物理性污染控制-學(xué)習(xí)指南

1、物理性污染控制學(xué)習(xí)指南一、名詞解釋物理環(huán)境，拍頻現(xiàn)象，阻尼比，城市熱島效應(yīng)，平面聲波，干涉現(xiàn)象，共振烈度，危險(xiǎn) 度，聲能密度，指向性聲源，振動(dòng)傳遞系數(shù)，關(guān)鍵人群組，聲阻抗率，混響時(shí)間，振動(dòng)加速 度級(jí)，關(guān)鍵照射途徑二、簡(jiǎn)答題人工物理環(huán)境是如何形成的？它與天然物理環(huán)境有何關(guān)系？說(shuō)明多孔吸聲材料的吸聲原理和影響因素。簡(jiǎn)述抗性消聲器的消聲原理及適用對(duì)象。振動(dòng)源的控制方法有哪些？簡(jiǎn)述我國(guó)電磁輻射標(biāo)準(zhǔn)的分類(lèi)。噪聲都有哪些評(píng)價(jià)方法，試說(shuō)明各自的適用范圍。常用的吸聲結(jié)構(gòu)有哪些？并分別說(shuō)明它們的吸聲機(jī)理。對(duì)機(jī)械振動(dòng)進(jìn)行控制時(shí)有哪些措施？簡(jiǎn)述電磁輻射防護(hù)形式的種類(lèi)。簡(jiǎn)述物理性污染的特點(diǎn)及主要研究?jī)?nèi)容。解釋吻合效應(yīng)

2、。簡(jiǎn)述單層墻和雙層墻的隔聲原理。試述振動(dòng)波的種類(lèi)及其傳遞特性。試述電磁波在不同介質(zhì)中的衰減情況。什么是隨機(jī)性效應(yīng)和確定性效應(yīng)？說(shuō)明隨機(jī)性效應(yīng)和確定性效應(yīng)的特征。環(huán)境物理學(xué)的分支學(xué)科有哪些？簡(jiǎn)單介紹各自的研究?jī)?nèi)容？簡(jiǎn)述斜入射聲波的折射定律。簡(jiǎn)述隔聲屏的作用及結(jié)構(gòu)形式。結(jié)合下面的振動(dòng)傳遞系數(shù)圖說(shuō)明彈性減振的原理。12 3 4頻率比威振動(dòng)傳遞系數(shù)多層復(fù)合板的隔聲量較組成它的同等重量的單層板明顯改善的原因有哪些？簡(jiǎn)述微穿孔板消聲器的結(jié)構(gòu)和消聲原理。為防止地鐵振動(dòng)污染，選線(xiàn)與城市規(guī)劃時(shí)應(yīng)考慮哪些防振對(duì)策？接地抑制電磁輻射的機(jī)理是什么？三、計(jì)算題有7臺(tái)機(jī)器工作時(shí)，每臺(tái)在某測(cè)點(diǎn)處的聲壓級(jí)都是92 dB，求該

3、點(diǎn)的總聲壓級(jí)。假設(shè)機(jī)械本身的重量為785 N，轉(zhuǎn)速為600 rpm，不平衡力為每轉(zhuǎn)58.8 N，作用于垂直方 向。此時(shí)，若使支承臺(tái)架之下為彈性支承，系統(tǒng)的固有頻率為5 Hz，機(jī)械的最大位移振幅 控制在0.2 mm以下時(shí)，則支承臺(tái)架的重量不得低于何值時(shí)，可起到減振作用。在某測(cè)點(diǎn)處測(cè)得一臺(tái)噪聲源的聲壓級(jí)如下表所示，試求測(cè)點(diǎn)處的總聲壓級(jí)。中心頻率/Hz631252505001000200040008000聲壓級(jí)/dB84879095969185804.質(zhì)量70 kg的機(jī)械轉(zhuǎn)速為600 rpm，每轉(zhuǎn)一圈在垂直方向產(chǎn)生60 N的激振力。該機(jī)械固定 在水泥臺(tái)上，欲通過(guò)架臺(tái)下的彈性支撐（如下圖）傳遞1/3的

4、激振力。在無(wú)阻尼情況下試求 系統(tǒng)的固有頻率；將機(jī)械的許可位移控制在0.2 mm的水泥臺(tái)質(zhì)量。機(jī)械5,在某點(diǎn)測(cè)得機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)聲壓級(jí)為90 dB,當(dāng)機(jī)器停止時(shí)聲壓級(jí)為86 dB,求機(jī)器真實(shí)的聲壓級(jí)。（用圖、表法計(jì)算）表：分貝相減的修正值（Lp - LB ）/dB1234567891011ALps6.94.432.31.71.310.80.60.450.346.規(guī)定工廠(chǎng)邊界的振動(dòng)級(jí)為60 dB，點(diǎn)查結(jié)果表明，地基的勁度系數(shù)虹0.3。若在某機(jī)械5 m處測(cè)得的振動(dòng)級(jí)為75 dB，該機(jī)械至少應(yīng)設(shè)置在距廠(chǎng)界多遠(yuǎn)處?7.設(shè)在室內(nèi)地面中心處有一聲源，已知500 Hz的聲功率級(jí)為90 dB，同頻帶下的房間常數(shù)為50

5、 m2，求距聲源10 m處之聲壓級(jí)。（公式法求解） 8. 2臺(tái)機(jī)器各自工作時(shí)，在某點(diǎn)測(cè)得的振動(dòng)加速度有效值分別為2.68x10-2 m/s2和3.62x10-2m/s2，試求2臺(tái)機(jī)器同時(shí)工作時(shí)的振動(dòng)加速度級(jí)。（加速度參考值取a寸=1x10-5m/s2）答案一、名詞解釋物理環(huán)境在地球表面自然環(huán)境系統(tǒng)中存在的重力場(chǎng)、地磁場(chǎng)、電場(chǎng)、輻射場(chǎng)等物理因素 的作用下，自然界中各種物質(zhì)都在以不同的運(yùn)動(dòng)形式進(jìn)行能量的交換和轉(zhuǎn)化，這一過(guò)程即構(gòu) 成了物理環(huán)境。拍頻現(xiàn)象一一兩個(gè)頻率相近的振動(dòng)合成時(shí)產(chǎn)生振幅周期性變化的現(xiàn)象。阻尼比振動(dòng)系統(tǒng)的阻尼系數(shù)與振動(dòng)消失時(shí)的對(duì)應(yīng)的臨界阻尼系數(shù)之比值。城市熱島效應(yīng)一一在人口稠密、工業(yè)

6、集中的城市地區(qū)，由人類(lèi)活動(dòng)排放的大量熱量與其他自 然條件共同作用致使城區(qū)氣溫普遍高于周?chē)紖^(qū)的現(xiàn)象。平面聲波波陣面與傳播方向垂直的波稱(chēng)平面聲波。干涉現(xiàn)象兩列相干聲波始終以相反相位到達(dá)，聲波減弱的現(xiàn)象即為干涉現(xiàn)象。共振烈度振動(dòng)產(chǎn)生的最大位移振幅，表示共振點(diǎn)處振幅擴(kuò)大為靜態(tài)位移的倍數(shù)。危險(xiǎn)度一一是指某個(gè)組織或器官接受單位劑量照射后引起第i種有害效應(yīng)的概率。聲能密度單位體積介質(zhì)所含的聲波能量，用D表示。指向性聲源絕大多數(shù)聲源，既不是點(diǎn)聲源，也不是面聲源，聲源向周?chē)椛涞穆暷芤膊?均等，有些地方強(qiáng)些，有些地方弱些，這種聲源即為指向性聲源。振動(dòng)傳遞系數(shù)一一描述和評(píng)價(jià)隔振效果的最常用物理量，通過(guò)隔振元件傳

7、遞的力與激振力的 比值來(lái)表示。關(guān)鍵人群組在某一給定實(shí)踐所涉及的各受照人群組中，預(yù)期將受到最大輻射照射的人群 組。聲阻抗率在聲場(chǎng)中某位置的聲壓與該位置質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)的速率之比亦稱(chēng)聲特性阻抗，單 位：Pas/m?；祉憰r(shí)間室內(nèi)聲場(chǎng)達(dá)到穩(wěn)態(tài)后，聲源立即停止發(fā)聲，室內(nèi)聲能密度衰減到原來(lái)的百萬(wàn)分 之一，即聲壓級(jí)衰減60 dB所需要的時(shí)間。振動(dòng)加速度級(jí)一一在環(huán)境振動(dòng)測(cè)量中用來(lái)衡量振動(dòng)強(qiáng)度的參數(shù)，定義為L(zhǎng)=20lgae/aref 0關(guān)鍵照射途徑一一某種輻射實(shí)踐對(duì)人產(chǎn)生照射劑量的各種途徑（食入、吸入、外照射等）中最 具重要的意義的某一種照射途徑。二、簡(jiǎn)答題答：人工物理環(huán)境是人類(lèi)活動(dòng)的物理因素不同程度地干預(yù)天然物理環(huán)境

8、所生成的次生物 理環(huán)境。各種人工物理環(huán)境與天然物理環(huán)境在地球表層交疊共存，相互作用。答：吸聲原理聲波入射到多孔吸聲材料的表面時(shí)，部分聲波反射，部分聲波透入材 料內(nèi)部微孔內(nèi)，激發(fā)孔內(nèi)空氣與筋絡(luò)發(fā)生振動(dòng)，空氣與筋絡(luò)之間的摩擦阻力使聲能不斷轉(zhuǎn)化 為熱能而消耗；空氣與筋絡(luò)之間的熱交換也消耗部分聲能，從而達(dá)到吸聲的目的。影響因素一一受入射聲波性質(zhì)和材料性質(zhì)兩方面的影響。聲波性質(zhì)包括：入射角度、 頻率；材料性質(zhì)包括：厚度、孔隙率與密度、空腔、護(hù)面層和使用環(huán)境。答：擴(kuò)張室消聲器主要是利用聲抗的大小來(lái)消聲，依靠管道截面的突變或旁接共振腔 等在聲傳播過(guò)程中引起阻抗的改變，而產(chǎn)生聲波的反射、干涉現(xiàn)象，從而降低由消

9、聲器向外 輻射的聲能，達(dá)到消聲的目的。因其選擇性強(qiáng)，故只適于窄帶噪聲和低、中頻噪聲的消聲；共振消聲器是利用亥姆霍茲共振吸聲原理進(jìn)行消聲的，適合于低、中頻突出的噪 聲的消聲。答：包括對(duì)機(jī)械振動(dòng)進(jìn)行控制、彈性減振、阻尼減振和沖擊減振。其中機(jī)械振動(dòng)控制又分為：降低機(jī)械的振動(dòng)加速度；利用支撐臺(tái)架質(zhì)量進(jìn)行減振； 利用動(dòng)力吸振進(jìn)行減振。答：作業(yè)場(chǎng)所電磁輻射安全衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)；電磁輻射環(huán)境安全衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)；干擾控制標(biāo)準(zhǔn)。噪聲都有哪些評(píng)價(jià)方法，試說(shuō)明各自的適用范圍。答：（1） A聲級(jí)可較好的對(duì)連續(xù)穩(wěn)態(tài)寬頻帶噪聲進(jìn)行評(píng)價(jià)。國(guó)際公認(rèn)其為保護(hù)聽(tīng)力和健 康、以及環(huán)境噪聲的評(píng)價(jià)量。 等效連續(xù)A聲級(jí)主要用來(lái)評(píng)價(jià)非穩(wěn)態(tài)噪聲。晝夜等效

10、聲級(jí)用來(lái)評(píng)價(jià)區(qū)域環(huán)境噪聲。統(tǒng)計(jì)聲級(jí)一一一般只用于有較好正態(tài)分布的噪聲評(píng)價(jià)。更佳噪聲標(biāo)準(zhǔn)（PNC）曲線(xiàn)常用作室內(nèi)噪聲控制設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。噪聲評(píng)價(jià)數(shù)（NR）曲線(xiàn)常用作評(píng)價(jià)室內(nèi)噪聲。答：常用的吸聲結(jié)構(gòu)有薄板共振吸聲結(jié)構(gòu)、穿孔板共振吸聲結(jié)構(gòu)和微穿孔板吸聲結(jié)構(gòu)。薄板共振吸聲結(jié)構(gòu)吸聲機(jī)理：聲波入射引起薄板振動(dòng)，薄板振動(dòng)克服自身阻尼和板- 框架間的摩擦力，使部分聲能轉(zhuǎn)化為熱能而耗損。當(dāng)入射聲波的頻率與振動(dòng)系統(tǒng)的固有頻率 相同時(shí)，發(fā)生共振，薄板彎曲變形最大，振動(dòng)最劇烈，聲能消耗最多。穿孔板共振吸聲結(jié)構(gòu)吸聲機(jī)理：入射聲波激發(fā)孔頸中的空氣柱做往復(fù)運(yùn)動(dòng)，與頸壁的 摩擦阻尼使部分聲能轉(zhuǎn)化為熱能而耗損，達(dá)到吸聲的目的。當(dāng)入射

11、聲波的頻率與共振器的固 有頻率相同時(shí)，發(fā)生共振，頸中空氣柱運(yùn)動(dòng)加劇，振幅和振速達(dá)最大，因而阻尼最大，消耗 聲能也就最多，穿孔板共振吸聲器吸聲性能也最好。微穿孔板吸聲結(jié)構(gòu)吸聲機(jī)理：對(duì)于頻率較高的聲波，微孔板相當(dāng)于多孔吸聲材料耗損 聲能；對(duì)頻率較低的聲波，微孔板相當(dāng)于薄板共振吸聲結(jié)構(gòu)，因而是優(yōu)良的寬頻帶吸聲結(jié)構(gòu)。答：降低機(jī)械的振動(dòng)加速度；利用支撐臺(tái)架質(zhì)量進(jìn)行減振；利用動(dòng)力吸振進(jìn)行減振。答：在泄漏和輻射源層面采取防護(hù)措施；在作業(yè)人員層面（包括其工作環(huán)境）采取防護(hù)措施。答：特點(diǎn)：聲、光、熱、放射性、電磁等物理因素在環(huán)境中永遠(yuǎn)存在，其本身對(duì)人無(wú) 害，只有當(dāng)強(qiáng)度過(guò)高或過(guò)低時(shí)，會(huì)危害人的健康和生態(tài)環(huán)境，造成

12、污染或異常；局部性， 在環(huán)境中不殘留。主要研究?jī)?nèi)容：物理性污染的機(jī)理及規(guī)律、評(píng)價(jià)方法和標(biāo)準(zhǔn)、測(cè)試和監(jiān)測(cè)、環(huán)境影響 評(píng)價(jià)、物理性污染控制基本方法和技術(shù)。答：當(dāng)一定頻率的聲波以一定入射角投射到墻板上時(shí)，激起構(gòu)件彎曲振動(dòng)。若入射聲波 的波長(zhǎng)在墻板上的投影正好與墻板的固有彎曲波波長(zhǎng)相等，墻板彎曲波振動(dòng)的振幅便達(dá)到最 大，聲波向墻板的另面輻射較強(qiáng)，墻板隔聲量明顯下降的現(xiàn)象。答：?jiǎn)螌觿蛸|(zhì)墻隔聲原理：聲波在空氣中傳播，入射到勻質(zhì)屏蔽物時(shí)，部分聲能被反射， 部分被吸收，還有部分聲能可以透過(guò)屏蔽物。設(shè)置適當(dāng)?shù)钠帘治锟勺柚孤暷芡高^(guò)，降低噪聲 的傳播。雙層墻的隔聲原理：空氣與墻板特性阻抗不同，當(dāng)聲波透過(guò)第一墻時(shí)，聲

13、波經(jīng)空氣 與墻板兩次反射衰減，且空氣層的彈性和附加吸收作用增強(qiáng)聲能衰減；聲波傳至第二墻，再 經(jīng)兩次反射，透射聲能再次衰減，總透射損失更大。答：種類(lèi)：分為實(shí)體波和表面波兩大類(lèi)。實(shí)體波包括縱波（P波）和橫波（S波），表面 波包括瑞利波（R波）和樂(lè)甫波。傳遞特性：（1） P波在空間傳播最快，S波次之，二者都以振源為中心呈球面波傳播； R波稍滯后，以振源為中心呈圓柱波傳播；（2） R波能量最強(qiáng)，是振動(dòng)公害處理首要考慮的 波，橫波次之，縱波能量最?。唬?）振動(dòng)隨波動(dòng)距離的增加逐漸減小，直至衰滅。波的形態(tài) 不同，波動(dòng)隨距離的衰減也不同。答：在無(wú)損介質(zhì)中的衰減：均勻介質(zhì)（如空氣）中，無(wú)能量損耗，電磁波的波形

14、不隨 距離改變。電場(chǎng)和磁場(chǎng)在時(shí)間上同相，在空間上互相垂直，均作正弦函數(shù)的周期性變化，而 且也都與傳播方向垂直；在有損介質(zhì)中的衰減：金屬等傳導(dǎo)介質(zhì)中，自由電子在電磁場(chǎng) 的作用下定向運(yùn)動(dòng)形成電流，引起電磁波能量的損耗、衰減，電磁波只在傳導(dǎo)介質(zhì)的表面層 或界面上傳播，波形為衰減正弦波。答：（1）隨機(jī)性效應(yīng)是指發(fā)生幾率與劑量大小有關(guān)的效應(yīng)。隨機(jī)性效應(yīng)發(fā)生幾率極低，在 一般輻射防護(hù)所遇到的劑量水平下，隨機(jī)性效應(yīng)與劑量的關(guān)系是線(xiàn)性、無(wú)閾的；確 定性效應(yīng)是一種有閾值的效應(yīng)。受照劑量大于閾值，就會(huì)發(fā)生確定性效應(yīng)，其嚴(yán)重程度與 所受的劑量大小有關(guān)，劑量越大后果越嚴(yán)重。具體的閾值大小與個(gè)體情況有關(guān)。答：環(huán)境物理學(xué)

15、按其研究的對(duì)象可分為環(huán)境聲學(xué)、環(huán)境振動(dòng)學(xué)、環(huán)境電磁學(xué)、環(huán)境放射 學(xué)、環(huán)境熱學(xué)和環(huán)境光學(xué)。研究?jī)?nèi)容：（1）環(huán)境聲學(xué)聲音的產(chǎn)生、傳播和接收；聲音對(duì)人體產(chǎn)生的生理、心 理效應(yīng)；改善和控制聲環(huán)境質(zhì)量的技術(shù)和管理措施；與振動(dòng)有關(guān)的理論與控制技術(shù)。環(huán) 境振動(dòng)學(xué)振動(dòng)的產(chǎn)生、傳播、測(cè)試、評(píng)價(jià)及消除振動(dòng)危害的技術(shù)措施。環(huán)境電磁學(xué) 提高電子儀器和電氣設(shè)備在強(qiáng)電磁干擾環(huán)境中的工作穩(wěn)定性及可靠性;高強(qiáng)度電磁輻射 的物理、化學(xué)和生物效應(yīng)，特別是對(duì)人體的作用和危害。環(huán)境放射學(xué)放射性核同位 素污染及其特點(diǎn)；核污染的來(lái)源、控制核輻射危害；洗消核污染的對(duì)策和措施原則。環(huán) 境熱學(xué)研究適宜于人類(lèi)的熱環(huán)境；揭示熱環(huán)境和人類(lèi)活動(dòng)的相互

16、作用；控制熱污染，為 人類(lèi)創(chuàng)造舒適的熱環(huán)境。環(huán)境光學(xué)研究天然光環(huán)境和人工光環(huán)境對(duì)人的生理和心理 的影響；光污染的危害和防治措施；控制和改善人類(lèi)需要的光環(huán)境。答：折射線(xiàn)與入射線(xiàn)在同一垂直平面內(nèi)，入射角正弦與折射角正弦之比等于兩種媒質(zhì)中 的聲速之比，即也烏=烏。sin 0 c答：作用：阻擋聲波直接通過(guò)并將高頻聲反射回去，在屏障后形成的聲影區(qū)內(nèi)噪聲明顯 降低。結(jié)構(gòu)形式：二邊形、三邊形、遮檐式、雙重式屏障。答：在fyf 的區(qū)域了1，傳遞力小于激振力，有防振效果。頻率越高，了越??；阻尼 越大，T越大；Z=0時(shí)，T最小，防振效果最大。此即彈性減振的原理：用彈性材料支撐機(jī) 械，使傳遞到基礎(chǔ)的激振力減少。答：

17、使用厚度或材質(zhì)不同的多層板，可以錯(cuò)開(kāi)共振與臨界吻合頻率，改善共振區(qū)與吻 合區(qū)的隔聲低估現(xiàn)象；分層材料的阻抗各不相同，使聲波在分層界面上產(chǎn)生多次反射， 阻抗相差愈大，反射聲能越多，透射聲能的損耗就越大；夾層材料的阻尼和吸聲作用， 致使聲能減弱，并削弱共振與吻合效應(yīng)。答：微穿孔消聲器的結(jié)構(gòu)：在厚度小于1 mm的金屬板上鉆許多孔徑為0.51 mm的微孔，穿孔率一般為1%3%，孔板后留有一定的空腔，構(gòu)成微穿孔板吸聲結(jié)構(gòu)。微穿孔消聲 器即利用這種微穿孔板吸聲結(jié)構(gòu)制成的一種高聲阻、低聲質(zhì)量新型消聲器。微穿孔板消聲原理即微穿孔板吸聲結(jié)構(gòu)的吸聲原理：對(duì)于較高的聲波，微孔板相 當(dāng)于多空吸聲材料耗損聲能；對(duì)頻率較

18、低的聲波，微孔板相當(dāng)于共振薄板耗損聲能答：線(xiàn)路走向盡量與城市高速路、主干道或次干道相重合。合理控制地鐵線(xiàn)路兩側(cè)建筑物類(lèi)型和建設(shè)距離，同時(shí)按項(xiàng)目環(huán)境影響評(píng)價(jià)的要求 預(yù)留相應(yīng)的防護(hù)距離，并加強(qiáng)建筑物的抗震性能。在軌道交通規(guī)劃布局中，應(yīng)充分利用振動(dòng)波的天然屏障，如河流、高大建筑物等， 來(lái)阻隔振動(dòng)的影響。答：接地技術(shù)分為射頻接地和高頻接地兩類(lèi)。前者是將場(chǎng)源屏蔽體或屏蔽體部件內(nèi)感應(yīng) 電流加以迅速引流以形成等電勢(shì)分布，避免屏蔽體產(chǎn)生二次輻射。后者是將設(shè)備屏蔽體和大 地之間，或者與大地上可視為公共點(diǎn)的某些構(gòu)件之間，采用低電阻導(dǎo)體連接起來(lái)，形成電氣 通路，使屏蔽系統(tǒng)與大地之間形成一個(gè)等電勢(shì)分布。三、計(jì)算題1.

19、解：根據(jù)公式 Lp= Lp+ 101gn ,有 Lp = 92 + 10lg7 牝 100.4 (dB)2.解:系統(tǒng)總質(zhì)量1000600.2 (2兀 x=100 kg一.一 _OJ.則支承臺(tái)架的重量不得低于100 x9.8 (N/kg) 5 J-785 N= 195 N時(shí)，可起到減振作用。3.解：根據(jù)式l = 10lg切100%，有Pi=1L = 10lg(1O4 + 108.7 + 109.0 + 109.5 + 109.6 + 109.1 + 108.5 + 108.0)=100.2 (dB)即 1= 1，得系統(tǒng)f 600/60L3I f J* J 0 =100 kg則水泥臺(tái)的質(zhì)量為100-70 = 30 kg。解：已知背景噪聲為86 dB，機(jī)器和背景噪聲疊加的聲壓級(jí)為90 dB。用圖、表法計(jì)算，則先計(jì)算出總聲壓級(jí)與本底聲壓級(jí)之差，即Lp - LpB = 90 - 86 = 4(dB)ps查表得泓2.3,