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1、第七章第七章 噪声监测噪声监测第一节第一节 声音和噪声声音和噪声第二节第二节 声音的物理特性和量度声音的物理特性和量度第三节第三节 噪声的物理量和主观听觉的关系噪声的物理量和主观听觉的关系第四节第四节 噪声测量仪器噪声测量仪器第五节第五节 噪声标准噪声标准第六节第六节 噪声监测噪声监测第七节第七节 振动及测量方法振动及测量方法第一节第一节 声音和噪声声音和噪声一、声音的定义一、声音的定义声音的本质是波动。受作用的空气发生振动，当振动频率在2020000Hz时，作用于人的耳鼓膜而产生的感觉称为声音。二、噪声及其主要危害二、噪声及其主要危害人们生活和工作所不需要的声音叫噪声。损伤听力、干扰人们的睡
2、眠和工作，诱发疾病，干扰语言交流，强噪声还会影响设备正常运转和损环建筑结构。三、环境噪声的来源三、环境噪声的来源1.1.交通噪声交通噪声2.2.工厂噪声工厂噪声3.3.建筑施工噪声建筑施工噪声4.4.社会生活噪声社会生活噪声第二节第二节声音的物理特性和量度声音的物理特性和量度一、声音的发生、频率、波长和声速一、声音的发生、频率、波长和声速1. 1.声音的发生声音的发生声音的发生声音的发生当物体在空气中振动，使周围空气发生疏、密交当物体在空气中振动，使周围空气发生疏、密交替变化并向外传递，且这种振动频率在替变化并向外传递，且这种振动频率在202020000Hz20000Hz之间，人耳可以感觉，称
3、为可听声，简称声音。之间，人耳可以感觉，称为可听声，简称声音。2. 2.频率频率频率频率声源在一秒钟内振动的次数叫频率，记作声源在一秒钟内振动的次数叫频率，记作f f，单位，单位为为HzHz。 3. 3.波长波长 沿声波传播方向，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，用表示，单位为m。 4. 4.声速声速 一秒时间内声波传播的距离叫声波速度，简称声速，记作c，单位为m/s。 频率、波长和声速三者的关系：二、声功率、声强和声压二、声功率、声强和声压1.1.声功率声功率声功率声功率WW声功率是指单位时间内，声波通过垂直于传播声功率是指单位时间内，声波通过垂直于传播
4、声功率是指单位时间内，声波通过垂直于传播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。在噪声监测中，声功率方向某指定面积的声能量。在噪声监测中，声功率方向某指定面积的声能量。在噪声监测中，声功率方向某指定面积的声能量。在噪声监测中，声功率是指声源总声功率，单位为是指声源总声功率，单位为是指声源总声功率，单位为是指声源总声功率，单位为WW。 2.2.声强声强声强声强I I声强是指单位时间内，声波通过垂直于声波传声强是指单位时间内，声波通过垂直于声波传声强是指单位时间内，声波通过垂直于声波传声强是指单位时间内，声波通过垂直于声波传播方向单位面积的声能量，单位为播方向单位面积的声能
5、量，单位为播方向单位面积的声能量，单位为播方向单位面积的声能量，单位为W/s2W/s2。3.3.声压声压声压声压p p声压是由于声波的存在而引起的压力增值。声声压是由于声波的存在而引起的压力增值。声声压是由于声波的存在而引起的压力增值。声声压是由于声波的存在而引起的压力增值。声波是空气分子有指向、有节律的运动。声压单位为波是空气分子有指向、有节律的运动。声压单位为波是空气分子有指向、有节律的运动。声压单位为波是空气分子有指向、有节律的运动。声压单位为PaPa。三、分贝、声功率级、声强级和声压级三、分贝、声功率级、声强级和声压级 1. 1.分贝分贝 分贝是指两个相同的物理量如分贝是指两个相同的物
6、理量如A1A1和和A0A0之比之比取以取以1010为底的对数并乘以为底的对数并乘以1010或或2020。 分贝符号为分贝符号为“dB“dB，它是无量纲的，是噪，它是无量纲的，是噪声测量中声测量中很重要的参量。上式中很重要的参量。上式中A0A0是基准量或参考量是基准量或参考量，A1A1是被量度量。被量度量和基准量之比取对数，是被量度量。被量度量和基准量之比取对数，该对数该对数值称为被量度量的值称为被量度量的“级级，亦即用对数标度时，亦即用对数标度时，所得到所得到的是比值，它代表被量度量比基准量高出多少的是比值，它代表被量度量比基准量高出多少“级级。声功率级常用LW表示，定义为：式中：LW声功率级
7、，dB；W声功率，W；W0基准声功率，为1012W。2.2.声功率级声功率级声强级常用LI表示，定义为：式中：LI声强级，dB；I声强，W/m2；I0基准声强，在空气中取1012W/m2。3.3.声强级声强级4.4.声压级声压级声压级常用Lp表示，定义为：式中：Lp声压级，dB；p声压，Pa；p0基准声压。在空气中规定p0为2105Pa，该值是正常青年人耳朵刚能听到的1000Hz纯音的声压值。四、噪声的叠加和相减四、噪声的叠加和相减 1. 1. 1. 1.噪声的叠加噪声的叠加噪声的叠加噪声的叠加 声能量是可以代数相加的，设两个声源的声声能量是可以代数相加的，设两个声源的声功率分别为功率分别为W
8、 W1 1和和W W2 2，那么总声功率，那么总声功率W W总总= =W W1 1+ +W W2 2。而两。而两个声源在某点的声强为个声源在某点的声强为I I1 1和和I I2 2时，叠加后的总声强时，叠加后的总声强I I总总= =I I1 1+ +I I2 2。 声压不能直接相加。声压不能直接相加。例两声源作用于某一点得声压级分别为Lp1=96dB，Lp2=93dB，由于Lp1Lp2=3dB，查曲线得Lp=1.8dB，因此Lp总96dB+1.8dB97.8dB。图图7.1两噪声源的叠加曲线两噪声源的叠加曲线Lp1Lp2/dBLp/dB掌握了两个声源的叠加，就可以推广到多声源的叠加，只需逐次两
9、两叠加即可，而与叠加次序无关。例如，有8个声源作用于一点，声压级分别为70、75、82、90、93、95、100dB，它们合成的总声压级可以任意次序查图7.1的曲线两两叠加而得。任选两种叠加次序如下：2.噪声的相减噪声的相减例为测定某车间中一台机器的噪声大小，从声级计上测得声级为104dB，当机器停止工作，测得背景噪声为100dB，求该机器噪声的实际大小。解：由题可知104dB是指机器噪声和背景噪声之和Lp，而背景噪声是100dBLp1。LpLp1=4dB，从图7.2中可查得相应Lp2.2dB，因此该机器的实际噪声噪级Lp2=Lp-Lp=101.8dB。图图7.2背景噪声修正曲线背景噪声修正曲
10、线LpLp1/dBLp/dB第三节第三节 噪声的物理量噪声的物理量和主观听觉的关系和主观听觉的关系一、响度和响度级一、响度和响度级1.响度响度响度是人耳判别声音由轻到响的强度等级响度是人耳判别声音由轻到响的强度等级概念，响度的单位叫概念，响度的单位叫“宋宋，1宋的定义为声宋的定义为声压级为压级为40dB，频率为，频率为1000Hz，且来自听者正，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前方的平面波形的强度。如果另一个声音听起来比这个大来比这个大n倍，那么声音的响度为倍，那么声音的响度为n宋。宋。2.响度级响度级定义1000Hz纯音声压级的分贝值为响度级的数值，任何其他频率的声音，当
11、调节1000Hz纯音的强度使之与这声音一样响时，那么这1000Hz纯音的声压级分贝值就定为这一声音的响度级值。响度级的单位叫“方。图图7.3等响曲线等响曲线(又称又称ISO等响曲线等响曲线)3.3.响度与响度级的关系响度与响度级的关系根据大量实验得到，响度级每改变10方，响度加倍或减半。或响度级的合成不能直接相加，而响度可以相加。 二、计权声级二、计权声级A计权声级是模拟人耳对55dB以下低强度噪声的频率特性。B计权声级是模拟5585dB的中等强度噪声的频率特性。C计权声级是模拟高强度噪声的频率特性。D计权声级是对噪声参量的模拟，专用于飞机噪声的测量。图图7.4A、B、C、D计权特性曲线计权特
12、性曲线三、等效连续声级、噪声污染级和昼夜等效声级三、等效连续声级、噪声污染级和昼夜等效声级1.1.等效连续声级等效连续声级等效连续声级等效连续声级一个用噪声能量按时间平均方法来评价噪声对一个用噪声能量按时间平均方法来评价噪声对一个用噪声能量按时间平均方法来评价噪声对一个用噪声能量按时间平均方法来评价噪声对人影响的问题，即等效连续声级，符号人影响的问题，即等效连续声级，符号人影响的问题，即等效连续声级，符号人影响的问题，即等效连续声级，符号“Leq“Leq或或或或“LAeq,T“LAeq,T。式中：LpA某时刻t的瞬时A声级，dB；T 规定的测量时间，s。如果数据符合正态分布，其累积分布在正态概
13、率纸上为一直线，那么可用下面近似公式计算：L10，L50，L90为累积百分声级，其定义是：L10测定时间内，10的时间超过的噪声级，相当于噪声的平均峰值；L50测量时间内，50的时间超过的噪声级，相当于噪声的平均值；L90测量时间内，90的时间超过的噪声级，相当于噪声的背景值。2.2.噪声污染级噪声污染级噪声污染级LNP：式中：K常数，对交通和飞机噪声取值2.56；测定过程中瞬时声级的标准偏差。式中：LpAi测得第i个瞬时A声级；所测声级的算术平均值；n测得总数。3.昼夜等效声级昼夜等效声级考虑到夜间噪声具有更大的烦扰程度，故提出一个新的评价指标昼夜等效声级也称日夜平均声级，符号“Ldn。它反
14、映社会噪声昼夜间的变化情况，表达式为：式中：Ld白天的等效声级，时间是从600至2200，共16个小时；Ln夜间的等效声级，时间是从2200至第二天的600，共8个小时。四、噪声的频谱分析四、噪声的频谱分析将噪声的强度声压级按频率顺序展开，将噪声的强度声压级按频率顺序展开，使噪声的强度成为频率的函数，并考查其波形，称使噪声的强度成为频率的函数，并考查其波形，称为噪声的频率分析或频谱分析。为噪声的频率分析或频谱分析。频谱分析的方法是使噪声信号通过一定带宽频谱分析的方法是使噪声信号通过一定带宽的滤波器，通带越窄，频率展开越详细；反之通带的滤波器，通带越窄，频率展开越详细；反之通带越宽，展开越粗略。
15、以频率为横坐标，相应的强度越宽，展开越粗略。以频率为横坐标，相应的强度如声压级为纵坐标作图。经过滤波后各通带对如声压级为纵坐标作图。经过滤波后各通带对应的声压级的包络线即轮廓叫噪声谱。图应的声压级的包络线即轮廓叫噪声谱。图7.57.5为一次实测的噪声频谱图。为一次实测的噪声频谱图。图图7.5频谱图频谱图表7.1列出了1倍频程滤波器最常用的中心频率值fm，以及上、下截止频率。这是经国际标准化认定并作为各国滤波器产品的标准值。表7.1常用1倍频程滤波器的中心频率和截止频率中心中心频频率率f fmm/Hz/Hz上截止上截止频频率率f f2 2/Hz/Hz下截止下截止频频率率f f1 1/Hz/Hz中
16、心中心频频率率f fmm/Hz/Hz上截止上截止频频率率f f2 2/Hz/Hz下截止下截止频频率率f f1 1/Hz/Hz31.531.544.547344.547322.273722.2737100010001414.201414.20707.100707.100636389.094689.094644.547344.5473200020002828.402828.401414.201414.20125125176.775176.77588.387588.3875400040005656.805656.802828.402828.40250250353.550353.550176.775176.7758000800011313.611313.65656.805656.80500500707.100707.100353.550353.550160001600022627.222627.211313.611313.6第四节第四节 噪声测量仪器噪声测量仪器一、声级计一、声级计1.声级计的工作原理声级计的工作原理声级计，又叫噪声计，是一种按照一定的频率计权和时间计权测量声音的声压级和声级的
