建筑環(huán)境測(cè)量第6章課件

1、1第六章 建筑聲環(huán)境及其測(cè)量 2環(huán)境噪聲及其危害 噪聲的物理量度噪聲的主觀評(píng)價(jià)和噪聲標(biāo)準(zhǔn) 噪聲的測(cè)量 主要內(nèi)容36.1 環(huán)境噪聲及其危害 什么是噪聲？ 人們不愿意聽到的任何聲音空氣聲：經(jīng)空氣和圍護(hù)結(jié)構(gòu)傳播固體聲：振動(dòng)噪聲46.1 環(huán)境噪聲及其危害 建筑物內(nèi)噪聲的來(lái)源室外環(huán)境噪聲 主要有交通運(yùn)輸聲（包括公路、鐵路、航空、船舶等噪聲）、工廠噪聲、建筑施工噪聲、商業(yè)噪聲和社會(huì)生活噪聲等 建筑內(nèi)部噪聲 房間圍護(hù)結(jié)構(gòu)撞擊噪聲5環(huán)境噪聲的危害對(duì)聽覺器官的損害引發(fā)多種疾病 對(duì)正常生活的影響降低勞動(dòng)生產(chǎn)率 能造成生物死亡 損壞建筑物 6.1 環(huán)境噪聲及其危害 6打電話聲打電話聲干擾大 干擾不大 談話聲電話鈴聲

2、空調(diào)聲周圍同事工作的聲音辦公設(shè)備聲統(tǒng)計(jì)率(%)某辦公樓噪聲干擾感覺的調(diào)查7決定噪聲對(duì)人類影響程度的主要因素聲壓級(jí)或聲級(jí)干擾的感覺隨著噪聲強(qiáng)度的增加而增加，除了噪聲聲壓級(jí)本身的大小外，它與背景噪聲級(jí)的差值，對(duì)人們所感受的刺激強(qiáng)度也有很大影響 聲音的持續(xù)時(shí)間 干擾程度不僅隨著聲音強(qiáng)度的增加而加劇，而且隨著噪聲作用持續(xù)時(shí)間的增長(zhǎng)而加強(qiáng) 噪聲隨時(shí)間的變化情況 噪聲爆發(fā)得越突然,其干擾程度就越大.也就是說,聲壓的增長(zhǎng)越激烈,所產(chǎn)生的干擾就越強(qiáng),例如爆炸聲,炮聲等 復(fù)合噪聲的頻譜特性低頻噪聲的干擾比聲級(jí)相等的高頻噪聲要小.可以清楚辨別的峰值超過噪聲級(jí)10dB的噪聲,使人感到特別刺耳.噪聲所包含的信息量、對(duì)

3、聲音的記憶與聯(lián)想，以及人們的年齡、健康狀況等86.2 噪聲的物理量度 在彈性媒質(zhì)中傳播的機(jī)械波 聲源：振動(dòng)的固體、液體、氣體 特性：波長(zhǎng)、頻率 f、聲速 c波長(zhǎng)聲音是什么？9聽覺范圍 可聞閾(聽閾) 人耳剛能感受的聲音，p0=210-5 Pa，I0=110-12 W/m2 痛閾 聞之人耳則痛，p=20 Pa，I=1W/m210 6.2 噪聲的物理量度 聲強(qiáng) I單位時(shí)間內(nèi)通過垂直于傳播方向上單位面積的平均聲功率，W/m2。物理意義：垂直于聲音的傳播方向，在單位時(shí)間內(nèi)通過單位面積的聲音的能量，即單位面積上的聲功率 11點(diǎn)聲源對(duì)平面波，在無(wú)反射的自由聲場(chǎng)里，由于在聲波的傳播過程中，聲源的傳播路線相互

4、平行，聲波通過的面大小相同，因此，同一束聲波通過與聲源距離不同的表面時(shí)，聲強(qiáng)不變， 平面波聲強(qiáng)與距離的關(guān)系 rW12對(duì)球面波，隨著傳播距離的增加，聲波所觸及的面也隨之?dāng)U大。在與聲源相距米處，球表面的面積為4r2，則該處的聲強(qiáng)為：其聲強(qiáng)與聲源的能量成正比，而與到聲源的距離的平方成反比，如圖示 球面波聲強(qiáng)與距離的關(guān)系 13聲壓 p聲壓是指介質(zhì)中有聲波傳播時(shí)，介質(zhì)中的壓強(qiáng)相對(duì)于無(wú)聲波時(shí)介質(zhì)壓強(qiáng)的改變量，Pa 對(duì)于球面聲波或平面聲波（即自由聲場(chǎng)），如果測(cè)得某一點(diǎn)的聲強(qiáng)、該點(diǎn)處的介質(zhì)密度及聲速，就可計(jì)算出該點(diǎn)的聲壓。對(duì)應(yīng)于聲強(qiáng)為10-12W/m2的可聞閾，聲壓約為2.010-5Pa，即0.0002bar

5、 媒質(zhì)的密度14 分貝標(biāo)度和聲級(jí)L ，單位dB 設(shè)立的必要性 數(shù)據(jù)范圍太大，如 2105Pa 20Pa 人的聽覺響應(yīng)與聲強(qiáng)、聲壓呈對(duì)數(shù)關(guān)系 聲強(qiáng)級(jí) 聲壓級(jí)可聞閾值聲強(qiáng)級(jí)與聲壓級(jí) 15聲強(qiáng)/（Wm-2）聲壓/Pa聲強(qiáng)級(jí)或聲壓級(jí)/dB相應(yīng)的環(huán)境102110-110-210-410-610-810-1010-12200202101/22210-1210-2210-3210-4210-5140120110100806040200離噴氣機(jī)口3m處痛閾風(fēng)動(dòng)鉚釘機(jī)旁織布機(jī)旁相距1m處交談安靜的室內(nèi)人耳最低可聞閾聲強(qiáng)、聲壓和對(duì)應(yīng)的聲強(qiáng)級(jí)、聲壓級(jí)以及與其相對(duì)應(yīng)的聲學(xué)環(huán)境16聲功率和聲功率級(jí) 聲功率W聲源在單位時(shí)

6、間內(nèi)對(duì)外輻射的聲能，即在全部可聽范圍所輻射的功率，單位W。也可特指在某個(gè)有限頻率范圍所輻射的功率，亦稱頻帶聲功率。一般可認(rèn)為是不隨環(huán)境條件而改變的、屬于聲源本身的一種特性。所有聲源的平均聲功率都是很微小的。一個(gè)人在室內(nèi)講話，自己感到比較合適時(shí)，其聲功率大致是（15）10-5W，400萬(wàn)人同時(shí)大聲講話產(chǎn)生的功率只相當(dāng)于一只40W燈泡的電功率。 17聲功率級(jí) 幾種不同聲源的聲功率 110-12W聲源種類噴氣飛機(jī)氣 錘汽車鋼 琴女 高 音日常對(duì)話聲 功 率10kW1W0.1W210-3W（17.2）10-3W（15）10-5W18聲源聲級(jí)疊加：非線性！ 兩個(gè)聲源疊加(I、P、W 聲級(jí)同理)： n 個(gè)

7、相同聲源L1疊加： 兩個(gè)相同聲源疊加，聲級(jí)增加了 10 lg2 = 3 dB L = 3 dB19 兩個(gè)不同聲源疊加，差別超過1015 dB，可以忽略。增加的聲級(jí)數(shù)聲源聲級(jí)差20 噪聲的頻譜特性 頻程：把聲頻范圍劃分成幾個(gè)頻段，稱作頻程或頻帶 倍頻程：兩個(gè)頻率之比為2:1的頻程。一般用倍頻程劃分頻帶，中心頻率分別為：31.3(31.25)、63(62.5)、125、250、500、1000、2000、4000 、8000 Hz。21高頻聲低頻聲中頻聲31.25 Hz頻率 人耳可以聽見的范圍為 20 20000Hz 人耳聽不見的范圍 20 Hz 以下：次聲 20000 Hz 以上：超聲 22 不

8、同噪聲源的頻譜圖236.3 噪聲的主觀評(píng)價(jià)和噪聲標(biāo)準(zhǔn) 等響曲線響度級(jí)：如果某一聲音與已選定的1000Hz 的純音一樣響，這個(gè)1000Hz純音的聲壓級(jí)就定義為待測(cè)聲音的響度級(jí)。 方/phon純音：?jiǎn)我活l率的聲音純音等響曲復(fù)合聲聲級(jí)計(jì)的ABCD計(jì)權(quán)網(wǎng)絡(luò)測(cè)量特征：對(duì)高頻聲比對(duì)低頻聲敏感60方=頻率是1000Hz時(shí)的60dB 60方=頻率是50Hz時(shí)的78dB24等響曲線特征：對(duì)高頻聲比對(duì)低頻聲敏感等響曲線聽閾痛閾25參考等響曲線，為模擬人耳對(duì)聲音響度的感覺特性，在聲級(jí)計(jì)上設(shè)計(jì)了三種不同的計(jì)權(quán)網(wǎng)絡(luò)，分別模擬人耳對(duì)40方、70方和100方純音的反應(yīng)而得到A、B、C三種計(jì)權(quán)方式。用A計(jì)權(quán)方式測(cè)得的噪聲級(jí)稱

9、作A聲級(jí)，是一個(gè)綜合疊加得到的單一的數(shù)值。由于通常環(huán)境噪聲響度多在40方上下，故A聲級(jí)能夠較好地反映人對(duì)噪聲的主觀反應(yīng)。26噪聲評(píng)價(jià)曲線：NR(Noise Rating) 單值A(chǔ)聲級(jí)不能反映噪聲的頻譜特性。 NR曲線：中國(guó)、歐洲常用，ISO推薦 考慮了低頻噪聲難消除的因素 LA =NR+5 dB27我國(guó)的室內(nèi)噪聲標(biāo)準(zhǔn) 房間類型NR(dB)A聲級(jí)dB(A) 臥室、書房、病房 3545 4050 起居室4045 4050 語(yǔ)言教室 35 40 一般教室45 50 門診室5055 5560 手術(shù)室4045 4050 賓館客房3045 3550 會(huì)議室30 35 學(xué)術(shù)報(bào)告廳、閱覽室25 30 室內(nèi)樂、

10、演唱廳20 25 辦公室35 40 宴會(huì)廳35 40286.4 噪聲的測(cè)量一、聲級(jí)計(jì) 聲級(jí)計(jì)的工作原理聲級(jí)計(jì)的分類 使用聲級(jí)計(jì)的注意事項(xiàng) 二、其它噪聲測(cè)量?jī)x器聲級(jí)頻譜儀 脈沖積分聲級(jí)計(jì) 聲級(jí)記錄儀 噪聲統(tǒng)計(jì)分析儀 三、測(cè)量噪聲的方法29一、聲級(jí)計(jì)聲級(jí)計(jì)的工作原理 由傳聲器、放大器、衰減器計(jì)權(quán)網(wǎng)絡(luò)、檢波器、對(duì)數(shù)變換器、示波器、聲級(jí)記錄儀及顯示儀表等部分組成 30聲壓由電容傳聲器接收后，將聲壓信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，傳至前置放大器。由于傳聲器接收來(lái)的信號(hào)一般是微弱的，在進(jìn)行分析前必須加以放大，因此，傳來(lái)的電信號(hào)在前置放大器需作阻抗變換，再送到輸入衰減器。衰減器是用來(lái)控制量程的，通常以每級(jí)衰減10dB作為

11、換檔單位。由衰減器輸出的信號(hào)，再輸入放大器進(jìn)行定量放大；為了模擬人耳聽覺對(duì)不同頻率聲音有不同靈敏度這一感覺，在聲級(jí)計(jì)中設(shè)計(jì)了特殊的濾波衰減器，它可以按照等響曲線對(duì)不同頻率的音頻信號(hào)進(jìn)行不同程度的衰減，這部分稱為計(jì)權(quán)網(wǎng)絡(luò)。計(jì)權(quán)網(wǎng)絡(luò)分為A、B、C、D幾種，通過計(jì)權(quán)網(wǎng)絡(luò)測(cè)得的聲壓級(jí)，被稱為計(jì)權(quán)聲壓級(jí)或簡(jiǎn)稱為聲壓級(jí)；對(duì)應(yīng)不同計(jì)權(quán)網(wǎng)絡(luò)分別稱為A聲級(jí)（LA）、B聲級(jí)（LB）、C聲級(jí)（LC）和D聲級(jí)（LD），并分別記為dB （A）、dB （B）、dB（C）和dB（D）。31由于A網(wǎng)絡(luò)對(duì)于高頻聲反應(yīng)敏感，對(duì)低頻聲衰減強(qiáng)，這與人耳對(duì)噪聲的感覺最接近，故在測(cè)定對(duì)人耳有害的噪聲時(shí)，均采用A聲級(jí)作為評(píng)定指標(biāo)。放大后的

12、信號(hào)由計(jì)權(quán)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行計(jì)權(quán)，在計(jì)權(quán)網(wǎng)絡(luò)處可外接濾波器，這樣可以做頻譜分析。輸出的信號(hào)由輸出衰減器衰減到額定值，隨即送到輸出放大器放大，使信號(hào)達(dá)到相應(yīng)的功率輸出。輸出信號(hào)直接連接到示波器，通過觀察示波器所反映出的波形，來(lái)控制檢波（均方根檢波電路，其作用是將非正弦電壓信號(hào)加以平方，并在RC電路中取平均值，最后給出平均電壓的開方值）工作。然后送出有效值電壓，由于聲壓級(jí)采用的是對(duì)數(shù)關(guān)系，所以電壓值通過對(duì)數(shù)變換，輸出顯示儀表可接收的電壓，推動(dòng)電表，顯示所測(cè)的聲壓級(jí)分貝值；同時(shí)，將信號(hào)傳送到聲級(jí)記錄儀，記下測(cè)量所得的結(jié)果。 32聲級(jí)計(jì)的分類 根據(jù)精度的不同，分為普通聲級(jí)計(jì)（如圖所示） 它對(duì)傳聲器要求不高。動(dòng)態(tài)

13、范圍較狹窄，一般不與帶通濾波器相聯(lián)用；另精密聲級(jí)計(jì) 其傳聲器要求頻響范圍廣，靈敏度高，穩(wěn)定性能好，且能與各種帶通濾波器配合使用，放大器輸出可直接和聲級(jí)記錄儀、錄音機(jī)等相連接，可將噪聲信號(hào)顯示或儲(chǔ)存起來(lái)。 33普通聲級(jí)計(jì)1 電容傳聲器；2 前置級(jí)；3 前置放大器；4 功能開關(guān)；5 量程開關(guān)；6 數(shù)字顯示部分；7 表頭部分；8 控制開關(guān)部分 34使用聲級(jí)計(jì)的注意事項(xiàng) 聲級(jí)計(jì)每次使用前都要用聲級(jí)校正設(shè)備對(duì)其靈敏度進(jìn)行校正。常用的校正設(shè)備有聲級(jí)校正器，它發(fā)出一個(gè)1000Hz的純音。當(dāng)校正器套在傳聲器上時(shí)，在傳聲器膜片處產(chǎn)生一個(gè)恒定的聲壓級(jí)（通常為94dB）。通過調(diào)節(jié)放大器的靈敏度，進(jìn)行聲級(jí)計(jì)讀數(shù)的校正

14、。另一種校正設(shè)備為“活塞發(fā)聲器”，同樣產(chǎn)生一個(gè)恒定聲壓級(jí)（通常為124dB）?；钊l(fā)聲器的信號(hào)頻率為125Hz，所以在校正時(shí)，聲級(jí)計(jì)的計(jì)權(quán)網(wǎng)絡(luò)必須放在“線性”檔或“C”檔。除特殊場(chǎng)合外，測(cè)量噪聲時(shí)一般傳聲器應(yīng)離開墻壁、地板等反射面一定的距離。在進(jìn)行精密測(cè)量時(shí)，為了避免操作者干擾聲場(chǎng)，可使用延伸電纜，操作者可遠(yuǎn)離傳聲器。背景噪聲較大時(shí)會(huì)產(chǎn)生測(cè)量誤差。如果被測(cè)噪聲出現(xiàn)前后其差值在10dB以上，則可忽略背景噪聲的影響，如背景噪聲無(wú)變化則需進(jìn)行修正。測(cè)量時(shí)如果遇上強(qiáng)風(fēng)，風(fēng)會(huì)在傳聲器邊緣上產(chǎn)生風(fēng)噪聲，給測(cè)量帶來(lái)誤差。在室外有風(fēng)情況下使用，給傳聲器套上防風(fēng)罩可減少風(fēng)噪聲的影響。 35二、其它噪聲測(cè)量?jī)x器其

15、它噪聲測(cè)量?jī)x器噪聲測(cè)量中如果需要進(jìn)行頻譜分析，通常在聲級(jí)計(jì)中配以倍頻程濾波器。根據(jù)規(guī)定使用十檔，即中心頻率分別為31.5Hz、63Hz、125Hz、250Hz、500Hz、1000Hz、2000Hz、4000Hz、8000Hz、16000Hz。脈沖積分聲級(jí)計(jì)脈沖積分聲級(jí)計(jì)是在一般的聲級(jí)計(jì)的基礎(chǔ)上增加了CPU，即增加了儲(chǔ)存和計(jì)算功能；可以按一定采樣間隔在一段時(shí)間內(nèi)連續(xù)采樣，最后計(jì)算出統(tǒng)計(jì)百分?jǐn)?shù)聲級(jí)和等效連續(xù)A聲級(jí)；可以進(jìn)行等效噪聲級(jí)、單爆發(fā)聲暴露級(jí)、振動(dòng)級(jí)等測(cè)量，實(shí)際上已成了一臺(tái)噪聲分析儀，用于環(huán)境噪聲的測(cè)量十分方便。36 聲級(jí)記錄儀聲級(jí)記錄儀是常用的記錄設(shè)備之一。它能記錄直流和交流信號(hào)，可用于

16、記錄一段時(shí)間內(nèi)噪聲的起伏變化，以便于對(duì)環(huán)境噪聲作出準(zhǔn)確評(píng)價(jià)，如分析某時(shí)段交通噪聲的變化情況；也可用來(lái)記錄聲壓級(jí)衰變過程，如測(cè)量房間的混響時(shí)間。磁帶記錄儀(錄音機(jī))可以把噪聲記錄在磁帶上加以保存或重放.37噪聲統(tǒng)計(jì)分析儀一種數(shù)字式譜線顯示儀，能把測(cè)量范圍的輸入信號(hào)在短時(shí)間內(nèi)同時(shí)反映在一系列信號(hào)通道顯示屏上，這對(duì)于瞬時(shí)變化聲音的分析很有用處。通常用于較高要求的研究、測(cè)量。型號(hào)很多，其中有用干電池可攜帶的小型實(shí)時(shí)分析儀，并具有儲(chǔ)存功能，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量，特別是測(cè)量瞬息變化的聲音很方便。計(jì)算機(jī)應(yīng)用于聲學(xué)測(cè)量越來(lái)越廣泛，經(jīng)傳聲器接收、放大器放大后的模擬信號(hào)，通過模數(shù)轉(zhuǎn)換成為數(shù)字信號(hào)，再經(jīng)數(shù)字濾波器濾波或快速傅

17、利葉變換（FFT）就可獲得噪聲頻譜，對(duì)此由計(jì)算機(jī)作各種運(yùn)算、處理和分析，可以得到各種所需的信息。最終結(jié)果可以很方便地存貯、顯示或通過打印機(jī)打印輸出，做到測(cè)量過程自動(dòng)化，使顯示結(jié)果直觀化，大大節(jié)省人力，提高測(cè)量效率?？深A(yù)計(jì)，將來(lái)的環(huán)境噪聲的測(cè)量，將把計(jì)算機(jī)作為接收系統(tǒng)分析、處理數(shù)字信號(hào)的核心設(shè)備。 38三、測(cè)量噪聲的方法 本專業(yè)經(jīng)常遇到的是空調(diào)設(shè)備的噪音測(cè)量，以及工業(yè)企業(yè)的噪聲測(cè)量。工程中測(cè)量噪聲時(shí)的被測(cè)量常常是聲源的聲功率和聲壓級(jí)兩個(gè)參數(shù)。聲功率是衡量聲源每秒輻射出多少能量的量，它與測(cè)點(diǎn)距離以及外界條件無(wú)關(guān)，是噪聲源的重要聲學(xué)參數(shù)。測(cè)量聲功率的方法有混響室法、消聲室或半消聲室法、現(xiàn)場(chǎng)法。用這三

18、種方法測(cè)量空調(diào)設(shè)備或機(jī)器噪聲的聲功率，依據(jù)的原理就是聲強(qiáng)的定義 39現(xiàn)場(chǎng)法直接測(cè)量一般在機(jī)房或車間內(nèi)進(jìn)行，分為直接測(cè)量和比較測(cè)量?jī)煞N。直接測(cè)量法是用一個(gè)假定空心的、且壁面足夠薄的封閉物體將聲源包圍起來(lái)，測(cè)量該物體表面上各測(cè)點(diǎn)的聲壓級(jí) ，求出測(cè)量表面平均聲壓級(jí)然后確定聲功率級(jí)Lw。40比較測(cè)量是采取利用經(jīng)過實(shí)驗(yàn)室標(biāo)定過聲功率的任何噪聲源作為標(biāo)準(zhǔn)噪聲源（一般可用頻帶寬廣的小型高聲壓級(jí)的風(fēng)機(jī)），在現(xiàn)場(chǎng)中將標(biāo)準(zhǔn)聲源放在待測(cè)聲源附近位置，對(duì)標(biāo)準(zhǔn)噪聲源和待測(cè)聲源各進(jìn)行一次同一包圍物體表面上各點(diǎn)的測(cè)量，對(duì)比測(cè)量?jī)烧叩穆晧杭?jí)，從而得出待測(cè)機(jī)器聲功率。41注意問題工業(yè)企業(yè)噪聲的測(cè)量，分為工業(yè)企業(yè)內(nèi)部生產(chǎn)噪聲的測(cè)

19、量和對(duì)周圍環(huán)境造成影響的噪聲測(cè)量。生產(chǎn)車間內(nèi)噪聲的測(cè)量包括車間內(nèi)部環(huán)境噪聲和機(jī)器本身（噪聲源）輻射噪聲的測(cè)量，機(jī)器本身噪聲的測(cè)量按照前述方法測(cè)量。對(duì)直接操作機(jī)器的工人健康影響的噪聲測(cè)量，傳聲器應(yīng)置于操作人員常在位置，高度約為人耳高處，但測(cè)量時(shí)人需離開。如為穩(wěn)態(tài)噪聲，則測(cè)量A聲級(jí)，記為dB(A)，如為不穩(wěn)態(tài)噪聲，則測(cè)量等效連續(xù)A聲級(jí)（是用一個(gè)相同時(shí)間內(nèi)聲能與之相等的連續(xù)穩(wěn)定的A聲級(jí)來(lái)表示該段時(shí)間內(nèi)噪聲的大小的方法）或測(cè)量不同A聲級(jí)下的暴露時(shí)間，計(jì)算等效連續(xù)A聲級(jí)。 42如果車間內(nèi)各處A聲級(jí)波動(dòng)小于3dB，則只需在車間內(nèi)選擇13個(gè)測(cè)點(diǎn):若車間內(nèi)各處聲級(jí)波動(dòng)大于3dB，則應(yīng)按聲級(jí)大小，將車間分成若干區(qū)域，任意兩區(qū)域的聲級(jí)差應(yīng)大于或等于3dB，而每個(gè)區(qū)域內(nèi)的聲級(jí)波動(dòng)必須小于3dB，每個(gè)區(qū)域取13個(gè)測(cè)點(diǎn)。這些區(qū)域必須包括所有工人為觀察或管理生產(chǎn)過程而經(jīng)常工作、活動(dòng)的地點(diǎn)和范圍。測(cè)量時(shí)使用慢檔，取平均數(shù)；要注意減少氣流、電磁場(chǎng)、溫度和濕度等環(huán)境因素對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響。如果要觀