北京科技大學環(huán)境監(jiān)測專業(yè)選修課課件 楊敏 Chapter7

第八章

噪聲監(jiān)測第一節(jié)聲音和噪聲第二節(jié)

聲音的物理特性和量度第三節(jié)

噪聲的物理量和主觀聽覺的關系第四節(jié)噪聲測量儀器第五節(jié)

噪聲標準第六節(jié)噪聲監(jiān)測第七節(jié)振動及測量方法第一節(jié)聲音和噪聲一、聲音的定義聲音的本質是波動。受作用的空氣發(fā)生振動，當振動頻率在20～20000Hz時，作用于人的耳鼓膜而產(chǎn)生的感覺稱為聲音。二、噪聲及其主要危害

人們生活和工作所不需要的聲音叫噪聲。損傷聽力、干擾人們的睡眠和工作，誘發(fā)疾病，干擾語言交流，強噪聲還會影響設備正常運轉和損環(huán)建筑結構。

三、環(huán)境噪聲的來源

1.交通噪聲

2.工廠噪聲

3.建筑施工噪聲

4.社會生活噪聲

從機理方面分：①空氣動力性噪聲：它是由于氣流的起伏運動或氣動力而產(chǎn)生的。鼓風機、空氣壓縮機、噴氣式飛機、汽笛、發(fā)電廠或化工廠高壓鍋爐排氣放空；②機械性噪聲：是由于固體振動產(chǎn)生的。織布機、球磨機、剪板機、火車產(chǎn)生的噪聲。噪聲污染特征：即時性；被感知性；局部性噪聲危害強噪聲會使鳥類羽毛脫落，不下蛋，甚至內出血，最終死亡。如60年代初期，美國F104噴氣機超聲速飛行試驗，地點是俄克拉荷馬市上空，飛行高度為10000米，每天飛越8次，共飛行6個月。結果，在飛機轟隆聲的作用下，一個農(nóng)場的10000只雞被轟聲殺死6000只。

另外，噪聲是刺激癌癥的病因之一。有些生理學家和腫瘤學家指出：人的細胞是產(chǎn)生熱量的器官，當人受到噪聲或各種神經(jīng)刺激時，血液中的腎上腺素顯著增加，促使細胞產(chǎn)生的熱量增加，而癌細胞則由于熱能增高而有明顯的增殖傾向，特別是在睡眠之中噪聲：大都市隱性殺手

第二節(jié)

聲音的物理特性和量度

一、聲音的發(fā)生、頻率、波長和聲速

1.聲音的發(fā)生

當物體在空氣中振動，使周圍空氣發(fā)生疏、密交替變化并向外傳遞，且這種振動頻率在20～20000Hz之間，人耳可以感覺，稱為可聽聲，簡稱聲音。

2.頻率

聲源在一秒鐘內振動的次數(shù)叫頻率，記作f，單位為Hz。3.波長

沿聲波傳播方向，振動一個周期所傳播的距離，或在波形上相位相同的相鄰兩點間的距離稱為波長，用λ表示，單位為m。

4.聲速一秒時間內聲波傳播的距離叫聲波速度，簡稱聲速，記作c，單位為m/s。頻率、波長和聲速三者的關系：二、聲功率、聲強和聲壓1.聲壓（p）聲壓是由于聲波的存在而引起的壓力變化。聲壓單位為Pa。2.聲強（I）聲強是指單位時間內，聲波通過垂直于聲波傳播方向單位面積的聲能量，單位為W/m2。

3.聲功率（W）聲功率是指單位時間內，聲波通過垂直于傳播方向某指定面積的聲能量。在噪聲監(jiān)測中，聲功率是指聲源總聲功率，單位為W。三、分貝、聲功率級、聲強級和聲壓級

1.分貝分貝是指兩個相同的物理量（如A1和A0）之比取以10為底的對數(shù)并乘以10（或20）。

分貝符號為“dB”，它是無量綱的。

上式中A0是基準量（或參考量），A1是被量度量。被量度量和基準量之比取對數(shù)，該對數(shù)值稱為被量度量的“級”，它代表被量度量比基準量高出多少“級”。

聲功率級常用LW表示，定義為：式中：LW——聲功率級，dB；

W——聲功率，W；

W0——基準聲功率，為10-12W。2.聲功率級

聲強級常用LI表示，定義為：式中：LI——聲強級，dB；

I——聲強，W/m2；

I0——基準聲強，在空氣中取10-12W/m2。3.聲強級4.聲壓級聲壓級常用Lp表示，定義為：式中：Lp——聲壓級，dB；

p——聲壓，Pa；

p0——基準聲壓。在空氣中規(guī)定p0為2×10－5Pa，該值是正常青年人耳朵剛能聽到的1000Hz純音的聲壓值。四、噪聲的疊加和相減1.噪聲的疊加

聲能量是可以代數(shù)相加的，設兩個聲源的聲功率分別為W1和W2，那么總聲功率W總=W1+W2。而兩個聲源在某點的聲強為I1和I2時，疊加后的總聲強I總=I1+I2。聲壓不能直接相加。[例]兩聲源作用于某一點得聲壓級分別為Lp1=

96dB，Lp2=93dB，由于Lp1－Lp2=3dB，查曲線得ΔLp=1.8dB，因此Lp總＝96dB+1.8dB＝97.8dB。圖7.1兩噪聲源的疊加曲線Lp1－Lp2/dB?Lp/dB

掌握了兩個聲源的疊加，就可以推廣到多聲源的疊加，只需逐次兩兩疊加即可，而與疊加次序無關。例如，有8個聲源作用于一點，聲壓級分別為70、75、82、90、93、95、100dB，它們合成的總聲壓級可以任意次序查圖7.1的曲線兩兩疊加而得。任選兩種疊加次序如下：2.噪聲的相減[例]為測定某車間中一臺機器的噪聲大小，從聲級計上測得聲級為104dB，當機器停止工作，測得背景噪聲為100dB，求該機器噪聲的實際大小。

解：由題可知104dB是指機器噪聲和背景噪聲之和（Lp），而背景噪聲是100dB（Lp1）。

Lp－Lp1=4dB，從圖7.2中可查得相應ΔLp＝2.2dB，因此該機器的實際噪聲噪級Lp2=Lp-ΔLp=101.8dB。圖7.2背景噪聲修正曲線Lp－Lp1/dBΔLp/dB第三節(jié)

噪聲的物理量

和主觀聽覺的關系一、響度和響度級

1.響度響度是人耳判別聲音由輕到響的強度等級概念，其計量單位也為分貝(dB)，它是1000Hz的聲音聲壓級分貝值。2.響度級

定義1000Hz純音聲壓級的分貝值為響度級的數(shù)值，任何其他頻率的聲音，當調節(jié)1000Hz純音的強度使之與這聲音一樣響時，則這1000Hz純音的聲壓級分貝值就定為這一聲音的響度級值。響度級的單位叫“方”。圖7.3等響曲線(又稱ISO等響曲線)二、計權聲級A計權聲級是模擬人耳對55dB以下低強度噪聲的頻率特性。

B計權聲級是模擬55～85dB的中等強度噪聲的頻率特性。

C計權聲級是模擬高強度噪聲的頻率特性。

D計權聲級是對噪聲參量的模擬，專用于飛機噪聲的測量。聲學測量儀器中設置有“A計數(shù)網(wǎng)絡”，使接受到的噪聲在低頻有較大的衰減，而在高頻不衰減甚至稍有放大。這樣，A網(wǎng)絡就接近人的聽覺，測得值為A計權聲級)，以LA表示，單位是dB。三、等效連續(xù)聲級、噪聲污染級和晝夜等效聲級1.等效連續(xù)聲級

一個用噪聲能量按時間平均方法來評價噪聲對人影響的問題，即等效連續(xù)聲級，符號“Leq”或“LAeq,T”。式中：LpA——某時刻t的瞬時A聲級，dB；

T——規(guī)定的測量時間，s。

L10——測定時間內，10％的時間超過的噪聲級，相當于噪聲的平均峰值；L50——測量時間內，50％的時間超過的噪聲級，相當于噪聲的平均值；L90——測量時間內，90％的時間超過的噪聲級，相當于噪聲的背景值。2.累積百分聲級

2.噪聲污染級噪聲污染級（LNP）：式中：K——常數(shù)，對交通和飛機噪聲取值2.56；3.晝夜等效聲級

考慮到夜間噪聲具有更大的煩擾程度，故提出一個新的評價指標——晝夜等效聲級（也稱日夜平均聲級），符號“Ldn”。它反映社會噪聲晝夜間的變化情況，表達式為：式中：Ld——白天的等效聲級，時間是從6∶00至

22∶00，共16個小時；

Ln——夜間的等效聲級，時間是從22∶00至第二天的6∶00，共8個小時。四、噪聲的頻譜分析

將噪聲的強度（聲壓級）按頻率順序展開，使噪聲的強度成為頻率的函數(shù)，并考查其波形，稱為噪聲的頻率分析（或頻譜分析）。頻譜分析的方法是使噪聲信號通過一定帶寬的濾波器。以頻率為橫坐標，相應的強度（如聲壓級）為縱坐標作圖。經(jīng)過濾波后各通帶對應的聲壓級的包絡線（即輪廓）叫噪聲譜。

圖7.5為一次實測的噪聲頻譜圖。圖7.5頻譜圖

表7.1列出了1倍頻程濾波器最常用的中心頻率值（fm），以及上、下截止頻率。表7.1

常用中心頻率和截止頻率

中心頻率fm/Hz上截止頻率f2/Hz下截止頻率f1/Hz中心頻率fm/Hz上截止頻率f2/Hz下截止頻率f1/Hz31.544.547322.273710001414.20707.1006389.094644.547320002828.401414.20125176.77588.387540005656.802828.40250353.550176.775800011313.65656.80500707.100353.5501600022627.211313.6第四節(jié)噪聲測量儀器一、聲級計

1.聲級計的工作原理

聲級計，又叫噪聲計，是一種按照一定的頻率計權和時間計權測量聲音的聲壓級和聲級的儀器，是聲學測量中最常用的基本儀器，是一種主觀性的電子儀器。

圖7.6聲級計工作方框圖2.聲級計的分類

按精度將聲級計分為1級和2級按體積大小可分為臺式聲級計、便攜式聲級計和袖珍式聲級計。按指示方式可分為模擬指示（電表、聲級燈）和數(shù)字指示聲級計。二、其他噪聲測量儀器1.聲級頻譜儀2.錄音機3.記錄儀4.實時分析儀

干擾睡眠和休息的噪聲級閾值白天為50dB，夜間為45dB，我國提出環(huán)境噪聲允許范圍見表7.2。表7.2我國環(huán)境噪聲允許范圍單位：dB第五節(jié)

噪聲標準人的活動最高值理想值體力勞動（保護聽力）9070腦力勞動（保證語言清晰度）6040睡眠5030類別晝間夜間0504015545260503655547055

表7.6城市區(qū)域環(huán)境噪聲標準值單位：等效聲級Leq/dB(A)選自《城市區(qū)域環(huán)境噪聲標準》

GB3096—93

類別晝間夜間0504015545260503655547055

適用于療養(yǎng)區(qū)、高級別墅區(qū)、高級賓館區(qū)等特別需要安靜的區(qū)域，位于城郊和鄉(xiāng)村的這一類區(qū)域分別按嚴于0類標準5dB執(zhí)行。

表7.6城市區(qū)域環(huán)境噪聲標準值單位：等效聲級Leq/dB(A)類別晝間夜間0504015545260503655547055

適用于以居住、文教機關為主的區(qū)域，鄉(xiāng)村居住環(huán)境可參照執(zhí)行該類標準。表7.6城市區(qū)域環(huán)境噪聲標準值單位：等效聲級Leq/dB(A)類別晝間夜間0504015545260503655547055

適用于居住、商業(yè)、工業(yè)混雜區(qū)。

表7.6城市區(qū)域環(huán)境噪聲標準值單位：等效聲級Leq/dB(A)類別晝間夜間0504015545260503655547055適用于工業(yè)區(qū)。

表7.6城市區(qū)域環(huán)境噪聲標準值單位：等效聲級Leq/dB(A)類別晝間夜間0504015545260503655547055

適用于城市中的道路交通干線道路的兩側區(qū)域，穿越城區(qū)的內河航道兩側區(qū)域，穿越城區(qū)的鐵路主、次干線兩側區(qū)域的背景噪聲(指不通過列車時的噪聲水平)限值也執(zhí)行該類標準。

表7.6城市區(qū)域環(huán)境噪聲標準值單位：等效聲級Leq/dB(A)我國工業(yè)企業(yè)噪聲標準見表7.7和表7.8。每個工作日接觸噪聲時間/h允許標準/dB(A)885488291194最高不得超過115表7.8

現(xiàn)有企業(yè)暫行標準

表7.7

新建、擴建、改建企業(yè)標準每個工作日接觸噪聲時間/h允許標準/dB(A)890493296199最高不得超過115我國機動車輛允許噪聲標準見表7.9～表7.11表7.9

汽車定置噪聲限值（GB16170—1996）單位：dB(A)車輛類型燃料種類車輛出廠日期1998年1月1日前1998年1月1日起轎車汽油8785微型客車、貨車汽油9088輕型客車、貨車、越野車汽油n≤4300r/min9492汽油n>4300r/min9795柴油10098中型客車、貨車、大型客車汽油9795柴油103101重型貨車P≤147kW10199P>147kW105103注：P——按生產(chǎn)廠家規(guī)定的額定功率。表7.12機場周圍飛機噪聲標準單位：dB“一類區(qū)域”指特殊住宅區(qū)，居住、文教區(qū)；“二類區(qū)域”指除一類區(qū)域以外的生活區(qū)。適用區(qū)域標準值一類區(qū)域≤70二類區(qū)域≤75第六節(jié)噪聲監(jiān)測一、城市環(huán)境噪聲監(jiān)測方法城市環(huán)境噪聲監(jiān)測城市區(qū)域環(huán)境噪聲監(jiān)測

城市交通噪聲監(jiān)測

城市環(huán)境噪聲長期監(jiān)測城市環(huán)境中擾民噪聲源的調查測試

測量儀器：精度2型以上的聲級計測量條件：無雨、無雪的天氣條件，風速為5.5m／s以上時停止測量。

測量時間分為白天（6:00~22:00)和夜間(22:00~6:00）兩部分。(一)城市區(qū)域環(huán)境噪聲監(jiān)測1.網(wǎng)格測量法2.定點測量法圖7.8網(wǎng)格測量法示意圖圖7.9定點測量法示意圖（二）城市交通噪聲監(jiān)測車行道監(jiān)測點二、工業(yè)企業(yè)噪聲監(jiān)測方法

測量工業(yè)企業(yè)噪聲時，傳聲器的位置應在操作人員的耳朵位置，但人需離開。測點選擇的原則是：若車間內各處A聲級波動小于3dB，則只需在車間內選擇1～3個測點。若車間內各處聲級波動大于3dB，則應按聲級大小，將車間分成若干區(qū)域，這些區(qū)域必須包括所有工人為觀察或管理生產(chǎn)