第七章 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(zhì)是波動。受作用的空氣發(fā)生振動，當振動頻率在2020000Hz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(zhuǎn)和損環(huán)建筑結(jié)構(gòu)。,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,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2020000Hz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(nèi)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，用表示，單位為m。 4.聲速 一秒時間內(nèi)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.聲功率（W） 聲功率是指單位時間內(nèi)，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。 2.聲強（I） 聲強是指單位時間內(nèi)，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/s2。 3.聲壓（p） 聲壓是由于聲波的存在而引起的壓力增值。聲 波是空氣分子有指向、有節(jié)律的運動。聲壓單位為 Pa。,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，是噪聲測量中 很重要的參量。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”，亦即用對數(shù)標度時，所得到 的是比值，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1012W。,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1012W/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2105Pa，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= 96 dB，Lp2=93 dB， 由于Lp1Lp2=3 dB，查曲線得Lp= 1.8 dB，因此Lp總96 dB +1.8 dB97.8 dB。,圖7.1 兩噪聲源的疊加曲線,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104 dB，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100 dB （Lp1）。 LpLp1=4 dB，從圖7.2中可查得相應Lp2.2 dB ，因此該機器的實際噪聲噪級Lp2=Lp-Lp =101.8 dB。,圖7.2 背景噪聲修正曲線,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，響度的單位叫“宋”，1宋的定義為聲壓級為40dB，頻率為1000Hz，且來自聽者正前方的平面波形的強度。如果另一個聲音聽起來比這個大n倍，則聲音的響度為n宋。,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(diào)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),3.響度與響度級的關系 根據(jù)大量實驗得到，響度級每改變10方，響度加倍或減半。 或,響度級的合成不能直接相加，而響度可以相加。,二、計權(quán)聲級,A計權(quán)聲級是模擬人耳對55dB以下低強度噪聲的頻率特性。 B計權(quán)聲級是模擬5585dB的中等強度噪聲的頻率特性。 C計權(quán)聲級是模擬高強度噪聲的頻率特性。 D計權(quán)聲級是對噪聲參量的模擬，專用于飛機噪聲的測量。,圖7.4 A、B、C、D計權(quán)特性曲線,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。,如果數(shù)據(jù)符合正態(tài)分布，其累積分布在正態(tài)概率紙上為一直線，則可用下面近似公式計算：,L10，L50，L90為累積百分聲級，其定義是： L10測定時間內(nèi)，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(nèi)，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(nèi)，90的時間超過的噪聲級，相當于噪聲的背景值。,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； 測定過程中瞬時聲級的標準偏差。,式中：LpAi 測得第i個瞬時A聲級； 所測聲級的算術平均值； n 測得總數(shù)。,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600至 2200，共16個小時； Ln夜間的等效聲級，時間是從2200至 第二天的600，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，通帶越窄，頻率展開越詳細；反之通帶 越寬，展開越粗略。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。這是經(jīng)國際標準化認定并作為各國濾波器產(chǎn)品的標準值。 表7.1 常用1倍頻程濾波器的中心頻率和截止頻率,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(quán)和時間計權(quán)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。兩種級別的聲級計的各種性能指標具有同樣的中心值，僅僅是容許誤差不同，而且隨著級別數(shù)字的增大，容許誤差放寬。 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。,AWA5633D型聲級計,AWA6270A噪聲頻譜分析儀,AWA6270噪聲頻譜分析儀,AWA6218C噪聲統(tǒng)計分析儀,圖7.7 各種聲級計實物照片,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,環(huán)境噪聲標準制定的依據(jù)是環(huán)境基本噪聲。各國大多參考ISO推薦的基數(shù)（如睡眠為30dB），根據(jù)不同時間、不同地區(qū)和室內(nèi)噪聲受室外噪聲影響的修正值以及本國具體情況來制定。,表7.3 一天不同時間對基數(shù)的修正 單位：dB,表7.4 不同地區(qū)對基數(shù)的修正值 單位：dB,表7.5 室內(nèi)噪聲受室外噪聲影響的修正值 單位：dB,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 GB309693,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),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),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),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),適用于城市中的道路交通干線道路的兩側(cè)區(qū)域，穿越城區(qū)的內(nèi)河航道兩側(cè)區(qū)域，穿越城區(qū)的鐵路主、次干線兩側(cè)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。,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,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（GB161701996） 單位：dB(A),注：P按生產(chǎn)廠家規(guī)定的額定功率。,表7.10 汽車加速行駛車外噪聲限值（GB14952002）,注：GVM最大的總質(zhì)量/t；P發(fā)動機額定功率/kW。,表7.11 摩托車和輕便摩托車噪聲限值（GB1161691996） 單位：dB(A),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)。,表7.13 船舶分類,表7.14 各類船舶不同艙室噪聲級最大限制值 單位：dB,注： 機艙內(nèi)任一測點的噪聲級不得大于110dB； 客艙參照執(zhí)行。,表7.15 海洋船舶各艙室噪聲級最大限制值,注：機艙內(nèi)任一測點的噪聲級不得大于110dB； 客艙參照執(zhí)行。,在測定城市噪聲污染分布情況后，可在城市地圖上用不同顏色或陰影線表示噪聲帶，每一噪聲帶代表一個噪聲等級，每級相差5dB。各等級的顏色和陰影線規(guī)定見表7.16。 表7.16 各噪聲帶顏色和陰影線表示規(guī)定,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(diào)查測試,測量儀器： 精度2型以上的積分式聲級計及環(huán)境噪聲自動監(jiān)測儀器。 測量條件： 無雨、無雪的天氣條件，風速為5.5ms以上時停止測量。 測量時間 分為白天（6:0022:00)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,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(nèi)各處A聲級波動小于3dB，則只需在車間內(nèi)選擇13個測點。 若車間內(nèi)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)過程而經(jīng)常工作、活動的地點和范圍。,表7.17 工業(yè)企業(yè)噪聲測量記錄表 _廠_車間，廠址_，_年_月_日,表7.18 等效連續(xù)聲級記錄表,三、機動車輛噪聲測量方法,車外噪聲測量,測量條件,測量場地及測點位置,加速行駛車外噪聲測量方法,勻速行駛的車外噪聲測量方法,圖7.10 車外噪聲測量場地示意圖,圖7.11 摩托車測量場地示意圖,車內(nèi)噪聲測量,車內(nèi)噪聲測量條件,車內(nèi)噪聲測點位置,測量方法,表7.19 車外噪聲測量記錄表,圖7.12 駕駛室內(nèi)噪聲測量示意圖,表7.20 車內(nèi)噪聲測量記錄表,表7.21 車內(nèi)噪聲頻譜 車速_km/h,表7.22 摩托車排氣管后方噪聲測量記錄表,四、機場周圍飛機噪聲測量方法,測量條件：氣候條件為無雨、無雪，地面上10m高處的風速不大于5m/s，相對濕度不應超過90，不應小于30。 傳聲器位置：測量傳聲器應安裝在開闊平坦的地方，高于地面1.2 m，離其他反射壁面1 m以上，注意避開高壓電線和大型變壓器。所有測量都應使傳聲器膜片基本位于飛機標稱飛行航線和測點所確定的平面內(nèi)，即是掠入射。,在機場的近處應當使用聲壓型傳聲器，其頻率響應的平直部分要達到10kHz。要求測量的飛機噪聲級最大值至少超過環(huán)境背景噪聲級20dB，測量結(jié)果才被認為可靠。 測量儀器：精度不低于2型的聲級計或機場噪聲監(jiān)測系統(tǒng)及其他適當儀器。聲級計的性能要符合GB3785的規(guī)定。,表7.23 機場周圍飛機噪聲測量記錄表,注：風速指10m高處風速。,第七節(jié) 振動及測量方法,物體圍繞平衡位置往復運動稱為振動。 振動是噪聲產(chǎn)生的原因。 機械設備產(chǎn)生的噪聲有兩種傳播方式：一種是