噪声基础知识

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1、噪声基础知识噪声污染与水污染、大气污染被看成是世界范围内三个主要环境问题。噪声污染与化 学污染不同，是一种物理污染。化学污染进入环境中可以迁移、转化，有些物质存留时间较 长。而噪声污染在环境中则不会长时间停留，只要声源停止振动，污染也就没有了。而且， 尽管噪声对人有干扰，但人不能生活在无声无息的环境中。周围环境过于安静，人就会感到 不舒服，甚至产生恐惧。人只能生存在适度的声学环境中。我们将噪声特点归纳如下：其一，噪声污染是物理污染，具有即时性。这种污染采集不到污染物，当声源停止振 动时，声音便立即消失，其能量转化为空气的热能，不会在环境中造成污染的积累并形成持 久的危害。其二，噪声污染的危害是

2、非致命的、间接的、缓慢的。但对人心理、生理上的影响不 可忽略。其三，噪声污染具有时空局部性和多发性。在人们日常生活、工作、学习等环境中， 噪声源分布广泛，因此集中处理有一定难度。随着城市化、工业化和交通运输业的进一步发展，以及人口密度的增加，噪声污染日益 引起人们的重视，在诸多环境问题中其投诉比例呈逐年上升趋势。因此，噪声污染已成为环 境监测的一个重要组成部分。1 噪声污染来源及危害声音由物体振动引起，以波的形式在一定的介质（如固体、液体、气体）中进行传播。 我们通常听到的声音为空气声。一般情况下，人耳可听到的声波频率为2020, 000Hz,称 为可听声；低于20Hz，称为次声；高于20,

3、000Hz，称为超声。我们所听到声音的音调的高 低取决于声波的频率，高频声听起来尖锐，而低频声给人的感觉较为沉闷。声音的大小是由 声音的强弱决定的。从物理学的观点来看，噪声是由各种不同频率、不同强度的声音杂乱、 无规律的组合而成；乐音则是和谐的声音。判断一个声音是否属于噪声，仅从物理学角度判断是不够的，主观上的因素往往起着 决定性的作用。例如，美妙的音乐对正在欣赏音乐的人来说是乐音，但对于正在学习、休息 或集中精力思考问题的人可能是一种噪声。即使同一种声音，当人处于不同状态、不同心情 时，对声音也会产生不同的主观判断，此时声音可能成为噪声或乐音。因此，从生理学观点 来看，凡是干扰人们休息、学习

4、和工作的声音，即不需要的声音，统称为噪声。当噪声对人 及周围环境造成不良影响时，就形成噪声污染。噪声污染按声源的机械特点可分为：气体扰动产生的噪声、固体振动产生的噪声、液体 撞击产生的噪声以及电磁作用产生的电磁噪声。噪声按声音的频率可分为：V400Hz的低频噪声、4001000Hz的中频噪声及1000Hz 的高频噪声。噪声按时间变化的属性可分为：稳态噪声、非稳态噪声、起伏噪声、间歇噪声以及脉冲 噪声等。城市环境噪声的主要来源有： 交通噪声 包括机动车辆、船舶、地铁、火车、飞机等的噪声。由于机动车辆数目的 迅速增加，使得交通噪声成为城市的主要噪声源。 工业噪声 工厂的各种设备产生的噪声。工业噪声

5、的声级一般较高，对工人及周围居 民带来较大的影响。 建筑噪声 主要来源于建筑机械发出的噪声。建筑噪声的特点是强度较大，且多发生 在人口密集地区，因此严重影响居民的休息与生活。 社会噪声 包括人们的社会活动和家用电器、音响设备发出的噪声。这些设备的噪声 级虽然不高，但由于和人们的日常生活联系密切，使人们在休息时得不到安静，尤为让人烦 恼，极易引起邻里纠纷。噪声污染对人、动物、仪器仪表以及建筑物均构成危害，其危害程度主要取决于噪声 的频率、强度及暴露时间。噪声危害主要包括： 噪声对听力的损伤噪声对人体最直接的危害是听力损伤。人们在进入强噪声环境时，暴露一段时间，会感 到双耳难受，甚至会出现头痛等感

6、觉。离开噪声环境到安静的场所休息一段时间，听力就会 逐渐恢复正常。这种现象叫做暂时性听阈偏移，又称听觉疲劳。但是，如果人们长期在强噪 声环境下工作，听觉疲劳不能得到及时恢复，且内耳器官会发生器质性病变，即形成永久性 听阈偏移，又称噪声性耳聋。若人突然暴露于极其强烈的噪声环境中，听觉器官会发生急剧 外伤，引起鼓膜破裂出血，迷路出血，螺旋器从基底膜急性剥离，可能使人耳完全失去听力， 即出现暴震性耳聋。有研究表明，噪声污染是引起老年性耳聋的一个重要原因。此外，听力的损伤也与生活 的环境及从事的职业有关，如农村老年性耳聋发病率较城市为低，纺织厂工人、锻工及铁匠 与同龄人相比听力损伤更多。 噪声能诱发多

7、种疾病因为噪声通过听觉器官作用于大脑中枢神经系统，以致影响到全身各个器官，故噪声除 对人的听力造成损伤外，还会给人体其它系统带来危害。由于噪声的作用，会产生头痛、脑 胀、耳鸣、失眠、全身疲乏无力以及记忆力减退等神经衰弱症状。长期在高噪声环境下工作 的人与低噪声环境下的情况相比，高血压、动脉硬化和冠心病的发病率要高23倍。可见 噪声会导致心血管系统疾病。噪声也可导致消化系统功能紊乱，引起消化不良、食欲不振、 恶心呕吐，使肠胃病和溃疡病发病率升高。此外，噪声对视觉器官、内分泌机能及胎儿的正 常发育等方面也会产生一定影响。在高噪声中工作和生活的人们，一般健康水平逐年下降， 对疾病的抵抗力减弱，诱发一

8、些疾病，但也和个人的体质因素有关，不可一概而论。 噪声对正常生活和工作的干扰噪声对人的睡眠影响极大，人即使在睡眠中，听觉也要承受噪声的刺激。噪声会导致多 梦、易惊醒、睡眠质量下降等，突然的噪声对睡眠的影响更为突出。噪声会干扰人的谈话、 工作和学习。实验表明，当人受到突然而至的噪声一次干扰，就要丧失 4 秒钟的思想集中。 据统计，噪声会使劳动生产率降低1050%,随着噪声的增加，差错率上升。由此可见，噪 声会分散人的注意力，导致反应迟钝，容易疲劳，工作效率下降，差错率上升。噪声还会掩 蔽安全信号，如报警信号和车辆行驶信号等，以致造成事故。 噪声对动物的影响噪声能对动物的听觉器官、视觉器官、内脏器

9、官及中枢神经系统造成病理性变化。噪声 对动物的行为有一定的影响，可使动物失去行为控制能力，出现烦躁不安、失去常态等现象， 强噪声会引起动物死亡。鸟类在噪声中会出现羽毛脱落，影响产卵率等。 特强噪声对仪器设备和建筑结构的危害实验研究表明，特强噪声会损伤仪器设备，甚至使仪器设备失效。噪声对仪器设备的影 响与噪声强度、频率以及仪器设备本身的结构与安装方式等因素有关。当噪声级超过150dB 时，会严重损坏电阻、电容、晶体管等元件。当特强噪声作用于火箭、宇航器等机械结构时， 由于受声频交变负载的反复作用，会使材料产生疲劳现象而断裂，这种现象叫做声疲劳。一般的噪声对建筑物几乎没有什么影响，但是噪声级超过1

10、40dB时，对轻型建筑开始有 破坏作用。例如，当超声速飞机在低空掠过时，在飞机头部和尾部会产生压力和密度突变， 经地面反射后形成 N 形冲击波，传到地面时听起来像爆炸声，这种特殊的噪声叫做轰声。在 轰声的作用下，建筑物会受到不同程度的破坏，如出现门窗损伤、玻璃破碎、墙壁开裂、抹 灰震落、烟囱倒塌等现象。由于轰声衰减较慢，因此传播较远，影响范围较广。此外，在建 筑物附近使用空气锤、打桩或爆破，也会导致建筑物的损伤。2 噪声量度噪声的量度可分为两类，一类是描述声波的客观特性的物理量，即噪声的物理量度；另 一类是考虑噪声对人听觉的刺激，从人耳的听觉特性出发，对噪声进行量度，即噪声的主观 量度。一、噪

11、声的物理量度人们日常听到的声音多种多样，纷繁复杂，有的响亮，有的轻微，有的低沉，有的尖锐。 对于这些噪声的衡量主要从强度的量度和频谱分析两个方面进行。其中噪声的强弱量度反映 声音的大小，即噪声的轻响程度，常用的物理参量包括声压、声强、声功率等，其中声压和 声强反映声场中声的强弱；声功率反映声源辐射噪声能力的大小。噪声的频率特性通常采用 频谱分析的方法来描述，用这种方法可以对不同频率范围内噪声的分布情况进行分析，反映 出噪声频率的大小，即噪声音调高低的程度。1 声压、声强、声功率 声压声压是指声波传播时，在垂直于其传播方向的单位面积上引起的大气压的变化，用符号 P表示，单位为Pa或N/皿。当没有

12、声波存在时，空气处于静止状态，这时大气的压强即为大气压。当有声波存在时， 局部空气被压缩或发生膨胀，形成疏密相间的空气层，被压缩的地方压强增加，膨胀的地方 压强减少，这样就在大气压上叠加了一个压力变化。声压的大小与物体的振动状况有关，物 体振动的幅度越大，即声压振幅越大，所对应的压力变化越大，因而声压也就越大，我们听 起来就越响。因此声压的大小反映了声波的强弱。对于 1000Hz 纯音，人耳刚能觉察到声音 存在时的声压叫做听阈压，听阈压为2X10-5Pa （基准声压）。同样对于1000Hz的纯音，人 耳感觉到疼痛时的声压叫做痛阈压，其大小为 20Pa。 声强在单位时间内，通过垂直声波传播方向单

13、位面积的声能量称为声强，用符号 I 表示，单 位为 W/m2。声强和声压一样，都是用来衡量声音强弱的物理量。声波的传播除引起大气压力的变化 外，还伴随着声音能量的传播，声压使用的是压力，而声强使用的是能量。正常人耳对 1000Hz 纯音的听阈为10-i2w/m2 （基准声强），痛阈为1 w/血。当声波在自由声场中以平面波或球面波传播时，声强与声压的关系为：P 2I =P C式中：I为声强，w/m2； P为声压，N/M2； p为空气密度，婕/m3； C为声速，m/s。 声功率声源在单位时间内向外辐射的总声能量叫做声功率，用符号 W 表示，单位为 w 。声功率是表示声源特性的重要物理量，它反映了声

14、源本身的特性，而与声波传播的距离 以及声源所处的环境无关。一旦声源确定，在单位时间内向外辐射的噪声能量就不会改变， 对一个固定的声源，声功率是一个恒量。声功率同样存在听阈和痛阈，正常人耳对纯音的听 阈和痛阈分别为 10-12 和 1w。在自由声场中，声波向四面八方均匀辐射，此时声强与声功率之间的关系为：I = W 二丄S 4 兀 r 2式中： I 为距离声源 rm 处的声强， w/m2； W 为声源辐射的声功率， w； S 为声波传播的面积， m2； r 为离开声源的距离， m 。2 声压级、声强级、声功率级由于声压的听阈与痛阈的绝对值之比为 1：106，声强或声功率的听阈与痛阈之比为 1:1

15、012，使用声压或声强的绝对值表示声音的大小极不方便，而且人对声音强弱的感觉不是 与声压、声强的绝对值成正比，而是与其对数成正比。为此，引入“级”的概念来表示声音 的强弱，这样既避免计算中数位冗长的麻烦，表达更加简洁，又符合人耳听觉分辨能力的灵 敏度要求。 声压级声压级定义为：该声音的声压P与基准声压P的比值取以10为底的对数再乘以20,记0作 L (dB ) 。声压级的数学表达式为：pL = 20 lg 2pp0式中：Lp为声压级，单位为分贝(dB)； P为声压，P ； P为基准声压，P =2X10-5 P。a 0 0 a将听阈压、痛阈压分别代入式中，即可得出用声压级表示的听阈和痛阈为0和1

16、20 dB, 大大简化了计算，同时又符合人耳的听觉特性。 声强级一个声音的声强级是这个声音的声强 I 与基准声强 I 之比取以 10 为底的对数再乘以010 ，记作 LI(dB ) 。其数学表达式为：IL = 10 lg II 0式中：L为声强级，dB； I为声强，w/m2； I为基准声强，I=10i2w/m2。I 0 0用声强级表示的听阈和痛阈分别为0dB和120dB。在通常情况下，声压级与声强级相差 较小，两者近似相等。 声功率级 一个声源的声功率级等于这个声源的声功率与基准声功率的比值的常用对数乘以 10， 记作 L (dB ) 。其表达式为：WWL = 10 lg wW 0式中L为声功率级，dB； W为声源的声功