噪声基础知识及治理
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噪声分贝(dB)1、声音1.1 分贝的感觉当物体振动时,在它周围就会产生声波,声波不断向外传播,被人们听到成为声音。
人耳的听觉下限是0dB,低于15dB的环境是极为安静的环境,安静得会使人不知所措。
乡村的夜晚大多是25-30dB,除了细心才能够体会到的流水、风、小动物等自然声音以外,其他感觉一片宁静,这也是生活在喧嚣之中的城市人所追求的净土。
城市的夜晚会因区域不同而有所不同。
较为安静区域的室内一般在30-35dB,住在繁华的闹市区或是交通干线附近的居民,将不得不忍受室内40-50dB(甚至更高)的噪声。
人们正常讲话的声音大约是60-70dB,大声呼喊的瞬间可达100dB。
在机器轰鸣的厂房中,持续的噪声可达80-110dB,这种高强度的噪声会损害人耳的听觉,并对神经系统产生不良影响,长期还会导致神经衰弱、消化不良、听力下降、心血管等疾病。
人耳的噪声听觉上限是120dB,超过120dB的声音会耳痛、难以忍受,140dB的声音会使人失去听觉。
高分贝喇叭、重型机械、喷气飞机引擎等都能够产生超过120dB的声音。
1.2 人耳的感觉人耳听觉非常敏感,正常人能够察觉1dB的声音变化,3dB的差异将感到明显不同。
人耳存在掩蔽效应,当一个声音高于另一个声音10dB时,较小的声音因掩蔽而难于被听到和理解,由于掩蔽效应,在90-100dB的环境中,即使近距离讲话也会听不清。
人耳有感知声音频率的能力,频率高的声音人们会有“高音”的感觉,频率低的声音人们会有“低音”的感觉,人耳正常的听觉频率范围是20-20KHz。
人耳耳道类似一个2-3cm的小管,由于频率共振的原因,在2000-3000Hz的范围内声音被增强,这一频率在语言中的辅音中占主导地位,有利于听清语言和交流,但人耳最先老化的频率也在这个范围内。
一般认为,500Hz以下为低频,500-2000Hz为中频,2000Hz以上为高频。
语言的频率范围主要集中在中频。
人耳听觉敏感性由于频率的不同有所不同,频率越低或越高时敏感度变差,也就是说,同样大小的声音,中频听起来要比低频和高频的声音响。
环境噪声相关基础1.描述声波的基本物理量与概念(1) (1) 波长记作λ, 单位为米(m)。
(2) (2) 频率记作 f,单位为赫兹(Hz)。
(3) (3) 声速λ = v/f声速的大小主要与介质的性质和温度的高低有关。
同一温度下,不同介质中声速不同。
在20℃时,空气中声速约为340 m/s,空气的温度每升高1℃,声速约增加0.607 m/s。
(4) 声场(5) 波前(波阵面)2、环境噪声评价量及其计算2.1.计量声音的物理量(1) 声功率声源在单位时间内辐射的总声能量称为声功率。
常用 W 表示,单位为瓦(w)。
声功率是表示声源特性的一个物理量。
声功率越大,表示声源单位时间内发射的声能量越大,引起的噪声越强。
声功率的大小,只与声源本身有关。
(2) 声强(7-2)声强是衡量声音强弱的一个物理量。
声场中,在垂直于声波传播方向上,单位时间内通过单位面积的声能称做声强。
声强常以 I 表示,单位为 (w/m2)。
(3) 声压目前,在声学测量中,直接测量声强较为困难,故常用声压来衡量声音的强弱。
声波在大气中传播时,引起空气质点的振动,从而使空气密度发生变化。
在声波所达到的各点上,气压时而比无声时的压强高,时而比无声时的压强低,某一瞬间介质中的压强相对于无声波时压强的改变量称为声压,记为p(t),,单位是Pa。
声音在振动过程中,声压是随时间迅速起伏变化的,入耳感受到的实际只是一个平均效应,因为瞬时声压有正负值之分,所以有效声压取瞬时声压的均方根值。
(7-4)式中是 T时间内的有效声压,Pa;p(t)为某一时刻的瞬时声压,Pa。
通常所说的声压,若未加说明,即指有效声压,若 p 1,p 2,分别表示两列声波在某一点所引起的有效声压,该点迭加后的有效声压可由波动方程导出,为(7-5)声压是声场中某点声波压力的量度,影响它的因素与声强相同。
并且,在自由声场中多声波传播方向上某点声强与声压、介质密度ρ存在如下关系(7-6)2.2.声压级,声强级与声功率级正常人耳刚刚能听到的最低声压称听阈声压。
噪音基础知识1.什么是噪音?噪声是声音的一种。
从物理角度看,噪声是由声源作无规则和非周期性振动产生的声音。
从环境保护角度看,噪声是指那些人们不需要的、令人厌恶的或对人类生活和工作有妨碍的声音。
噪声不仅有其客观的物理特性,还依赖于主观感觉的评定。
如在听音乐时,悦耳的歌声不是噪声,而在老师讲课的课堂上,高音播放的音乐只能算是噪声。
常见的噪音包括:交通噪音、机器噪音、大声喧哗、生活噪音等。
2. 噪音的单位?噪音的单位为分贝。
值得注意的是,分贝是一个非线性的单位,是采用指数形式来表达某噪音相比于一个声音基准值的强弱。
常见声音的声功率跨度非常大,比如人轻声耳语时的声功率约为10-9W,而喷气飞机的声功率高达50000W,这种情况下采用线性单位是很不方便的,因而人们普遍采用对数单位(分贝)来描述噪音的强弱。
3.分贝的计算。
为计算噪音的分贝值,人们规定声功率基准值为10-12 W。
这样如果一个噪音的声功率为P,其分贝的大小可以通过公式 L=10log(P/10-12)来计算。
比如人轻声耳语时候的声功率为10-9 W,则人轻声耳语时声音的分贝为10log(10-9/10-12)=10log(103)=30分贝。
按照上述公式,如果一个噪音A为40分贝,另一噪音B为50分贝,则噪音B声功率是噪音A声功率的10倍。
如果噪音A为40分贝,噪音B为43分贝,则噪音B的声功率近似为噪音A声功率的两倍。
这也是为什么两个同样的噪音源,如果每个声压为X分贝,两个噪音相加后为X+3分贝(具体计算也可以参考下表)。
4. 噪音的加法。
如果室内电冰箱的噪音为35分贝,空调的噪音为35分贝,但是两者的噪音加起来并不等于70分贝,实际上上述两噪音加起来为38分贝。
噪音的计算需要比较专业的知识,对于非专业人士来说,可以遵循下面的简单法则来计算噪音的加法。
如果有两个噪音A和B,其分贝分别为LA和LB,则噪音总和为LA+B当LA-LB=0到1分贝,则LA+B=LA+3 分贝当LA-LB=2到3分贝,则LA+B=LA+2 分贝当LA-LB=4到9分贝,则LA+B=LA+1 分贝当LA-LB 大于9分贝,则LA+B=LA 分贝比如,如果噪音A为42分贝,噪音B为47分贝,则噪音A加噪音B相当于噪音48分贝(47+1)。
噪声危害宣传知识定义:噪声是一类引起人烦躁、或音量过强而危害人体健康的声音。
凡是妨碍到人们正常休息、学习和工作的声音,以及对人们要听的声音产生干扰的声音,都属于噪声。
而职业领域的噪声数值超过85分贝时,会对作业工人的健康产生不利影响。
职业噪声在作业场所普遍存在,分布范围广,危害人数众多。
预防措施:(1)控制和消除噪声源:1.用焊接或压接代替钾接,用挤压代替冲压,用压力机代替锻锤。
2.对鼓风机、电动机可采取隔离措施或移出室外。
3.用滚压机矫正或弯曲钢板,代替用敲打的方法矫正钢板;拆卸生锈的螺旋时,用液压钳子代替塞子。
4.用发声较小的材料制造的齿轮代替金属齿轮,或将发声较小的材料制成的零件安置在金属零件之间。
5.对排气噪声较大的机组设置专用消声器。
6.提高齿轮制造的精确度,减少转向装置的活动间隙。
7.实现生产过程自动化,可以减少噪声对生产人员的影响。
(2)控制噪声的传播和反射:1.吸声一一利用吸声材料装饰室内墙面或顶棚面以减低室内噪声。
具有较好吸声效果的材料有玻璃棉、矿渣棉、泡沫塑料、毛毡、棉絮、加气混凝土、吸声板、木丝板等。
2.消声一一消声是防止空气动力性噪声的主要措施现在最常用的消声器主要有三种类型:阻性消声器、抗性消声器及阻抗符合消声器。
3.隔声一一在某些情况下,可以利用一定的材料和装置,把声源封闭,使其与周围环境隔绝起来,如隔声罩、隔声间。
隔声结构应该严密,以免产生共振影响隔声结果。
4.减振一一为了防止通过固体传播的振动性噪声,必须在机器或振动体的基础和地板、墙壁连接初设隔振和减震装置,如胶垫、沥青等。
(3)卫生保健措施:1.加强个人防护,对于生产场所的噪声暂时不能控制,或需要在特殊高噪声条件下工作时,佩戴个人防护用品是保护听觉器官的有效措施。
耳塞是最常用的一种,隔声效果可达30分贝左右。
5.对接触噪声的工人应定期进行健康检查,特别是听力检查,观察听力变化情况,以便早期发现听力损伤,及时采取适当保护措施。
7、A声级
研究噪声对人体健康的危害及对噪声的防治,必须有噪声对人体影响程度的评价标准。
对噪声的评价常采用统计的方法,即依靠足够数的人们对噪声主观反应的对比性调查,得出统计的平均量。
主要的评价量有A声级、等效连续、噪声评价数NR和累积百分声级。
有关概念:
(1)响度级:单位是方(phon)。
响度级就是指当选取1000Hz纯音做基准音时,凡是听起来和该纯音一样响的声音,不论其声压级和频率是多少,它的响度级(方值)就等于该纯音的声压级数。
(2)等响曲线:345页图表示每一条曲线表示不同频率、不同声压级的纯音具有相同的响度级。
(3)频率计权:在测量仪器中,对不同频率的客观声压级人为地给予适当的增减,这种修正方法称为频率计权,实现这种频率计权的网络称为计权网络。
A、B、C、D 4种计权网络,经过计权网络测得的声级称为计权声级,是衡量噪声强弱的主观评价量。
A声级测量的结果与人耳对声音的响度感觉相近似,用A声级分贝数的大小对噪声排列次序时,能够较好反映人对各种噪声的主观评价。
是目前评价噪声的主要指标。
8、等效声级
A声级很好的反映了噪声影响与频率的关系,对于稳态的噪声,即随时间变化不大的噪声,我们通常可以采用A声级来评价。
等效声级是以A声级为基础建立起来的非稳态噪声的噪声评价量,它是以A声级的稳态噪声代替变动噪声,在相同的暴露时间内能够给人以等数量的声能,这个声级就是该变动噪声的等效声级,又称等效A声级,或简称等效声级。
等效连续A声级指在某段时间内的不稳态噪声的A 声级,用能量平均的方法,以一个连续不变的A声级来表示该时段内噪声的声级,又称等能量A 声级。
等效连续A声级Leq 可表示为:
9、频带声压级
在一个倍频程带宽频率范围声压级的累加称为倍频带声压级。
10、噪声评价数
噪声评价数NR曲线见350页图,NR数指噪声评价曲线的号数,它是中心频率等于1000Hz时倍步带声压级的分贝数,它的噪声级范围是0—130dB,适用于中心频率从31.5—8000Hz的9个倍频带。
在同一条NR曲线上各倍频带的噪声级对人的影响是相同的。
11、累积百分声级
累积百分声级又称统计声级,指在测量时间内所有超过Ln声级所占的n%时间,单位为dB。
12、混响
当室内声场达到稳态后,声源突然停止发声,房间内的声音并没有立即停止,需要延续一段时间,声能逐渐衰减直到实际听不到声音为止,这种声音的延续现象称为混响。
声源停止发声后,由于多次反射或散射而逐渐衰减的声音也可以称之为混响。
室内空气或墙壁壁面的吸收作用愈差,声能愈不容易衰减,混响时间就
愈长。
房间内声音的增长过程、稳定状态和衰减过程可以用图5-1-6表示。
13、混响时间
当室内声场达到稳态后,声源突然停止发声,室内声能密度衰减到原来的百万分之一,即声压级衰减60dB所需要的时间称为混响时间,记作T60,单位为s。
扩散声场:对于一个有声源的大房间,设其室内声能密度处处相同,并且在任何一点上,从各个方向传来的声波概率相等,而声波的相位是无规则的,这样的声场称为扩散声场。
吸声系数a:吸导报材料或结构吸声能力的大小称为吸声系数。
噪声治理的基本原理
形成噪声污染主要是三个因素,即:声源、传播媒介和接收体。
只有这三者同时存在,才能对听者形成干扰。
从这三方面入手,通过降低声源、限制噪声传播、阻断噪声的接收等手段,来达到控制噪声的目的,在具体的噪声控制技术上,可采用吸声、隔声和消声三种措施。
一、吸声
当声波入射到物体表面时,部分声能要被物体吸收转化为其他形式的能量,称为吸声。
材料的吸声性能用吸收系数来表示,吸声系数越大,则表示材料的吸声性能越好。
材料的吸声性能与材料的性质、结构和声波的入射角度及声波的频率有关。
多孔吸声材料的吸声机理是:材料内部有无数细小的相互贯通的孔洞,当声波入射到这些材料的表面,进而入射到这些细小的孔隙内时,要引起孔隙内的空气运动,紧靠孔壁和纤维表面的空气,因摩擦和粘滞运动阻力而不易运动,使声能转化为热能而消耗掉。
故性能良好的吸声材料要多孔,孔与孔之间互相贯通,并且贯通的孔洞要与外界连通,使声波能进入材料内部。
如对应1000赫兹声波,10cm厚的超细玻璃棉的吸声系数是0.87。
二、隔声
隔声所采用的方法是将噪声源封闭起来,使噪声控制在一个小的空间内,这种隔声结构称为隔声罩。
在声波遇到屏蔽物时,由于界面特性阻抗的改变,入射声能的一部分被反射,一部分被吸收,一部分声能透进屏蔽物继续传播。
材料的隔声性能可用透声系数来表示。
透声系数越小,表示透进去的声能越少,材料的隔声性能越好。
材料的隔声性能与隔声体的结构、性质和入射声波的频率有关。
三、消声
消声是将多孔吸声材料固定在气流通道内壁,或按一定方式固定在管道中,以达到削弱空气动力性噪声的目的,消声量一般可达到10—50分贝。
倍频程
声音信号的频率范围为20Hz到20KHz,在声音信号频谱分析一般不需要对每个频率成分进行具体分析。
为了方便起见,人们把20Hz到20KHz的声频范围分为几个段落,每个频带成为一个频程。
频程的划分采用恒定带宽比,即保持频带的上、下限之比为一常数。
实验证明,当声音的声压级不变而频率提高一倍时,听起来音调也提高一倍。
若使每一频带的上限频率比下限频率高一倍,即频率之比为2,这样划分的每一个频程称1倍频程,简称倍频程。
如果在一个倍频程的上、下限频率之间再插入两个频率,使4个频率之间的比值由小到大,依次排列。
这样将一个倍频程划分为3个频程,称这种频程为1/3倍频程。
所以我们通常使用的31段均衡器也称为1/3倍频程均衡器。
两个频率相比为2的声音间的频程,一倍频程之间为八度的音高关系,即频率每增加一倍,音高增加一个倍频程,图示均衡器的的各频点之间就是倍频程关系。
倍速录音用双卡录音机录音时,为了节省录音时间而设置的功能,倍速录音的磁带速度是正常录音的两倍,所花时间缩短了一倍,监听录音效果时,声音为快速播放效果,音调升高一个八度。
这就是不为人们所熟知的倍频程!。