技術(shù)文章
Technical articles一、噪聲的概念
這些為人們生活和工作所不需要的聲音叫噪聲,從物理現(xiàn)象判斷,一切無規(guī)律的或隨機(jī)的聲信號(hào)叫噪聲;噪聲的判斷還與人們的主觀感覺和心理因素有關(guān),即一切不希望存在的干擾聲都叫噪聲。
二、噪聲的分類
按機(jī)理分可分三類:空氣動(dòng)力性噪聲、機(jī)械性噪聲、電磁性噪聲。
按來源分可分五類:交通噪聲、工業(yè)噪聲、建筑施工噪聲、社會(huì)生活噪聲、自然噪聲。
三、 環(huán)境噪聲的主要特征
( 1 )噪聲是感覺公害。
( 2 )噪聲具有局限性和分散性
四、 噪聲的危害
干擾人們的睡眠和工作,強(qiáng)噪聲會(huì)使人聽力損失。這種損失是累計(jì)性的,在強(qiáng)噪聲下工作一天,只要噪聲不是過強(qiáng)( 120 分貝以上),事后只產(chǎn)生暫時(shí)性的聽力損失,經(jīng)過休息可以恢復(fù);但如果長期在強(qiáng)噪聲下工作,每天雖可以恢復(fù),經(jīng)過一段時(shí)間后,就會(huì)產(chǎn)生*性的聽力損失,過強(qiáng)的噪聲還能殺傷人體。
① 損傷聽力,造成噪聲性耳聾。
90 分貝下 20 %聾, 85 分貝下 10 %耳聾
②干擾睡眠,影響工作效率。
噪聲會(huì)影響人的睡眠質(zhì)量和數(shù)量。連續(xù)噪聲可以加快熟睡到輕睡的回轉(zhuǎn),使人熟睡時(shí)間縮短;突然的噪聲可使人驚醒。一般 40dB 連續(xù)噪聲可使 10% 的人受影響, 70dB 連續(xù)噪聲可使 50% 的人受影響突然的噪聲 40dB 時(shí),使 10% 的人驚醒; 60dB 時(shí),使 70% 的人驚醒
③ 干擾語言通訊
④ 影響人的心理變化
⑤ 誘發(fā)多種疾病
噪聲→緊張→腎上腺素↑→心率↑ , 血壓↑ ;
噪聲→耳腔前庭→眩暈、惡心、嘔吐(暈船);
噪聲→神經(jīng)系統(tǒng)→失眠,疲勞,頭暈、疼,記憶力下降。
五、噪聲監(jiān)測(cè)參數(shù)及其分析
1、聲功率、聲強(qiáng)、聲壓
( 1 ) 聲功率( W )
聲功率 是指單位時(shí)間內(nèi),聲波通過垂直于傳播方向 某面積 的聲能量。在噪聲監(jiān)測(cè)中,聲功率是指聲源總聲功率。單位為 W 。
( 2 ) 聲強(qiáng)( I )
聲強(qiáng) 是指單位時(shí)間內(nèi),聲波通過垂直于傳播方向 單位面積 的聲能量。單位為 W / s 2 。
( 3 ) 聲壓( P )
聲壓 是由于聲波的存在而引起的壓力增值。單位為 Pa 。聲壓與聲強(qiáng)的關(guān)系是: I= P 2 / ρ c
2、分貝、聲功率級(jí)、聲強(qiáng)級(jí)和聲壓級(jí)
( 1 ) 分貝
人們?nèi)粘I钪杏龅降穆曇?,若以聲壓值表示,由于變化范圍非常大,可以達(dá)六個(gè)數(shù)量級(jí)以上,同時(shí)由于人體聽覺對(duì)聲信號(hào)強(qiáng)弱刺激反應(yīng)不是線形的,
而是成對(duì)數(shù)比例關(guān)系。所以采用分貝來表達(dá)聲學(xué)量值。
所謂 分貝 是指兩個(gè)相同的物理量(例 A1 和 A0 )之比取以 10 為底的對(duì)數(shù)并乘以 10 (或 20 )。
N = 10lg(A1/A0)
分貝符號(hào)為 "dB" ,它是無量綱的。式中 A0 是基準(zhǔn)量(或參考量), A 是被量度量。被量度量和基準(zhǔn)量之比取對(duì)數(shù),這對(duì)數(shù)值稱為被量度量的 " 級(jí) " 。亦即用對(duì)數(shù)標(biāo)度時(shí),所得到的是比值 , 它代表被量度量比基準(zhǔn)量高出多少 " 級(jí) " 。
( 2 ) 聲功率級(jí)
Lw =10lg(W/W 0 )
式中: Lw—— 聲功率級(jí)( dB );
W—— 聲功率( W );
W0—— 基準(zhǔn)聲功率,為 10-12 W 。
( 3 ) 聲強(qiáng)級(jí)
LI = 10lg(I/I0)
式中: LI —— 聲壓級(jí) (dB) ;
I —— 聲強(qiáng)( W/m2 );
I0 —— 基準(zhǔn)聲強(qiáng),為 10-12 W/m2 。
( 4 ) 聲壓級(jí)
LP = 20lg(P/P0)
式中: LP—— 聲壓級(jí)( dB );
P —— 聲壓( Pa );
P0—— 基準(zhǔn)聲壓,為 2 × 10-5Pa ,該值是對(duì) 1000HZ 聲音人耳剛能聽到的低聲壓 。
3、噪聲的疊加
兩個(gè)以上獨(dú)立聲源作用于某一點(diǎn),產(chǎn)生噪聲的疊加。
聲能量是可以代數(shù)相加的,設(shè)兩個(gè)聲源的聲功率分別為 W1 和 W2 ,那么總聲功率 W 總 = W1+ W2 。而兩個(gè)聲源在某點(diǎn)的聲強(qiáng)為 I1 和 I2 時(shí),疊加后的總聲強(qiáng) I 總 = I + I2 。但聲壓不能直接相加。
由于 I1 =P12/ ρ c I2 = P22/ ρ c
故 P 總 2 = P12 + P22
又 ( P1/ P0 ) 2= 10(Lp1/10)
(P2 / P0)2 = 10(Lp2/10)
故總聲壓級(jí):
LP =10 lg[ ( P12 + P22 ) / P02]
=10 lg[10(Lp1/10)+10(Lp2/10)]
如 LP1=LP2 ,即兩個(gè)聲源的聲壓級(jí)相等,則總聲壓級(jí):
LP = LP1+ 10lg2 ≈ LP1 + 3(dB)
也就是說,作用于某一點(diǎn)的兩個(gè)聲源聲壓級(jí)相等,其合成的總聲壓級(jí)比一個(gè)聲源的聲壓級(jí)增加 3dB 。當(dāng)聲壓級(jí)不相等時(shí),按上式計(jì)算較麻煩??梢岳脮蠄D 7-1 查曲線值來計(jì)算。方法是:設(shè) LP1 > LP2 , 以 LP1 - LP2 值按圖查得Δ LP ,則總聲壓級(jí) LP 總 = LP1 + Δ LP 。
4、響度和響度級(jí)
( 1 ) 響度( N )
響度是人耳判別聲音由輕到響的強(qiáng)度等級(jí)概念,它不僅取決于聲音的強(qiáng)度 ( 如聲壓級(jí) ) ,還與它的頻率及波形有關(guān)。
響度的單位為 " 宋 ",1 宋的定義為聲壓級(jí)為 40dB, 頻率為 1000Hz, 且來自聽者正前方的平面波形的強(qiáng)度。如果另一個(gè)聲音聽起來比 1 宋的聲音大 n 倍,即該聲音的響度為 n 宋。
( 2 ) 響度級(jí) (LN)
響度級(jí)是建立在兩個(gè)聲音主觀比較的基礎(chǔ)上,選擇 1000Hz 的純音作基準(zhǔn)音,若某一噪聲聽起來與該純音一樣響,則該噪聲的響度級(jí)在數(shù)值上就等于這個(gè)純音的聲壓級(jí)( dB )。
響度級(jí)用 LN 表示,單位是 " 方 " 。
如果某噪聲聽起來與聲壓級(jí)為 80dB ,頻率為 1000Hz 的純音一樣響,則該噪聲的響度級(jí)就是 80 方。
( 3 ) 響度與響度級(jí)的關(guān)系
根據(jù)大量的實(shí)驗(yàn)得到,響度級(jí)每改變 10 方,響度加倍或減半。它們的關(guān)系可用下列數(shù)學(xué)式表示: N = 2[(L N -40)/10] 或 L N = 40+33lgN
注意,響度級(jí)的合成不能直接相加,而響度可以相加。應(yīng)先將各響度級(jí)換算成響度進(jìn)行合成,然后再換算成響度級(jí)。
5、計(jì)權(quán)聲級(jí)
為了能用儀器直接反映人的主觀響度感覺的評(píng)價(jià)量,有關(guān)人員在噪聲測(cè)量儀器 —— 聲級(jí)計(jì)中設(shè)計(jì)了一種特殊濾波器,叫計(jì)權(quán)網(wǎng)絡(luò)。通過計(jì)權(quán)網(wǎng)絡(luò)測(cè)得的聲壓級(jí),已不再是客觀物理量的聲壓級(jí),而叫計(jì)權(quán)聲壓級(jí)或計(jì)權(quán)聲級(jí),簡稱聲級(jí)。通用的有 A 、 B 、 C 和 D 計(jì)權(quán)聲級(jí)。
A 計(jì)權(quán)聲級(jí)是模擬人耳對(duì) 55dB 以下低強(qiáng)度噪聲的頻率特性;
B 計(jì)權(quán)聲級(jí)是模擬 55dB 到 85dB 的中等強(qiáng)度噪聲的頻率特性;
C 計(jì)權(quán)聲級(jí)是模擬高強(qiáng)度噪聲的頻率特性;
D 計(jì)權(quán)聲級(jí)是對(duì)噪聲參量的模擬,于飛機(jī)噪聲的測(cè)量。
6、等效連續(xù)聲級(jí)、噪聲污染級(jí)和晝夜等效聲級(jí)
(一) 等效連續(xù)聲級(jí)
A 計(jì)權(quán)聲級(jí)能夠較好地反映人耳對(duì)噪聲的強(qiáng)度與頻率的主觀感覺,因此對(duì)一個(gè)連續(xù)的穩(wěn)態(tài)噪聲,它是一種較好的評(píng)價(jià)方法,但對(duì)一個(gè)起伏的或不連續(xù)的噪聲, A 計(jì)權(quán)聲級(jí)就顯得不合適了。例如,交通噪聲隨車流量和種類而變化;又如,一臺(tái)機(jī)器工作時(shí)其聲級(jí)是穩(wěn)定的,但由于它是間歇地工作,與另一臺(tái)聲級(jí)相同但連續(xù)工作的機(jī)器對(duì)人的影響就不一樣。因此提出了一個(gè)用噪聲能量按時(shí)間平均方法來評(píng)價(jià)噪聲對(duì)人影響的問題,即 等效連續(xù)聲級(jí),符號(hào) “Leq” 或 “LAeq.T” 。它是用一個(gè)相同時(shí)間內(nèi)聲能與之相等的連續(xù)穩(wěn)定的 A 聲級(jí)來表示該段時(shí)間內(nèi)的噪聲的大小 。
7.1.5 .6 等效連續(xù)聲級(jí)、噪聲污染級(jí)和晝夜等效聲級(jí)
例如,有兩臺(tái)聲級(jí)為 85dB 的機(jī)器,*臺(tái)連續(xù)工作 8 小時(shí),第二臺(tái)間歇工作,其有效工作時(shí)間之和為 4 小時(shí)。顯然作用于操作工人的平均能量是前者比后者大一倍,即大 3dB 。因此,等效連續(xù)聲級(jí)反映在聲級(jí)不穩(wěn)定的情況下,人實(shí)際所接受的噪聲能量的大小,它是一個(gè)用來表達(dá)隨時(shí)間變化的噪聲的等效量。
LAeq.T =10lg[1/T ∫ T0100.1LPAdt]
式中: LPA—— 某時(shí)刻 t 的瞬時(shí) A 聲級(jí)( dB ) ;
T —— 規(guī)定的測(cè)量時(shí)間( s )。
如果數(shù)據(jù)符合正態(tài)分布,其累積分布在正態(tài)概率紙上為一直線,則可用下面近似公式計(jì)算:
LAeq.T ≈ L50+d2/60, d = L10 - L90
其中 L10 , L50 , L90 為累積百分聲級(jí),其定義是:
L10 —— 測(cè)量時(shí)間內(nèi), 10% 的時(shí)間超過的噪聲級(jí),相當(dāng)于噪聲的平均峰值。
L50—— 測(cè)量時(shí)間內(nèi), 50% 的時(shí)間超過的噪聲級(jí),相當(dāng)于噪聲的平均值。
L90—— 測(cè)量時(shí)間內(nèi), 90% 的時(shí)間超過的噪聲級(jí),相當(dāng)于噪聲的背景值。
累積百分聲級(jí) L10 、 L50 、和 L90 的計(jì)算方法有兩種:其一是在正態(tài)概率紙上畫出累積分布曲線,然后從圖中求得;另一種簡便方法是將測(cè)定的一組數(shù)據(jù)(例如 100 個(gè)),從大 到小排列,第 10 個(gè)數(shù)據(jù)即為 L10 ,第 50 個(gè)數(shù)據(jù)即為 L50 ,第 90 個(gè)數(shù)據(jù)即為 L90 。
(二) 噪聲污染級(jí)
許多非穩(wěn)態(tài)噪聲的實(shí)踐表明,漲落的噪聲所引起人的煩惱程度比等能量的穩(wěn)態(tài)噪聲要大,并且與噪聲暴露的變化率和平均強(qiáng)度有關(guān)。經(jīng)實(shí)驗(yàn)證明,在等效連續(xù)聲級(jí)的基礎(chǔ)上加上一項(xiàng)表示噪聲變化幅度的量,更能反映實(shí)際污染程度。用這種噪聲污染級(jí)評(píng)價(jià)航空或道路的交通噪聲比較恰當(dāng)。故噪聲污染級(jí)( LNP )公式為:
LNP = Leq + K σ
式中: K —— 常數(shù),對(duì)交通和飛機(jī)噪聲取 2.56 ;
σ —— 測(cè)定過程中瞬時(shí)聲級(jí)的標(biāo)準(zhǔn)偏差。
7.1.5 .6 等效連續(xù)聲級(jí)、噪聲污染級(jí)和晝夜等效聲級(jí)
(三)晝夜等效聲級(jí) 也稱日夜平均聲級(jí),符號(hào) “Ldn” 。用來表達(dá)社會(huì)噪聲晝夜間的變化情況,表達(dá)式為:
Ldn = 10lg
式中: Ld—— 白天的等效聲級(jí),時(shí)間從 6 ∶ 00 - 22 ∶ 00 ,共 16 個(gè)小時(shí);
Ln—— 夜間的等效聲級(jí),時(shí)間從 22 ∶ 00 -第二天的 6 ∶ 00 ,共 8 個(gè)小時(shí)。
為表明夜間噪聲對(duì)人的煩擾更大,故計(jì)算夜間等效聲級(jí)這一項(xiàng)時(shí)應(yīng)加上 10dB 的計(jì)權(quán)。
7、噪聲的頻譜分析
略。
15101169516