人机工效学噪声及振动环境

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1、第六章第六章 噪声及振动环境噪声及振动环境人机工效学噪声及振动环境第一节第一节 声音及其度量声音及其度量一、声音的基本概念一、声音的基本概念n频率、波长、声速频率、波长、声速二、声音的物理度量二、声音的物理度量n声压、声压级、声压级合成法则、频谱分析声压、声压级、声压级合成法则、频谱分析三、人耳对声音的主观感觉三、人耳对声音的主观感觉n声音的响度级与响度声音的响度级与响度 、计权、计权声级声级 、等效连续、等效连续声级、统计声级声级、统计声级人机工效学噪声及振动环境第一节第一节 声音及其度量声音及其度量n一、声音的基本概念一、声音的基本概念n物体的振动产生声音，振动发声的物体被称为声源。n声振

2、动、纯音、复合音、乐音、噪声 n声音的形成是由振动的发生与传播这两个环节组成。 人机工效学噪声及振动环境第一节第一节 声音及其度量声音及其度量三个重要的物理量个重要的物理量n声音的频率n声音的波长n声音传播的速度 人机工效学噪声及振动环境第一节第一节 声音及其度量声音及其度量n频 率n声源每秒钟振动的次数称为频率，以f表示，单位为赫兹（Hz）。n在声频范围内，声波的频率愈高，声音显得愈尖锐；反之，显得低沉。 人机工效学噪声及振动环境第一节第一节 声音及其度量声音及其度量n波长和声速波长和声速n声波在一个波动的周期内传播的距离称为波长，记作, 单位为m。 n声波在媒介中传播的速度称为声速，用c表

3、示，单位为m/s。 人机工效学噪声及振动环境第一节第一节 声音及其度量声音及其度量n n式中 ，为波长（m）；c 为声速（ms）；f 为频率（HZ）。频率、波长和声速之间的关系 人机工效学噪声及振动环境二、声音的物理度量二、声音的物理度量 （一）声压、声压级（一）声压、声压级n声波在空气传播过程中，引起空气质点振动导致空气压强变化叫声压声压。 n声压是表示声音强弱的物理量，用P表示，单位是帕（Pa）。 人机工效学噪声及振动环境二、声音的物理度量二、声音的物理度量n声声 压压 级级n通常用对数值来度量声压，称为声压级。声压级。 声压级是声压与基准声压之比的以10为底的对数乘以20，用符号Lp表示

4、，单位是分贝（dB）。人机工效学噪声及振动环境二、声音的物理度量二、声音的物理度量n n式中，为声压级（dB）；P 为声压（Pa）； P0为基准声压（P0=210-5 Pa）。 （二）声压级表达式（二）声压级表达式人机工效学噪声及振动环境表表6-1 6-1 各种环境的声压和声压级各种环境的声压和声压级声压声压N/mN/m2 2声压声压级级/dB/dB环境举例环境举例声压声压N/mN/m2 2声压级声压级/dB/dB环境举例环境举例630630200200636320206.36.32.02.00.630.630.200.2015015014014013013012012011011010010

5、090908080火箭发射火箭发射喷气式飞机附近喷气式飞机附近开坯锻锤，铆钉枪开坯锻锤，铆钉枪大型球磨机大型球磨机大型鼓风机附近大型鼓风机附近纺织车间纺织车间汽车喇叭声汽车喇叭声公共汽车上公共汽车上0.0630.0630.0200.0200.00630.00630.00200.00200.000630.000630.000200.000200.0000630.0000630.0000200.00002070706060505040403030202010100 0繁华大街上繁华大街上普通说话普通说话微型电机工作时微型电机工作时安静房间内安静房间内轻声谈话轻声谈话树叶落下的沙沙声树叶落下的沙沙声

6、乡村安静夜晚乡村安静夜晚刚刚能听到的声音刚刚能听到的声音人机工效学噪声及振动环境二、声音的物理度量二、声音的物理度量n声压级合成法则声压级合成法则n在实际噪声环境中，往往有多个声源同时存在，几个不同的声源同时作用在声场中同一点上，它们产生的总声压可以通过能量合成的原则能量合成的原则进行计算。 人机工效学噪声及振动环境二、声音的物理度量二、声音的物理度量n若在某点分别测得几个声源的声压为P1，P2，Pn，该点总声压Pt 满足 n（i= 1,2,n） 人机工效学噪声及振动环境总声压级 （i= 1,2,n） 人机工效学噪声及振动环境求总声压级的公式推导n根据声压合成法则有n背景声压级计算如下人机工效

7、学噪声及振动环境（三）频谱分析 n什么是频谱？什么是频谱？各各种种声声源源发发出出的的声声音音大大多多是是由由许许多多不不同同强强度度，不不同同频频率率的的声声音音复复合合而而成成。具具有有不不同同频频率率( (或或频频段段) )成成分分的的声声波波具具有有不不同同的的能能量量，这这种种频频率率成成分分与与能能量量分布的关系称为声的频谱。分布的关系称为声的频谱。n什么是频谱分析？什么是频谱分析？将将声声源源发发出出的的声声音音强强度度按按频频率率顺顺序序展展开开，使使其其成成为为频率的函数，并考察变化规律，称为频谱分析。频率的函数，并考察变化规律，称为频谱分析。人机工效学噪声及振动环境什么是频

8、程？什么是频程？为为了了便便于于实实际际测测量量和和分分析析，人人为为地地把把声声频频范范围围划划分分为为几几个个小小的的频频段段，在在每每一一个个频频段段中中，上上限限频频率率与与下下限限频频率率之之间间的的距距离离称称为为频频程程，它它以以上上限限频频率率和和下下限限频频率率之之比比的的对对数表示，此对数通常以数表示，此对数通常以2 2为底。为底。（三）频谱分析人机工效学噪声及振动环境（三）频谱分析n 或或 n式中式中 为倍频程数。为倍频程数。 n 为上限频率，为上限频率， 为下限频率为下限频率 n几何中心频率几何中心频率人机工效学噪声及振动环境表表6-3 6-3 倍频程的频率范围倍频程的

9、频率范围中心频中心频率率/Hz/Hz31.531.56363125125250250500500频率范频率范围围/Hz/Hz22.522.54545454590909090180180180180354354354354707707中心频中心频率率/ Hz/ Hz100010002000200040004000800080001600016000频率范频率范围围/Hz/Hz70770714141414141414142828282828282828565656565656565611212112121121211212 2242422424人机工效学噪声及振动环境（三）频谱分析n频谱图频谱图n

10、各频率成分与能量分布关系的图形称为频谱图 n以频率为横坐标频率为横坐标，以声压级声压级(或声功率级或声功率级)为纵坐标为纵坐标进行绘图，如图所示。人机工效学噪声及振动环境人机工效学噪声及振动环境三、人耳对声音的主观感觉三、人耳对声音的主观感觉 n声音的响度级与响度 n计权声级 n等效连续声级 n统计声级 人机工效学噪声及振动环境（一）声音的响度级与响度 n响度级响度级是人们对噪声进行主观评价的一个基本量，用LN表示，单位为方(phon) n响度级(方值)就等于与该声音同样响度的1000赫兹纯音的声压级赫兹纯音的声压级。 人机工效学噪声及振动环境等响度曲线 人机工效学噪声及振动环境声音的响度 n

11、声音的响度响度是人耳对声音强度所产生的主观感觉量，它与人对声音响亮程度的主观主观感觉成正比感觉成正比 .n响度与响度级的关系式为 人机工效学噪声及振动环境总 响 度 n式中，Nt为总响度指数（宋）；Nm为各频带中响度指数最大者；Nt为所有频带的响度指数之和；F为倍频程选择系数。对倍频程，F =0.3；对1/3倍频程，F=0.15。人机工效学噪声及振动环境（二）计 权 声 级 n声级声级n通过计权网络测得的声压级称为计权声级，简通过计权网络测得的声压级称为计权声级，简称声级。称声级。为为使使噪噪声声测测量量结结果果与与人人对对噪噪声声的的主主观观感感觉觉量量一一致致，通通常常在在声声学学测测量量

12、仪仪器器中中，引引入入一一种种模模拟拟人人耳耳听听觉觉在在不不同同频频率率上上的的不不同同感感受受特特性性的的计计权权网网络络，对对被被测测噪噪声声进进行行测测量量。通通过过计计权权网网络络测测得得的的声声压压级级称称为为计计权权声声级级，简简称称声声级级。它它是是在在人人耳耳可可听范围内按特定频率计权而合成的声压级。听范围内按特定频率计权而合成的声压级。人机工效学噪声及振动环境n频率计权电网络频率计权电网络在声学测量仪器中，通常根据等响度曲线，设置一定的频率计在声学测量仪器中，通常根据等响度曲线，设置一定的频率计权电网络，使接收的声音按不同程度进行频率权电网络，使接收的声音按不同程度进行频率

13、滤波滤波，以模拟人，以模拟人耳的响度感觉特性。一般设置耳的响度感觉特性。一般设置A、B 和和C 三种计权网络，三种计权网络，其中其中 A 计权网络是模拟人耳对计权网络是模拟人耳对40 方纯音的响应，当信号通过时，方纯音的响应，当信号通过时，其低频段（其低频段（500Hz 以下）的声音有较大的衰减；以下）的声音有较大的衰减； B 计权网络是模拟人耳对计权网络是模拟人耳对70 方纯音的响应，它使接收、通过方纯音的响应，它使接收、通过的低频声音有一定的衰减；的低频声音有一定的衰减； C 计权网络是模拟人耳对计权网络是模拟人耳对100 方纯音的响应，在整个可听频方纯音的响应，在整个可听频率范围内有近乎

14、平直的特性。使所有频率的声音近乎平直通过。率范围内有近乎平直的特性。使所有频率的声音近乎平直通过。（二）计 权 声 级人机工效学噪声及振动环境A A、B B、C C声级声级不同计权网络测量的结果，分别标以不同计权网络测量的结果，分别标以dB（A）、）、dB（B）或）或dB（C），称为），称为A 声级、声级、B声级和声级和C声声级。级。原来规定原来规定70dB以下用以下用A声级计，声级计，7090 dB用用B声声级计，级计，90 dB以上用以上用C声级计。后来研究表明，无声级计。后来研究表明，无论声强多大，论声强多大，A声级都能较好地反映人耳的响应特声级都能较好地反映人耳的响应特征，所以，如无特

15、殊说明，基本都用征，所以，如无特殊说明，基本都用A声级表示噪声级表示噪声评价指标。表声评价指标。表6-4 为几种常见声源的为几种常见声源的A 声级。声级。 （二）计 权 声 级人机工效学噪声及振动环境A A声级声级/dB/dB声声 源源20203030404060606060707080809090100100110110轻声耳语轻声耳语普通办公室内普通办公室内普通交谈声，小型空调机普通交谈声，小型空调机大声交谈，收音机，较吵的街道大声交谈，收音机，较吵的街道空压机站，泵房，嘈杂的街道空压机站，泵房，嘈杂的街道 织布机，电锯，砂轮机，大鼓风机织布机，电锯，砂轮机，大鼓风机表表6-4 6-4 几

16、种常见声源的几种常见声源的A A声级声级人机工效学噪声及振动环境（三）等效连续声级（三）等效连续声级 n等效连续声级是指某一段时间内的A声级声级能量平均值能量平均值，简称等效声级或平均声级，用符号Leq表示，单位是dB(A) 式中，LPA(t)为瞬间A声级（dB(A)）； T为总测量时间（s）。人机工效学噪声及振动环境 （四）统计声级 n统计声级的物理定义为达到或大于某一统计声级的物理定义为达到或大于某一声级的概率，用符号声级的概率，用符号Ls表示表示 n噪声的统计特征符合正态分布，则噪声的统计特征符合正态分布，则 人机工效学噪声及振动环境第二节第二节 噪声及其对人的影响噪声及其对人的影响n一

17、、噪声及其来源一、噪声及其来源 n工业噪声，主要包括空气动力噪声、机工业噪声，主要包括空气动力噪声、机械噪声和电磁噪声械噪声和电磁噪声 n交通噪声，主要指的是机动车辆、火车、交通噪声，主要指的是机动车辆、火车、飞机和船舶噪声。飞机和船舶噪声。人机工效学噪声及振动环境一、噪声及其来源一、噪声及其来源n建筑施工噪声，声音强度很高又属于露建筑施工噪声，声音强度很高又属于露天作业，因此污染也十分严重天作业，因此污染也十分严重n社会噪声，主要指社会活动和家庭生活社会噪声，主要指社会活动和家庭生活所引起的噪声所引起的噪声 人机工效学噪声及振动环境二、噪声对听力的影响二、噪声对听力的影响 n噪声对人们正常生

18、活的影响主要表现：精力难噪声对人们正常生活的影响主要表现：精力难以集中；情绪焦躁不安，不愉快感，睡眠质量；以集中；情绪焦躁不安，不愉快感，睡眠质量；妨碍语言交流。妨碍语言交流。 n持续性的强烈噪声使人的听力受到损害。持续性的强烈噪声使人的听力受到损害。n对对200Hz、1000Hz、2000Hz三个频率平均三个频率平均听力损失超过听力损失超过25dB，称为噪声性耳聋。，称为噪声性耳聋。 n8h噪声暴露的听力保护标准为等效连续声级噪声暴露的听力保护标准为等效连续声级8590dB(A)。时间减半，提高。时间减半，提高3dB(A)。n噪声性耳聋与噪声的强度、噪声的频率及接触噪声性耳聋与噪声的强度、噪

19、声的频率及接触的时间有关。的时间有关。 人机工效学噪声及振动环境三、噪声对其他生理机能的影响三、噪声对其他生理机能的影响 n对神经系统的影响对神经系统的影响 大脑皮层兴奋和抑制平衡失调，导致条件反射大脑皮层兴奋和抑制平衡失调，导致条件反射异常，引起各种神经系统疾病，如头痛、耳鸣、异常，引起各种神经系统疾病，如头痛、耳鸣、多梦、失眠、心慌、记忆力衰退等症状。多梦、失眠、心慌、记忆力衰退等症状。n对内分泌和心血管系统的影响对内分泌和心血管系统的影响 甲状腺机能亢进，肾上腺皮质功能增强等症状。甲状腺机能亢进，肾上腺皮质功能增强等症状。不平衡噪声引起前庭反应、呕吐；心跳加速、不平衡噪声引起前庭反应、呕

20、吐；心跳加速、心律不齐、心电图改变、高血压、末梢血管收心律不齐、心电图改变、高血压、末梢血管收缩、供血减少等。缩、供血减少等。人机工效学噪声及振动环境n对消化系统的影响对消化系统的影响n肠胃功能阻滞、消化液分泌异常、胃酸肠胃功能阻滞、消化液分泌异常、胃酸度降低、胃收缩减退。造成消化不良、度降低、胃收缩减退。造成消化不良、食欲不振、胃功能紊乱等症状。肾病和食欲不振、胃功能紊乱等症状。肾病和胃溃疡发病率增高。胃溃疡发病率增高。人机工效学噪声及振动环境四、噪声对心理的影响四、噪声对心理的影响 n噪声对心理的影响主要是使人产生烦恼、噪声对心理的影响主要是使人产生烦恼、焦急、讨厌、生气等不愉快的情绪焦急

21、、讨厌、生气等不愉快的情绪 n噪声引起的烦恼与声强、频率及噪声的噪声引起的烦恼与声强、频率及噪声的稳定性都有直接关系。稳定性都有直接关系。人机工效学噪声及振动环境五、噪声对语言交流的影响五、噪声对语言交流的影响 n声音的掩蔽效应声音的掩蔽效应 n语言干扰级语言干扰级(SIL)是评价噪声对语言通讯是评价噪声对语言通讯干扰程度的评价参量干扰程度的评价参量 n500Hz、1000Hz、2000Hz、4000Hz为中心频率的为中心频率的4个声压级的算术平均值定个声压级的算术平均值定义为语言干扰级，单位是义为语言干扰级，单位是dB。人机工效学噪声及振动环境六、噪声对作业能力和工效的影响六、噪声对作业能力

22、和工效的影响 n噪声直接或间接地影响工作效率。噪声直接或间接地影响工作效率。n嘈杂环境，心情烦躁，容易疲劳，反应嘈杂环境，心情烦躁，容易疲劳，反应迟钝，注意力不易集中等直接影响工作迟钝，注意力不易集中等直接影响工作效率、质量和安全，尤其对非重复性劳效率、质量和安全，尤其对非重复性劳动。动。n噪声干扰对人的脑力劳动有消极影响，噪声干扰对人的脑力劳动有消极影响，使人精力分散，工作效率下降。在从事使人精力分散，工作效率下降。在从事需长时间保持紧张注意的工作，大大降需长时间保持紧张注意的工作，大大降低工作效率。低工作效率。 人机工效学噪声及振动环境第三节第三节 噪声测量及评价标准噪声测量及评价标准 噪

23、声的测量噪声的测量 （一）室内噪声的测量（一）室内噪声的测量图6-3为声级计。测量室内噪声时，将声级计传声器放在操作人员耳朵处或放在工作面附近，选择若干个测点，进行测量。若噪声有明显变化或出现间隙，则还应测量等效连续声级。图6-3数字式声级计 人机工效学噪声及振动环境n（1）外形尺寸小于30cm的小型设备，测点距其表面30cm左右。n（2）外形尺寸在30100cm的中型设备，测点距其表面50cm左右。n（3）外形尺寸大于100cm的较大型设备，测点距其表面100cm左右。n（4）大型或特大型设备，测点距其表面100500cm左右。 （二）机器设备噪声的测量（二）机器设备噪声的测量人机工效学噪声

24、及振动环境n交通车辆噪声的测量交通车辆噪声的测量测测量量行行驶驶中中的的车车辆辆的的噪噪声声，应应在在平平坦坦开开阔阔的的区区间间中中进进行行工作。工作。测测量量行行驶驶时时车车内内的的噪噪声声，要要求求车车窗窗紧紧闭闭，测测点点选选择择在在车车内内中中央央且且离离地地处处、在在司司机机、乘乘客客的的头头部部附附近近，分分别别记记录录加速、满载、惯性行驶及制动加速、满载、惯性行驶及制动时的情况。时的情况。测量行驶时车外的噪声，测点取距离车体中心线测量行驶时车外的噪声，测点取距离车体中心线米、距米、距地面或轨道上方地面或轨道上方高处。高处。 （三）交通车辆噪声的测量（三）交通车辆噪声的测量人机工

25、效学噪声及振动环境二、噪声评价标准二、噪声评价标准 n第一类基于对作业者的听力保护，以等第一类基于对作业者的听力保护，以等效连续声级为指标；效连续声级为指标； n第二类基于降低人们对环境噪声烦恼度，第二类基于降低人们对环境噪声烦恼度，以等效连续声级、统计声级为指标；以等效连续声级、统计声级为指标； n第三类基于改善工作条件、提高效率，第三类基于改善工作条件、提高效率，以语言干扰声级为指标以语言干扰声级为指标 。人机工效学噪声及振动环境n(一一)国外噪声标准国外噪声标准n听力保护的噪声标准（A声级）n环境噪声标准 n(二二)中国噪声标准中国噪声标准 二、噪声评价标准二、噪声评价标准人机工效学噪声

26、及振动环境表表6-5 6-5 听力保护的噪声标准（听力保护的噪声标准（A A声级）声级）每个工作每个工作日允许工日允许工作时间作时间/h/hISOISO（19711971年）年）允许噪声级允许噪声级/dB(A)/dB(A)美国政美国政府（府（19691969年）年）美国工业卫生美国工业卫生医师协会医师协会（19771977年）年）8 84 42 21 11/21/21/49090939397979999102102115115（最高限）（最高限）909095951001001051051101101151158585909095951001001051051101101.国外听力保护的噪声标准

27、（A声级）人机工效学噪声及振动环境19711971年年ISOISO提提出出的的ISORl996ISORl996环环境境噪噪声声标标准准是是：住住宅宅区区室室外外噪噪声声标标准准为为353545dB(A)45dB(A)。不不同同时时间间应应按按表表6-6-6 6修修正正，不不同同地地区区按按表表6-76-7修修正正，室室内内按按表表6-86-8修修正正。非非住宅区的室内噪声标准见表住宅区的室内噪声标准见表6-96-9 。时时 间间修正值修正值/dB(A)/dB(A)白天白天晚上晚上深夜深夜0 0-5-510101515表表6-6 6-6 不同时间环境噪声标准修正表不同时间环境噪声标准修正表环境噪

28、声标准人机工效学噪声及振动环境表表6-7 6-7 不同地区环境噪声标准修正表不同地区环境噪声标准修正表地地 区区修正值修正值/dB(A)/dB(A)乡村住宅、医院疗养区乡村住宅、医院疗养区郊区住宅、小马路郊区住宅、小马路市市 区区工商业和交通混合区工商业和交通混合区城市中心城市中心工业地区工业地区0 05 51010151520202525人机工效学噪声及振动环境表表6-8 6-8 室内噪声标准修正表室内噪声标准修正表窗户条件窗户条件修正值修正值/dB(A)/dB(A)开开 窗窗单层窗单层窗双层窗双层窗-10-10-15-15-20-20人机工效学噪声及振动环境表表6-9 6-9 非住宅区室内

29、噪声标准非住宅区室内噪声标准场场 所所修正值修正值/dB(A)/dB(A)办公室、商店、小餐厅、会办公室、商店、小餐厅、会议室议室大餐厅、带打字机的办公室、大餐厅、带打字机的办公室、体育馆体育馆大的打字机室大的打字机室车间车间( (根据不同用途根据不同用途) )35354545555545457575人机工效学噪声及振动环境（二）中国噪声标准（二）中国噪声标准我国曾先后公布了多个重要的噪声标准，如工我国曾先后公布了多个重要的噪声标准，如工业企业噪声卫生标准、城市环境噪声标准业企业噪声卫生标准、城市环境噪声标准和机动车辆噪声标准等。和机动车辆噪声标准等。 2002年经国家卫生部正式工业企业设计卫

30、生年经国家卫生部正式工业企业设计卫生标准标准GBZ 1-2002中规定：具有生产性噪声的中规定：具有生产性噪声的车间应尽量远离其他非噪声作业车间、行政区和车间应尽量远离其他非噪声作业车间、行政区和生活区；噪声较大的设备应尽量将噪声源与操作生活区；噪声较大的设备应尽量将噪声源与操作人员隔开；工艺允许远距离控制的，可设置隔声人员隔开；工艺允许远距离控制的，可设置隔声操作操作(控制控制)室。工作场所操作人员每天连续接触室。工作场所操作人员每天连续接触噪声噪声8小时，噪声声级卫生限值为小时，噪声声级卫生限值为85dB(A)。 人机工效学噪声及振动环境表表6-10 6-10 工作地点噪声声级的卫生标准工

31、作地点噪声声级的卫生标准日接触噪声时间日接触噪声时间/h /h 卫生限值卫生限值/dB(A) /dB(A) 8 8 85 85 4 4 88 88 2 2 91 91 1 1 94 94 1/2 1/2 97 97 1/4 1/4 100 100 1/8 1/8 103 103 最高不得超过最高不得超过115dB(A) 115dB(A) 人机工效学噪声及振动环境 表表6-11 6-11 非噪声工作地点噪声声级的卫生限值非噪声工作地点噪声声级的卫生限值地点名称地点名称卫生限值卫生限值dB(A)dB(A)工效限值工效限值/dB(A)/dB(A)噪声车间办公室噪声车间办公室7575不得超过不得超过5

32、555非噪声车间办公非噪声车间办公室室6060会议室会议室6060计算机室、精密计算机室、精密加工室加工室7070人机工效学噪声及振动环境表表6-13 6-13 城市城市5 5类环境噪声标准值类环境噪声标准值* *地地 区区声级声级/ dB(A)/ dB(A)白天（白天（7 72121时）时）声级声级/ dB(A)/ dB(A)夜间夜间特别需要安静地区特别需要安静地区一般居民、文教区一般居民、文教区居民、商业、工业混杂区居民、商业、工业混杂区工业区工业区城城市市中中的的道道路路交交通通干干线线两两侧侧区区域域、穿穿越越城城区区的的内内河河航道两侧区域等航道两侧区域等50505555606065

33、65707040404545505055555555人机工效学噪声及振动环境第四节第四节 噪声控制噪声控制n声源控制声源控制 n控制噪声的传播控制噪声的传播n操作者的听力保护操作者的听力保护 人机工效学噪声及振动环境声源控制声源控制 n 降低机械噪声降低机械噪声 （不平稳、冲击、精度、误差）n选择发声小的材料 （内阻尼）n改变机械传动方式 （带式、齿轮精度）n改进设备机械结构 （刚性，加筋；工艺，电火花代替切削、焊接代替铆接、液压代替锤锻）n降低空气动力性噪声降低空气动力性噪声（气流速度、压力脉冲、涡流） 人机工效学噪声及振动环境控制噪声的传播 n对工厂各区域合理布局对工厂各区域合理布局 n调

34、整声源的指向调整声源的指向 n充分利用天然地形充分利用天然地形 n采用吸声、隔声、消声等措施采用吸声、隔声、消声等措施 n采用隔振与减振措施采用隔振与减振措施（弹簧、橡胶、软木、毡类） 人机工效学噪声及振动环境操作者听力保护n个人防声用具人机工效学噪声及振动环境第五节第五节 振动环境振动环境n振动及其分类振动及其分类n振动变量振动变量 n人体对振动频率的反应人体对振动频率的反应 n振动对人体的影响振动对人体的影响 n振动对工效的影响振动对工效的影响 n振动的评价与振动的评价与控制控制 人机工效学噪声及振动环境振动及其分类n振动振动n振动觉振动觉n生产性振动和非生产性振动生产性振动和非生产性振动

35、n来源：不平衡物体的转动、旋转物体的扭动和来源：不平衡物体的转动、旋转物体的扭动和弯曲、活塞运动、物体冲击、物体摩擦、空气弯曲、活塞运动、物体冲击、物体摩擦、空气冲击波冲击波n锻造机、印刷机、切断机；运输工具、农用机锻造机、印刷机、切断机；运输工具、农用机械械n全身振动和局部振动全身振动和局部振动人机工效学噪声及振动环境振动变量n位移（振幅）、频率、速度、加速度加速度n“级”ndBn加速度级，振动加速度与基准加速度之比的对数乘以20，n基准加速度值为105m/s2人机工效学噪声及振动环境人体对振动频率的反应人体对振动频率的反应 n人体对低频反应的主要现象是身体共振，人体对低频反应的主要现象是身

36、体共振，使某些器官或结构比其相邻的组织结构使某些器官或结构比其相邻的组织结构发生更大的振动，从而引起人体的不舒发生更大的振动，从而引起人体的不舒适、工效降低或危及健康。适、工效降低或危及健康。n而当频率高至而当频率高至1000Hz范围时，振动在人范围时，振动在人体组织内传播与声音相似，大部分能量体组织内传播与声音相似，大部分能量在人体内的传递率逐渐衰减，其生物效在人体内的传递率逐渐衰减，其生物效应也相应减弱应也相应减弱 。人机工效学噪声及振动环境三、振动对人体的影响三、振动对人体的影响 n全身振动对人体的影响 n局部振动对人体的影响 n振动的心理效应 人机工效学噪声及振动环境全身振动多为低频大

37、幅度的振动。全身振动多为低频大幅度的振动。全全身身振振动动能能引引起起前前庭庭器器官官、内内分分泌泌系系统统、循循环环系系统统、消消化化系系统统和和植植物物神神经经系系统统等等一一系系列列变变化化，并并使人产生疲劳、劳动机能衰退等主观感觉。使人产生疲劳、劳动机能衰退等主观感觉。由由于于人人体体不不同同部部位位和和系系统统有有各各自自的的固固有有频频率率，所所以以当当人人体体承承受受的的振振动动频频率率接接近近或或等等于于某某一一部部位位的的固固有有频频率率时时，就就会会产产生生共共振振，共共振振使使得得生生理理效效应应增增大大。如如果果是是重重要要的的器器官官发发生生了了共共振振，则则人人体体

38、的的反应最强烈。反应最强烈。1.全身振动对人体的影响 人机工效学噪声及振动环境表表6-14 人体各部位共振的大致频率人体各部位共振的大致频率身体部位身体部位共振频率共振频率/Hz身体部位身体部位共振频率共振频率/Hz全身（放松站全身（放松站立）立）45腹部实质器官腹部实质器官48全身（坐姿）全身（坐姿）56手手-臂臂1040全身（横向全身（横向)2胸腹内脏（半仰胸腹内脏（半仰卧位卧位)78头部头部2030头部（仰卧位）头部（仰卧位）5070眼睛眼睛2025胸部（仰卧位）胸部（仰卧位）612脊柱脊柱812腹部（仰卧位）腹部（仰卧位）48人机工效学噪声及振动环境局部振动病是长期使用振动工具引起的。

39、局部振动能引起神经系统、循环系统、骨关节肌肉运动系局部振动能引起神经系统、循环系统、骨关节肌肉运动系统的障碍及其他系统不同程度的机能改变。统的障碍及其他系统不同程度的机能改变。振动的早期影响以神经系统受损为主。一般情况下先出现振动的早期影响以神经系统受损为主。一般情况下先出现神经末梢病变（功能受损），继而发生中枢神经系统病变神经末梢病变（功能受损），继而发生中枢神经系统病变（大脑皮层功能简下降，反应时间延长，血压不稳）。（大脑皮层功能简下降，反应时间延长，血压不稳）。振动对骨骼肌肉系统的影响表现为肌无力，肌肉疼痛和萎振动对骨骼肌肉系统的影响表现为肌无力，肌肉疼痛和萎缩。振动对胃肠功能、妇女月经

40、、生理及生殖功能也可能缩。振动对胃肠功能、妇女月经、生理及生殖功能也可能发生影响。发生影响。 2局部振动对人体的影响人机工效学噪声及振动环境振动引起的心理效应主要是感觉不舒适和烦恼，振动引起的心理效应主要是感觉不舒适和烦恼，甚至疼痛，进而影响工效。甚至疼痛，进而影响工效。不同的振动参数下人体受振时的主观感觉不同。不同的振动参数下人体受振时的主观感觉不同。坐姿的人，对坐姿的人，对12 Hz的轻度振动感觉轻松和舒的轻度振动感觉轻松和舒适；适；对对48 Hz的中度振动，感觉十分不适的中度振动，感觉十分不适。 3. 振动的心理效应人机工效学噪声及振动环境四、振动对工效的影响四、振动对工效的影响 n对人

41、体视觉的影响对人体视觉的影响 n对操作反应的影响对操作反应的影响 人机工效学噪声及振动环境振动对视觉绩效的影振动对视觉绩效的影响主要有两种情形：响主要有两种情形：视觉对象处在振动视觉对象处在振动环境中；环境中；观察者处于振动环观察者处于振动环境中。境中。 （1）对视觉辨认绩效的影响图图6-4人受横向水平振动时人受横向水平振动时的选择反应时间的选择反应时间 人机工效学噪声及振动环境通过手或足操纵控制器通过手或足操纵控制器以追踪某一活动目标的以追踪某一活动目标的追踪活动是比较典型的追踪活动是比较典型的操作动作。振动引起操操作动作。振动引起操纵界面的运动可使手控纵界面的运动可使手控工效降低，这是由于

42、手工效降低，这是由于手、脚和人、脚和人 机界面的机界面的振动，使人们的动作不振动，使人们的动作不协调、操纵误差大大增协调、操纵误差大大增加。加。 （2）对操作动作的影响图图6-5垂直振动时人的手垂直振动时人的手眼协调的平均动作时问眼协调的平均动作时问 人机工效学噪声及振动环境（一）振动评价标准（一）振动评价标准1 1国国际际标标准准化化组组织织提提出出的的“人人承承受受全全身身振振动动的的评评价价指南指南” IS02631-1989 IS02631-1989（E E） 该该标标准准根根据据加加速速度度有有效效值值（20m/s20m/s2 2）、振振动动频频率率（1/31/3倍倍频频程程的的中中

43、心心频频率率，1 180 80 HzHz）、振振动动方方向向（Z Z轴轴向向，X X、Y Y轴轴向向）、接接触触振振动动持持续续时时间间（1 1分分钟钟到到2424小小时时）这这四四个个振振动动参参数数制制定定了了全全身身振振动动评评价价的的界界限限曲曲线线，并并依依据据参参数数之之间间的的关关系系来来评评价价全全身身振振动动对人体的影响。对人体的影响。五、振动的评价五、振动的评价人机工效学噪声及振动环境（一）振动评价标准一）振动评价标准图图6-6 全身振动允许界限全身振动允许界限 人机工效学噪声及振动环境(1)(1)疲疲劳劳一一工工作作效效率率降降低低界界限限。疲疲劳劳工工作作效效率率降降低

44、低界界限限是是从从振振动动引引起起人人体体疲疲劳劳，从从而而影影响响其其工工作作效效率率的的角角度度而而确确立立的的。超超过过这这个个界界限限，人人会会产产生生疲疲劳劳，降降低低工工效效。图图6-66-6所所示示的的界界限限正正是是疲疲劳劳一一工工作作效效率率降降低低界界限限。该该界界限限主主要要用用于劳动环境振动评价。于劳动环境振动评价。(2)(2)舒舒适适性性降降低低界界限限。舒舒适适性性降降低低界界限限以以不不影影响响人人的的日日常常活活动动或或工工作作中中的的基基本本动动作作( (如如饮饮食食、阅阅读读或或书书写写等等) )为为基基础础，此此界界限限与与保保持持在在振振动动环环境境下下

45、人人体体的的舒舒适适感感有有关关。它它比比疲疲劳劳一一工工作作效效率率降降低低界界限限的的振振动动级级低低10dB10dB，超超过过这这个个界界限限，人人可能不舒适。该界限较多用于交通工具振动评价。可能不舒适。该界限较多用于交通工具振动评价。（一）振动评价标准一）振动评价标准人机工效学噪声及振动环境(3)(3)受受振振极极限限( (或或健健康康界界限限) )。受受振振极极限限是是区区分分振振动动强强度度对对人人体体健健康康与与安安全全是是否否有有损损害害的的界界限限。它它比比疲疲劳劳工工作作效效率率降降低低界界限限的的振振动动级级高高6dB6dB，超过这个界限，会影响人体健康与安全。，超过这个

46、界限，会影响人体健康与安全。（一）振动评价标准一）振动评价标准人机工效学噪声及振动环境GBZl-2002工业企业设计卫生标准中对工作工业企业设计卫生标准中对工作场所的振动强度规定如下：局部振动作业，其接振场所的振动强度规定如下：局部振动作业，其接振强度强度4小时等能量频率计权振动加速度不得超过小时等能量频率计权振动加速度不得超过5 m/s2，接振时间少于，接振时间少于4小时可按表小时可按表6-17适当放宽。适当放宽。 2我国振动控制标准人机工效学噪声及振动环境表表6-17 6-17 局部振动强度卫生限值局部振动强度卫生限值日接振时间日接振时间/h/h卫生限值卫生限值/(m/s/(m/s2 2)

47、 )2 24 46 61 12 28 81 112122我国振动控制标准人机工效学噪声及振动环境表表6-18 6-18 全身振动强度卫生限值全身振动强度卫生限值工作日接触工作日接触时间时间/h/h卫生限值卫生限值dB(A)dB(A)(m/s(m/s2 2) )8 81161160.620.624 4120.8120.81.11.12.52.51231231.41.41.01.0127.6127.62.42.40.50.5131.1131.13.63.6人机工效学噪声及振动环境六、振动的测量六、振动的测量 n振动测量是测量振动强度、频率及不同振动测量是测量振动强度、频率及不同频率下的加速度频率下

48、的加速度 n把声级计上的电容传声器换成振动传感把声级计上的电容传声器换成振动传感器，就可以用于振动测量器，就可以用于振动测量 人机工效学噪声及振动环境（1 1）减少和消除振源）减少和消除振源1）隔离振源。隔离振源。2 2）改改进进生生产产工工艺艺，如如用用液液压压、焊焊接接代代替替铆铆接接可可消消除除或或减减少少振振动。动。3)3)增增加加设设备备的的阻阻尼尼，如如采采用用吸吸振振材材料料、安安装装阻阻尼尼器器或或阻阻尼尼环环、附附加加弹弹性性阻阻尼尼材材料料等等，以以减减轻轻设设备备的的振振动动。对对于于可可能能引引起起机机械械振动的陈旧设备，应定期检查、维修或改造。振动的陈旧设备，应定期检

49、查、维修或改造。4 4）采采取取隔隔振振、吸吸振振、阻阻尼尼等等措措施施来来消消除除或或减减小小振振动动，阻阻止止振振动动的的传传播播，最最大大限限度度地地减减少少振振动动对对人人体体的的不不良良影影响响。例例如如设设计计减振座椅、弹性垫，以缓冲振动对人的影响减振座椅、弹性垫，以缓冲振动对人的影响 七、振动的控制与防护七、振动的控制与防护人机工效学噪声及振动环境5)5)采采用用钢钢丝丝弹弹簧簧类类、橡橡胶胶类类、软软木木类类、毡毡板板、空空气气弹弹簧簧和油压减振器等多种形式的减振器。和油压减振器等多种形式的减振器。6)6)降降低低设设备备减减振振系系统统的的共共振振频频率率。可可通通过过减减少

50、少系系统统刚刚性性系系数数或或增增加加质质量量来来降降低低共共振振频频率率。例例如如，风风扇扇、吹吹风风机机、泵泵、空空气气压压缩缩机机等等，常常用用增增加加质质量量的的方方法法来来降降低低共共振振频频率。率。（2 2）个个体体防防护护。使使用用防防振振手手套套，在在全全身身振振动动时时使使用用防防振振鞋鞋等等。由由于于防防振振鞋鞋内内有有由由微微孔孔橡橡胶胶做做成成鞋鞋垫垫，利利用用其其弹弹性性使使全全身身减减振振。对对于于坐坐姿姿作作业业人人员员，可可使使用用减减振振座座椅、弹性垫，以缓冲振动对人的影响。椅、弹性垫，以缓冲振动对人的影响。（3 3）限制接触振动时间）限制接触振动时间。七、振

51、动的控制与防护七、振动的控制与防护人机工效学噪声及振动环境第六节第六节 特殊工作环境特殊工作环境n加速度效应加速度效应 n失重效应失重效应n高压与低压效应高压与低压效应 n电磁场环境及其对人体的伤害电磁场环境及其对人体的伤害 人机工效学噪声及振动环境加速度效应加速度效应 n由于加速度和惯性力的作用，会使物体由于加速度和惯性力的作用，会使物体重量增加，称为重量增加，称为“超重超重” n 在加速度作用下，机体内会出现一系列在加速度作用下，机体内会出现一系列的变化的变化 ，在飞行员、航天员工作中，长，在飞行员、航天员工作中，长时间加速度作用可以很快地导致视觉障时间加速度作用可以很快地导致视觉障碍碍

52、人机工效学噪声及振动环境失重效应失重效应 n“失重失重”，就是指人体身体各部分所受，就是指人体身体各部分所受到的外力合力等于零，人处于一种完全到的外力合力等于零，人处于一种完全飘浮的状态。飘浮的状态。 n失重时人的操作活动不能像地面有重力失重时人的操作活动不能像地面有重力时那样进行活动时那样进行活动 人机工效学噪声及振动环境高压与低压效应高压与低压效应n静水压力和水下作业条件静水压力和水下作业条件 潜水作潜水作业业n低压和缺氧的环境条件低压和缺氧的环境条件 高空飞行高空飞行(如航空和航天如航空和航天)及登山作业及登山作业人机工效学噪声及振动环境电磁场环境及其对人体的伤害电磁场环境及其对人体的伤

53、害 n电磁辐射由电磁发射引起的。辐射来电磁辐射由电磁发射引起的。辐射来源分天然辐射和人工辐射源分天然辐射和人工辐射 n辐射损伤症状：辐射损伤症状： 疲乏、恶心、呕吐、食欲减退、疲乏、恶心、呕吐、食欲减退、头痛、眩晕、失眠、白细胞、红细胞头痛、眩晕、失眠、白细胞、红细胞和血小板显著减少、腹泻、便血、皮和血小板显著减少、腹泻、便血、皮肤和粘膜出血、水肿、毛发脱落、白肤和粘膜出血、水肿、毛发脱落、白内障、消化功能紊乱内障、消化功能紊乱. 人机工效学噪声及振动环境案例案例:高架道路交通噪音和防噪屏设置高架道路交通噪音和防噪屏设置n交通噪声一直是城市坏境噪声中的主要交通噪声一直是城市坏境噪声中的主要来源

54、。来源。 n在噪声传播途径中把声音隔绝起来是噪在噪声传播途径中把声音隔绝起来是噪声控制最有效的方法之一，防噪屏是最声控制最有效的方法之一，防噪屏是最常见的措施。常见的措施。 人机工效学噪声及振动环境高架道路上的防噪屏设计 人机工效学噪声及振动环境隔声屏障的作用和应用n隔声屏障能使声能衰减，是利用声波的隔声屏障能使声能衰减，是利用声波的反射和衍射原理，在板后形成声影区，反射和衍射原理，在板后形成声影区，在声影区中噪声可以得到衰减在声影区中噪声可以得到衰减 n在上海、深圳及北京等大城市的高架道在上海、深圳及北京等大城市的高架道路两旁先后建起了不同形式和结构的道路两旁先后建起了不同形式和结构的道路隔声屏。路隔声屏。 人机工效学噪声及振动环境