第六章 噪声污染监测

第五章噪声污染监测同水污染空气污染和固体废物污染一样，目前噪声污染已经成为人们十分关心的问题。

第一节声音和噪声一．声音由物体的振动引起周围空气（或其他介质）振动所产生的疏密波叫声波。

当频率为20~2万Hz 的声波传递到人耳时所产生的感觉称为声音。

并且人们把频率高于2万Hz的声波叫超声波；频率低于20Hz的声波叫次声；人耳听不到超声波和次声。

二．噪声从物理学观点来讲，噪声就是一切无规律的或随机的声音称为噪声。

从环境学和生理学的观点来讲，凡是使人烦恼、讨厌和不需要的声音都称为噪声。

按照环境学和生理学的定义，凡是我们所不想听的声音或对我们生活和工作有干扰的声音，不论是语言声还是音乐声都被认为是噪声。

三．噪声的来源环境中噪声的来源可分为四类：1.交通噪声：包括汽车、摩托车、拖拉机、火车、飞机发动和行驶时所产生的声音。

2.工厂噪声：工厂内各种机器工作时所产生的声音：鼓风机、织布机、冲床、锻锤、各种电机等工作时产生的声音。

3.建筑工地噪声：如打桩机的打桩声，混凝土搅拌机的搅拌声，木工机床的尖叫声，钢筋水泥的装卸声等。

4.生活噪声：人的说话声、各种喇叭、音响的播放声等。

四．噪声的危害噪声主要是对人们的听觉器官产生刺激作用。

它可以妨碍人们的睡眠和休息，干扰人们的正常学习和工作降低工作效益。

当噪声很强时（>90dB(A)），它还会使人体的听觉器官受到损伤，导致暂时或永久性听力损失等。

如：在90 dB(A)的环境中工作40年的人，噪声性耳聋的发病率为21%（国际标准化组织ISO的统计结果）。

超强的噪声（>115dB(A)）还会引起人们皮肤的灼伤，甚至死亡。

第二节声音的物理特性和量度一．频率、波长和声速1．频率声源在每秒钟内振动的次数叫频率，用f表示，单位为赫兹（简称赫），用Hz 表示。

2．周期振动一次所经历的时间叫周期，记作T，单位S。

显然T=1/f3．波长沿声波传播的方向振动一个周期所传播的距离或在波形上相位相同的相邻两点间的距离称为波长，记为λ，单位为m。

4．声速声音每秒钟传播的距离叫声速，以C表示。

单位为m/s。

C=f·λ声速同传播声音的介质及温度等有关：如：在20℃时，空气中声速约为344m/s。

但气温变化时声速和温度有如下关系：C = 331.4 + 0.607t其中 t:摄氏温度。

在20℃时声音在纯水中的速度为1450m/s，在钢铁中的速度为5000m/s。

二．声功率、声强和声压1．声功率（W）是指声源在单位时间内所发射的声能，以W表示，单位为瓦（W）。

2．声强（I）是指单位时间内（每秒），声波通过垂直于声波传播方向单位面积的能量。

单位是瓦/米2。

3．声压（P）声压是指由于声波的存在而引起的压力增加值，单位为Pa（牛顿/米2）。

声波在空气中传播时形成压缩和稀疏交替变化，所以压力增值是正负交替的。

但通常讲的声压是取均方根值，叫有效声压，总是正值。

对于球面波，声压与声强的关系是：I = P2/ρC 式中：ρ—空气密度；C—声速。

三．声功率级、声强级和声压级能够引起人的听觉的声波不仅要有一定的频率范围（20— 20000Hz），而且还要有一定的声压范围。

声压太小不能引起听觉（听不到）；声压太大，只能引起痛觉，而不能引起听觉。

人耳可以听到的声压范围是10-5 —— 10 N/m2，其比值高达106倍，达六个数量级，同时由于人体听觉对声音信号强弱刺激的反应不是线性的，而是成对数比例关系的。

所以在描述同声音有关的单位时，人们引入了一个新的物理参数——声级，以分贝（dB）表示。

所谓分贝是指两个相同的物理量（比如：A1和A0）之比取以10为底的对数并乘以10（或20）。

N = 10 lg(A1/A0)分贝符号为“dB”，它是无量纲的。

在噪声测量中，A0是基准量，A是被量度量。

注：分贝实际上是把待测的声音的物理指标同基准的声音（我们刚刚能听到的声音）的物理指标相比较A1/A0，然后再取对数并乘以10。

1．声功率级（Lw）Lw = 10 lg(W/W0)其中：Lw ——声功率级（dB）；W ——声功率（w）；W0 ——基准声功率（10-12w）。

2．声强级LI = 10lg(I/I0)其中：LI ——声强级（dB）；I ——声强（w/m2）；I0)——基准声强，为12-12 w/m2 。

3．声压级Lp = 10lg(P2/P0)其中：Lp ——声压级；P ——声压（Pa，N/m2）；P0 ——基准声压，为2×10-5 Pa(人耳对1000Hz的声音刚能听到的最低声压)第三节噪声的物理量与主观听觉的关系一．响度和响度级1．响度人对声音的主观感觉是声音有的很响，有的较轻。

响度是人耳判别声音由轻到强的强度等级概念，它不仅取决于声音的强度（如声压级），还与它的频率及波形有关。

响度的单位叫“宋”，1宋等定义为声压级为40dB，频率为1000Hz，且来自听者正前方的平面波形的强度。

如果另一个声音听起来比这个大n倍，则声音的响度为n宋。

2．响度级研究发现声音的响度同声音的频率有关，一般来说声压相同而频率不同的纯音听起来的响度是不同的。

为了主观比较的需要，人们以频率为1000 Hz的声音的声压级dB为基准，并且规定其响度级同其声压级相同，单位是“方”。

例：声压级为80dB的1000Hz的声音的响度级是80方。

其他声音的响度级：通过一系列的研究人们得到了在人耳听觉范围内，一系列响度级相同的声压级与频率的关系曲线，即等响度曲线，图7-3。

从等响度曲线中我们可以看出，频率不同的声音，在响度相同时的声压级是差别很大的。

如：响度级为20方的纯音，在1000Hz时是20dB，在20Hz时是80dB，在10000Hz时是30 dB。

并且这种关系随响度级的变化而变化，是非线性的。

根据响度曲线我们也可以把各种频率的声音的响度级求出来。

二．计权声级声级计是一种测量声音强弱的仪器。

声级计输入的是声音客观存在的物理量——声压，而它输出的不仅是对数关系的声压级，而且还应是符合人耳特性的主观量——响度级。

声压级没有反映出频率的影响，为使设计的仪器模拟人耳听觉对声音频率响应特性，就必须把不同频率的声音的声压级换算成换算成响度级。

这种换算是通过一套电学的滤波器网络电路，对不同频率的声音进行响应的衰减后得出的。

这种特殊的滤波器叫计权网络。

通过计权网络测得的声压级已经不再是客观物理量的声压级，而是计权声级，简称声级。

由不同响度的声音的等响度曲线是不同的，所以计算方法就不同，由此决定的计权网络也不同。

为了测量仪器的制造方便，目前通用的计权声级计有A、B、C和D四种计权声级。

A计权声级（A声级）是模拟人耳对55dB以下的噪声的频率特性；B计权声级（B声级）是模拟人耳对55——85dB 的中等强度的噪声的频率特性。

C计权声级（C声级）是模拟人耳对85dB 以上的噪声的频率特性。

D计权声级（D声级）是模拟人耳对飞机的噪声的频率特性，是专门用来测定飞机噪声的。

A、B、C、D四种计权方法的特征曲线见图7-4。

后来实践证明，A计权声级表征人耳主观听觉较好，随着噪声评价工作的研究和发展，发现用A声级来评价噪声对人的各种危害和干扰与用复杂的计权方法所得的评价有相似的结果，所以在一般的噪声检测中，人们一般都只采用A声级（LA）。

其单位用dB(A)表示。

三．等效连续声级、噪声污染级和昼夜等效声级（一）等效连续声级A声级能较好地反映人耳对噪声的强度和频率的主观感觉，因此对一个连续稳定的噪声，它是一种较好的评价方法，但对一个起伏的或不连续的噪声如何评价呢？如：公路旁边某一点的交通噪声。

因此提出了等效连续声级的概念。

它是用一个噪声能量与之相等的连续稳定A声级来表示该段时间内噪声的大小。

用噪声能量按时间平均的方法来评价噪声对人影响的问题——即等效连续声级，用符号“Leq”或L Aeq.T表示。

计算公式为：L Aeq.T = 10lg[1/T∫0T10 0.1LPA dt其中：LPA ——某时刻t时的瞬时A声级（dB）T ——规定的测量时间段（S）。

如果数据符合正态分布，其累计分布在正态概率纸上为一直线，则可用下面近似公式计算：LAeq.T = L50 + d2/60d =L10 – L90其中：L10，L50，L90为累计百分声级，其定义是：L10 ——测定时间内，10%的时间超过的噪声级；L50 ——测量时间内，50%的时间超过的噪声级；L90 ——测量时间内，50%的时间超过的噪声级；其计算方法我们在下面讲。

（二）噪声污染级（LNP）实验表明人们对涨落的非稳态噪声的烦恼或灵敏程度比等能量的稳态噪声要大，为了更能反映出噪声污染的这一特性，人们定义了噪声污染级——在等效声级的基础上加上一项表示噪声变化幅度的量。

LNP = Leq + Kσ其中：K ——常数，对交通噪声取值为2.56；σ——测定过程中瞬时声级的标准偏差。

σ= [1/（n-1）Σ(LPA-LPAi)2]1/2式中：第四节噪声测量仪器常见的噪声测量仪器主要有声级计、声频频谱仪、记录仪、录音机和实时分析器等。

声级计：声级计是最基本的噪声测量仪器。

它在把声信号转换成电信号时，它具有模拟人耳对声波反应速度的时间特性；对高频有不同灵敏度的频率特性以及不同响度时改变频率特性的强度特性。

它一般具有A、B、C计权网络，有的声级计还有D计权网络（用于测量航空噪声）。

它们所测定出的指标分别是A、B、C、D声级。

声级计一般分为普通声级计和精密声级计两种，它们所测量的频率范围，低频都是20Hz开始，高频普通声级计到8000Hz，而精密声级计要求到12500Hz以上。

国内产品有江西吉安红声器材厂的ND-2型精密声级计和上海飞乐电声总厂的PSJ-2型普通声级计。

声级计的测量原理声级计由传声器、前置放大器、衰减器、输入放大器、计权网络、输出放大器、检波器和电压表等组成。

传声筒又称话筒。

声压由传声器膜片接收后，将声压信号转换成电信号，经前置放大器作阻抗变换后送到衰减器，由于表头指示范围一般只有20分贝，而声音的变化范围可高达140dB甚至更高，所以必须使用衰减器来衰减较强的信号。

再由输入放大器放大。

经RMS 检波器（均方根检波电路）后，送出有效电压，由电表显示所测量的声压级分贝值。

仪器还有阻尼开关，快档“F”表示表头为“快”阻尼状态，一般用于测量起伏不大的稳定噪声。

如噪声起伏超过4dB，一般用慢档“S”。

仪器外形见图。

第五节噪声标准噪声标准制定的目的是保护听力，避免噪声对人体健康的影响，避免噪声对人们休息、工作和娱乐等活动的干扰等。

同时考虑到我国目前的经济和技术条件。

保护听力：一般认为在<80dB的环境下对人的听力无害；保护日常生活：谈话声音要小于70dB，睡眠、休息：白天<50dB；夜间<45dB。