人因工程學(xué)第6章噪聲及振動環(huán)境

1、第六章第六章 噪聲及振動環(huán)境噪聲及振動環(huán)境葉 鋒華北電力大學(xué)工業(yè)工程華北電力大學(xué)工業(yè)工程華北電力大學(xué)工業(yè)工程第一節(jié)第一節(jié) 聲音及其度量聲音及其度量n一、聲音的基本概念一、聲音的基本概念n物體的振動產(chǎn)生聲音，振動發(fā)聲的物體被稱為聲源。 n聲音的形成是由振動的發(fā)生與傳播這兩個環(huán)節(jié)組成。 華北電力大學(xué)工業(yè)工程第一節(jié)第一節(jié) 聲音及其度量聲音及其度量三個重要的物理量個重要的物理量n聲音的頻率n聲音的波長n聲音傳播的速度 華北電力大學(xué)工業(yè)工程第一節(jié)第一節(jié) 聲音及其度量聲音及其度量n頻 率n聲源每秒鐘振動的次數(shù)稱為頻率，以f表示，單位為赫茲（Hz）。n在聲頻范圍內(nèi)，聲波的頻率愈高，聲音顯得愈尖銳；反之，顯得

2、低沉。 華北電力大學(xué)工業(yè)工程第一節(jié)第一節(jié) 聲音及其度量聲音及其度量n波長和聲速波長和聲速n聲波在一個波動的周期內(nèi)傳播的距離稱為波長，記作, 單位為m。 n聲波在媒介中傳播的速度稱為聲速，用c表示，單位為m/s。 華北電力大學(xué)工業(yè)工程第一節(jié)第一節(jié) 聲音及其度量聲音及其度量n n式中 ，為波長（m）；c 為聲速（ms）；f 為頻率（HZ）。cf頻率、波長和聲速之間的關(guān)系 華北電力大學(xué)工業(yè)工程二、聲音的物理度量二、聲音的物理度量 （一）聲壓、聲壓級（一）聲壓、聲壓級n聲波在空氣傳播過程中，引起空氣質(zhì)點振動導(dǎo)致空氣壓強變化叫聲壓。 n聲壓是表示聲音強弱的物理量，用P表示，單位是帕（Pa）。 華北電力大

3、學(xué)工業(yè)工程二、聲音的物理度量二、聲音的物理度量n聲壓級n通常用對數(shù)值來度量聲壓，稱為聲壓級。 聲壓級是聲壓與基準聲壓之比的以10為底的對數(shù)乘以20，用符號Lp表示，單位是分貝（dB）。華北電力大學(xué)工業(yè)工程表表6-1 6-1 各種環(huán)境的聲壓和聲壓級各種環(huán)境的聲壓和聲壓級聲壓聲壓N/mN/m2 2聲壓聲壓級級/dB/dB環(huán)境舉例環(huán)境舉例聲壓聲壓N/mN/m2 2聲壓級聲壓級/dB/dB環(huán)境舉例環(huán)境舉例630630200200636320206.36.32.02.00.630.630.200.2015015014014013013012012011011010010090908080火箭發(fā)射火箭發(fā)射

4、噴氣式飛機附近噴氣式飛機附近開坯鍛錘，鉚釘槍開坯鍛錘，鉚釘槍大型球磨機大型球磨機大型鼓風(fēng)機附近大型鼓風(fēng)機附近紡織車間紡織車間汽車喇叭聲汽車喇叭聲公共汽車上公共汽車上0.0630.0630.0200.0200.00630.00630.00200.00200.000630.000630.000200.000200.0000630.0000630.0000200.00002070706060505040403030202010100 0繁華大街上繁華大街上普通說話普通說話微型電機工作時微型電機工作時安靜房間內(nèi)安靜房間內(nèi)輕聲談話輕聲談話樹葉落下的沙沙聲樹葉落下的沙沙聲鄉(xiāng)村安靜夜晚鄉(xiāng)村安靜夜晚剛剛能聽到

5、的聲音剛剛能聽到的聲音二、聲音的物理度量二、聲音的物理度量華北電力大學(xué)工業(yè)工程二、聲音的物理度量二、聲音的物理度量n n式中，為聲壓級（dB）；P 為聲壓（Pa）； P0為基準聲壓（P0=2105 Pa）。 0lg20ppLp （二）聲壓級表達式（二）聲壓級表達式華北電力大學(xué)工業(yè)工程二、聲音的物理度量二、聲音的物理度量n聲壓級合成法則n在實際噪聲環(huán)境中，往往有多個聲源同時存在，幾個不同的聲源同時作用在聲場中同一點上，它們產(chǎn)生的總聲壓可以通過能量合成的原則進行計算。 華北電力大學(xué)工業(yè)工程二、聲音的物理度量二、聲音的物理度量n若在某點分別測得幾個聲源的聲壓為P1，P2，Pn，該點總聲壓Pt 滿足

6、n（i= 1,2,n） niitPP122 華北電力大學(xué)工業(yè)工程總聲壓級 （i= 1,2,n） niLPtPiL11 . 010lg10 華北電力大學(xué)工業(yè)工程求總聲壓級的公式推導(dǎo)n根據(jù)聲壓合成法則有n背景聲壓級計算如下222bitPPP)1010lg(101 .01 .0PbptLLPiL華北電力大學(xué)工業(yè)工程（三）頻譜分析 n什么是頻譜？ 各種聲源發(fā)出的聲音大多是由許多不同強度，不同頻率的聲音復(fù)合而成。具有不同頻率(或頻段)成分的聲波具有不同的能量，這種頻率成分與能量分布的關(guān)系稱為聲的頻譜。n什么是頻譜分析？ 將聲源發(fā)出的聲音強度按頻率順序展開，使其成為頻率的函數(shù)，并考察變化規(guī)律，稱為頻譜分析

7、。華北電力大學(xué)工業(yè)工程什么是頻程？為了便于實際測量和分析，人為地把聲頻范圍劃分為幾個小的頻段，在每一個頻段中，上限頻率與下限頻率之間的距離稱為頻程，它以上限頻率和下限頻率之比的對數(shù)表示，此對數(shù)通常以2為底。（三）頻譜分析華北電力大學(xué)工業(yè)工程表表6-3 6-3 倍頻程的頻率范圍倍頻程的頻率范圍中心頻率/Hz31.563125250500頻率范圍/Hz22.545459090180180354354707中心頻率/ Hz100020004000800016000頻率范圍/Hz7071414141428282828565656561121211212 22424倍頻程華北電力大學(xué)工業(yè)工程（三）頻譜分

8、析 或 n式中 為倍頻程數(shù)。 n 為上限頻率， 為下限頻率 122logfnf122nffn1f2f華北電力大學(xué)工業(yè)工程（三）頻譜分析n頻譜圖n各頻率成分與能量分布關(guān)系的圖形稱為頻譜圖 n以頻率為橫坐標，以聲壓級(或聲功率級)為縱坐標進行繪圖，如圖所示。華北電力大學(xué)工業(yè)工程60708090100110631252505001000200040008000頻頻率率 ( (H Hz z) )倍倍 頻頻 程程 聲聲 壓壓 級級 ( (d dB B) )華北電力大學(xué)工業(yè)工程三、人耳對聲音的主觀感覺三、人耳對聲音的主觀感覺 n聲音的響度級與響度 n計權(quán)聲級 n 等效連續(xù)聲級 n統(tǒng)計聲級 華北電力大學(xué)工業(yè)

9、工程（一）聲音的響度級與響度 n響度級是人們對噪聲進行主觀評價的一個基本量，用LN表示，單位為方(phon) n響度級(方值)就等于該純音的聲壓級數(shù)，即與該聲音同樣響度的1000赫茲純音的聲壓級。 華北電力大學(xué)工業(yè)工程等響度曲線 華北電力大學(xué)工業(yè)工程聲音的響度 n聲音的響度是人耳對聲音強度所產(chǎn)生的主觀感覺量，它與人對聲音響亮程度的主觀感覺成正比 .n響度與響度級的關(guān)系式為 NLNlg22.3340華北電力大學(xué)工業(yè)工程總響度 n式中，為總響度指數(shù)（宋）；為各頻帶中響度指數(shù)最大者；為所有頻帶的響度指數(shù)之和； 為倍頻程選擇系數(shù)。對倍頻程，=0.3；對1/3倍頻程，=0.15。()tmtmNNFNN華

10、北電力大學(xué)工業(yè)工程（二）計 權(quán) 聲 級 n聲級n通過計權(quán)網(wǎng)絡(luò)測得的聲壓級稱為計權(quán)聲級，簡稱聲級。 為使噪聲測量結(jié)果與人對噪聲的主觀感覺量一致，通常在聲學(xué)測量儀器中，引入一種模擬人耳聽覺在不同頻率上的不同感受特性的計權(quán)網(wǎng)絡(luò)，對被測噪聲進行測量。通過計權(quán)網(wǎng)絡(luò)測得的聲壓級稱為計權(quán)聲級，簡稱聲級。它是在人耳可聽范圍內(nèi)按特定頻率計權(quán)而合成的聲壓級。華北電力大學(xué)工業(yè)工程n頻率計權(quán)電網(wǎng)絡(luò)頻率計權(quán)電網(wǎng)絡(luò) 在聲學(xué)測量儀器中，通常根據(jù)等響度曲線，設(shè)置一定的頻在聲學(xué)測量儀器中，通常根據(jù)等響度曲線，設(shè)置一定的頻率計權(quán)電網(wǎng)絡(luò)，使接收的聲音按不同程度進行頻率濾波，以模率計權(quán)電網(wǎng)絡(luò)，使接收的聲音按不同程度進行頻率濾波，以模

11、擬人耳的響度感覺特性。一般設(shè)置擬人耳的響度感覺特性。一般設(shè)置A、B 和和C 三種計權(quán)網(wǎng)絡(luò)，三種計權(quán)網(wǎng)絡(luò)，其中其中 A 計權(quán)網(wǎng)絡(luò)是模擬人耳對計權(quán)網(wǎng)絡(luò)是模擬人耳對40 方純音的響應(yīng)，當(dāng)信號通過時，方純音的響應(yīng)，當(dāng)信號通過時，其低頻段（其低頻段（500Hz 以下）的聲音有較大的衰減；以下）的聲音有較大的衰減； B 計權(quán)網(wǎng)絡(luò)是模擬人耳對計權(quán)網(wǎng)絡(luò)是模擬人耳對70 方純音的響應(yīng)，它使接收、通方純音的響應(yīng)，它使接收、通過的低頻聲音有一定的衰減；過的低頻聲音有一定的衰減； C 計權(quán)網(wǎng)絡(luò)是模擬人耳對計權(quán)網(wǎng)絡(luò)是模擬人耳對100 方純音的響應(yīng)，在整個可聽頻方純音的響應(yīng)，在整個可聽頻率范圍內(nèi)有近乎平直的特性。使所有頻

12、率的聲音近乎平直通過。率范圍內(nèi)有近乎平直的特性。使所有頻率的聲音近乎平直通過。 （二）計 權(quán) 聲 級華北電力大學(xué)工業(yè)工程A A、B B、C C聲級聲級 不同計權(quán)網(wǎng)絡(luò)測量的結(jié)果，分別標以不同計權(quán)網(wǎng)絡(luò)測量的結(jié)果，分別標以dB（A）、）、dB（B）或）或dB（C），稱為），稱為A 聲級、聲級、B聲級聲級。聲級聲級。 原來規(guī)定原來規(guī)定70dB以下用以下用A聲級計，聲級計，7090 dB用用B聲級計，聲級計，90 dB以上用以上用C聲級計。后來研究表明，聲級計。后來研究表明，無論聲強多大，無論聲強多大，A聲級都能較好地反映人耳的響應(yīng)聲級都能較好地反映人耳的響應(yīng)特征，所以，如無特殊說明，基本都用特征，所以

13、，如無特殊說明，基本都用A聲級表示聲級表示噪聲評價指標。表噪聲評價指標。表6-4 為幾種常見聲源的為幾種常見聲源的A 聲級。聲級。 （二）計 權(quán) 聲 級華北電力大學(xué)工業(yè)工程A A聲級聲級/dB/dB聲聲 源源20203030404060606060707080809090100100110110輕聲耳語輕聲耳語普通辦公室內(nèi)普通辦公室內(nèi)普通交談聲，小型空調(diào)機普通交談聲，小型空調(diào)機大聲交談，收音機，較吵的街道大聲交談，收音機，較吵的街道空壓機站，泵房，嘈雜的街道空壓機站，泵房，嘈雜的街道 織布機，電鋸，砂輪機，大鼓風(fēng)機織布機，電鋸，砂輪機，大鼓風(fēng)機表表6-4 6-4 幾種常見聲源的幾種常見聲源的A

14、 A 聲級聲級華北電力大學(xué)工業(yè)工程（三）等效連續(xù)聲級 n等效連續(xù)聲級是指某一段時間內(nèi)的A聲級能量平均值，簡稱等效聲級或平均聲級，用符號Leq表示，單位是dB(A) 式中，LPA(t)為瞬間A聲級（dB(A)）； T為總測量時間（s）。TtLeqdtTLPA0)(1 . 0101lg10華北電力大學(xué)工業(yè)工程 （四）統(tǒng)計聲級 n統(tǒng)計聲級的物理定義為達到或大于某一統(tǒng)計聲級的物理定義為達到或大于某一聲級的概率，用符號聲級的概率，用符號Ls表示表示 n噪聲的統(tǒng)計特征符合正態(tài)分布，則噪聲的統(tǒng)計特征符合正態(tài)分布，則 25060eqdLL1090dLL華北電力大學(xué)工業(yè)工程第二節(jié)第二節(jié) 噪聲及其對人的影響噪聲及

15、其對人的影響n一、噪聲及其來源一、噪聲及其來源 n工業(yè)噪聲工業(yè)噪聲 n工業(yè)噪聲主要包括空氣動力噪聲、機械噪聲和工業(yè)噪聲主要包括空氣動力噪聲、機械噪聲和電磁噪聲電磁噪聲 n交通噪聲交通噪聲 n交通噪聲主要指的是機動車輛、火車、飛機和交通噪聲主要指的是機動車輛、火車、飛機和船舶噪聲。船舶噪聲。 華北電力大學(xué)工業(yè)工程一、噪聲及其來源一、噪聲及其來源n建筑施工噪聲 n建筑施工噪聲聲音強度很高又屬于露天作業(yè)，因此污染也十分嚴重n社會噪聲 n社會噪聲主要指社會活動和家庭生活所引起的噪聲 華北電力大學(xué)工業(yè)工程二、噪聲對聽力的影響二、噪聲對聽力的影響 n噪聲對人們正常生活的影響的主要表現(xiàn)；n持續(xù)性的強烈噪聲會

16、使人的聽力受到損害；n噪聲性耳聾與噪聲的強度、噪聲的頻率及接觸的時間有關(guān)。華北電力大學(xué)工業(yè)工程三、噪聲對其他生理機能的影響三、噪聲對其他生理機能的影響 n對神經(jīng)系統(tǒng)的影響； n對內(nèi)分泌和心血管系統(tǒng)的影響；n對消化系統(tǒng)的影響。華北電力大學(xué)工業(yè)工程四、噪聲對心理的影響四、噪聲對心理的影響 n噪聲對心理的影響主要是使人產(chǎn)生煩惱、焦急、討厭、生氣等不愉快的情緒 n脈沖噪聲比連續(xù)噪聲的影響更甚，響度越大影響也越大 華北電力大學(xué)工業(yè)工程五、噪聲對語言交流的影響五、噪聲對語言交流的影響 n聲音的掩蔽效應(yīng)；n語言干擾級(SIL)是評價噪聲對語言通訊干擾程度的評價參量。華北電力大學(xué)工業(yè)工程六、噪聲對作業(yè)能力和工

17、效的影響六、噪聲對作業(yè)能力和工效的影響 n噪聲直接或間接地影響工作效率 n噪聲干擾對人的腦力勞動的影響 華北電力大學(xué)工業(yè)工程第三節(jié)第三節(jié) 噪聲測量及評價標準噪聲測量及評價標準 噪聲的測量噪聲的測量 （一）室內(nèi)噪聲的測量（一）室內(nèi)噪聲的測量n圖6-3為聲級計。測量室內(nèi)噪聲時，將聲級計傳聲器放在操作人員耳朵處或放在工作面附近，選擇若干個測點，進行測量。n若噪聲有明顯變化或出現(xiàn)間隙，則還應(yīng)測量等效連續(xù)聲級。 圖6-3數(shù)字式聲級計 華北電力大學(xué)工業(yè)工程（1）外形尺寸小于30cm的小型設(shè)備，測點距其表面30cm左右。（2）外形尺寸在30100cm的中型設(shè)備，測點距其表面50cm左右。（3）外形尺寸大于1

18、00cm的較大型設(shè)備，測點距其表面100cm左右。（4）大型或特大型設(shè)備，測點距其表面100500cm左右。 （二）機器設(shè)備噪聲的測量（二）機器設(shè)備噪聲的測量華北電力大學(xué)工業(yè)工程n交通車輛噪聲的測量交通車輛噪聲的測量 測量行駛中的車輛的噪聲，應(yīng)在平坦開闊的區(qū)間中測量行駛中的車輛的噪聲，應(yīng)在平坦開闊的區(qū)間中進行工作。進行工作。 測量行駛時車內(nèi)的噪聲，要求車窗緊閉，測點選擇測量行駛時車內(nèi)的噪聲，要求車窗緊閉，測點選擇在車內(nèi)中央且離地在車內(nèi)中央且離地1.2m1.2m處、在司機、乘客的頭部附近，處、在司機、乘客的頭部附近，分別記錄加速、滿載、慣性行駛及制動時的情況。分別記錄加速、滿載、慣性行駛及制動時

19、的情況。 測量行駛時車外的噪聲，測點取距離車體中心線測量行駛時車外的噪聲，測點取距離車體中心線7.5米、距地面或軌道上方米、距地面或軌道上方1.2m高處。高處。 （三）交通車輛噪聲的測量（三）交通車輛噪聲的測量華北電力大學(xué)工業(yè)工程二、噪聲評價標準二、噪聲評價標準 n以等效連續(xù)聲級為指標 n以等效連續(xù)聲級、統(tǒng)計聲級為指標 n以語言干擾聲級為指標 華北電力大學(xué)工業(yè)工程n(一一)國外噪聲標準國外噪聲標準n聽力保護的噪聲標準（A聲級）n環(huán)境噪聲標準 n(二二)中國噪聲標準中國噪聲標準 二、噪聲評價標準二、噪聲評價標準華北電力大學(xué)工業(yè)工程表表6-5 6-5 聽聽力保護的噪聲標準（力保護的噪聲標準（A A

20、聲級）聲級）每個工作日每個工作日允許工作時允許工作時間間/h/hISOISO（19711971年）年）允許噪聲級允許噪聲級/dB(A)/dB(A)美國政府美國政府（19691969年）年）美國工業(yè)衛(wèi)生美國工業(yè)衛(wèi)生醫(yī)師協(xié)會醫(yī)師協(xié)會（19771977年）年）8 84 42 21 11/21/21/49090939397979999102102115115（最高限（最高限）909095951001001051051101101151158585909095951001001051051101101.國外聽力保護的噪聲標準（A聲級）華北電力大學(xué)工業(yè)工程 1971 1971年年ISOISO提出的提出的I

21、SORl996ISORl996環(huán)境噪聲標準是：住宅環(huán)境噪聲標準是：住宅區(qū)室外噪聲標準為區(qū)室外噪聲標準為353545dB(A)45dB(A)。不同時間應(yīng)按表。不同時間應(yīng)按表6-66-6修正，不同地區(qū)按表修正，不同地區(qū)按表6-76-7修正，室內(nèi)按表修正，室內(nèi)按表6-86-8修正。非修正。非住宅區(qū)的室內(nèi)噪聲標準見表住宅區(qū)的室內(nèi)噪聲標準見表6-96-9 。時時 間間修正值修正值/dB(A)/dB(A)白天白天晚上晚上深夜深夜0 0-5-510101515表表6-6 6-6 不同時間環(huán)境噪聲標準修正表不同時間環(huán)境噪聲標準修正表2.國外環(huán)境噪聲標準華北電力大學(xué)工業(yè)工程表表6-7 6-7 不同地區(qū)環(huán)境噪聲標

22、準修正表不同地區(qū)環(huán)境噪聲標準修正表地 區(qū)修正值/dB(A)鄉(xiāng)村住宅、醫(yī)院療養(yǎng)區(qū)郊區(qū)住宅、小馬路市 區(qū)工商業(yè)和交通混合區(qū)城市中心工業(yè)地區(qū)05101520252.國外環(huán)境噪聲標準華北電力大學(xué)工業(yè)工程表表6-8 6-8 室內(nèi)噪聲標準修正室內(nèi)噪聲標準修正表表窗戶條件修正值/dB(A)開 窗單層窗雙層窗-10-15-202.國外環(huán)境噪聲標準華北電力大學(xué)工業(yè)工程表表6-9 6-9 非住宅區(qū)室內(nèi)噪聲標準非住宅區(qū)室內(nèi)噪聲標準場 所修正值/dB(A)辦公室、商店、小餐廳、會議室大餐廳、帶打字機的辦公室、體育館大的打字機室車間(根據(jù)不同用途)35455545752.國外環(huán)境噪聲標準華北電力大學(xué)工業(yè)工程（二）中國噪

23、聲標準（二）中國噪聲標準 我國曾先后公布了多個重要的噪聲標準，如工業(yè)企業(yè)噪聲衛(wèi)生標準、城市環(huán)境噪聲標準和機動車輛噪聲標準等。 2002年經(jīng)國家衛(wèi)生部正式工業(yè)企業(yè)設(shè)計衛(wèi)生標準GBZ 1-2002中規(guī)定：具有生產(chǎn)性噪聲的車間應(yīng)盡量遠離其他非噪聲作業(yè)車間、行政區(qū)和生活區(qū)；噪聲較大的設(shè)備應(yīng)盡量將噪聲源與操作人員隔開；工藝允許遠距離控制的，可設(shè)置隔聲操作(控制)室。工作場所操作人員每天連續(xù)接觸噪聲8小時，噪聲聲級衛(wèi)生限值為85dB(A)。 華北電力大學(xué)工業(yè)工程表表6-10 6-10 工作地點噪聲聲級的衛(wèi)生標準工作地點噪聲聲級的衛(wèi)生標準日接觸噪聲時間/h 衛(wèi)生限值/dB(A) 8 85 4 88 2 91

24、 1 94 1/2 97 1/4 100 1/8 103 最高不得超過115dB(A) 華北電力大學(xué)工業(yè)工程 表表6-11 6-11 非噪聲工作地點噪聲聲級的衛(wèi)生限值非噪聲工作地點噪聲聲級的衛(wèi)生限值地點名稱衛(wèi)生限值dB(A)工效限值/dB(A)噪聲車間辦公室75不得超過55非噪聲車間辦公室60會議室60計算機室、精密加工室70華北電力大學(xué)工業(yè)工程表表6-13 6-13 城市城市5 5類環(huán)境噪聲標準值類環(huán)境噪聲標準值* *地地 區(qū)區(qū)聲級聲級/ dB(A)/ dB(A)白天（白天（7 72121時）時）聲級聲級/ dB(A)/ dB(A)夜間夜間特別需要安靜地區(qū)特別需要安靜地區(qū)一般居民、文教區(qū)一般

25、居民、文教區(qū)居民、商業(yè)、工業(yè)混雜區(qū)居民、商業(yè)、工業(yè)混雜區(qū)工業(yè)區(qū)工業(yè)區(qū)城市中的道路交通干線兩側(cè)區(qū)城市中的道路交通干線兩側(cè)區(qū)域、穿越城區(qū)的內(nèi)河航道兩側(cè)域、穿越城區(qū)的內(nèi)河航道兩側(cè)區(qū)域等區(qū)域等5050555560606565 70704040454550505555 5555* 摘自中華人民共和國城市區(qū)域環(huán)境噪聲標準GB309693 華北電力大學(xué)工業(yè)工程第四節(jié)第四節(jié) 噪聲控制噪聲控制n聲源控制 n控制噪聲的傳播n操作者的聽力保護 華北電力大學(xué)工業(yè)工程聲源控制聲源控制 n 降低機械噪聲降低機械噪聲 n選擇發(fā)聲小的材料 n改變機械傳動方式 n改進設(shè)備機械結(jié)構(gòu) n降低空氣動力性噪聲降低空氣動力性噪聲 華北電

26、力大學(xué)工業(yè)工程控制噪聲的傳播 n對工廠各區(qū)域合理布局 n調(diào)整聲源的指向 n充分利用天然地形 n采用吸聲、隔聲、消聲等措施 n采用隔振與減振措施 華北電力大學(xué)工業(yè)工程第五節(jié)第五節(jié) 振動環(huán)境振動環(huán)境n人體振動特性人體振動特性 n人體對振動頻率的反應(yīng)人體對振動頻率的反應(yīng) n振動對人體的影響振動對人體的影響 n振動對工效的影響振動對工效的影響 n振動的評價振動的評價n振動的測量振動的測量 n振動的控制與防護振動的控制與防護 華北電力大學(xué)工業(yè)工程一、人體振動特性一、人體振動特性 n人體是一個復(fù)雜的振動系統(tǒng)，其動力學(xué)效應(yīng)主要由頻率響應(yīng)和幅度響應(yīng)構(gòu)成 。n人體頻率響應(yīng)特性分為低頻反應(yīng)部分和高頻反應(yīng)部分，其分

27、界點大致是50 Hz 。華北電力大學(xué)工業(yè)工程二、人體對振動頻率的反應(yīng)二、人體對振動頻率的反應(yīng) n人體對低頻反應(yīng)的主要現(xiàn)象是身體共振。人體對低頻反應(yīng)的主要現(xiàn)象是身體共振。n振動能量在人體內(nèi)的傳遞率逐漸衰減，振動能量在人體內(nèi)的傳遞率逐漸衰減，其生物效應(yīng)也相應(yīng)減弱其生物效應(yīng)也相應(yīng)減弱 。華北電力大學(xué)工業(yè)工程三、振動對人體的影響三、振動對人體的影響 n全身振動對人體的影響 n局部振動對人體的影響 n振動的心理效應(yīng) 華北電力大學(xué)工業(yè)工程全身振動多為低頻大幅度的振動。全身振動多為低頻大幅度的振動。全身振動能引起前庭器官、內(nèi)分泌系統(tǒng)、循環(huán)系統(tǒng)、消全身振動能引起前庭器官、內(nèi)分泌系統(tǒng)、循環(huán)系統(tǒng)、消化系統(tǒng)和植物神

28、經(jīng)系統(tǒng)等一系列變化，并使人產(chǎn)生疲勞、化系統(tǒng)和植物神經(jīng)系統(tǒng)等一系列變化，并使人產(chǎn)生疲勞、勞動機能衰退等主觀感覺。勞動機能衰退等主觀感覺。由于人體不同部位和系統(tǒng)有各自的固有頻率，所以當(dāng)人由于人體不同部位和系統(tǒng)有各自的固有頻率，所以當(dāng)人體承受的振動頻率接近或等于某一部位的固有頻率時，體承受的振動頻率接近或等于某一部位的固有頻率時，就會產(chǎn)生共振，共振使得生理效應(yīng)增大。如果是重要的就會產(chǎn)生共振，共振使得生理效應(yīng)增大。如果是重要的器官發(fā)生了共振，則人體的反應(yīng)最強烈。器官發(fā)生了共振，則人體的反應(yīng)最強烈。1.全身振動對人體的影響 華北電力大學(xué)工業(yè)工程局部振動病是長期使用振動工具引起的。局部振動能引起神經(jīng)系統(tǒng)、

29、循環(huán)系統(tǒng)、骨關(guān)節(jié)肌肉運動系局部振動能引起神經(jīng)系統(tǒng)、循環(huán)系統(tǒng)、骨關(guān)節(jié)肌肉運動系統(tǒng)的障礙及其他系統(tǒng)不同程度的機能改變。統(tǒng)的障礙及其他系統(tǒng)不同程度的機能改變。振動的早期影響以神經(jīng)系統(tǒng)受損為主。一般情況下先出現(xiàn)振動的早期影響以神經(jīng)系統(tǒng)受損為主。一般情況下先出現(xiàn)神經(jīng)末梢病變（功能受損），繼而發(fā)生中樞神經(jīng)系統(tǒng)病變神經(jīng)末梢病變（功能受損），繼而發(fā)生中樞神經(jīng)系統(tǒng)病變（大腦皮層功能簡下降，反應(yīng)時間延長，血壓不穩(wěn)）。（大腦皮層功能簡下降，反應(yīng)時間延長，血壓不穩(wěn)）。振動對骨骼肌肉系統(tǒng)的影響表現(xiàn)為肌無力，肌肉疼痛和萎振動對骨骼肌肉系統(tǒng)的影響表現(xiàn)為肌無力，肌肉疼痛和萎縮。振動對胃腸功能、婦女月經(jīng)、生理及生殖功能也可能縮

30、。振動對胃腸功能、婦女月經(jīng)、生理及生殖功能也可能發(fā)生影響。發(fā)生影響。 2局部振動對人體的影響華北電力大學(xué)工業(yè)工程振動引起的心理效應(yīng)主要是感覺不舒適和煩惱，甚至疼痛，進而影響工效。不同的振動參數(shù)下人體受振時的主觀感覺不同。坐姿的人，對12 Hz的輕度振動感覺輕松和舒適；對48 Hz的中度振動，感覺十分不適。 3. 振動的心理效應(yīng)華北電力大學(xué)工業(yè)工程四、振動對工效的影響四、振動對工效的影響 n對人體視覺的影響對人體視覺的影響 n對操作反應(yīng)的影響對操作反應(yīng)的影響 華北電力大學(xué)工業(yè)工程振動對視覺績效的影響主要有兩種情形：視覺對象處在振動環(huán)境中；觀察者處于振動環(huán)境中。 （1）對視覺辨認績效的影響圖6-4

31、人受橫向水平振動時的選擇反應(yīng)時間 華北電力大學(xué)工業(yè)工程通過手或足操縱控制器以追蹤某一活動目標的追蹤活動是比較典型的操作動作。振動引起操縱界面的運動可使手控工效降低，這是由于手、腳和人 機界面的振動，使人們的動作不協(xié)調(diào)、操縱誤差大大增加。 （2）對操作動作的影響圖6-5垂直振動時人的手眼協(xié)調(diào)的平均動作時問 華北電力大學(xué)工業(yè)工程（一）振動評價標準一）振動評價標準1國際標準化組織提出的“人承受全身振動的評價指南” IS02631-1989（E）該標準根據(jù)加速度有效值（0.120m/s2）、振動頻率（1/3倍頻程的中心頻率，180 Hz）、振動方向（Z軸向，X、Y軸向）、接觸振動持續(xù)時間（1分鐘到24

32、小時）這四個振動參數(shù)制定了全身振動評價的界限曲線，并依據(jù)參數(shù)之間的關(guān)系來評價全身振動對人體的影響。五、振動的評價五、振動的評價華北電力大學(xué)工業(yè)工程（一）振動評價標準一）振動評價標準圖6-6 全身振動允許界限 華北電力大學(xué)工業(yè)工程(1)(1)疲勞一工作效率降低界限。疲勞疲勞一工作效率降低界限。疲勞工作效率降低界限是工作效率降低界限是從振動引起人體疲勞，從而影響其工作效率的角度而確立從振動引起人體疲勞，從而影響其工作效率的角度而確立的。超過這個界限，人會產(chǎn)生疲勞，降低工效。圖的。超過這個界限，人會產(chǎn)生疲勞，降低工效。圖6-66-6所示所示的界限正是疲勞一工作效率降低界限。該界限主要用于勞的界限正是

33、疲勞一工作效率降低界限。該界限主要用于勞動環(huán)境振動評價。動環(huán)境振動評價。(2)(2)舒適性降低界限。舒適性降低界限以不影響人的日?；钍孢m性降低界限。舒適性降低界限以不影響人的日?；顒踊蚬ぷ髦械幕緞幼鲃踊蚬ぷ髦械幕緞幼? (如飲食、閱讀或書寫等如飲食、閱讀或書寫等) )為基礎(chǔ)，此為基礎(chǔ)，此界限與保持在振動環(huán)境下人體的舒適感有關(guān)。它比界限與保持在振動環(huán)境下人體的舒適感有關(guān)。它比 疲勞一工作效率降低界限的振動級低疲勞一工作效率降低界限的振動級低10dB10dB，超過這個界限，超過這個界限，人可能不舒適。該界限較多用于交通工具振動評價。人可能不舒適。該界限較多用于交通工具振動評價。（一）振動評價標

34、準一）振動評價標準華北電力大學(xué)工業(yè)工程(3)受振極限(或健康界限)。受振極限是區(qū)分振動強度對人體健康與安全是否有損害的界限。它比疲勞工作效率降低界限的振動級高6 dB，超過這個界限，會影響人體健康與安全。（一）振動評價標準一）振動評價標準華北電力大學(xué)工業(yè)工程 GBZl-2002工業(yè)企業(yè)設(shè)計衛(wèi)生標準中對工作場所的振動強度規(guī)定如下：局部振動作業(yè)，其接振強度4小時等能量頻率計權(quán)振動加速度不得超過5 m/s2，接振時間少于4小時可按表6-17適當(dāng)放寬。 2我國振動控制標準華北電力大學(xué)工業(yè)工程表表6-17 6-17 局部振動強度衛(wèi)生限值局部振動強度衛(wèi)生限值日接振時間/h衛(wèi)生限值/(m/s2)246128

35、1122我國振動控制標準華北電力大學(xué)工業(yè)工程表表6-18 6-18 全身振動強度衛(wèi)生限值全身振動強度衛(wèi)生限值工作日接觸時間/h衛(wèi)生限值dB(A)(m/s2)81160.624120.81.12.51231.41.0127.62.40.5131.13.6華北電力大學(xué)工業(yè)工程六、振動的測量六、振動的測量 n振動測量是測量振動強度、頻率及不同頻率下的加速度 n把聲級計上的電容傳聲器換成振動傳感器，就可以用于振動測量 華北電力大學(xué)工業(yè)工程（1 1）減少和消除振源。這是減少振動最根本的措施。通常采減少和消除振源。這是減少振動最根本的措施。通常采取以下方法：取以下方法：1） 隔離振源。隔離振源。2 2）改

36、進生產(chǎn)工藝，如用液壓、焊接代替鉚接可消除或減少振改進生產(chǎn)工藝，如用液壓、焊接代替鉚接可消除或減少振動。動。3)3)增加設(shè)備的阻尼，如采用吸振材料、安裝阻尼器或阻尼環(huán)、增加設(shè)備的阻尼，如采用吸振材料、安裝阻尼器或阻尼環(huán)、附加彈性阻尼材料等，以減輕設(shè)備的振動。對于可能引起機械附加彈性阻尼材料等，以減輕設(shè)備的振動。對于可能引起機械振動的陳舊設(shè)備，應(yīng)定期檢查、維修或改造。振動的陳舊設(shè)備，應(yīng)定期檢查、維修或改造。4 4）采取隔振、吸振、阻尼等措施來消除或減小振動，阻止振）采取隔振、吸振、阻尼等措施來消除或減小振動，阻止振動的傳播，最大限度地減少振動對人體的不良影響。例如動的傳播，最大限度地減少振動對人體

37、的不良影響。例如設(shè)計設(shè)計減振座椅、彈性墊，以緩沖振動對人的影響減振座椅、彈性墊，以緩沖振動對人的影響 七、振動的控制與防護七、振動的控制與防護華北電力大學(xué)工業(yè)工程5)5)采用鋼絲彈簧類、橡膠類、軟木類、氈板、空氣彈簧采用鋼絲彈簧類、橡膠類、軟木類、氈板、空氣彈簧和油壓減振器等多種形式的減振器。和油壓減振器等多種形式的減振器。 6)6)降低設(shè)備減振系統(tǒng)的共振頻率。可通過減少系統(tǒng)剛降低設(shè)備減振系統(tǒng)的共振頻率?？赏ㄟ^減少系統(tǒng)剛性系數(shù)或增加質(zhì)量來降低共振頻率。例如，風(fēng)扇、吹風(fēng)性系數(shù)或增加質(zhì)量來降低共振頻率。例如，風(fēng)扇、吹風(fēng)機、泵、空氣壓縮機等，常用增加質(zhì)量的方法來降低共機、泵、空氣壓縮機等，常用增加質(zhì)量的方法來降低共振頻率。振頻率。（2 2）個體防護。使用防振手套，在全身振動時使用防）個體防護。使用防振手套，在全身振動時使用防振鞋等。振鞋等。由于防振鞋內(nèi)有由微孔橡膠做成鞋墊，