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1、次声和低频噪声的测量方法铁道部劳动卫生研究所劳动卫生研究室焦大化关于次声和低频噪声对人体的影响以及控制问题,近年来逐渐引起人们的重视,各种调查和研究工作也在不断深入。铁路系统也已提出许多有关这方面的问题,如一些机车乘务员反映,当机车进入隧道或高速运行时有较严重的耳膜压迫感等等,另外工厂中也存在各种产生较大次声和低频噪声的机械,因此实际工作中提 出了如何正确测量的方法问题。为 了进一步开展这方面的工作,本文参考有关国内外文献资料,对关于次声和低频噪声测量方法的问题作一介绍一、基本的测量原理一般噪声测量中所感兴趣的频率范围为声频范围一。,。 。,因此使用的声学测量仪器只要能满足此范围就可以了。如一
2、般常用声级计的频率下限为,少数国外声级计能达到,。但是这对于超低频范围就显然不适用了。为了适应次声范围的声学测量要求,国外近年来发展起来超低频的声学测量系统,主要是采用了频率调制的原理来实现,其原理方框 图如 图所不。卜一传声器鉴频频信号分析信号分析图次声测量原理图。传声器一般的电容传声器由于采取极化 电压 的方法和保留空气平衡孔,因此不但导致 了电路中低频响应的下降,而且由于平衡孔的存在,使得低频声波的声压在膜片前后相互抵消,形成了声短路,更降低了低频响应特性,因此通常电容传声器的频率下限约为左右,不适用于超低频的噪声测量。而为了克服上述缺点,专用的电容传声器如和型传声器加上载波系统“可以使
3、频 率下限延至。其原理是将传声器作为一个高稳定振荡电路的容抗元件,在声压的作用下不但改变了电容量也改变了振荡频率,于是得到 了调频信号输出,经鉴频之后可以获得正比于声压的电压信号。另外由于在结构上采取了封闭空气平衡孔等措施,有效地防止了声短路 。此种超低 频的传声器对于低频的气压变化、声脉冲、轰声等都可以进行测量。记录器在进行次声测量时,如果采用现场 记 录 的 方式,则对于记录仪器也应正确选择。一般的噪声测量,由于不考虑次声范围,因此要求记录仪的频率响应特性,能在以上就可以了。但是对于次声测量则不能采取这种 记 录仪,而应 采用调频式的磁带记录仪,其频率 下 限 是从直流开始,可以满足次声频
4、范围的要求。调频式磁带记录仪是通过调制器对输入信号进行频率调制,然后把调频的信号送至磁 头进行记录。重放时通过解调器把调频信号还原为原来的信号输出,因而它的低频特性很好。调频记录仪的高频特性一般没有直接方式的好,如测量时除 了次声范围之外还要兼顾声频范围,则还要适当选择其高频特性,常见记录仪的 频 率 范 围 为、。、在记录次声频信号时,有时为 了提高信噪比和防止高频部分所引起的过载,还应选择适当的低通滤波器对信号进行滤波处理。信号分析经过传声器和载波系统得到的次声信号可以道接进行分析,也可以记录下来以后再通过回放进行分析,如图所示。信号分析可根据不同的测量目的使用不同的分析仪器进行。如使用频
5、谱分析仪进行不同带宽的频谱分析,使用数据处理机在时域、频域、幅值域中进行各种函数处理,使用统计分析仪器进行各种统计分布处理,或者输入计算机进一步进行其它多种多样的分析,以获得对所研究的对象的有价值的信良、。二、测量方法测量系统的选择在实际测量中,根据基本的次声测量原理结合具体的情况和要求,可以选用不同的仪器组成测量系统。以单点测量为例,试举出三个具体的测量系统图作一分析比较。传声器记记 录仪仪准声器传声器十十图侧量系统实例图中所举的测量系统除“炭”外均为丹麦公司仪器。当被测信号中以次声信号为主要成分,研究的对象也主要是次声信号时,可以采用系统测量。此时信号中的声频成分对次声信号的测量影响较小。
6、当被测信号中声频信号的成分大于次 声信号时,可采用系统测量。此系统的特点是采用双导输出到磁带记录仪,对次声信号和声频信号分别记录。经过载波系统出来的信号中声频信号为主,记录在磁带记录仪上,此时 虽然也包含次声信号,但是其信噪比要差一些。经过低通滤波器出来的信号,由于滤掉了声频信号,因此提高了次声部分的信噪比,也防止了仪器由于声频部分引起的过载。当然低通滤波器的频率范围也可以依据具体情况适当选择。在有些次声和低频噪声的侧量中,可能对以下的频率不感兴趣,或者赫以下的 成 分 很小,此时不一定采用和系统中的载波系统。再者从目前情况看,多数从事噪声工作的单位不具有类似载波系统这样的仪器设备,况且目前国
7、内尚未生产此种仪器,因此在缺乏专用设备的情况下可采用系统进行测量。但是系统中所使用的声级计要求频率下限能达到,声级计经调整后可以达到,而具有类似于的声级计的单位在国内还比较普遍,因而此方法有一定实用价值。如有条件系统中加上型 低 通滤波器以后能使频 率范围 限制在、以内吕,如不用了,则频率范围为,在测量中可根据情况加与不加低通滤波器。测量系统的校准为 了保证测量结果的准确可靠,在测量前后对测量系统进行校准是很重要的。校准主要包括声压级标定和频率响应的检查。在测量系统经过定期的或者在每次试验之前频率响应性能检验之后,平时只要进行声压级标定就可以了。目前在使用中比较方便的校准仪器一般是活塞发生器和
8、声级校准器,前者如丹麦。型,能产生的的声压级,误差为士,后者如型,能产生的声压级,误差为士”,。但是对于次声和低频噪声测量来说,其频率有些偏高。但 由于目前尚没有适用于现场的较方便的低频校准器,所以在现场测量中仍使用这两种校准器吕由于活塞发生器的校准频率较低,而且精度也较高,因此用它校准更好一些。但是应该注意的是,因为这两种校准器不能产生较低的次声频率,所以最好是能在对系统进行过包括次声频范围的频率响应检验之后,作为现场测量中的声压级校准使用。由于许多因素会影响系统的频率响应,因此在有条件的情况下,测量之前在试验室对传声器和测量系统进行频率响应检验是很重要的。所使 用的校准仪器的低频下限应能满
9、足量的要求和测量系统的要求,一般为。这类校准仪器国内尚无产品,国外产品如型高压传声器校准器可满足要求,其频率范围可从到吕。另外也可采用如型的互易法校准器,但是其频率下限要差一些,频率范 围为,。使用型校准器对载波系统进行校准,如图所示。信信号号号功率率率率率率率率率发发生器器器放大器器器,飞扮扮波波波波波波波波波波波波系统统示示波器器器器器器器器器电电电电电电电平平 记记录仪仪图低频响应的校准系统。风的影响在次声和低频噪声的测量中,在很多情况下需要在室外的环境中进行,而风的影响必须给予充分的注意。许多实验表明,由于风流经传声器时给传声器膜片的道接压力影响和紊流的影响,会产生较大的风噪声,对测量
10、结果有不可忽视的影响。例如在次声测量中,风速越高所产生的风噪声越大,尤其是对以下有明显的影响“。因此在测量中应尽量选择无风或风较小的情况下进行,减小风的影响。但是对于在有风的情况下如何避免风的影响,目前还是一个比较 困 难的问题,一般较常使用的方法是采用多孔氨基甲酸泡沫塑料制成的球形防风罩,可以在一定程度上减小风的影响。由于风相对于传声器的不 同流经 方 向所产生的影响不同,因此在测试中应尽量保持相对方向的一致。由于上述方法对减小风的影响的效果有限,因此也有采取对测得的信号进行各种再处理的方法,一般通过电子计算机或专用的信号数据处理机来完成。当然此种方法比较复杂,还需要一定的设备条件。这种处理
11、方法的原理一般是利用风的随机性和传声器信号之间的相关性去除风的信号。目前尚没有一般的通用的又比较简便的方法。测点的影响在测量中由于周围环境的不 同,如地形和建筑物等对测量也会有一定的影响,可能会出现稍微不同的测点对于所测结果有很大差别的现象,因此在正式测量之前要大体初测一下不同测点之间的差异,然后选择适当的测点和测点数,并确定对不同测点所测得的数据进行何种方式的分析处理。当噪声源发生的噪声为纯音和接近纯音时,要注意所形成的驻波的影响,由于次声和低频 噪声的波长较长,因此在不同的测点会出现很大的差别。在室内测 量中由于存在不同的反射面,所以有驻波形成的情况很多,尤其应该 引起注意。三、信号分析经
12、过测量系统记录在记录仪上的噪声信号可以通过回放,输入到 分析仪器进行信号分析。根据不同的测量 目的和要求,可选择不同的信号分析和处理方法,常用的有以下几种总声级读出可以利用能够满足频率范围要求的电压表或测量放大器读出总声级线性,也可以利用带有计权网络的仪器读出计权值,如通过计权可读出声级。在次声测量中一般不 用计权和计权。许多研究者建议应对次声范围制定新的计权曲线,。,而目前声级对次声范 围只能作为一个参考,作为评价对人体的影响并不十分合理。频谱分析通过各种频谱分析仪或者实时分析仪进行频谱分析,根据需要可选择适当的频带宽度,如倍频程、三分之一倍频程、不同的恒百分比带宽和恒带宽等。随机数据处理随
13、着计算技术的发展,以及快速傅立叶变换的提出,现在已可 以对具有随机性的噪声信号进行数据处理,这在噪声振动按制领域里得到 了广泛的应用。因此使用各种数据处理机可对次声和低频噪声进行分析处理,由此而获得的常用信息如自功率谱、互功率谱、自相关函数、互相关函数、传递函数、相干函数、概率密度函数等,解决了许多工程中的问题”,。统计分析这也是一种随机信号的处理方法,通过噪声级分析仪如型或计算机处理得到各种统计结果,如。、。、。等。噪声剂量分析用等效连续声级来评价一段时间周期内的噪声剂量的大小。在上述噪声分析中要特别注意平均时间 的选择”。当带宽为,平均时间为时,则被测均方根电平的相对标准差可由下式估算“亿
14、厄丁或按分贝形式当时。丫石 了一平均时间越长则结果越接近具值,可以证明落在具值的士之内的概率是,落在真值的士之内的概率是,落在真值的士之内的 概率是亡吕。因此可以根据不 同测量分析精度要求和不同的带宽选择适当的平均时间。有关次声和低频噪声测量的标准化问题国外也正在研究为 了便于现场测量,有些国家正在研制专用的低频噪声声级计,关于这些本文 就不赘述了。在本文的写作中得到钱德生同志的许多指导和帮助,在此表示谢意。参 考文献同济大学声学研究室噪声控制第二篇,内部资料一一,马,徐元浩,等关于防风罩的特性。电声技术,清水和男,等低周波音测定 忆招汁乙风影响,日本音响学会昭和年度秋季研究发表会讲演论文集,
15、时田保夫低周波音公害 问题全必令。下。日本音响学会志,。山田一郎,等低周波空气振动测定忆扔汁石风杂音分离试吞,日本音响学会昭和年度秋季研究发表会讲演论文集,。吕如榆,等低频噪声的评价和控制,第三届全国声学学术会议 论文摘要,第了页,。徐敏现代振动信号 处理技术的水平与发展趋势,模态分析与信号 处理讨论会报告 上海交通大学,朱士遨数据处理在机械噪声侧量和分析中的应用,模态分析与信号处理讨论会报告上海交通大学,风,上海机电二局计量情报站译频率分析,第页,同时接触无机铅和镐工人的肾功能测定为了研究铅和锡对混合接触这些金属的工人肾功能方面的交互作用,作者选用尿铜拼肌配,血铅拼血或尿铅拜肌醉,或者血铅和
16、尿铅都如此的名同时接触铅和镐的工人,进行了肾功能及其它有关生化指标的测定,并将本次测定结果与过去对三组工人铅接触组、铜接触组和不接触铅、铜的对照组测定的结果比较。结果证明中等度的接触无机铅血铅拼。 。,平均接触时间年对肾功能无影响,只是对血红素的生物合成血球压积、血红蛋白、游离红细胞原叶琳、占一氨基乙酸丙酸有抑制作用,铅和镐对肾功能亦无协同作用,所发现的肾功能损害可能是接触镐所引起。镐引起的肾功能损害发生在肾小球和肾小管,主要表现为尿中高分子蛋白质白蛋白、运铁蛋白、一酸性糖 蛋白和和低分子蛋白质刀一小球蛋白的排泄增加。将工 人对照组和接触组按血镐和尿镐的水平分类,发现主要是在血镐超过召或尿镐超过拼肌配时,肾功能损害的发生率才有显著性差异。本次对混合接触铅和镐工人的观察结果,与作者以前在仅接触铜的工人组所观察的结果完全一致。,江西省九江地区卫生防疫站邓爱民摘译顾焕斌校五氯酚对糖
