环境监测技术—噪声监测(教案).docx

《环境监测技术》教案

授课时间 月 丨丨 月 II 月 II 月 日

周星期 周星期 周星期 周星期

班级节次

教学课题 第七章、噪声监测 第一节、概述

教学目的 了解噪声的概念、分类和主要特征、了解噪声对人体的危害

课堂类型 单一型

教学重点 噪声的概念、分类和主要特征

教学难点 噪声的主要特征

教学方法 讲述法

教具准备 无

卜考书 《坏境监测》 梁红 武汉理工大学出版社

教学过程 及吋问分配 教 学 内 容 教学运用

90分 第七章噪声监测

§ 7-1概述

一、 声音的产生

声音是由于空气受到物体的振动而产牛，其本质是被动。当振动 频率在20—20000Hz时，作用于人的耳鼓膜而产生的感觉叫声音。声咅 的形成，首先要有能振动发化的振动，即声源，它可以是固体也可以 是流体（液体，气体），还要有传播的介质和声的接收器，传播介质有 空气，水和固体，接收器即是人耳，传声器（喇叭）等。

声音在人类生活中起着非常重要的作用，它是我们认识世界，表 达感情，思想，进行交流，传递信息，展开活动等不可缺少的东西。 优美的音可以使人精神愉快，医生通过听诊器可以正确判断患者的健 康状况。由于声音的存在自然界和人类生活才变得丰富多彩，生机勃 勃。但是，并不是所有的声音都使人感到悦耳动听，有些声音杂乱无 章，难听而不协调，有些声咅过强，震耳欲聋，这些声咅是人们所不 需要的，甚至是厌恶的，这就是噪声。

二、 噪声及其公害特征

1. 定义：这些为人们生活和工作所不需要的声咅称为噪声。

2. 公害特征：

（1） 作为科学术语，以这种“不需要”和“讨厌”之类非常含糊不清

的非科学语言对噪声下定义，正体现了噪声的第一个特征，即受人的 主观感觉，住理特点和心理状态影响。如平常悦耳的音乐和歌1111在人 看书和睡觉时既是噪声。乂如，有的声音虽然不人，但对于心脏病的 患者可能已构成烦恼。

（2） 噪声与水，气污染相比是局部的和多发的。除飞机噪声等特殊噪 声外。声源与受害者之间距离很近。以工厂，金业为例，噪声波范围 最多的是中小工厂周围的左邻右舍,即使是影响范围较大的噪声,声 源离受害者的距离也很少超过百米。

（3） 声音的产生与传播现象仅仅是空气小的一种物理变化，而无别的

物质参与。因此，在声咅消失后，都不会因声咅衰减而残留废弃物。

三、 噪声的来源

环境中的噪声來源主要有四种：

1•交通噪声：是由各种交通工具在行驶时产生的。如汽车，火车，飞 讲

述

法

机,拖拉机，摩托车,轮船等。交通噪声是流动性的，干扰范围大, 是许多城市噪声的工要來源。

2•工业噪声：指工矿金业在生产活动屮各种机械设备产生的噪声，如 鼓风机，汽轮机，织布机，创床，冲床等，其主要受害者是工人，“十 挪九聋”即源于此。

3. 建筑施工噪声：指在施工活动屮由各种建筑施工机械运转时产生的 噪声，如打桩机，挖土机和混凝土搅拌机等发出的声咅。

4. 生活噪声：指人类的社会活动和家庭活动产生的噪声，是我们生活 经常碰到的。如商店，土地的高音喇叭，楼房里的敲打声及人声噴哗， 过强的收音机声音，孩童哭声等。这种噪声虽然影响面不广，但若处 理不善，则易引起邻里纠纷。

四、声波动

声音源于物体的波动，物体在空气屮振动时，使周围空气受到压 缩，空气压强高于外层，因此，压缩层内的空气分子就趋向外移动， 并将它们的运动传递到外层。外层的空气受到压缩，而原先压缩层则 因部分空气分子外移动而变得稀疏，形成稀薄层。这种压缩层和稀薄 层交替相邻向外传播的连续运动叫做声波动。

声波是机械波。由于空气和液体只有体积弹性，所以声波在空气 和液体中的传播只能以纵波的形式传播。即空气质点振动方向L波动 传播方向一致。若在固体传播则可以是纵波，也可以是横波。声波具 有波的一切特性。

频率：声源在一秒钟内振动的次数。f,单位为赫茨，Hz。人的听 觉能感受到的振波频率范围在20—20000Hzo低于20Hz的称为“次声”， 高于20000Hz的称为“超声”，它们作用于人的听觉器官时不引起声音 的感觉，所以听不到。

周期：振动一次所经历的时间。T二1/f。

波长：声波振动1个周期所传播的距离或在波形上相位相同的相 邻的两点间距离称为波长。2,米。

波速（声速）：1秒内声速传播的距离为声速。C, m/so

C=2f

在任何一个媒介中，声速随着媒介的弹性和密度的不同而改变， 讲

述

法

也与温度有关。

0331.4+0. 607It

在常温时 C二345m/s

五、噪声的物理参量

对噪声的衡量，主要有强弱的度量和频谱分析。噪声的强弱度量 反映声音的人小，是震耳欲聋，还是若如蚊声；噪声的频率分析可以 看出噪声频率的高低，是尖叫刺耳，还是低沉轰鸣，当然这些判断还 与人的匸观感觉有关。

1.声压

声源振动时空气压强必然比正常大气压力冇所增加或减弱，这种 增强或减弱的压力称为声压。单位为Pa(lN/m2)

通常噪声声压得测虽值都是瞬时声压。即产生噪声时，某瞬时的 空气压强相对于无声波时空气压强的改变量。瞬时压力的均方根值称 为有效声压。一般所说的声压就是指的有效声压：

"閱P如

正常人刚刚能听到的最微弱的声音芦压为2X10_5Pa,如同蚊子飞 过的声音的声压，这个声压值称为人耳的“听阈”。使人耳产牛疼痛感 觉的声压为20Pa,如飞机发动机噪声的声压，这称为人耳的“痛阈”。 人们一般说话的声音声压为0. 02-0. 03Pa,相当于大气压的千万分Z 一，可见声压比大气压远小。

2・声强

声波作为一种波动形式，当然具有一定的能量，人们也常用能量的 人小表示声音的强弱。这就引出了声强功率的概念。

声强：单位时间内声波通过垂直于声波传播方向单位面积的声能量。T, 单位为W/mS显然,声强越大,表示声音越强，正常人耳对1000Hz纯 音的可听声强为10 12W/m2 ,此值被称为基准声强。 声强与声压的区别在于一个是能量，一个是压力，但二者之间有着内 在的联系。1 = P?丨pc , °为空气密度，c为空气中的声速。

3.声功率

声强(声压)的大小是与离开声源远近有关的。我们都冇这样的 讲

述

法

体会；在机器近旁，感到噪声很少，但离开它一定距离后，就会觉得 噪声小多了，这是因为我们离开声源较远后，耳朵所接受到的声强（声 强）变小的结果。然而，作为一个声源。它在单位时间内向外辐射的 噪声能量并没冇改变。

声功率：是指单位时间内，声波通过垂直于传播方向某指定面积 的声能量。W,单位瓦。

它是反映声源辐射声能本领的物理量，对于确定的声源来说，它 不象声压或声强那样，随着离开声源距离的加人而减小。我们正常所 遇到的声源，其声功率若和其它动力的功率相比是很小的，如我们人 声说话的声功率也就只冇50UWO若在天安门广场上百万人集会，大家 共同高呼口号，把百万人所发出声能全部搜集起來，也只不过相当于1 个50w灯炮在相同时间消耗的能量。所以，原來有人曾设想，对噪声 从能量上实行综合利用，可见其价值是不大的。

1•级和分贝

（1）级：从听阈到痛阈，声压得绝对值Z比是10": 1即有100万倍，声

强的绝对值Z比是10巳1即冇1万亿倍。这说明用声压或压强的绝对值 农示声音的人小极不方便，而且人耳也没有辨别如此细微类别的能力。 为此便采用称为声压的对数刻度來表示。单位是dB。引入“级”來表示 声音的强弱。就如同用“级”来表示风的大小和地展的强弱是一样的（通 常我们说风力儿级或儿级地震，而很少说风速是每秒多少米或地震的能 最有多少尔格）。这样不仅表达方便避免了计算数位兀长的麻烦，而且 人耳对声音的接收，并不正比于强度的绝对值而是正比于其对数值。因 此，声学屮用对数标度來度量声压，声强和声功率，分别称为声压级。 声强级和声功率级。定义如下：

亠 P2 P

声压级 Lp = 101g—= 201g— dB

P° PQ

式中：Po二2X10'Pa,这一基准声压是人耳对1000Hz声音刚能听

到的最低声压。

声强级 L, dB 讲

述

法

w

声功率级 Lvv = 101g dB

Wo=10 12瓦基准声功率

引入“级”的概念后，人耳从刚听到的声音到震耳欲聋的声音， 由原来声压相差100万倍，变得只冇0—120dBo

Ln =101g2xl° . =0 dB

P' 2xl0-5

Ln =101g 2° do dB

P2 「2x10-5

（2）分贝

上述声压级，声强级和声功率级的单位都是dB,分贝。dB是则么 1叫事？它的物理意义是什么？由上面声压级（声强级，声功率级）可 以看出，dB是一个相对单位，它没冇量纲，它的物理意义是表示一个 量超过另一个量（基准量）的程度。dB并非声学上的专用单位，其他 专业也仃应用。dB是来源于电讯工程，用两个功率的比值取对数以表 示放大器的增益信噪比等，得出的单位叫贝尔。由于贝尔太大，为了 实用方便，便采用贝尔的1/10做单位，叫做dB。值得注意的是，凡采 用dB做单位时,一定要了解其作比较标准的基准值。如前所述厶〃，L,, 厶，分别是以人耳对1000Hz纯音的P、I、w为基准值。在声学中,dB 是计量声音强弱的最常用的单位。

授课时间 月 H 月 日 月 日 月 日

周星期 周星期 周星期 周星期

班级节次

教学课题 第七章、噪声监测 第二节、噪声监测

教学目的 了解噪声监测的仪器、掌握仪器的使用方法

课堂类型 单一型

教学重点 掌握噪声监测仪器的使用方法

教学难点 掌握噪声监测仪器的使用方法

教学方法 讲述法

教具准备 无

参考书 《环境监测》 奚旦立高等教育出版社

教学过程 及时1'可分配 教 学 内 容 教学运用

90分

第七章噪声监测 § 7-2噪声监测

一、响度级与响度

1.响度级与等响曲线

人耳对声咅有很高的灵敏度和极人的波动范围（0—120 dB）0响 度级是根据人丄匸的听觉特点，仿佛声压级的概念引出的少频率有关的 主观量，其单位是“方”（phon）。要想定量地确定某一个声音的声响 度，最简单的办法就是拿它和另外一个标准声咅来比较。国际标准化 组织（ISO）在1936年开会决定，选収1000Hz纯音作比较来确定。具 体办法是，采取对比实验的办法，通过调节1000Hz纯音的声压级，使 它与所研究的声咅级，使它与所研究的声咅听起来一样响，则这个 1000Hz纯音的声压级就定义为该声音的响度级。例如某声音听起来与 声压级80dB的1000Hz纯音 样响时,则该声音的响度级就为80方。 由此可见，响度级把声压级和频率用同一单位统一起来了。“L、”表示 响度级。

以1000Hz纯音为基准音，通过对比试验，可以得到整个可比范围 内的声音的响度级。如果把响度级（方值）相同的各点都连接起来， 使得到一组曲线，这就是等响曲线。P108的图是ISO于1961年颁布的 纯音等响曲线。这组筹响Illi线的测试条件是白由声场。 受

试人均是18-25岁的年轻人。图中的每一条曲线上表示的声音，即使 它们的声压线（级）和频率不同，但听起来响度是一样的。最下面的 一条是听阈曲线,最上面的一条是痛阈曲线。听阈曲线与痛阈曲线之 间包括了正常人耳可听的全部声音。等响曲线显示出全部可听声的频 率和响度的响应。