第一章噪聲與振動1

1、學學 時：時：3 2 3 2 課程性質(zhì)：專課程性質(zhì)：專 業(yè)業(yè) 必必 修修 課課學學 分：分：2.0 2.0 開課單位：資環(huán)學院環(huán)境系開課單位：資環(huán)學院環(huán)境系 姓名：楊紅剛民族：苗族 大學階段：中國地質(zhì)大學（武漢）應用化學系應用化學專業(yè) 研究生階段：中國地質(zhì)大學（武漢）環(huán)境科學與工程學院環(huán)境工程專業(yè) 博士生階段：武漢理工大學資源與環(huán)境工程學院環(huán)境礦物材料專業(yè) 現(xiàn)任武漢理工大學資源與環(huán)境工程學院環(huán)境科學與工程系主任 大家都知道噪聲是一種環(huán)境公害，但是有不少人卻不知道噪聲究竟有什么危害，因而也就不知道應該怎樣防止受害。為此，普及這方面知識是必要的。 隨著現(xiàn)代工業(yè),交通運輸業(yè)和城市建設(shè)的快速發(fā)展,環(huán)境

2、噪聲污染已成為國內(nèi)外影響最大的公害之一. 為了適應環(huán)境保護事業(yè)的發(fā)展，許多高校在環(huán)境科學和環(huán)境工程專業(yè)中開設(shè)了環(huán)境噪聲控制課程. 通過本課程的學習,使大學生能掌握噪聲的基礎(chǔ)理論知識,掌握環(huán)境噪聲的基本防治方法措施,了解環(huán)境噪聲的監(jiān)測和評價方法,并初步具有在實際工作中的應用能力. 物體振動，在媒質(zhì)中傳播，引起人耳或其他接收器的反應，這就是聲。噪聲是聲的一種，它具有聲波的一切特性。 我們把能夠發(fā)聲的物體稱為聲源，產(chǎn)生噪聲的物體或機械設(shè)備稱為噪聲源。聲源可以是固體的，也可以是氣體或液體的。 一般認為，噪聲不包括次聲和超聲，而是可聽聲范圍內(nèi)的聲波。 噪聲的種類很多，因其產(chǎn)生的條件不同而異。地球上的噪聲

3、主要來源于自然界的噪聲和人為活動產(chǎn)生的噪聲。自然界的 噪聲是火山爆發(fā)、地震、潮汐、下雨和刮風等自然現(xiàn)象所產(chǎn)生的空氣聲、雷聲、地聲、水聲和風聲等。人為活動所產(chǎn)生的噪聲包括交通噪聲、工業(yè)噪聲、施工噪聲和社會生活噪聲等。 工業(yè)噪聲一般是指在工業(yè)生產(chǎn)過程中，機械設(shè)備運轉(zhuǎn)而發(fā)出的聲響。 工業(yè)噪聲主要包括空氣動力性噪聲、機械噪聲和電磁噪聲三種。 空氣動力性噪聲是由氣體振動產(chǎn)生的，當氣體受到擾動、氣體與物體之間有相互作用時，就會產(chǎn)生空氣動力性噪聲。鼓風機、空壓機、燃氣輪機、高爐和鍋爐排氣放空等都可以產(chǎn)生空氣動力性噪聲。 機械噪聲是由固體振動而產(chǎn)生的。在撞擊、摩擦，交變機械應力或磁性應力等的作用下，機械設(shè)備的

4、金屬板、軸承、齒輪等發(fā)生碰撞、振動而產(chǎn)生機械噪聲。球磨機、軋機、破碎機、機床以及電鋸等產(chǎn)生的噪聲都屬于此類噪聲。 電磁噪聲是電動機和發(fā)電機中交變磁場對定子和轉(zhuǎn)子作用，產(chǎn)生周期性的交變力，引起振動時產(chǎn)生的。電動機、發(fā)電機和變壓器都可以產(chǎn)生這種噪聲。 交通噪聲是各類交通工具發(fā)出的噪聲，主要有航空噪聲，火車噪聲、汽車噪聲和船舶噪聲。 建筑施工噪聲雖然是一種臨時性的污染，施工完畢污染也就解除，但其聲音強度很高，又屬于露天作業(yè)，因此，污染十分嚴重。有檢測結(jié)果表明，建筑基地打樁聲能傳到數(shù)公里以外。 社會噪聲包括生活噪聲及其他噪聲 。 （1）具有能量性。 （2）具有波動性。 （3）具有局限性。 （4）具有難

5、避性。 （5）具有危害潛伏性。 一、噪聲可以致聾一、噪聲可以致聾 二、噪聲可能誘發(fā)疾病二、噪聲可能誘發(fā)疾病 三、噪聲影響正常生活三、噪聲影響正常生活 四、噪聲降低勞動生產(chǎn)率四、噪聲降低勞動生產(chǎn)率 五、噪聲損害建筑物五、噪聲損害建筑物 持續(xù)在強烈的噪聲環(huán)境中工作，會使人耳聾，這是人們早在一、二百年就發(fā)現(xiàn)了的，并且也是人們可以從生活常識中理解的。 那么噪聲為什么會使人耳聾呢？在強噪聲環(huán)境中，人耳會感到特別難受；在離開這種環(huán)境以后一段時間里，耳朵還會嗡嗡叫，聽不清本來可以聽得很清楚的聲音；再過一段時間，聽覺才會逐漸恢復正常。這種現(xiàn)象叫做聽覺疲勞，這種情況下人的內(nèi)耳聽覺器官還沒有受到損傷，醫(yī)學上稱為“

6、暫時性聽閾偏移”。 如果長期工作在90dB（A聲級）以上的強噪聲環(huán)境中，經(jīng)常不斷地受到人耳難以接受的噪聲刺激，日積月累，年復一年，聽覺疲勞現(xiàn)象就無法消除，而且會逐漸變得越來越嚴重，導致人的內(nèi)耳聽覺器官發(fā)生器質(zhì)性病變，發(fā)展成為不可治愈的噪聲性耳聾，醫(yī)學上稱之為“永久性聽閾偏移”。 1971年，國際標準化組織（ISO）公布的045年間A聲級與聽力損害危險率的關(guān)系，見表2-1。 由表2-1可知，噪聲性耳聾與噪聲的強度及接觸時間有關(guān)，噪聲強度越大，耳聾的發(fā)病率就越高；對于同樣強度的噪聲，接觸的時間越長，耳聾的發(fā)病率也就越高。另外，噪聲性耳聾還與噪聲的頻率有關(guān)，頻率越高，內(nèi)耳聽覺器官越容易發(fā)生病變。在不

7、同強度噪聲的作用下，除去出現(xiàn)聽力減退以外，還會產(chǎn)生耳鳴或耳疼等癥狀，甚至會造成永久性的痛苦。 由表2-1還可以看出，在等效A聲級80dB以下時，危險率為零，即不會引起噪聲性耳聾；85dB時，對于具有10年工齡的工人，危險率是3%；90dB時，是10%；95dB以上時，危險率就會急劇上升，115dB時，達到71%。 一般來說，A聲級115dB以下的噪聲致聾，都屬于慢性噪聲性耳聾。如果噪聲高達140dB以上，則一次刺激就會使人的內(nèi)耳聽覺器官發(fā)生急性外傷，耳鼓膜破裂出血以致雙耳完全失聽。這種由于聲外傷而引起的暴震性耳聾，在毫無準備的情況下，突然受到強烈的刺激是很難避免的。 用電測聽計可以檢查人耳的聽

8、力損失，如果本來是60dB的聲音，你聽起來只有30dB，那么你的聽力損失是30dB。一般地說，聽力損失在10dB以內(nèi)為正常情況，聽力損失在25dB以內(nèi)的叫做輕度噪聲性耳聾，聽力損失在60dB以內(nèi)的叫做中度噪聲性耳聾?；加休p度、中度耳聾的人，聽正常談話感到困難。聽力損失在60dB以上的叫做重度噪聲性耳聾，這時人耳已聽不見說話聲了。在一般情況下，大多數(shù)工人都屬于正常聽力或患有輕、中度耳聾，在鈑金工和鉚工中有一部分重度耳聾患者。 有些人認為生活中耳聞目睹的事實可以證明噪聲令人煩躁，會造成耳聾，但卻沒有見聞過誰是由于噪聲而患病的，因而難以相信噪聲可能誘發(fā)疾病。其實，就目前科學研究的結(jié)果來看，的確無法證

9、明噪聲是引起某種疾病的惟一原因，但是可以確鑿地證明，噪聲可能會誘發(fā)一些疾病。對于人來說，引起某種疾病的病因常常是多方面的，在噪聲環(huán)境中，是否會誘發(fā)某種疾病，不僅與噪聲的強弱、頻率以及接觸的時間有關(guān)，而且還與每個人的體質(zhì)有密切關(guān)系。 噪聲作用于人的中樞神經(jīng)系統(tǒng)時，會使人的大腦皮層的興奮和抑制平衡失調(diào)，導致調(diào)節(jié)反射異常，腦血管張力受損等，這些生理變化，如果得不到及時的恢復，就會產(chǎn)生頭疼頭暈、失眠多夢、心悸惡心、全身乏力和記憶力衰退等癥狀，醫(yī)學上稱之為神經(jīng)衰弱證，也稱神經(jīng)官能癥。 噪聲作用于人的中樞神經(jīng)系統(tǒng)，還會影響人的消化系統(tǒng)，導致腸胃機能阻滯，消化液分泌異常，胃酸度降低，胃收縮減退，造成消化不良

10、、食欲不振，胃功能紊亂等癥狀，從而導致胃病及胃潰瘍的發(fā)病率增高。 噪聲還可以使交感神經(jīng)緊張，從而使人產(chǎn)生心動過速、心律不齊、血管痙攣、心電圖T波升高、傳導阻滯、血壓波動等癥狀。 噪聲對人體的影響，因素復雜，爭論較大，還有待于作進一步研討和討論。但長期在強噪聲環(huán)境中工作的人們，一般身體健康水平都有所下降，抵抗力減弱，因而容易誘發(fā)各種疾病。 有關(guān)調(diào)查研究表明，噪聲對人體的影響，與它的強度關(guān)系很大。當噪聲強度增大時，人體出現(xiàn)的癥狀也隨之加重。 有關(guān)研究還證明，脈沖噪聲和穩(wěn)態(tài)噪聲在同一強度作用下，前者對人體的影響所引起的不良后果較后者更為嚴重。 噪聲對人體的危害程度也與它的頻率有關(guān)，雖然低頻噪聲聽起來

11、沒有高頻噪聲那么刺耳，但是，人卻感到胸腔特別憋悶，心悸惡心，呼吸和腸胃蠕動等都受到影響。 人們總是循著一定的規(guī)律工作、學習、休息和娛樂，但是吵鬧的噪聲會擾亂正常生活規(guī)律。 有人做過試驗，發(fā)現(xiàn)在A聲級4050dB的噪聲刺激下，睡眠中的人腦電波會出現(xiàn)覺醒反應。這就是說，A聲級40dB的噪聲就可以對正常人的睡眠產(chǎn)生影響。噪聲影響睡眠程度大致與聲級成正比，在A聲級40dB時約有10%的人受到影響；在70dB時，受影響的人就占50%。突然一聲響把人驚醒的情況也基本與聲級成正比，A聲級40dB的突然聲響可能會驚醒約10%的睡眠者，60dB時可能會驚醒約70%的人。 語言是人類表達思想的主要工具之一，它對于

12、人類的進步和科學技術(shù)的發(fā)展起著十分重要的作用。但是，在喧嘩的噪聲環(huán)境里，人們談話、打電話、聽廣播、開會和授課等都會受到嚴重的干擾。如果房間里的噪聲級與談話聲相近，就會影響人們的正常談話；如果噪聲級高于談話聲10dB，談話聲就聽不見了。普通談話聲A聲級約60dB，大聲談話也不過是7080dB，因此，當噪聲A聲級為65dB以上時，人們相互之間的交談就會受到影響. 如果噪聲A聲級高于90dB，則你就是大聲喊也無用。一般人打電話，房間里的噪聲A聲級在4550dB還可以聽清，在5560dB時就有些困難了，到了85dB時就根本聽不見了。 在噪聲環(huán)境中，人們由于心情煩躁，身體不適，而使注意力不易集中，反應遲

13、鈍，這樣工作起來很容易出差錯，不僅會影響工作速度，而且還會降低工作效率，甚至會引起工傷事故，特別是對那些要求注意力高度集中的復雜作業(yè)和腦力勞動，噪聲的影響更大。有人對打字、排字、速記、校對等工種進行過調(diào)查，發(fā)現(xiàn)隨著工作環(huán)境中噪聲的增加，差錯率會有上升。有人對電話交換臺進行過調(diào)查，發(fā)現(xiàn)噪聲級從50dB降到30dB，差錯率減少42%。 在強噪聲下，還容易由于掩蓋交談和危險信號或行車信號，而發(fā)生重大事故。在我國幾個大型鋼鐵企業(yè)中，都發(fā)生過高爐排氣放空的強大噪聲遮蔽了火車的鳴笛聲，造成正在鐵軌上的工人被軋死的慘重事故。 高強度噪聲能損害建筑物，特別是航空噪聲對建筑物影響很大。1962年，美國三架軍用飛

14、機以超聲速低空掠過日本藤澤市，該市許多民房玻璃被振碎，煙囪倒塌，日光燈掉下，商店貨架上的商品振落滿地，造成很大損失。1970年，德意志民主共和國維滕貝格城及其附近的一些村子，受到一次很強的噴氣飛機聲音的侵擾，有378起報告受損事件，大部分為玻璃振碎，屋頂瓦掀起，煙囪倒塌，門心板及合頁損壞。美國統(tǒng)計了3000件噴氣飛機使建筑物受損的事件，其中抹灰開裂的占43%，窗損壞的占32%，墻裂開的占15%，瓦損壞的占6%。 工廠中的機械和城市施工的噪聲與振動，對建筑物也有一定的破壞作用。大型振動篩、空氣錘、發(fā)動機試驗臺、城市施工的打樁等輻射的強烈噪聲與振動，都有將建筑物墻振裂、瓦振落、玻璃振碎的實例。 火

15、箭、導彈一類的空間運載工具，其噪聲強度更大，如土星火箭的聲功率級達195dB，離發(fā)射點200m處的噪聲級仍達143dB，遠至數(shù)十公里也還有100dB。在它們周圍的建筑物肯定會受到更大的損壞，因此，火箭、導彈基地都建在空曠荒蕪的地方。 在特高強度的噪聲（160dB以上）影響下，不僅建筑物受損，發(fā)生體本身也可能因聲疲勞而損壞，并使一些自動控制和遙控儀表及設(shè)備失效。這種聲疲勞現(xiàn)象對火箭發(fā)射、飛機航行的影響很大，不能不引起人們對此的密切關(guān)注和深入研究。 噪聲污染規(guī)律 噪聲評價方法和標準 噪聲控制技術(shù) 噪聲測試技術(shù)和儀器 噪聲對人體的影響和危害 1. 什么是噪聲? 2. 噪聲可能產(chǎn)生哪些危害? 3. 環(huán)

16、境聲學的主要研究內(nèi)容有哪些?物理上用波長、聲速和頻率三個基本量來描述聲波。 波長通常用表示，單位為m。它是聲波的波峰與波峰（或波谷與波谷）之間的距離。 頻率通常用表示，單位為Hz。它是指單位時間內(nèi)信號波動的次數(shù)。 聲速通常用c表示，單位為m/s。它是聲波在單位時間內(nèi)的傳播距離。 （一）聲壓和聲壓級 （二）聲功率和聲強 （三）聲功率級和聲強級 （四）噪聲的頻譜分析 聲波是疏密波，在空氣中傳播時，它使空氣時而變密壓強增高；時而變稀壓強降低。這種在大氣壓力上起伏的部分就是聲壓。聲壓是衡量聲音大小的尺度，通常用p來表示，單位為Pa。 聲學上普遍使用對數(shù)標度來度量聲壓，稱為聲壓級，其定義是聲壓平方和10

17、00Hz純音的聽閾聲壓平方比值的對數(shù)，單位是貝爾。 聲功率是描述聲源性質(zhì)的物理量，聲功率反映的是單位時間內(nèi)聲源向外輻射的總能量 聲強與聲壓幅值的平方成正比，聲強還與傳聲媒質(zhì)的性質(zhì)有關(guān) tEW tEW 以1pW為基準，定義聲功率級為式中 Lw聲功率級，單位為dB。 聲強級是以1000Hz純音的聽閾聲強值1pW/m2為基準定義的，即 0lg10WWLw0lg10IILI 自由振動是振動系統(tǒng)在去掉外力作用以后的振動形態(tài)。 物體的振動通常用振幅、頻率和相位這三個物理量來描述，它們是互相獨立的。 （一）噪聲源控制 （二）噪聲傳播途徑控制 （三）聽力保護 控制聲源是降低噪聲的最根本和最有效的方法。在聲源部

18、位消除噪聲，即使只是局部的，也會使在傳播途徑上或接收者處的減噪工作大為簡化。研制和選擇低噪聲設(shè)備以及提高機械設(shè)備的加工精度和安裝技術(shù)，是噪聲源控制的基本原則。（一）噪聲源控制 機械噪聲源控制的主要方法是降低激振力就是要減少或避免運動部件的沖擊和碰撞；提高機械和運動部件的平衡精度；防止流體的壓力突變；提高運動零件間的接觸性能；改進機械性能參數(shù)等。降低機械系統(tǒng)中噪聲輻射部件對激振力的響應可采取下述措施實現(xiàn)：防止系統(tǒng)共振；提高機械結(jié)構(gòu)的剛度；改善機械結(jié)構(gòu)的阻尼特性增加能量損耗等。 空氣動力噪聲源的控制方法主要是要防止氣流壓力突變，消除湍流噪聲、噴注噪聲和激波噪聲；降低氣體流速，減小氣體壓降和分散、改變噪聲的峰值頻率；降低氣流管道噪聲等?？諝饴晜鞑サ目刂品椒ㄖ饕蓮囊韵滤膫€方面考慮： （1）根據(jù)聲波隨離開聲源的距離增加而衰減的規(guī)律，利用增加接收點到聲源之間的距離來減少受噪聲影響的程度。 （2）在聲源或接收者周圍，使用隔聲罩（間）、聲屏障，切斷空氣聲的傳播途徑。