內(nèi)砌筑吸聲墻，也就是采用片式消聲結(jié)構(gòu)；墻間距離0.250.36m，墻厚0.19m，筑墻的材料為礦渣膨脹巖吸聲磚，墻間風(fēng)速5.6512.35m/s，阻塞比為0.30.4；該礦兩個(gè)風(fēng)井的排風(fēng)口都采用了這種消聲結(jié)構(gòu)；西風(fēng)井噪聲由103.5dB(A)降低到78dB(A)，東風(fēng)井由113dB(A)降低到80dB(A)；該消聲器的通風(fēng)阻力損失只有2050Pa；銅綠山礦的南風(fēng)井也采用了這種消聲結(jié)構(gòu)，同樣取得了良好的消聲效果；,2020/4/25,94,抗性消聲器是借助管道截面的突然擴(kuò)張或收縮，或旁接共振腔，使沿管道傳播的噪聲在斷面突變處向聲源反射回去，達(dá)到消聲目的；它構(gòu)造簡(jiǎn)單、耐高溫、耐氣體侵蝕和沖擊腐蝕；屬于結(jié)構(gòu)型消聲器，是利用一定的結(jié)構(gòu)造成聲(阻)抗的變化來達(dá)到消聲目的；按其消聲原理可分為三種：擴(kuò)張室消聲器；共振腔消聲器；干涉消聲器；,2、抗性消聲器,2020/4/25,95,擴(kuò)張室消聲器，最簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)形式是由一個(gè)擴(kuò)張室和連接管道串聯(lián)組成的單節(jié)擴(kuò)張室，如圖3-12a所示；在實(shí)際應(yīng)用中擴(kuò)張室消聲器有多節(jié)的、內(nèi)接管式或外接管式等多種形式；最簡(jiǎn)單的共振消聲器是單腔共振器，如圖3-12b所示；其構(gòu)造是在一段氣流通道的管壁上開若干個(gè)小孔與管外密閉的空腔相通，小孔和密閉空腔組成了一個(gè)共振消聲器；干涉消聲器是利用聲波干涉原理設(shè)計(jì)的，如圖3-12c所示；在長度為L2通道段上，裝一旁通管，這樣使聲波沿兩條不同的途徑傳播，而后又匯合，通過適當(dāng)設(shè)計(jì)使其相位相反，聲能因互相干涉抵消，達(dá)到消聲目的；,2020/4/25,96,（1）擴(kuò)張室消聲器消聲量Lp的計(jì)算單節(jié)擴(kuò)張室消聲器的消聲量一般按下式計(jì)算：,式中m擴(kuò)張比，mS2/S1；k波數(shù)，k2/2f/C；l消聲器的長度，m；,2020/4/25,97,（1）擴(kuò)張室消聲器（續(xù)）消聲頻率范圍擴(kuò)張室消聲器對(duì)一定寬度的頻帶有良好的消聲效果，當(dāng)聲波頻率超出這個(gè)頻帶寬度范圍時(shí)，該消聲器將失去消聲作用，消聲器的上限和下限截止頻率為：,式中C聲速，m/s；D擴(kuò)張室直徑，m；V擴(kuò)張室的容積，m3；S1氣流通道斷面積，m2；L連接管（通道）的長度，m；,2020/4/25,98,（1）擴(kuò)張室消聲器（續(xù)）擴(kuò)張室消聲器的優(yōu)缺點(diǎn)及改進(jìn)優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、消聲量大，適用于消除中低頻噪聲；缺點(diǎn)：消聲器內(nèi)部的阻力損失較大；單獨(dú)使用一般多用在風(fēng)機(jī)、排氣放空或?qū)ψ枇p失要求不嚴(yán)的場(chǎng)合，如用于內(nèi)燃機(jī)、柴油機(jī)排氣管道上；單節(jié)擴(kuò)張室消聲器存在一個(gè)致命缺點(diǎn)，就是有許多通過頻率，即當(dāng)l0.5或其整數(shù)倍時(shí)，消聲量等于零；改進(jìn)：采用內(nèi)插管的辦法，在進(jìn)口和出口處，分別插入長度為l/2和l/4的兩個(gè)小管，如圖3-13所示；,2020/4/25,99,（2）共振腔消聲器消聲原理：利用小孔和空腔構(gòu)成一個(gè)振動(dòng)系統(tǒng)，當(dāng)外來的聲波與這個(gè)系統(tǒng)的固有頻率相等時(shí)發(fā)生共振，于是部分聲能轉(zhuǎn)化為熱能而消耗；優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、消聲量大、通風(fēng)阻力損失很?。蝗秉c(diǎn)：消聲頻帶窄，對(duì)噪聲頻率選擇性太強(qiáng)，體積也大；（3）干涉消聲器這種消聲器的缺點(diǎn)是消聲頻率帶很窄，只適用于音調(diào)非常顯著并且穩(wěn)定不變，才能有好的消聲效果；設(shè)計(jì)制作不佳時(shí)效果很差；,2020/4/25,100,為在寬頻率范圍內(nèi)有較好的消聲量，常根據(jù)上面幾種類型消聲器的消聲特性，采用兩種或多種類型的組合方式：串聯(lián)的，即兩種或多種所需要的消聲器連接起來使用；并聯(lián)的，即在同一消聲器內(nèi)采用兩種或兩種以上不同類型消聲結(jié)構(gòu)并聯(lián)使用；,3、阻抗復(fù)合式消聲器,4、微穿孔板消聲器,微穿孔板消聲器是建立在微穿孔板吸聲結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上的；在小于1mm的薄金屬板、膠木板、塑料板等上面，穿大量的小于1mm的微孔，做成微穿孔板，并選取孔心距為孔徑的58倍；把這種薄板固定在鋼板上，板間留1024mm的空腔就構(gòu)成微穿孔板吸聲結(jié)構(gòu)；如圖3-14所示；,2020/4/25,101,消聲原理：利用減小共振結(jié)構(gòu)的孔徑，提高聲阻，以達(dá)到擴(kuò)大消聲頻帶的目的，同時(shí)利用空腔的大小來控制吸收峰的共