噪聲基礎(chǔ)知識(shí)

噪聲基礎(chǔ)知識(shí)第一章噪聲污染與控制1.1噪聲污染1.2噪聲控制1.3噪聲降低的標(biāo)準(zhǔn)1.4噪聲控制技術(shù)1.1噪聲污染

什么是噪聲?噪聲是人們不需要的聲音噪聲是物理污染噪聲是現(xiàn)代工業(yè)化帶來的后果，同時(shí)，噪聲和噪聲控制技術(shù)的進(jìn)步也促進(jìn)工業(yè)生產(chǎn)和交通運(yùn)輸?shù)陌l(fā)展。從火車、汽車的發(fā)展史可看出。聲與音的區(qū)別：人耳能夠感覺到聲波的作用稱之為聲；能夠引起聲調(diào)的感覺的聲音稱之為音，或者說就是有意義的聲。

1.2噪聲控制

噪聲控制是研究如何獲得適當(dāng)聲學(xué)環(huán)境的技術(shù)科學(xué)，即達(dá)到經(jīng)濟(jì)上、技術(shù)上和要求上合理的聲學(xué)環(huán)境。噪聲控制并不等同于噪聲降低。1.3噪聲降低的標(biāo)準(zhǔn)聲環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)GB3096-2008社會(huì)生活環(huán)境噪聲排放標(biāo)準(zhǔn)GB22337-2008工業(yè)企業(yè)廠界噪聲標(biāo)準(zhǔn)GB12348-2008ETSI300735歐洲通訊設(shè)備測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)和限值噪聲標(biāo)準(zhǔn)分三類：(1)聽力保護(hù)標(biāo)準(zhǔn)(2)環(huán)境保護(hù)標(biāo)準(zhǔn)(3)機(jī)電產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)1.4噪聲控制技術(shù)

控制噪聲是從聲源控制，途徑上控制和接受者三方面進(jìn)行，具體采取哪一種或幾種則應(yīng)從經(jīng)濟(jì)、技術(shù)、滿足要求上來考慮決定。1.4.1聲源控制噪聲是噪聲控制中最根本和最有效的手段。降低聲源噪聲有以下途徑：1.改進(jìn)機(jī)械設(shè)計(jì)，如低噪聲風(fēng)機(jī)、小型低噪聲電機(jī)、低噪聲空調(diào)器、低噪聲空壓機(jī)等。2.改進(jìn)工藝和操作方式。3.提高加工精度和裝配質(zhì)量。1.4.2傳輸途徑中的控制是最常用的辦法，機(jī)器已經(jīng)完成，再從聲源上控制就受局限，途徑上控制大有可為。如消聲、隔聲、隔振、減振等。1.4.3在機(jī)器多而人少或降低機(jī)器噪聲不現(xiàn)實(shí)或不經(jīng)濟(jì)的情況下，對(duì)受者的保護(hù)是個(gè)重要手段。1.5噪聲控制工作程序第二章噪聲危害2.1噪聲損傷人的身體2.2噪聲降低工作效率2.3噪聲影響社會(huì)安定2.1噪聲損傷人的身體2.1.1噪聲首先是對(duì)聽力的影響，作用是累計(jì)性的。噪聲性耳聾是不可逆的。當(dāng)對(duì)500、1000、2000HZ三個(gè)頻率損失的平均值超過25—40分貝時(shí)，為輕度耳聾；40—65分貝時(shí)為中度耳聾；65分貝以上是重度耳聾。2.1.2噪聲對(duì)神經(jīng)系統(tǒng)的影響，使大腦皮層的興奮和抑制平衡失調(diào)，長久接觸產(chǎn)生頭痛、頭暈、耳鳴、失眠多夢(mèng)、記憶力減退稱為神經(jīng)衰弱或神經(jīng)官能癥。2.1.3對(duì)心血管系統(tǒng)亦有影響，使脈頻和血壓波動(dòng)。交警比農(nóng)民的心率不齊率高出1.4倍。2.1.4噪聲對(duì)消化系統(tǒng)、內(nèi)分泌系統(tǒng)、視覺器官的影響亦有報(bào)道。噪聲對(duì)胎兒發(fā)育、兒童智力均有影響，不可掉以輕心。2.2噪聲降低工作效率2.2.1噪聲使精力不易集中2.2.2噪聲使工作差錯(cuò)率升高2.2.3噪聲使技能下降2.2.4噪聲使人容易出工傷事故2.2.5噪聲掩蔽報(bào)警信號(hào)易出事故2.3噪聲影響社會(huì)安定2.3.1噪聲影響鄰里關(guān)系2.3.2噪聲影響廠群關(guān)系，也是投訴最多的環(huán)境污染。2.3.3影響大的噪聲更易激起民憤，引發(fā)社會(huì)問題。第三章聲波3.1聲波的產(chǎn)生3.2聲音的傳播3.3聲壓級(jí)和聲功率級(jí)3.4聲壓級(jí)的合成3.5等響曲線3.6A聲級(jí)3.1聲波的產(chǎn)生聲音的本質(zhì)是波動(dòng)，是彈性波。當(dāng)聲源振動(dòng)時(shí)，就引起附近空氣質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)，依靠空氣的慣性和彈性性質(zhì)，空氣質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)就以波動(dòng)的形式向四周傳播開去，形成聲波。質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)方向平行于波傳播方向，稱為縱波。在空氣中的波稱為疏密波。聲波可以在氣體、液體、固體中傳播。3.2聲音的傳播3.2.1聲音的三個(gè)基本要素：頻率：每秒振動(dòng)的次數(shù)?？陕犅暤念l率在20-20KHz波長：聲源完成一周的振動(dòng)，聲波所傳播的距離。可聽聲的波長在17m-17mm。聲速：每秒鐘傳播的距離。聲速與溫度有關(guān)，c=331.4+0.6tm/sc=fλ3.2.2頻譜：通常噪聲都是由許多頻率組成的復(fù)合聲。聲音不同，其組成的頻率和能量的分布也不同。正因如此，才能區(qū)別各色各樣的聲音，聲音的這些組成頻率和能量分布的關(guān)系，稱為這一聲音的頻譜，不同的聲音具有不同的頻譜。3.2.3聲壓：有聲波時(shí)媒質(zhì)中的壓力和靜壓力的差值。單位為Pa。3.2.2頻譜通常噪聲都是由許多頻率組成的復(fù)合聲。聲音不同，其組成的頻率和能量的分布也不同。正因如此，才能區(qū)別各色各樣的聲音，聲音的這些組成頻率和能量分布的關(guān)系，稱為這一聲音的頻譜，不同的聲音具有不同的頻譜。

例如，用頻率為橫坐標(biāo)，以聲壓級(jí)為縱坐標(biāo)，即可做出此聲音的聲譜圖。頻譜3.2.3聲壓：有聲波時(shí)媒質(zhì)中的壓力和靜壓力的差值。單位為Pa。有效聲壓是一定的時(shí)間間隔內(nèi)瞬時(shí)聲壓對(duì)時(shí)間的均方根。有效聲壓的數(shù)學(xué)表達(dá)式為：p(t)——瞬時(shí)聲壓；T——平均的時(shí)間間隔。人們習(xí)慣上指的聲壓，往往是有效聲壓，一般的聲學(xué)測(cè)量儀測(cè)量的聲壓就是有效聲壓。3.2.4聲波的反射、衍射、透射和干涉

當(dāng)聲波在前進(jìn)的路程中遇到障礙物時(shí)會(huì)發(fā)出反射、衍射和透射。反射：當(dāng)聲波波長比障礙物小得多發(fā)生反射，使聲波返回聲源。衍射：聲波碰見障礙物能夠繞過障礙物的現(xiàn)象。聲波波長比障礙物大得多時(shí)聲波發(fā)生衍射。透射：聲波傳播到兩層不同的媒質(zhì)界面上將發(fā)生反射和透射。干涉：兩列頻率相同、振動(dòng)方向相同并且相位差恒定的波，在交疊區(qū)域的某些位置上，振動(dòng)始終加強(qiáng)，而另外一些位置上振動(dòng)始終減弱或抵消，這種現(xiàn)象叫干涉。

室內(nèi)聲波的反射

從上圖可以知道聲波經(jīng)過多次反射再到達(dá)人耳，聲音變大，我們叫混響?；祉懺诼晫W(xué)上是一個(gè)重要的概念，用的地方很多，是美國聲學(xué)家賽賓發(fā)現(xiàn)的。高頻聲易反射。聲波的衍射

由于聲波的衍射，圖（a）顯示障礙物小時(shí)如同沒有，圖（b）顯示當(dāng)障礙物大時(shí)形成聲影，聲屏障就是據(jù)此建造的。同樣聲波透過孔洞時(shí)亦發(fā)生衍射。聲波透過孔洞聲波的干涉

復(fù)雜聲波的干涉是聲波的重要特性。當(dāng)空間存在兩個(gè)以上聲源分別發(fā)出的聲波時(shí)，每個(gè)聲波不因?yàn)槠渌暡ǖ拇嬖诙淖兤鋫鞑ヒ?guī)律?？臻g任一點(diǎn)的聲能是各個(gè)聲波分量在該點(diǎn)激發(fā)振動(dòng)的和，這就是疊加原理。當(dāng)頻率相同或接近的兩個(gè)或兩個(gè)以上的聲波疊加時(shí)，在疊加區(qū)的不同位置會(huì)出現(xiàn)加強(qiáng)或減弱的現(xiàn)象，稱為聲波干涉。3.3聲壓級(jí)和聲功率級(jí)3.3.1聲壓級(jí)：

分貝(dB)

式中：——聲壓級(jí)（dB）——聲壓（Pa）——基準(zhǔn)聲壓2X（Pa）

聲壓的變化范圍很廣，人耳能聽到的聲音一直到耳膜疼痛的聲壓為2X帕到20帕相差一百萬倍，用聲壓來衡量聲音的大小，很不方便；而且人耳對(duì)聲音的感覺并不是與聲壓成正比例，而是與對(duì)數(shù)相關(guān)性較好，因此，聲學(xué)工程中多用聲壓級(jí)作為計(jì)量單位。單位為貝爾，紀(jì)念發(fā)明家貝爾。因?yàn)樨悹柕膯挝惶致?，并不能充分地描述我們?duì)聲音的感覺，因此前面加了一個(gè)分字，表示十分之一。1貝爾是10分貝。聲學(xué)方面最難以理解的術(shù)語就是分貝。

3.3.2聲功率級(jí)

分貝——聲功率——基準(zhǔn)聲功率，規(guī)定為

——聲功率級(jí)

聲功率是聲源在單位時(shí)間內(nèi)發(fā)出的總聲能。聲功率的范圍非常廣，一個(gè)宇宙飛船的大型火箭所發(fā)出聲功率約等于一架噴氣飛機(jī)的總功率，而后者所發(fā)出的聲功率約等于一輛載重汽車的總功率。四十萬人齊聲講演所發(fā)出的聲功率只能點(diǎn)燃40W的燈泡。3.4響度在噪聲的物理評(píng)價(jià)中，聲壓和聲壓級(jí)是衡量聲音強(qiáng)度的量。聲壓級(jí)越高，聲音越強(qiáng)。人耳對(duì)高頻聲感覺靈敏，對(duì)低頻聲感覺遲鈍。而研究噪聲控制最終是為了人類服務(wù)，因此，在一定程度上對(duì)噪聲的主觀評(píng)價(jià)比客觀評(píng)價(jià)更重要。所以引進(jìn)了響度和響度級(jí)。響度是表征人耳對(duì)聲音強(qiáng)弱程度的主觀感覺程度，表示聲響的大小。為了方便，人們模仿聲壓級(jí)，引進(jìn)響度級(jí)的概念。響度級(jí)是表示聲音響度的量，它把聲壓級(jí)和頻率用一個(gè)單位統(tǒng)一起來，它是人們對(duì)噪聲主觀評(píng)價(jià)的基本量之一。響度級(jí)的單位是方(phon)。它的定義是以頻率為1000HZ的純音的聲壓級(jí)作為這個(gè)聲音的響度級(jí)。3.5等響曲線3.5等響曲線每一條曲線相當(dāng)于聲壓級(jí)和頻率不同而響度相同的聲音，亦即相當(dāng)于一定響度級(jí)的聲音。等響曲線上的數(shù)字是指1000HZ純音的聲壓級(jí)，每條等響曲線上的純音的響度級(jí)均等于該數(shù)字表示的方數(shù)。例如，聲壓級(jí)為85dB的50HZ的純音與聲壓級(jí)為70dB的1000Hz的純音響度相等，響度級(jí)都等于70方。3.5等響曲線最下面的曲線是聽閥曲線，最上面的曲線是痛閥曲線，聽閥與痛閥之間是正常人耳能夠聽到的全部聲音。從等響曲線可以看出：1.人耳對(duì)高頻聲音，特別是3000~4000HZ的聲音敏感，而對(duì)低頻聲音，特別是100Hz以下的低頻聲音不敏感。3.5等響曲線2.當(dāng)聲壓級(jí)小、頻率低時(shí)，對(duì)于某一聲音，聲壓級(jí)和響度級(jí)差別很大，如聲壓級(jí)為40dB的50Hz的低頻聲是聽不見的（低于聽閥線），它的響度不為零方。3.當(dāng)聲壓級(jí)高于100dB時(shí)，等響曲線已經(jīng)逐漸拉平。這說明，當(dāng)聲音達(dá)到一定程度（高于100dB），人耳已經(jīng)不易分辨高低頻聲音，聲音的響度只決定于聲壓級(jí)，而與頻率關(guān)系不大。3.6A聲級(jí)從等響曲線可以看出：人耳對(duì)高頻聲音，特別是3000~4000HZ的聲音敏感，而對(duì)低頻聲音，特別是100Hz以下的低頻聲音不敏感。為了使聲音的客觀量度和人耳聽覺的主觀感受近似去的一致，在測(cè)量聲音的聲級(jí)計(jì)上裝置了對(duì)頻率的計(jì)權(quán)網(wǎng)絡(luò)，即加上一個(gè)濾波器，其方法是在聲級(jí)計(jì)的放大線路中插入計(jì)權(quán)網(wǎng)絡(luò)。3.6A聲級(jí)聲級(jí)計(jì)——測(cè)量噪聲的儀器叫聲級(jí)計(jì)。A、B、C計(jì)權(quán)網(wǎng)絡(luò)分別模擬40方、70方、100方三條等響曲線設(shè)計(jì)濾波器。設(shè)置計(jì)權(quán)網(wǎng)絡(luò)的原意是，低于55dB的聲音用A聲級(jí)計(jì)量，55~85dB的聲音用B聲級(jí)計(jì)量，85dB以上的聲音用C聲級(jí)計(jì)量。但是，研究發(fā)現(xiàn)A聲級(jí)與人的感覺（不僅響度，也包括煩擾程度，聽力損傷程度）更符合。因此，人們就把A聲級(jí)作為評(píng)價(jià)噪聲的主要指標(biāo)。A、B、C計(jì)權(quán)網(wǎng)絡(luò)第四章吸聲4.1多孔吸聲材料4.2吸聲結(jié)構(gòu)4.3微穿孔板吸聲體4.4吸聲系數(shù)4.1多孔吸聲材料4.1.1吸聲系數(shù)和吸聲量

聲波的反射、吸收和透射4.1.1.1吸聲系數(shù)

——吸收聲能——透射聲能