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第五章 噪声监测 本章讲述内容 5．1 声音和噪声 5．2 声音的物理特性和量度 5．3 噪声的物理量和主观听觉的关系 5．4 噪声测量仪器 5．5 噪声标准 5．6 噪声监测. 主要内容 声音和噪声； 声音的物理特性及其量度； 噪声的物理量和主观听觉的关系； 噪声测量仪器介绍； 噪声监测方法等。. 学习重点、难点 难点 ：噪声污染监测方案的制订 重点 ：噪声污染监测方案的制订；机场、公路、工矿企业 等重要污染源噪 声污染的监测方法。. 一、噪声污染概述
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第五章 噪声监测 • 本章讲述内容 • 5．1 声音和噪声 • 5．2 声音的物理特性和量度 • 5．3 噪声的物理量和主观听觉的关系 • 5．4 噪声测量仪器 • 5．5 噪声标准 • 5．6 噪声监测
主要内容 • 声音和噪声； • 声音的物理特性及其量度； • 噪声的物理量和主观听觉的关系； • 噪声测量仪器介绍； • 噪声监测方法等。
学习重点、难点 • 难点：噪声污染监测方案的制订 • 重点：噪声污染监测方案的制订；机场、公路、工矿企业 等重要污染源噪 声污染的监测方法。
一、噪声污染概述 • 在工业生产过程中，噪声污染和水污染、空气污染、固体废物污染等一样是当代主要的环境污染之一。但噪声与后者不同，它是物理污染(或称能量污染)。一般情况下它并不致命，且与声源同时产生同时消失，噪声源分布很广，较难集中处理。由于噪声渗透到人们生产和生活的各个领域，且能够直接感觉到它的干扰，不象物质污染那样只有产生后果才受到注意，所以噪声往往是受到抱怨和控告最多的环境污染。
2.建筑施工噪声 • 建筑施工噪声，这种噪声大部处在城市中，主要产生于修筑道路，架设管网以及工业、民用建筑的施工现场，大量使用的各种不同性能的动力机械。
3.社会生活噪声 • 指人群在公共场所集会、娱乐等活动及建筑物内部使用的音响设备所产生的影响四邻的噪声。室内噪声源除了居室内部的声源外，还有一部分来自室外的声源，通过门窗和建筑物的薄弱部分穿透来的。 • 值得特别关注的是家用通风设备及空调所发射出来的低频噪声
声音的本质是波动。受作用的空气发生振 动，当振动频率在20——20 000Hz时，作用于人的耳鼓膜而产生的感觉称为声音。声源可以是固体、也可以是流体(液体和气体)的振动。声音的传媒介质有空气、水和固体。它们分别称为空气声、水声和固体声等。噪声监测主要讨论空气声。
人类是生活在一个声音的环境中，通过声音进行交谈、表达思想感情以及开展各种活动，但有些声音也会给人类带来危害。例如，振耳欲聋的机器声，呼啸而过的飞机声等。这些为人们生活和工作所不需要的声音叫噪声，从物理现象判断，一切无规律的或随机的声信号叫噪声；噪声的判断还与人们的主观感觉和心理因素有关，即一切不希望存在的干扰声都叫噪声，例如，在某些时候，某些情绪条件下音乐也可能是噪声。
噪声干扰人们的睡眠和工作，强噪声会使人听力损失。这种损失是累积性的，在强噪声下工作一天，只要噪声不是过强(120分贝以上)，事后只产生暂时性的听力损失，经过休息可以恢复但如果长期在强噪声下工作，每天虽可以恢复，经过一段时间后，就会产生永久性的听力损失，过强的噪声还能杀伤人体
4．噪声危害 • * 对人体的生理影响A • 睡眠、听力、疾病、急慢性、其他； • 一般40分贝连续噪声可使10%的人受到影响； • 一般70分贝连续噪声可使50%的人受到影响； • 突然的噪声 40分贝可使10%的人惊醒； • 突然的噪声 60分贝可使70%的人惊醒；
* 对人体的生理影响B • 损伤听力，造成损伤性耳聋； • 90分贝下20%耳聋； 85分贝下10%耳聋；
对人体的生理影响C • 诱发多种疾病： • 噪声→紧张 →肾上腺素上升↑ →心律↑， 血压上升↑； 噪声→耳腔前庭→ 眩晕 ，恶心 呕吐（晕船）； • 噪声→ 神经系统→ 失眠， 疲劳 头晕 疼 记忆力下降；
对人体的心理影响 • * 对孕妇和胎儿的影响（特殊人群） • 孕妇、胎儿、儿童、老人、病人、其他； • * 对生产活动的影响 • * 对动物的影响 • * 对物质结构的影响 • 140dB 对轻型建筑物破坏； 157 - 160dB 玻璃破碎；
7．1 声音和噪声 • 1．噪声的概念 • * 声音的本质是波动。声音是物体的震动以波的形式在弹性介质中进行传播的一种物理现象。频率在20——20000Hz范围。
* 广义上来讲，人们生活和工作所不需要的声音叫噪声，从物理现象判断，一切无规律的或随机的声信号叫噪声； • * 有序声： 乐声； 无序声： 噪声。 • * 声音的传媒介质有空气、水和固体；它们分别称为空气声、水声和固体声等。噪声监测主要讨论空气声。
2．噪声污染的特点 • 感觉污染； 物理污染； 有限污染； • * 噪声是一种感觉污染； • * 不带来化学污染物质，只是由于声能——人耳朵——危害； • * 噪声的分布广泛而分散，噪声污染的影响范围是有限的，传播不远；能量衰减； • * 噪声产生的污染没有后效作用，声源停止，噪声消失，无积累现象，不留痕迹。 • 转为空气分子无规则运动热能。
7．2 声音的物理特性和量度 • 1．声音的发生、频率、波长和声速 • 当物体在空气中振动，使周围空气发生疏、密交替变化并向外传递，且这种振动频率在20 — 20000Hz之间，人耳可以感觉，称为可听声，简称声音。 • 频率低于20Hz的叫次声，高于20000Hz的叫超声，它们作用到人的听觉器官时不引起声音的感觉，所以不能听到。
声源在一秒钟内振动的次数叫频率，记作f 0 。单位为Hz。 • 振动一次所经历的时间叫周期，记作T，单位为s 。显然，频率和周期互为倒数，即T=1/f0 • 沿声波传播方向，振动一个周期所传播的距离，或在波形上相位相同的相邻两点间的距离作波长，记为λ，单位为m。
一秒时间内声波传播的距离叫声波速度，简称声速，记作c，单位为m／s。频率、波长和声速三者的关系是： • c = f λ • 声速与传播声音的媒质和温度有关。在空气中，声速(c)和温度(t)的关系可简写为： • c = 331．4 + 0.607 t • 常温下，声速约为345m／s。
2．声功率、声强和声压 • (一)声功率(W) • 声功率是指单位时间内，声波通过垂直于传播方向某指定面积的声能量。在噪声监测中，声功率是指声源总声功率。单位为W。 • (二)声强(P) • 声强是指单位时间内，声波通过垂直于声波传播方向单位面积的声能量。单位为W／s2。
(三)声压(P) • 声压是由于声波的存在而引起的压力增值。 • 声波是空气分子有指向、有节律的运动。声压单位为Pa。 • 声波在空气中传播时形成压缩和稀疏交替变化，所以压力增值是正负交替的。
通常讲的声压是取均方根值，叫有效声压，故实际上总是正值，对于球面波和平面波，声压与声强的关系是: • I ＝ P2 / ρ* c • 式中；ρ——空气密度，如以标准大气压与20c时的空气密度和声速代入，得到ρ* c = 408国际单位值，也叫瑞利。称为空气对声波的特性阻抗。
3．分贝、声功率级、声强级和声压级 • (一) 分贝 • 人们日常生活中遇到的声音，若以声压值表示，由于变化范围非常大，可以达六个数量级以上，同时由于人体听觉对声信号强弱刺激反应不是线性的，而是成对数比例关系。所以采用分贝来表达声学量值。 • 所谓分贝是指两个相同的物理量(例且A1和Ao)之比取以10为底的对数并乘以10(或20)。 • N = 10 lgA1 / A0
分贝符号为"dB”，它是无量纲的。在噪声测量中是很重要的参量。式中上A。是基准量(或参考量)，且是被量度量。被量度量和基准量之比取对数，这对数值称为被量度量的“级”。亦即用对数标度时，所得到的是比值，它代表被量度量比基准量高出多少“级”。
(二) 声功率级 • Lw = 10 lg W / W0 • 式中：Lw ——声功率级(dB)； • W ——声功率(W)； • W0——基准声功率，为10-12W
(三) 声强级 • LI = 10 lg I / I0 • 式中: LI——声强级(dB)； • I —— m声强(W ／ m2); • I0——基准声强，为10-12W／m2
(四) 声压级 • Lp = l0 lg P2/P02 = 20 Lg P/P0 • 式中：LP ——声压级(dB)， • P ——声压(Pa)； • Po——基准声压，为2*10-5Pa，该值是对1000Hz声音人耳刚能听到的最低声压。
7．3 噪声的物理量和主观听觉的关系 • 从噪声的定义可知：它包括客观的物理现象(声波)和主观感觉两个方面。但最后判别噪声的是人耳。 • 所以确定噪声的物理量和主观听觉的关系十分重要。不过这种关系相当复杂，固为主观感觉牵涉到复杂的生理机构和心理因素。这类工作是用统计方法在实验基础上进行研究的。
一、响度和响度级 • 1．响度(N) • 人的听觉与声音的频率有非常密切的关系，一般来说两个声压相等而频率不相同的纯音听起来是不一样响的。 • 响度是入耳判别声音由轻到响的强度等级概念，它不仅取决于声音的强(如声压级)，还与它的频率及波形有关。
响度的单位叫“宋”，1宋的定义为声压级为40dB，频率为1000HZ，且来自听者正前方的平面波形的强度。如果另一个声音听起来比这个大n倍，即声音的响度为宋。
2，响度级(LN) • 响度级的概念也是建立在两个声音的主观比较上的。 • 定义1000Hz纯音声压圾的分贝值响度级的数值，任何其他频率的声音，当调节1000Hz纯音的强度使之与这声音一样响时，则这1000Hz纯音的声压级分贝值就定为这一声音的响度级值。响度级的单位叫“方”。
3．响度与响度级的关系： • 根据大量实验得到，响度级每改变10方，响度加倍或减半。 • 例如，响度级20方时响度为0.5宋； • 向度级40方时响度为l宋； • 响度级为50方时响度为2宋，以此类推。它们的关系可用下列数学式表示； • N = 2((LN-400)/10)) 或 LN = 40 + 33.2lgN
二、计权声级 • 上面所讨论的是指纯音(或狭频带信号)的声压级和主观听觉之间的关系，但实际上声源所 发射的声音几乎都包含很广的频率范围。 • 为了能用仪器直接反映人的主观响度感觉的评价量，有关人员在噪声测量仪器——声级计中设计了一种特殊滤波器，叫计权网络。
利用与基准声音比较的方法，可以得到人耳听觉频率范围内一系列响度相等的声压级与频率的关系曲线，即等响曲线（ISO等响曲线）。
通过计权网络测得的声压级，已不再是客观物理量的声压级，而叫计权声压级或计权声级，简称声级。通用的有A、B、C和D计权声级。 • A、B、C和D计权声级： • A计权声级是模拟人耳对55dB以下低强度噪声的频率特性； • B计权声级是模拟55dB到85dB的中等强度噪声的频率特性； • C计权声级模拟高强度噪声的频率特性； • D计权声级是对噪声参量的模拟，专用于飞机噪声的测量。
7．4 噪声测量仪器 • 噪声测量仪器的测量内容有噪声的强度，主要是声场中的声压，至于声强，声功率的直接测量较麻烦，故较少直接测量；其次是测量噪声的特征，即声压的各种频率组成成分。 • 噪声测量仪器主要有；声级计、声频频谱仪、记录仪、录音机和实时分析仪器。
一、声级计 • 声级计是最基本的噪声测量仪器，它是一种电子仪器，但又不同于电压表等客观电子仪表在把声信号转换成电信号时，可以模拟入耳对声波反应速度的时间特性，对高低频有不同灵敏的频率特性以及不同响度时改变频率特性的强度特性。因此，声级计是一种主观性的电子仪器。
(—)声级计的工作原理 • 声压由传声器膜片接收后，将声压信号转换成电信号，经前置放大器作阻抗交换后送到输入衰减器，由于表头指示范围一般只有20dB，而声音范围变化可高达140dB，甚至到更高，所以必须使用衰减器来衰减较强的信号。再由输入放大器进行定量放大。放大后的信号由计权网络进行计权，它的设计是模拟人耳对不同频率有不同灵敏度的听觉响应。
城市环境噪声监测方法 城市环境噪声监测包括：城市区域环境噪声监测； 城市交通噪声监测； 城市环境噪声长期 监测和城市环境中 扰民噪声源的调查 测试等。
城市区域环境噪声监测 • 先在市区地图上作网格，将全市以500米×500米为一网格，测量点在每个网格中心，若中心点的位置不宜测量(如房顶、污沟、禁区等)，可移到旁边能够测量的位置。网格数不应少于100个如果城市小，可按250米×250米划分网格。
噪声监测注意事项 • 1 .测量时一般应选在无雨、无雪时(特殊情况例外，声级计应加风罩以避免风噪声干扰，同时也可保持传声器清洁。四级以上大风天气应停止测量。 • 2.声级计可以手持或固定在三角架上，传声器离地面高1.2米。
噪声监测注意事项（二） • 3 如果仪器放在车内，则要求传声器伸出车外一定距离。与人体、地面以及其它反射体保持一定距离。 • 提示：尽量避免车体反射的影响，与地面距离仍保持1.2米左右。如固定在车顶上要加以注明，手持声级计应使人体与传声器距离0.5米以上。测量的量是一定时间间隔(通常为5秒)的A声级瞬时值，动态特性选择慢响应。
噪声监测注意事项（三） • 4. 时间分为白天(6：00—22：00时)和夜间(22：00—6：00时)两部分，白天测量一般选在8：00-12：00时或14：00-18：00时，夜间一般选在22：00—5：00时，随着地区和季节不同，上述时间可以稍作更动。 • 5 .按上述规定在每一个测量点，连续读取100个数据(当噪声涨落较大时应取200个数据)代表该点的噪声分布，白天和夜间分别测量，测量的同时要判断和记录周围声学环境，如主要噪声来源等。
噪声测量位置（一） • 测量位置： • 主要指测量传声器所置位置。 • 1 .户外测量当要求减小周围的反射影响时，则应尽可能在离任何反射物（除地面）至少3.5m外测量，离地面的高度大于1.2m以上，必要而有可能时置于高层建筑上，以扩大可监测的地域范围。但每次测量其位置、高度保持不变。使用监测车辆测量，传声器最好固定在车顶上。
噪声测量位置（二） • 2 .建筑物附近的户外测量 • 这些测量点应在暴露于所需测试的噪声环境中的建筑物外进行。若无其它规定，测量位置最好离外墙1～2m处，或全打开的窗户前面0.5m（包括高楼层）。 • 3 .建筑物内的测量 • 这些测量应在所需测试的噪声影响的环境中建筑物内进行。测量位置最好离墙面或其它反射面至少1m，离地面1.2～1.5m，离窗1.5m处。
