第六章工作環(huán)境噪聲及振動

1、工作環(huán)境 （噪聲及振動）,主要內(nèi)容,三、噪聲測量及評價標準,四、噪聲控制,二、噪聲及其對人的影響,一、聲音及其度量,五、振動環(huán)境,一、聲音的性質(zhì)及度量,物體的振動產(chǎn)生聲音，振動發(fā)聲的物體被稱為聲源。 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。 沒有振動就沒有聲音,沒有介質(zhì)來傳播振動也聽不到聲音.,聲音的頻率、聲音的波長、聲音傳播的速度是描述聲波的三個重要的物理量。,1、聲音的基本概念,（1）頻 率 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）。人耳能感受到的頻率是2020000HZ。在聲頻范圍內(nèi)，聲波的頻率愈高，聲音顯得愈尖銳；反之，顯得低沉。,（2）波長 聲波在媒介中一個波

2、動的周期內(nèi)傳播的距離稱為波長，記作, 單位為m。 （3）聲速 聲波在媒介中傳播的速度稱為聲速，用c表示，單位為m/s。,頻率、波長和聲速之間的關系,2、聲音的度量,（1）聲壓和聲壓級,聲壓指媒介中有聲波存在時的壓力與沒有聲波存在時的靜壓之差。它是表示聲音強弱的物理量。 聲壓的物理單位是Pa。一個健康的人可以感知到的最微弱的聲音是210-5Pa。210-5Pa的壓力波很低，只能引起內(nèi)耳耳膜的不足一個原子直徑的偏移。耳朵同樣可以忍受最高至20Pa的聲壓。 為了適用如此廣泛的聲壓范圍，人們引入了一個對數(shù)來衡量聲壓聲壓級（SPL），其單位為分貝（dB）。,聲壓級指聲壓與該基準聲壓之比的以10為底的對數(shù)

3、乘以20。聲壓級用聽力的最低極限210-5Pa為基準聲壓。其表達式為： 式中，SPL dB 代表聲壓級，單位為分貝（dB）；P為聲壓，單位為Pa；P0為基準聲壓，即210-5Pa 。,正常人耳剛能聽到的最低聲壓稱為聽閾聲壓，使人耳產(chǎn)生疼痛感覺的聲壓稱痛閾聲壓。,（三）頻譜分析,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系稱為聲的頻譜。 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。,什么是頻程？ 為了便于實際測量和分析，人為地把

4、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。,或 式中 為倍頻程數(shù)。 為上限頻率， 為下限頻率 n=1 為1個倍頻程；n=1/3為1/3倍頻程,表6-3 倍頻程的頻率范圍,倍頻程通常用它的幾何中心頻率f0代表，中心頻率與上、下限頻率之間的關系為： f0是一個頻率，代表一個倍頻程的頻率范圍。,頻譜圖 各頻率成分與能量分布關系的圖形稱為頻譜圖 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。,（2）人耳對聲音的主觀感覺,人耳對聲音大小的主觀感覺不僅與聲壓有關，而且與聲音頻率有關。人耳對

5、高頻聲音感覺比較靈敏，對低頻聲音感覺比較遲鈍。聲壓或聲壓級只能表示聲音在物理上的強弱，不能表征人對聲音的主觀感覺，即對于不同頻率的聲音，盡管聲壓級相同，但人耳的主觀感覺是不一樣的 。因此，必須建立評價人耳對聲音的主觀量度的物理量。,聲音的響度級與響度,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) 。選取1000Hz的純音作基準音，凡是聽起來和該純音一樣響的聲音，不論其聲壓級和頻率是多少，它的響度級(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。,等響度曲線,聲音的響度,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

6、度的主觀感覺成正比 . 響度以N表示，單位為宋(song） 響度與響度級的關系式為,響度與聲音的頻率和強度有關，當聲壓級一定時，頻率越高，人耳感覺越響；而當頻率一定時，聲壓級越高，人耳感覺越響。,計 權 聲 級,聲級 通過計權網(wǎng)絡測得的聲壓級稱為計權聲級，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網(wǎng)絡，對被測噪聲進行測量。通過計權網(wǎng)絡測得的聲壓級稱為計權聲級，簡稱聲級。它是在人耳可聽范圍內(nèi)按特定頻率計權而合成的聲壓級。,頻率計權電網(wǎng)絡 在聲學測量儀器中，通常根據(jù)等響度曲線，設置一定的頻率計權電網(wǎng)絡，使接收的

7、聲音按不同程度進行頻率濾波，以模擬人耳的響度感覺特性。一般設置A、B 和C 三種計權網(wǎng)絡， 其中 A 計權網(wǎng)絡是對強度在55dB以下噪音的頻率特性的模擬（相當于模擬人耳對40 方純音的響度) B 計權網(wǎng)絡是對5585dB中等強度噪音的頻率特性的模擬（相當于模擬人耳對70 方純音的響度) C 計權網(wǎng)絡是對85dB以上噪音的頻率特性的模擬（相當于模擬人耳對100 方純音的響度）,三者的主要差別是對噪聲低頻成分的衰減程度，A衰減最多，B次之，C最少。A計權聲級由于其特性曲線接近于人耳的聽感特性，因此是目前世界上噪聲測量中應用最廣泛的一種，B、C已逐漸不用。,A、B、C聲級 不同計權網(wǎng)絡測量的結(jié)果，分

8、別標以dB（A）、dB（B）或dB（C），稱為A 聲級、B聲級、C聲級。 近年來研究表明，無論聲強多大，A聲級都能較好地反映人耳的響應特征，所以，如無特殊說明，基本都用A聲級表示噪聲評價指標。,當人們遇到的噪音是起伏的不連續(xù)的噪音時，用等效連續(xù)聲級評價。 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),幾種常見聲源的A 聲級,二、噪聲及其對人的影響,噪聲：最簡單的定義就是人們不想聽到的讓人煩躁的一切聲音,1、噪聲的來源,（1）工業(yè)噪聲 工業(yè)噪聲主要包括空氣動力噪聲、機械噪聲和電磁噪聲,（2）交通噪聲 交通噪聲主要指的是機動車輛、火車、

9、飛機和船舶噪聲。,3）建筑施工噪聲 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 4）社會噪聲 社會噪聲主要指社會活動和家庭生活所引起的噪聲,工業(yè)噪聲的峰值，以 dB（A）表示,在各種工作場所的噪聲級,辦公場所常用的噪聲級,辦公室設備的噪聲水平,2、噪聲的影響,(1)對聽力的影響,暫時性聽力損傷：（或者叫聽覺疲勞）。當遭受強烈的聲音刺激之后，人們常常會感覺聽力暫時下降了，在停止接觸噪音聲后，聽覺的恢復可從幾分鐘延長到幾小時甚至幾十小時。這種現(xiàn)象特征是暫時的聽域漂移或聽覺疲勞。,強烈而重復的劇烈的聲音刺激可以導致聽力下降 聽力損傷的類型：,爆發(fā)性耳聾：當聲壓很大時（如爆炸、炮擊），

10、鼓膜內(nèi)外產(chǎn)生較大壓差，導致鼓膜破裂，雙耳完全失聰，這種情況的耳聾稱為爆發(fā)性耳聾。,永久性聽力損傷：永久的聽閾漂移成為永久性聽力損傷，即耳聾。根據(jù)國際標準化組織（ISO）1964年的規(guī)定，500Hz、1Hz、2Hz三個頻率的平均聽力損失超過25dB稱為噪聲性耳聾。長期在噪聲環(huán)境中工作產(chǎn)生的聽覺疲勞不能及時恢復導致永久性聽閾位移，當聽閾位移達25-40dB時為輕度耳聾；當聽閾位移達40-55dB時為中度耳聾；當聽閾位移達55-70dB是為顯著耳聾；當聽閾位移為70-90dB時為嚴重耳聾；當聽閾位移為90dB以上為極端耳聾。,不同年齡的人的平均聽力損失情況,與年齡有關的聽力損失,（2）噪聲對生理和心

11、理影響,噪聲會導致如下生理影響：血壓升高、心跳加快、使皮膚血管收縮、新陳代謝加快、降低消化能力和加大肌肉張力等。 噪聲環(huán)境會對睡眠造成如下影響：嚴重縮減睡眠的整體時間、減少深度睡眠時間、增加醒著或者輕度睡眠的時間、增加被喚醒的次數(shù)、延長進入睡眠的時間。 導致煩躁：經(jīng)驗告訴我們，許多噪聲會影響人們的情緒。,(3)對工作績效的影響,噪聲對體力勞動的影響很小，但對那些需要集中精神思考和反應的腦力勞動來說，吵鬧的環(huán)境比安靜的環(huán)境要艱難得多。 歸納起來，噪聲對績效的負面影響包括以下三個方面：第一、打擾復雜的腦力活動，影響需要較高技能和信息闡述等活動的特定績效。第二、使得學習某些技巧變得更加困難。第三、斷

12、斷續(xù)續(xù)的或者意外的高強度噪聲（90 dB以上）會損害腦力勞動的績效。,對噪聲來源的調(diào)查問卷統(tǒng)計,交談 辦公設備 電話 來回走動 外部噪音,(4）辦公室的噪聲影響,在工作場所進行語言交流，一個聲音由于其他聲音的干擾而使聽覺發(fā)生困難，需要提高聲音的強度才能產(chǎn)生聽覺，這種現(xiàn)象稱為聲音的掩蔽效應。 語言干擾級是評價噪聲對語言通訊干擾程度的評價參量，國際標準化組織最新規(guī)定：500HZ,1000HZ ,2000Hz、4000 Hz為中心頻率的4個聲壓級的算數(shù)平均值定義為語言干擾級。 談話聲壓級比語言干擾級低10dB,就完全聽不清。 噪聲對信號的掩蔽作用，常給生產(chǎn)帶來不良結(jié)果。,（5）噪聲對語言交流的影響,

13、三、噪聲測量及評價標準,1、 噪聲的測量 （1）室內(nèi)噪聲的測量 測量噪聲用聲級計。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。 若噪聲有明顯變化或出現(xiàn)間隙，則還應測量等效連續(xù)聲級。,數(shù)字式聲級計,1）外形尺寸小于30cm的小型設備，測點距其表面30cm左右。 2）外形尺寸在30100cm的中型設備，測點距其表面50cm左右。 3）外形尺寸大于100cm的較大型設備，測點距其表面100cm左右。 4）大型或特大型設備，測點距其表面100500cm左右。,（2）機器設備噪聲的測量,測量機器設備噪聲時，將測點均勻地布置在所測機器周圍，一般為48個，測點

14、布置高度一般在所測設備的中間處。,交通車輛噪聲的測量 測量行駛中的車輛的噪聲，應在平坦開闊的區(qū)間中進行工作。 測量行駛時車內(nèi)的噪聲，要求車窗緊閉，測點選擇在車內(nèi)中央且離地1.2m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。 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1.2m高處。,（3）交通車輛噪聲的測量,1971年ISO噪聲暴露聽力保護標準,（1）國外噪聲標準,2、噪聲評價標準,噪聲控制標準分三類：一是基于對作業(yè)者的聽力保護提出的，以等效連續(xù)聲級為指標；二是基于降低人們對環(huán)境噪聲煩惱度而提出的，以等效連續(xù)聲級為指標；三是基于改善工作條件、

15、提高效率而提出的，以語言干擾聲級為指標。,我國工業(yè)企業(yè)的噪聲允許標準,環(huán)境噪聲標準（建議值）,城市區(qū)域環(huán)境噪聲標準,四、噪聲的控制措施,減少噪聲源：,a. 降低機械噪聲 選擇發(fā)聲小的材料（內(nèi)耗大的高阻尼合金或高分子材料) 改變機械傳動方式 改進設備機械結(jié)構(gòu)（提高箱體或機殼的剛度）,b.降低空氣動力性噪聲 空氣動力性噪音主要由氣體渦流、壓力急驟變化和高速流動造成的。降低空氣動力性噪聲的主要措施是：降低氣流速度；減少壓力脈沖；減少渦流。,控制噪聲傳播：,對工廠各區(qū)域合理布局 調(diào)整聲源的指向 充分利用天然地形 采用吸聲、隔聲、消聲等措施 采用隔振與減振措施,利用防護裝置保護聽力.使用個人防護用具，是

16、減少噪聲對接受者產(chǎn)生不良影響的有效方法。防護用具常用的有橡膠或塑料制的耳塞、耳罩、防噪聲帽以及塞入耳孔內(nèi)的防聲棉（加上臘或凡士林）等。不同材料的防護用具對不同頻率噪聲的衰減作用不同，因此，應根據(jù)噪聲的頻率特性，選擇適宜的防護用具。,個人聽力保護 ：,案例:高架道路交通噪音和防噪屏設置,交通噪聲一直是城市壞境噪聲中的主要來源。 在噪聲傳播途徑中把聲音隔絕起來是噪聲控制最有效的方法之一，防噪屏是最常見的措施。,高架道路上的防噪屏設計,隔聲屏障的作用和應用,隔聲屏障能使聲能衰減，是利用聲波的反射和衍射原理，在板后形成聲影區(qū)，在聲影區(qū)中噪聲可以得到衰減 在上海、深圳及北京等大城市的高架道路兩旁先后建起

17、了不同形式和結(jié)構(gòu)的道路隔聲屏。,五、振動環(huán)境,1 、 振動的概念與性質(zhì),（1）振動的概念 振動是物質(zhì)在一個固定點附近的來回擺動。對于人體來說，振動產(chǎn)生于某種工具、運輸設備、其他與人接觸的機械等的規(guī)則或不規(guī)則的周期移動，從而引起人體從其靜止的位置發(fā)生位移。 機械振動由于能夠引起人體肢體和重要器官改變位置，因此受到關注。,振 動 變 量,振動的基本物理量主要包括：位移、頻率、速度和加速度。位移表示振動作用的強度，加速度與作用力成正比、頻率是尋找振源、分析振動的重要依據(jù)。頻率和加速度是評價振動對人體健康影響的重要參數(shù)。,在振動研究中，振動的度量常采用加速度級，單位為分貝，是振動加速度與基準加速度之比

18、的對數(shù)乘以20，基準加速度值為10-5m/s2,與振動有關的幾個問題：,a.人體振動的點：從人因工程的角度來看，振動進入人體的3個部位是：臀部、腳部、手部。 b.振動方向：對于人的主干，振動方向一般是垂直的，對手和手臂來說，擺動方向通常與手和手臂的連線垂直。 c.振動頻率：人體對低頻反應的主要現(xiàn)象是身體共振，使人產(chǎn)生不適。而對于高頻，振動能量在人體內(nèi)的傳遞率逐漸衰減，其生物效應也相應減弱 。 d.振動的加速度：在對生理影響很重要的頻率范圍內(nèi)，振動的加速度通常用來衡量振動量。,d.持續(xù)期的影響：振動持續(xù)時間越長，病理的影響越大。 e.阻尼：任何系統(tǒng)的振動都會受到阻尼的影響，阻尼會導致振幅變小。,

19、（2）人體對振動頻率的反應,2Hz以上的頻率的誘導振動不會使人體以一個整體以相同的自然頻率振動，身體的不同部位對不同頻率的誘導振動的反應各不相同。,由于人體不同部位和系統(tǒng)有各自的固有頻率，所以當人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，共振使得生理效應增大。如果是重要器官發(fā)生共振，則人體的反應最強烈。,振動頻率與人體振動特性,操作振動頻率在30Hz以上的機器會引起手指、手和手臂的共振，可引起局部或全身振動病。電動工具的振動頻率一般在40300Hz，振幅為0.25mm，當人們使用這類電動工具時，其局部振動對手造成很大的損害，其典型表現(xiàn)為白指病。,局部振動對人體的影響,機動化

20、手持工具的振動,（3）工作場所振動的測量,、振動的影響,（）振動對生理的影響,振動會嚴重影響人的視覺感知、精神運動的績效以及肌肉組織，同時循環(huán)系統(tǒng)、呼吸系統(tǒng)和神經(jīng)系統(tǒng)等也會有反應，只是程度會輕點。, 振動可能會引起肌肉反應-拉伸的肌肉會收縮，這是人體的自我保護功能。 當某人處于強烈的振動中的時候，常常會發(fā)現(xiàn)的能量消耗增大，心跳和呼吸加快。 振動對新陳代謝、循環(huán)系統(tǒng)和呼吸系統(tǒng)的影響較小，不顯著。但是，血管周圍的括約肌的收縮反應會嚴重阻礙相應部位的血液循環(huán)，從而導致各種諸如關節(jié)炎、脊椎疾病、萎縮癥、重復性緊張損傷等疾病。,（）振動對心理的影響,人對振動的主觀感覺是被動接受和負擔，人們對此的表述從稍

21、微不安到令人無法忍受的厭惡差異較大。,下面曲線表示了人們對不同的頻率和振動加速度的相同強度的主觀感受,從研究的結(jié)果來看，可以將垂直振動對坐姿的人的影響作如下的總結(jié)： 1）人的主觀振動感覺最強的頻率范圍為48Hz. 2) 人體振感為“非常強烈”的平均域值為1g加速度。 3）當加速度為1.5g時，振動就會變得非常危險且無法忍受。 4) 對站立人體的類似測試表明，與坐姿相比，當振動要稍強一些時，人們才會有相同的主觀振動感受。,（3）振動對績效的影響,振動對視力的不利影響非常重要，因為它會損傷拖拉機、卡車、建筑機械以及其他運輸機械的司機的工作效率，增大事故風險。振動會使視覺敏銳度降低，視野會變得模糊且

22、不穩(wěn)定。通常來說，2Hz以下的振動對視覺能力沒有影響，只有在4Hz以上的振動，才會造成可測量的視力失常，其中10-30Hz的對視力的損傷最大。當振動頻率為50Hz、擺動加速度為2m/s2時，視覺敏銳度會降低一半。,振動對操作的影響主要表現(xiàn)為視覺作業(yè)效率的下降和操作動作精確性差。,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。 操作績效的減少,從頻率來看3-5時追蹤成績下降最大。,（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,研究表明,人的主動控制動作被振動引起的手腳非隨意動作干擾著: 在45Hz左右的垂直

23、振動,操作誤差最大 12Hz的側(cè)向振動，跟蹤能力最差 由于強烈振動，使腦中樞機能水平降低、注意力分散、容易疲勞，導致工作效率降低。,下面列舉一些在各種模擬駕駛測試下，振動的生理心理影響，這些數(shù)據(jù)都有充分的依據(jù)。 頻率范圍為2-16Hz時（特別是4Hz左右），駕駛效率會受到損害，隨著振動加速度的增大影響增強； 當座椅遭受的加速度大于0.5m/s2的時候，駕駛失誤增加； 當加速度達到2.5 m/s2，失誤會變得非常多，這種振動就應該被評估為危險。,振動對績效的影響：機械振動可以降低效率，在很多情況下，可能導致失誤和事故風險增大 。,、振動的控制標準與措施,一般說來，以下情況下的振動是可以忍受的：

24、（1）小于2Hz，加速度為3-4g （2）4-14Hz，加速度為1.2-3.2g （3）大于14Hz，加速度為5-9g,（1）控制標準,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（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)之間的關系來評價全身振動對人體的影響。如下圖所示：,全身振動允許界限,(1)疲勞一工作效率降低界限。疲勞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的。超過這個界限

25、，人會產(chǎn)生疲勞，降低工效。圖中粗線所示的界限正是疲勞一工作效率降低界限。該界限主要用于勞動環(huán)境振動評價。,出于對舒服程度、任務精通程度和生理安全方面的考慮，它將180HZ頻率范圍內(nèi)人體承受的全身振動劃分為3種不同的感受界限。,(2)舒適性降低界限。舒適性降低界限以不影響人的日?；顒踊蚬ぷ髦械幕緞幼?如飲食、閱讀或書寫等)為基礎，此界限與保持在振動環(huán)境下人體的舒適感有關。疲勞工作效率降低界限的加速度是它的加速度的3.15倍，即它比疲勞一工作效率降低界限的振動級低10dB，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。,(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。它的加速度是疲勞工作效率降低界限加速度的2倍，即是比疲勞工作效率降低界限的振動級高6dB，超過這個界限，