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1、物理污染控制工程技术一、噪声与振动污染控制工程基础二、物理污染控制工程实践三、主要电磁污染源及其特性四、电磁污染防治基本方法第1章 噪声与振动污染控制工程基础1.1 噪声与振动的计量和评价复习要求：1、熟悉躁声与振动的主要物理量和单位2、掌握躁声与振动控制工程中的常用评价量一、噪声和振动的基本概念声音在人们的生活、工作中起着非常重要的作用。声音的本质就是气体、液体、固体介质中的质点振动，声音的产生和传播都离不开介质的力学振动行为。声音有有利的一面，也有有害的一面。人们把不和谐的、令人反感的声音称为噪声。要抑制噪声的发生和传播，就必须了解噪声产生的原因和传播的规律，也就必须具备振动基本知识。振动
2、是声音的来源。噪声是声音的一种，判断一个声音是否属于噪声，主观因素起决定性作用。生理学将对人体有害或人们不需要的声音称为噪声。物理学将和谐的声音叫做乐音，不和谐的声音称为噪声。噪声是各种不同频率和不同强度声音无规则的杂乱组合，给人烦躁的感觉；噪声的波形曲线通常是无规则的。1、声源：凡是能发出声音的振动体，都可以称为声源。声音是由于声源的振动而产生的。声源可以是固体，液体或气体。2、声波：物体在弹性介质中的机械振动可引起介质密度的改变，这种介质密度变化由近及远的传播过程即为声波。声波产生和传播见332页图。声波产生的条件是声源（机械振动的物体）和弹性媒质。声波可分为横波和纵波。声音的传播是物体振
3、动状态的传播过程，即传播的是状态和能量，不是媒质本身。3、声场：由声波存在的媒质区域称为声场。可以分为自由声场、混响声场、扩散声场、远场和近场等。自由声场：无反射声存在的声场，也表示那些在各向同性的均匀媒质中界面的影响可以忽略的声场，或者做了强吸声的消声室内的声场。混响声场：在比较大的建筑围护结构内，各壁面存在多次强反射所形成的、以反射声为主的声场，称为混响声场。扩散声场：声能密度分布均匀，反射的传播方向为无规律分布的声场，称为扩散声场。混响声越强烈的声场越接近扩散声场。远场：指自由声场中到声源的距离每增加一倍，声压降低至一半的区域。远场内的媒质瞬时质点速度与声压的相位一致。近场：远场之内的区
4、域为近场。近场内媒质瞬时质点速度与声压的相位不相同。4、频率（）：单位时间内媒质质点振动的次数，单位为Hz。周期（）：质点振动每往复一次所需的时间称为周期。单位s。 声音的频段范围划分见333页表511。5、波长（）：在波的传播方向上，相邻两波峰（或相邻两波谷）之间的距离称为波长。波长也是质点的振动经过一个周期声波传播的距离。单位是米（m）。6、声速（）：声音在媒质中传播的速度。单位米/秒（m/s）。或声速是介质温度的函数，温度升高声速增加；声速还随大气压强的增加而增加；空气声速受空气湿度影响；声速和媒质的种类有关。声速表见334页。7、声压：空气受到扰动时，空气压强就在大气压强附近做迅速起伏
5、变化的波动，并改变为，将声扰动产生的逾量压强称为声压。声压一般是时间和空间的函数。分为瞬时声压和有效声压。单位 1Pa=1N/m2,微巴（），1微巴0.1Pa。一定时间间隔内瞬时声压对时间的均方根值称为有效声压。人耳对频率为1000Hz声音的可听阈（即人耳刚刚能察觉到声音的存在）约为Pa；刚刚使人耳产生疼痛感觉的声压（痛阈声压）约为20Pa。8、频带：把宽广的声音频率变化范围划分为若干较小的段落，叫做频带（频程）。任一频带都有上限频率、下限频率（这两个频率又称截至频率）和中心频率，上、下限频率之间的频率范围称为频带宽度，又称带宽。倍频带（倍频程）：如果两个频率相差一倍，称这两个频率之间相差一个
6、倍频带，即这两个频率之比为21，或；相差3个倍频带意味着两个频率之比为23，依此类推，相差n个倍频带就意味着两个频率之比为。上限频率、下限频率和倍频带系数n有如下关系：或，一般越小，频带分的越细。频带的中心频率是上、下限频率的几何平均值，在噪声测量中，通用的倍频带有n=1时的1/1倍频带，简称倍频带；有n=1/2时的1/2倍频带，有n1/3时的1/3倍频带等。其上限频率值、下限频率和中心频率值值分别见337页表。、声功率：单位时间内声源辐射出来的总声能量称为声功率。瞬时声功率，它的平均声功率为：。一个声源发出的声功率和声源做功发出的总功率是两个截然不同的概念，声功率只是声源总功率中以声波形式辐
7、射出去的一小部分功率。声源声功率强度的范围很广。10、振动的位移、速度和加速度设在一简谐振动中，A为振动的振幅，为角频率，为时间，则可将振动的位移表为、速度表为、加速度表为。振动位移在研究机械结构强度和变形时有意义；加速度在研究机械疲劳、冲击和评价振动对人的影响时有重要意义；振动速度和结构辐射噪声大小有关联。二、噪声的计量和评价1、级和分贝（1）级人们听觉灵敏度与声波量之间的关系不是线性关系，而接近对数的关系。因此利用分贝作为单位进行量度，既可对范围很大的声音强度进行对数压缩，而且也符合人耳对声音响应的灵敏程度。使用“级”的概念用于量度声音的强弱。声学量与同类基准（参考）量之比再取对数就是“级
8、”的概念。级的单位是奈培时，其对数取自然对数，底为，符号是；级的单位是贝尔（Bell）时，其对数取以10为底的对数，符号是B。（2）分贝声学中将正比于声功率的两个同类声学量（如两个声压平方）之比，取以10为底的对数，再乘以10，该参数的单位称为分贝，记为dB，。2、声压级噪声控制中，常用声压级来衡量声音的强弱。，基准声压声压级和声压的关系为，声压级变化20dB，相当于声压值变化10倍；声压级变化40dB,相当于声压值变化100倍；3、声功率级声源的声功率级等于这个声源的声功率与基准声功率的取常用对数再乘以10。 基准声功率4、振动加速度级振动加速度平方与基准加速度平方的比值取以10为底的对数乘
9、以10，就得到振动加速度级，加速度有效值，简谐振动加速度有效值为加速度幅值的倍，；基准加速度，。一般人刚刚感觉到的垂直振动加速度级为，即60dB。5、振动级振动级指修正的加速度级，用表示，即：6、声压级的叠加、修正和平均（1）声压级的叠加声压级相同的声音的叠加。不能将声压级做简单的算术相加，能进行叠加运算的只能是声音的能量，利用能量的相加进行声压级运算。当N2，即声压级相同的两个声音叠加，则总声压级为：声压级不相同的声音的叠加。两个声压级不相同的声音的叠加，并假设第一个声音的声压级大于第二个声音的声压级，即，则总的声压级可以表示为：（2）声压级的修正2个声压级不相同的声音叠加时，假设第一个声音
10、的声压级大于第二个声音的声压级，即，则总的声压级可表示为：（3）声压级的平均分贝是能量之比的对数关系，声压级的平均应取各声压级的能量平均的分贝数，或者表示为：计算N个声压级的平均值的方法是：首先求出N个声压级的总声压级，然后减去。它是从声能平均的原理推导出来的，在一般测量中，测量的各声压级差值如果在10dB的范围内，简化用算术平均法的误差不大。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：（
11、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
12、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。1
13、0、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0130dB，适用于中心频率从31.58000Hz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
14、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，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。1.2 声源及其特性复习要求：1、熟悉声源及其分类2、掌握点声源、线声源和面声源的基本特性一、机械噪声源由于机械设备运
15、转时存在不平衡，各零部件之间因偏差或表面缺陷而相互撞击、摩擦产生的交变机械作用力使设备金属板、轴承、齿轮或其他运动部位发生振动而辐射出噪声的声源称为机械噪声源。机械噪声源又分为下列几种。1、撞击噪声因冲击力的作用会使机械产生较强的冲击噪声。如锻锤工作时其机械能分为四部分，第一部分做功、第二部分转化为热能、第三部分通过基础以固体声的形式向四周地面传播，第四部分则转化为使机件产生弹性形变的振动能。机件弹性形变振动能的一部分再以声波的形式向四周空间辐射，形成撞击噪声，这种噪声还可以分解为撞击瞬间产生的喷射噪声、压力脉冲噪声和结构噪声。其中以结构噪声产生的影响最大，辐射噪声的时间最长。撞击噪声有以下特征：当撞击发生在较硬的光滑物体之间时，作用时间短，作用力大，则激励的频带宽，激发物体本身振动方式就多，呈宽频带撞击噪声；如果撞击发生在较软的不光滑的物体之间时，作用时间相对较长，作用力小，激励的频带窄，激发的振动方式少。2、激发噪声一般由旋转机械的周期性作用力产生。最简单的周期力是由转动轴、飞轮等转动系统的静、动态不平衡所引起的偏心力。这种作用力正比于转动系统的质量和静、动态的合成偏心距，也正比于转动角速度的平方。当转动系统的转速达到其临界转速时，则该系统自身会产生极大的振动，并将振动力传递到与其相连的其他机械部分，激起强烈的噪声。
