必學噪聲(聲壓級)

1、. .第5章 噪聲監(jiān)測本章教學目的、要求1 掌握噪聲的概念、分類、危害；2 了解噪聲監(jiān)測參數(shù)； 3掌握噪聲測量儀器構(gòu)造、原理、操作方法； 4掌握噪聲監(jiān)測方法。本章重點 噪聲的分類、危害；等效連續(xù)聲級、計權(quán)聲級、聲級計；噪聲監(jiān)測。本章難點等效連續(xù)聲級、噪聲監(jiān)測本章教學目錄5.1概述 5.2噪聲監(jiān)測5.1 概述5.1.1噪聲的概念聲音：受作用的空氣發(fā)生振動，當振動頻率在20-20000Hz時作用于人的耳鼓膜而產(chǎn)生的感覺。噪聲：為人們生活和工作所不需要的聲音。5.1.2噪聲的分類5.1.2.1 機理分類從噪聲發(fā)生的機理，可將噪聲分為三大類：(1)空氣動力性噪聲：是由氣體振動產(chǎn)生的，當氣體中存在渦流或

2、發(fā)生壓力突變時引起氣體的擾動。(2)機械性噪聲：是固體振動產(chǎn)生的，在撞擊、摩擦、交變作用應(yīng)力作用下，機械金屬板、軸承、齒輪等發(fā)生的振動。(3)電磁性噪聲：是由于磁場脈動、磁致伸縮、電源頻率脈動等引起電氣部件的振動而產(chǎn)生的。5.1.2.2 按來源分類一是交通噪聲：指機動車輛、船舶、航空器等交通運輸工具在運行過程中產(chǎn)生的噪聲；二是工廠噪聲：指工礦企業(yè)在生產(chǎn)活動中各種機械設(shè)備產(chǎn)生的噪聲；三是建筑施工噪聲：指在施工活動中由各種建筑施工機械運轉(zhuǎn)時產(chǎn)生的噪聲；四是社會生活噪聲：指人類的社會活動和家庭活動產(chǎn)生的噪聲。五是自然噪聲：指除去交通、工業(yè)、建筑施工、社會生活噪聲的其他噪聲。5.1.3環(huán)境噪聲的主要特

3、征(1) 噪聲是感覺公害(2) 噪聲具有局限性和分散性5.1.4噪聲的危害(1)損傷聽力，造成噪聲性耳聾在強噪聲下工作一天，只要噪聲不是過強120分貝以上，事后只產(chǎn)生暫時性的聽力損失，經(jīng)過休息可以恢復；但如果長期在強噪聲下工作，每天雖可以恢復，經(jīng)過一段時間后，就會產(chǎn)生永久性的聽力損失，過強的噪聲還能殺傷人體。見表5-1。(2)干擾睡眠(3)干擾語言通訊。見表5-2。(4)影響人的心理變化(5)能誘發(fā)多種疾病5.1.5噪聲監(jiān)測參數(shù)及其分析5.1.5.1聲功率、聲強和聲壓1聲功率W聲功率是指單位時間內(nèi)，聲波通過垂直于傳播方向某指定面積的聲能量。 在噪聲監(jiān)測中，聲功率是指聲源總聲功率。單位為W。 2

4、聲強I 聲強是指單位時間內(nèi)，聲波通過垂直于聲波傳播方向單位面積的聲能量。單位為 W/米2W/m2。 3聲壓P 聲壓是空氣受聲波干擾而產(chǎn)生的壓力增值。單位為Pa。聲波在空氣中傳播時形成壓縮和稀疏交替變化，所以壓力增值是正負交替的。但通常講的聲壓是取均方根值，叫有效聲壓，故實際上總是正值，對于球面波和平面波，聲壓與聲強的關(guān)系：I = P2/c式中：-空氣密度；c-聲速。5.1.5.2 分貝、聲功率級、聲強級和聲壓級1 分貝 人們?nèi)粘Ｉ钪新牭降穆曇?，假設(shè)以聲壓值表示，由于變化范圍非常大，可以達六個數(shù)量級以上，同時由于人體聽覺對聲信號強弱刺激反響不是線形的，而是成對數(shù)比例關(guān)系。所以采用分貝來表達聲學

5、量值。所謂分貝是指兩個一樣的物理量例A1和A0之比取以10為底的對數(shù)并乘以10或20。N=10lg(A1/A0)分貝符號為"dB"，它是無量綱的。式中：A0是基準量或參考量，A1是被量度量。被量度量和基準量之比取對數(shù)，這對數(shù)值稱為被量度量的"級"。2聲功率級Lw =10lg(W/W0)式中：Lw聲功率級dB；W聲功率W；W0基準聲功率，為10-12 W。 3聲強級LI = 10lg(I/I0)式中：LI聲強級(dB)；I聲強W/m2；I0基準聲強，為10-12 W/m2。 4聲壓級LP = 20lg(P/P0)式中：LP聲壓級dB；P聲壓Pa；P0基準聲

6、壓，為2×10-5Pa，該值是對1000Hz聲音人耳剛能聽到的最低聲壓。5.1.5.3 噪聲的疊加和相減1噪聲的疊加兩個以上獨立聲源作用于某一點，產(chǎn)生噪聲的疊加。聲能量是可以代數(shù)相加的，設(shè)兩個聲源的聲功率分別為W1和W2，那么總聲功率W總=W1+W2。而兩個聲源在某點的聲強為I1和I2時，疊加后的總聲強:I總= I1+I2。但聲壓不能直接相加?？偮晧杭墸篖P=10lg10(Lp1/10)+10(Lp2/10)式中 LP總聲壓級，dB；LP1聲源1的聲壓級，dB；LP2聲源2的聲壓級，dB。如LP1=LP2，即兩個聲源的聲壓級相等，那么總聲壓級：LP =LP1+10lg2LP1+3(d

7、B)也就是說，作用于某一點的兩個聲源聲壓級相等，其合成的總聲壓級比一個聲源的聲壓級增加3dB。當聲壓級不相等時，按上式計算較麻煩?？梢岳脠D11-1或表11-3查值來計算。方法是：設(shè)LP1>LP2,以LP1-LP2值按表或圖查得LP，那么總聲壓級LP總=LP1+LP。圖5-1兩噪聲聲源疊加曲線 表5-3 分貝和的增值表LP1和LP2的級差(LP1-LP2)012345678910增值LP3.02.52.11.81.51.21.00.80.60.50.42噪聲的相減噪聲測量中經(jīng)常碰到如何扣除背景噪聲問題，這就是噪聲相減問題。通常是指噪聲源的聲級比背景噪聲高，但由于后者的存在使測量讀數(shù)增高，

8、需要減去背景噪聲。方法是：以LP>LP1，按圖5-2查得LP，那么LP2=LP-LP圖5-2為背景噪聲修正曲線，例：為測定某車間中一臺機器的噪聲大小，從聲級計上測得聲級為104dB,當機器停頓工作，測得背景噪聲為100dB，求該機器噪聲的實際大小。解：設(shè)有背景噪聲時測得的噪聲為LP，背景噪聲為LP1，機器實際噪聲級為LP2。由題意可知LP-LP1=4dB，從圖11-2中可查得LP=2.2dB,因此該機器的實際噪聲聲級為：LP2=LP -LP=104dB-2.2dB=101.8dB。5.1.5.4響度和響度級1響度N響度是人耳判別聲音由輕到響的強度等級概念，它不僅取決于聲音的強度(如聲壓級

9、)，還與它的頻率及波形有關(guān)。響度的單位為"宋"，1宋的定義為聲壓級為40dB,頻率為1000Hz，且來自聽者正前方的平面波形的強度。如果另一個聲音聽起來比1宋的聲音大n倍，即該聲音的響度為n宋。2響度級(LN)響度級是建立在兩個聲音主觀比較根底上的。定義1000Hz純音聲壓級的分貝值為響度級的數(shù)值，任何其他頻率的聲音，當調(diào)節(jié)1000Hz純音的強度使之與這聲音一樣響時，那么這1000Hz純音的聲壓級分貝值就定為這一聲音的響度級值。響度級用LN表示，單位是"方"。如果某噪聲聽起來與聲壓級為120dB，頻率為1000Hz的純音一樣響，那么該噪聲的響度級就是12

10、0方。見圖5-3。3響度與響度級的關(guān)系根據(jù)大量的實驗得到，響度級每改變10方，響度加倍或減半。它們的數(shù)學關(guān)系式為：N = 2(LN-40)/10 或 LN = 40+33lgN5.1.5.5 A計權(quán)聲級為了能用儀器直接反映人的主觀響度感覺的評價量，有關(guān)人員在噪聲測量儀器聲級計中設(shè)計了一種特殊濾波器，叫計權(quán)網(wǎng)絡(luò)。通過計權(quán)網(wǎng)絡(luò)測得的聲壓級，已不再是客觀物理量的聲壓級，而叫計權(quán)聲壓級或計權(quán)聲級，簡稱聲級。通用的有A、B、C、D四種計權(quán)聲級。A計權(quán)聲級是模擬人耳對55dB以下低強度噪聲的頻率特性；人們發(fā)現(xiàn)A聲級(LA)用來作噪聲度量標準，能較好地反映出人們對噪聲吵鬧的主觀感覺。因此，A聲級幾乎成為一切

11、噪聲評價的根本值。對穩(wěn)定噪聲可以直接用A聲級評價。見圖5-4。圖5-4 常見環(huán)境噪聲5.1.5.6等效連續(xù)聲級、噪聲污染級和晝夜等效聲級1等效連續(xù)聲級 A計權(quán)聲級能夠較好地反映人耳對噪聲的強度與頻率的主觀感覺，因此對一個連續(xù)的穩(wěn)態(tài)噪聲，它是一種較好的評價方法，但對一個起伏的或不連續(xù)的噪聲，A計權(quán)聲級就顯得不適宜了。例如，交通噪聲隨車流量和種類而變化；又如，一臺機器工作時其聲級是穩(wěn)定的，但由于它是間歇地工作，與另一臺聲級一樣但連續(xù)工作的機器對人的影響就不一樣。因此提出了一個用噪聲能量按時間平均方法來評價噪聲對人影響的問題，即等效連續(xù)聲級，符號“Leq。它是用一個一樣時間內(nèi)聲能與之相等的連續(xù)穩(wěn)定的

12、A聲級來表示該段時間內(nèi)的噪聲的大小。例如，有兩臺聲級為85dB的機器，第一臺連續(xù)工作8小時，第二臺間歇工作，其有效工作時間之和為4小時。顯然作用于操作工人的平均能量是前者比后者大一倍，即大3dB。因此，等效連續(xù)聲級反映在聲級不穩(wěn)定的情況下，人實際所承受的噪聲能量的大小，它是一個用來表達隨時間變化的噪聲的等效量。Leq=10lg1/T100.1LAdt式中：LA 某時刻t的瞬時A聲級dB；T 規(guī)定的測量時間s。如果數(shù)據(jù)符合正態(tài)分布，那么可用下面近似公式計算：LeqL50+d2/60, d=L10-L90其中L10、L50、L90為累積百分聲級，其定義是：L10測量時間內(nèi)，10%的時間超過的噪聲級

13、，相當于噪聲的平均峰值；L50測量時間內(nèi)，50%的時間超過的噪聲級，相當于噪聲的平均值；L90測量時間內(nèi)，90%的時間超過的噪聲級，相當于噪聲的背景值；d噪聲的起伏程度。累積百分聲級L10、L50和L90的計算方法有兩種：其一是在正態(tài)概率紙上畫出累積分布曲線，然后從圖中求得；另一種簡便方法是將測定的一組數(shù)據(jù)例如100個，從小到大排列，第10個數(shù)據(jù)即為L90，第50個數(shù)據(jù)即為L50，第90個數(shù)據(jù)即為L10。2噪聲污染級許多非穩(wěn)態(tài)噪聲的實踐說明，漲落的噪聲所引起人的煩惱程度比等能量的穩(wěn)態(tài)噪聲要大，并且與噪聲暴露的變化率和平均強度有關(guān)。經(jīng)實驗證明，在等效連續(xù)聲級的根底上加上一項表示噪聲變化幅度的量，

14、更能反映實際污染程度。用這種噪聲污染級評價航空或道路的交通噪聲比較恰當。故噪聲污染級LNP公式為：LNP = Leq + K式中：K常數(shù)，對交通和飛機噪聲取值2.56；噪聲測量的標準偏差。3晝夜等效聲級也稱日夜平均聲級，符號“Ldn。用來表達社會噪聲晝夜間的變化情況，晝夜等效聲級Ldn表達式為：Ldn=10lg式中：Ld白天的等效聲級，時間從6002200，共16個小時；Ln夜間的等效聲級，時間從2200第二天的600，共8個小時。為說明夜間噪聲對人的煩擾更大，故計算夜間等效聲級這一項時應(yīng)加上10dB。5.1.5.7 噪聲的頻譜分析除頻率單一的純音外，一般聲音都是由許多不同頻率、不同強度的純音

15、組合而成。以聲壓級為縱坐標，頻率的橫坐標繪制成的噪聲特性曲線稱為噪聲頻譜圖，見圖5-5。研究噪聲的頻譜分析很重要，它能深入了解噪聲聲源的特性，幫助尋找主要的噪聲污染源，并為噪聲控制提供依據(jù)。圖5-5 某鼓風機的噪聲頻譜 噪聲頻譜能形象地反映出聲音的頻率分布和聲級大小的關(guān)系。人耳不僅對聲壓微小變化的識別能力較差，同樣對聲頻的微小變化也難于識別。因此，在噪聲監(jiān)測中，為了方便，將動態(tài)范圍內(nèi)大的連續(xù)聲譜(2020000Hz)劃分為假設(shè)干個局部，每個局部叫做頻帶。f0、f1、f2分別為該頻節(jié)的中心頻率、最低頻率、最高頻率。5.2 噪聲監(jiān)測5.2.1噪聲測量儀器 了解噪聲測量儀器的根本構(gòu)造和工作原理，掌握

16、儀器的功能和適用場合，學會儀器的正確使用方法，并能判別和排除儀器的常見故障，應(yīng)是監(jiān)測人員所具備的最根本技能。噪聲測量儀器的測量內(nèi)容有噪聲的強度，主要是聲場中的聲壓，至于聲強、聲功率的直接測量較麻煩，故較少直接測量；其次是測量噪聲的特征，即聲壓的各種頻率組成成分。隨著現(xiàn)代電子技術(shù)的飛速開展，噪聲測量儀器開展也很快。在噪聲測量中，人們可根據(jù)不同的測量與分析目的，選用不同的儀器，采用相應(yīng)的測量方法。 常用的測量儀器有聲級計、頻譜分析儀、自動記錄儀、錄音機和實時分析儀等。5.2.1.1 聲級計聲級計也稱噪聲計，它是用來測量噪聲的最根本儀器。1聲級計的工作原理工作原理是：聲壓大小經(jīng)傳聲器后轉(zhuǎn)換成電壓信號

17、，此信號經(jīng)前置放大器放大后，最后從顯示儀上指示出聲壓級的分貝數(shù)值。見圖5-6。圖5-6 聲級計工作方框圖圖5-7PSJ-2聲級計外形圖2種類聲級計整機靈敏度是指在標準條件下測量1000Hz純音所表現(xiàn)出的精度。根據(jù)該精度，聲級計可分為兩大類：一類是普通聲級計，它對傳聲器要求不太高，其動態(tài)范圍和頻響平直范圍較狹，一般不與帶通濾波器相聯(lián)用；另一類是精度聲級計，其傳聲器要求頻響寬、靈敏度高，穩(wěn)定性好，且能與各種帶通濾波器配合使用，放大器輸出可直接和電平計錄器、錄音機相聯(lián)接，可將噪聲訊號顯示或貯存起來。圖5-7是一種普通聲級計的外形圖。5.2.1.2 其它噪聲測量儀器 1頻譜分析儀頻譜分析儀是測量噪聲頻

18、譜的儀器，它的根本組成大致與聲級計相似，只是設(shè)置了完整的計權(quán)網(wǎng)絡(luò)(濾波器)。借助于濾波器的作用，可以將聲頻范圍內(nèi)的頻率分成不同的頻帶進展測量。一般情況下，都采用倍頻程劃分頻帶。如果對噪聲要進展更詳細的頻譜分析，可用1/3頻程劃分頻帶。在沒有專用的頻譜分析儀時，也可以把適當?shù)臑V波器接在聲級計上進展頻譜分析。2自動記錄儀在現(xiàn)場噪聲測量中，為了迅速、準確、詳細的分析噪聲源的特性，常把聲級頻譜儀與自動記錄儀連用。自動記錄儀與聲級計或頻譜分析儀聯(lián)合使用時，可以連續(xù)測量、記錄聲級與頻譜，并能將噪聲隨時間的變化情況記錄下來。 3錄音機 在噪聲測量中，用聲級計或頻譜分析儀往往不能把噪聲的全部情況(如瞬時噪聲)

19、測試下來。為獲得噪聲的全部情況，可先用磁帶錄音機將噪聲錄制下來，然后在實驗室中進展測定和研究。4實時分析儀 實時分析儀是一種數(shù)字式譜線顯示儀，能把測量范圍內(nèi)的輸入信號在極短時間內(nèi)同時反響在一系列信號通道示屏上，通常用于較高要求的研究、測量。5.2.2 噪聲監(jiān)測 城市環(huán)境噪聲監(jiān)測包括：城市區(qū)域環(huán)境噪聲監(jiān)測、城市交通噪聲監(jiān)測、城市環(huán)境噪聲長期監(jiān)測和城市環(huán)境中擾民噪聲源的調(diào)查測試等。11.2.2.1 城市區(qū)域環(huán)境噪聲監(jiān)測 根本測量儀器為精細聲級計或普通聲級計。儀器使用前應(yīng)按規(guī)定進展校準，檢查電池電壓，測量后要求復校一次，前后靈敏度不大于2dB。 布點：將要普查測量的城市分成等距離網(wǎng)格例如500m&#

20、215;500m，測量點設(shè)在每個網(wǎng)格中心，假設(shè)中心點的位置不宜測量如房頂、污溝、禁區(qū)等，可移到旁邊能夠測量的位置。網(wǎng)格數(shù)不應(yīng)少于100個。 測量：測量時一般應(yīng)選在無雨、無雪時特殊情況除外，聲級計應(yīng)加風罩以防止風噪聲干擾，同時也可保持傳聲器清潔。四級以上大風應(yīng)停頓測量。聲級計可以手持或固定在三角架上。傳聲器離地面高1.2米。放在車內(nèi)的，要求傳聲器伸出車外一定距離，盡量防止車體反射的影響，與地面距離仍保持1.2米左右。如固定在車頂上要加以注明，手持聲級計應(yīng)使人體與傳聲器距離0.5米以上。測量的量是一定時間間隔通常為5秒的A聲級瞬時值，動態(tài)特性選擇慢響應(yīng)。 測量時間：分為白天6：00-22：00和夜

21、間22：00-6：00兩局部。隨地區(qū)和季節(jié)不同，上述時間可稍作更改。 測點選擇：測點附近有什么固定聲源或交通噪聲干擾時，應(yīng)加以說明。按上述規(guī)定在每一個測量點，連續(xù)讀取100個數(shù)據(jù)當噪聲漲落較大時應(yīng)取200個數(shù)據(jù)代表該點的噪聲分布。白天和夜間分別測量，測量的同時要判斷和記錄周圍聲學環(huán)境，如主要噪聲來源等。 數(shù)據(jù)處理：由于環(huán)境噪聲是隨時間而起伏的非穩(wěn)態(tài)噪聲，因此測量數(shù)據(jù)一般用統(tǒng)計噪聲級或等效連續(xù)A聲級表示，即把測定數(shù)據(jù)代入有關(guān)公式，計算L10、L50、L90、Leq的算術(shù)平均值L和最大值及標準偏差，確定城市區(qū)域環(huán)境噪聲污染情況。 評價方法：1)數(shù)據(jù)平均法：將全部網(wǎng)點測得的連續(xù)等效A聲級做算術(shù)平均運

22、算，所得到的算術(shù)平均值就代表某一區(qū)域或全市的總噪聲水平。 2)圖示法：即用區(qū)域噪聲污染圖表示。為了便于繪圖，將全市各測點的測量結(jié)果以5dB為一等級，劃分為假設(shè)干等級如56-60，61-65，66-70分別為一個等級，然后用不同的顏色或陰影線表示每一等級，繪制在城市區(qū)域的網(wǎng)格上，用于表示城市區(qū)域的噪聲污染分布。11.2.2.2 城市交通噪聲監(jiān)測布點：在每兩個交通路口之間的交通線上選擇一個測點，測點設(shè)在馬路邊的人行道上，離馬路20cm，這樣的點可代表兩個路口之間的該段道路的交通噪聲。 測量：測量時應(yīng)選在無雨、無雪的天氣進展。測量時間同城市區(qū)域環(huán)境噪聲要求一樣，一般在白天正常工作時間內(nèi)進展測量。每隔5秒記一個瞬時A聲級慢響應(yīng)，連續(xù)記錄200個數(shù)據(jù)。測量的同時記錄車流量輛/h。數(shù)據(jù)處理：測量結(jié)果一般用統(tǒng)計噪聲級和等效連續(xù)A聲級來表示。將每個測點所測得的200個數(shù)據(jù)按從小到大順序排列，第20個數(shù)據(jù)即為L90，第100個數(shù)據(jù)即為L50，第180個數(shù)據(jù)即為L10。經(jīng)歷證明城市交通噪聲測量值根本符合正態(tài)分布，因此，可直接用近似公式計算等效連續(xù)A聲級和標準偏差值。LeqL50+d2/60， d= L10-L90評價方法：1數(shù)據(jù)平均法：全市測量結(jié)果應(yīng)得出全市交通干線的L10、L50、L90、Le