Chaptre7噪声污染监测 教学目的 ①声音和噪声； ②声音的物理特性和量度； ③噪声的物理量和主观听觉的关系； ④噪声测量仪器； ⑤噪声标准； ⑥噪声监测； 教学重点 ①声音的物理特性和量度； ②噪声的物理量和主观听觉的关系； ③噪声标准； ④噪声监测； 教学方法 课内安排4个学时，实验教学4个学时。 ??? 必读教材和参考书页码 教材：330-340；342-359； 多媒体课件： 讲授提纲 声音的物理特性和量度、噪声的物理量和主观听觉的关系、噪声标准，城市环境噪声、工业企业噪声监测方案、监测方法； ??? 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。??? 7．1 声音和噪声 ??? 7.1.1．声音和噪声的概念 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。 ??? 7.1.2．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。 ??? 7.1.3．噪声来源 ?????? 环境噪声的来源有四种： 一是交通噪声，包括汽车、火车和飞机等所产生的噪声； 二是工厂噪声，如鼓风机、汽轮机，织布机和冲床等所产生的噪声； 三是建筑施工噪声，象打桩机、挖土机和混凝土搅拌机等发出的声音； 四是社会生活噪声，例如，高音喇叭，收录机等发出的过强声音。? ??? 7.1.4．噪声危害 干扰人们的睡眠和工作，强噪声会使人听力损失。这种损失是累计性的，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。 ① 损伤听力，造成噪声性耳聋。 90 分贝下 20 ％聋， 85 分贝下 10 ％耳聋 ②干扰睡眠，影响工作效率。 噪声会影响人的睡眠质量和数量。连续噪声可以加快熟睡到轻睡的回转，使人熟睡时间缩短；突然的噪声可使人惊醒。一般 40dB 连续噪声可使 10% 的人受影响， 70dB 连续噪声可使 50% 的人受影响突然的噪声 40dB 时，使 10% 的人惊醒； 60dB 时，使 70% 的人惊醒 ③ 干扰语言通讯 ④ 影响人的心理变化 ⑤ 诱发多种疾病 噪声→紧张→肾上腺素↑→心率↑ , 血压↑ ; 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。 7．2.? 声音的物理特性和量度 ??? 7．2.?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。 ?? ?7．2.?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。 ?? ?7．2.?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。??? ?? ?7．2.?4．噪声的叠加和相减??? ??? (一)噪声的叠加??? ??? 两个以上独立声源作用于某一点，产生噪声的叠加。??? 声能量是可以代数相加的，设两个声源的声功率分别为W1和W2 ，那么总声功率： W总 = W1 +W2。而两个声源在某点的声强为I1和I2时，叠加后的总声强I总＝I1+I2。但声压不能直接相加。??? 由于??? I1 = P12 / PC，I2 = P22 /PC 故????? P总 = √ P12 + P22??? 又????? (Pl／P0)2 = 10 LP1/10 ??(P2／Po)2 = l0 LP2/10 故总声压级：???? ?????? ??Lp ?= 10 lg ( (P12 +p22) / P02 ) ???????? ?? ?= 10 lg ( 10Lp1/10 + 10Lp2/10 ) 如LP1 = L P2，即两个声源的声压级相等，则总声压级： ????? ??LP = LP1 + 10 lg2 ????????? ≈ LP1 + 3(dB) 计算说明，作用于某一点的两个声源声压级相等，其合成的总声压级比一个声源的声压级增3dB。 当声压级不相等时，按上式计算较麻烦。可以利用图表曲线值来计算。? 方法是：设 LP1>LP2，以上LP1 —LP2值按图查得△LP（P352表），则总声压级LP总＝LP1 + △LP。 当L1≠ L2时，求L1+2可查分贝和增值表，求合成声压级。 表L1≠ L2时，求L1+2可查分贝和增值表 L1- L2 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12  △L 3.0 2.5 2.1 1.8 1.5 1.2 1.0 0.8 0.6 0.5 0.4 0.3 0.3  ? 注：L1- L2=13? △L= 0.3 ；L1- L2=14? △L= 0.2 ；L1- L2=15 以上 △L= 0 。 例? 两声源作用于某一点的声压级分别为LP1=96dB。LP2= 93dB。由于LP1- LP2＝3dB，查曲线得△Lp = 1.8dB，固此Lp总＝96 +1.8 =97.8dB。 ?? 由图可知，两个噪声相加，总声压级不会比其中任一个大3分贝以上，而两个声压级相差 10分贝以上时，叠加增量可忽略不计。掌握了两个声源的叠加，就可以推广到多声源的叠加，只需逐次两两叠加即可，而与叠加次序无关。 ?? 例如，有八个声源作用于一点，声压级分别为70、75、82、90、93、95、l00 dB，它们合成的总声压级可以任意次序查图7—1的曲线两两叠加而得，任选两种叠加次序叠加或者利用表进行计算。?? ??? 应该指出，根据彼的叠加原理，若是两个相同频率的单频声源叠加，会产生干涉现象，即需考虑叠加点各自的相位，不过这种情况在环境噪声中几乎不会遇到。 ??(二)噪声的相减 ??? 噪声测量中经常碰到如何扣除背景噪声问题，这就是噪声相减的问题。通常是指噪声源的 声级比背景噪声高，但由于后者的存在使测量读数增高，需要减去背景噪声。 ?? ?例? 为测定某车间中一台机器的噪声大小，从声级计上测得声级为104dB，当机器停止工作：测得背景噪声为100dB，求该机器噪声的实际大小。 解；由题可知104dB是指机器噪声和背景噪声之和(Lp)，而背景噪声是l00 dB(Lp1)。 ??????? LP – LP1 ＝ 4dB，从图7—2中可查得相应之△Lp =2.2dB，因此该机器的实际噪声声级LP2为：LP2 = LP - △LP? = 101.8dB。 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。? ? 7.3.1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”。 ??? 利用与基准声音比较的方法，可以得到入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，该曲线为国际标准化组织所采用，所以又称ISO等响曲线。 ??? 等响曲线中同一曲线上不同频率的声音，听起来感觉一样响，而声压级是不同的。 从曲线形状可知，人耳对1000 - 4000Hz的声音最敏感。 对低于或高于这一频率范围的声音，灵敏度随频率的降低或升高而下降。 例如，一个声压级为80dB的20Hz纯音，它的响度级只有20方，因为它与20dB的1000Hz纯音位于同一条曲线上，同理，与它们一样响的1万赫纯音声压级为30分贝。 ?? ?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； 响度级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 ??? 响度级的合成不能直接相加，而响度可以相加。 例如：两个不同频率而都具有60方的声音，合成后的响度级不是60 + 60＝120(方)，而是先将响度级换算成响度进行合成，然后再换算成响度级。 本例中等响曲线60方相当于响度4宋，所以两个声音响度合成为4+4＝8 (宋)， 而8宋按数学计算可知为70方，因此两个响度级为60方的声音合成后的总响度级为70方。 ? 7.3.2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。 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。 计权网络是一种特殊滤波器，当含有各种频率的声波通过时，它对不同频率成分的衰减是不一样的。 A、B、C计权网络的主要差别是在于对低频成分衰减程度，A衰减最多，B其次，C最少。 A、B、C、D计权的特性曲线频率特性，其中A、B，C三条曲线分别近似于40方、70方和10方三条等响曲线的倒转。???? A、B、C、D 级权特性曲线特性是以1000Hz为参考计算衰减的，因此以上曲线均重合于1000Hz，后来实践证明，A计权声及表征人耳主观听觉较好，故近年来B和C计权声级较少应用。A计权声级以Lpa或LA表示，其单位用dB(A)表示。 ?A、B、C、D 计权特性曲线图参阅相关文献。 ? 7.3.3等效连续声级、噪声污染级和昼夜等效声级 ? (一)等效连续声级 A计权声级能够较好地反映入耳对噪声的强度与频率的主观感觉，因此对一个连续的稳态噪声，它是一种较好的评价方法，但对一个起伏的或不连续的噪声，A计权声级就显得不合适了。 例如，交通噪声随车辆流量和种类而变化； 又如，一台机器工作时其声级是稳定的，但由于它是间歇地工作，与另一台声级相同但连续工作的机器对人的影响就不一样。 因此提出了一个用噪声能量按时间平均方法来评价噪声对人影响的问题，即等效连续声级，符号“Leq”或“LAeq·T”。 等效连续声级用一个相同时间内声能与之相等的连续稳定的A声级宋表示该段时间内的噪声的大小。 例如，有两台声级为85dB 的机器，第一台连续工作8小时，第二台间歇工作，其有效工作时间之和为4小时。显然作用于操作工人的平均能量是前者比后者大一倍，即大3dB。因此，等效 连续声级反映在声级不稳定的情况下，人实际所接受的噪声能量的大小，它是一个用来表达随时间变化的噪声的等效量。 ???????? LAeq*T = 10 lg ［ 1/T ｜0T? 100.1LPAdt］ ?? 式中：LPA —— 某时刻t的瞬时A声级<dB); T —— 规定的测量时间(s)。 ? 如果数据符合正态分布，其累积分布在正态概率纸上为一直线，则可用下面近似公式计算： ????? LAeq*T ≈ L50 + d2/60,???? d = L10 - L90 ? 其中L10, L50, L90为累积百分声级，其定义是： ????? L10——测定时间内，10％的时间超过的噪声级，相当于噪声的平均峰值。 ????? L50——测量时间内，50％的时间超过的噪声级，相当于噪声的平均值。 ????? L90——测量时间内，90％的时间超过的噪声级，相当于噪声的背景值。 ??? 累积百分声级L10, L50和L90的计算方法有两种； 其一是在正态概率纸上画出累积分布曲线然后从图中求得； 另一种简便方法是将测定的——组数据(例如100个)，从大到小排列，第10个数即为L10,第50个数据为L50，第90个数据即为L90。 ?? ?(二)噪声污染级 ??? 许多非稳态噪声的实践表明，涨落的噪声所引起人的烦恼程度比等能量的稳态噪声要大，并且与噪声暴露的变化率和平均强度有关。 试验证明，在等效连续声级的基础上加上一项表示噪声变化幅度的量，更能反映实际污染程度。用这种噪声污染级评价航空或道路的交通噪声比较恰当当。 噪声污染级(LNP)公式为： ???? ??LNP = Leq + Kσ 式中：K ——常数，对交通和飞机噪声取值2.56； σ—— 测定过程中瞬时声级的标准偏差。 ????? σ = √1/(n-1)∑(LPA - LPAi)2 式中；LPAi——测得第i个瞬时A声级； LPA —— 所测声级的算术平均值，即LPA ＝1/n ∑LPAi； N —— 测得总数 ?? ?对于许多重要的公共噪声，噪声污染级也可写成： ??? 上LNP ＝ Leq? +? d ??? 或? LNP＝L50 + ( d2／60 ) + d 式中：d = L10 - L90 ?? ?(三)昼夜等效声级 ??? 考虑到夜间噪声具有更大的烦扰程度，故提出一个新的评价指标——昼夜等效声级(也称日夜平均声级)，符号“Ldn”。它是表达社会噪声——昼夜间的变化情况； 昼夜等效声级表达式为： ???? ?Ldn = 10 lg ［ (16*100.1Ld? + 8*100.1(Ln + 10)) / 24］ 式中：Ld ——白天的等效声级，时间是从6：00--22；00，共16个小时， ????? Ln——夜间的等效声级，时间是从22：oo至第二天的6：00，共8个小时。 ??? 昼间和夜间的时间，可依地区和季节不同而稍有变更。 ??? 为了表明夜间噪声对人的烦扰更大，故计算夜间等效声级这一项时应加上l0dB的计权，?为了表征噪声的物理量和主观听觉的关系，除了上述评价指标外，还有语言干扰级(SIL)， 感觉噪声级(PNL)，交通噪声指数(TN1)和噪声次数指数(NN1)等。 ??? 7.3.4噪声的频谱分析 ??? 一般声源所发出的声音，不会是单一频率的纯音，而是由许许多多不同频率，不同强度的纯音组合而成。将噪声的强度(声压级)按频率顺序展开， 使噪声的强度成为频率的函数，并考查其波形，叫做噪声的频率分析(或频谱分析)。研究噪声的频谱分析很重要，它能深入了解噪声声源的特性，帮助寻找主要的 噪声污染源，井为噪声控制提供依据。 ??????????????????????????????? ??? 频谱分析的方法是使噪声信号通过一定带宽的滤波器，通带越窄，频率展开越详细；反之通带越宽，展开越粗略。 以频率为横坐标，相应的强度(例声压级)为纵坐标作图。经过滤波后各通带对应的声压级的包络线<即轮廓)叫噪声频谱。 通过实测噪声绘制噪声频谱图。 ??? 滤波器有等带宽滤波器、等百分比带宽滤波器和等比带宽滤波器。 等带宽滤波器是指任何频段上的滤波，通带都是固定的频率间隔，即含有相等的频率数； 等百分比带宽滤波具有固定的中心频率百分数间隔，故它所含的频率数随滤波通带的频率升高而增加，例如，等百分比为3％的滤波器，100Hz的通带为100土3Hz；1000Hz的通带为1000+30Hz，而10000Hz的通带为10000±300Hz。 噪声监测中所用的滤波器是等比带宽滤波器，它是指滤波器的上、下截止频(f2和f1)之比以2为底的对数为某一常数，常用的有倍频程滤波器和1／3倍频程滤波器等。 它们的具体定义是： ? 1倍频程：?? 10 log2 f2. / f1 = 1; 1／3倍频程：? log2 f2 / f1? =? 1/3 ?? ?其通式为：? f2 /f1 = 2n ??? 1倍频程常简称为倍频程，在音乐上称为一个八度，是最常用的。 表7—4 列出了1倍频程滤波器最常用的中心频率值(fm)以及上、下截止频率。这是经国际标准化认定并作为各国滤波器产品的标准值。(参见多媒体課件)??? ?中心频率(fm)的定义是： ????????????? fm? =? √f2·f1 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。??? ???7.4.1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??? ???? 声级计的工作原理图7—6。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。在计权网络处外接滤波器，这样可做频谱分析。输出 的信号由输出衰减器减到额定值，随即送到输出放大器放大使信号达到相应的功率输出，输出信号经RMS检波后(均方根检波电路)送出有效值电压，推动电表， 显示所测的声压级分贝值。 ??? (二) 声级计的分类 ?? ?声级计整机灵敏度是指在标准条件下测量1000Hz纯音所表现出的精度。根据该精度声级计可分为两类： 一类是普通声级计，它对传声器要求不太高。动态范围和频响平直范围较狭，一般不与带通滤波器相联用； 一类是精密声级计，其传声器要求频响宽，灵敏度高，长期稳定性好，且能与各种带通滤波器配合使用，放大器输出可直接和电干计录器、录音机相联接，可将噪声讯号显示或贮存起来。 如将精密声级计的传声器取下，换以输入转换器并接加速度计就成为振动计可作振动测量。 近年来有人又将声级计分为四类，即：0 型、l型、2型和3型。它们的精度分别为±0.4dB、土0.7dB、土1.0dB和上1.5dB。 仪器上有阻尼开关能反映人耳听觉动态特性，快挡“F”用于测量起伏不大的稳定噪声。 如噪声起伏超过4dB可利用慢挡“s”，有的仪器还有读取脉冲噪声的“脉冲”档。 声级计的示值表头刻度方式，通常采用由 -5(或 -10)到0，以及0到10，跨度共15(或20)dB。例如ND10为普通指针式声级计；目前广泛应用数字式声级计。 ND10声级计组成： 1. 测试传声； 2.前置级； 3.分贝拔盘；4.快慢(F、S)开关；5. 按键；6.输出插孔，7. 十10dB按钮；8. 灵敏度调节孔； ? ?7.4.2其他噪声测量仪器 ? (一)声级频谱仪 ??? 噪声测量中如需进行频谱分析，通常在精密声级配用倍频程滤波器。 根据规定需要使十档，即中心频率为31.5、63、125、 250、500、1K、2K、4K、8K、16K。 ? ?(二)录音机 ??? 有些噪声现场，由于某些原因不能当场进行分析，需要储备噪声信号，然后带回实验室分析，这就需要录音机； 测量用的录音机不同于家用录音机，其性能要求高得多。它要求频率范围： 一般为20一15000Hz，失真小(小于3％)，信噪比大(35dB以上)， 此外，还要求频响特性尽可能平直，动态范围大等。 ? ?(三)记录仪 ??? 记录仪是将测量的噪声声频信号随时间变化记录下来，从而对环境噪声作出准确评价，记录仪能将交变的声谱电信号作对数转换，整流后将噪声的峰值，均方根值(有效值)和平均值表示出来。 ?(四)实时分析仪 ??? 实时分析仪是一种数字式谱线显示仪，能把测量范围的输入信号在短时间内同时反映在一系列信号通道示屏上，通常用于较高要求的研究、测量。目前使用尚不普遍。 ? 7．5? 噪声标准 ??? 噪声对人的影响与声源的物理特性、暴露时间和个体差异等因素有关。 噪声标准的制订是在大量实验基础上进行统计分析的，主要考虑因素： 保护听力； 噪声对人体健康的影响； 人们对噪声的主观烦恼度和目前的经济、拄术条件等方面； 对不同的场所和时间分别加以限制。即同时考虑标准的科学性、先进性和现实性。 从保护听力而言，一般认为每天8小时长期工作在80dB以下听力不会损失，而声级分别85dB和90dB环境中工作30年，根据国际标准化 组织(1SO)的调查，耳聋的可能性分别为8%和18％。在声级70dB环境中，谈话就感到困难。而干扰睡眠和休息的噪声级阀值白天为50dB，夜间为 45dB， ? ???? 环境噪声标准制订的依据是环境基本噪声。 各国大都参考ISO推荐的基数(例如睡眠为30dB)； 根据不同时间、不同地区和室内噪声受室外噪声影响的修正值以及本国具体情况来制订(见表7—4、表7—5和表7—6)。 我国城市区域环境噪声标准(GB3096—93)摘录于表7—7。 区域环境噪声标准表7—7： 表中“特殊住宅区”是指特别需要安静的住宅区； “居民、文教区”是指纯居民区和文教、机关区； “一类混合区”是指一般商业与居民混合区； “二类混合区”是指工业、商业、少量交通与居民混和区；“商业中心区”是指商业集中的繁华地区； “工业集中区”是指在一个城市或区域内规划明确确定的工业区； “交通干线道路两侧”是指车辆流量每小时100辆以上的道路两侧。 ?? 上述标准值指户外允许噪声级，测量点选在受影响的居住或工作建筑物外lm，传声器高于地面1.2m以上的噪声影响敏感处(例如窗外lm处)。 当必须在室内测量，则标准值应低于所在区域10dB(A)。 夜间频繁出现的噪声(如风机等)，其峰值不准超过标准值10dB(A)，夜间偶尔出显的噪声(如短促鸣笛声)其峰值不准超过标准值15dB(A)。? 我国工业企业噪声标准见表7—8和表7—9。 由于接触噪声时间与允许声级相联系，故而定义实际噪声暴露时间(T实)除以容许暴露时间(T)之比为噪声剂量(D)： ???? D = T实 / T0 如果噪声剂量大于1，则在场工作人员所接受的噪声已超过安全标准。 通常每天所接受的噪声往往不是某一固定声级，这时噪声剂量应按具体声级和相应的暴露时间进行计算，即： ???? D = T实1/T 1+T实2/T2 + T实3/T3 + T实3/T3 + … 例?? 某工人在车床上工作，8小时定额生产140个零件，每个零件加工2分钟，车床工作时声级为93dB(A)，试计算噪声剂量(D)，并以现有企业标准评价是否超过安全标准? ??? 解；总暴露时间为??? T = 2分钟 * 140 = 280分钟 ??? 即? 4.67小时 ??? 从表7—8 可知：?? T = 4小时，故 ?????????????????????? D = 4.67 / 4 ≈ 1．17 ??? 结论是工作噪声环境巳超过噪声安全标准。 我国机动车辆允许噪声标准见表7—10。??? ???? 机场周围飞机噪声标准(GB9660—88)标准值见表7—11。??? ?? “一类区域”指特殊住宅区，居住、文教区，“二类区域”指除一类区域以外的生活区。 ??? 内河船舶噪声级规定参见(GB5980—86)； 海洋船舶噪声级规定参见(GB5979—86)； ??? 在测定城市噪声污染分布情况后可在城市地图上用不同颜色或阴影线表示的噪声带画出，??每一噪声带代表一个噪声等级，每级相差5dB。???? 7．6? 噪声监测 ???? 关于噪声的测量方法，目前国际标准化组织和各国都有测量规范，除了一般方法外，对许多机器设备，车辆、船舶和城市环境等均有相应的测量方法。 ??? 7.6.1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。 基本测量仪器为精密声级计或普通声级计。 仪器使用前应按规定进行校准，检查电池电压，测量后要求复校一次，前后灵敏度不大于2dB，如有条件也可使用录音机记录器等。 ?? ?(一)城市区域环境噪声监测 ??? 城市区域环境噪声监测区域划分： ??? 将要普查测量的城市划分成等距离网格(例如500m * 500m)，测量点设在每个网格中心，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。 区域环境噪声监测条件： ??? 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。??? 声级计可以手持或固定在三角架上，传声器离地面高1.2m。如果仪器放在车内，则要求传声器伸出车外一定距离，尽量避免车体反射的影响，与地面距离仍保持1.2m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0.5m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。??? ??? 测量时间段： 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。??? ??? 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。??? 由于环境噪声是随时间而起伏的无规噪声，因此测量数据用统计值或等效声级表示，即将测定数据按本章第三节有关公式计算L10、L50、 L90、 Leq 的算术于均值（L）和最大值以及标准偏差，(σ)，把全市网点值列表，以使各城市之间比较，测量结果也可以用区域噪声污染图来表示。以Leq值每5分贝为一等级(如56 —6l；61—65；66—70；…)，白天和夜间可分别绘制，也可以绘制昼夜等效声级图。 ?? (二)城市交通噪声监测 ??? 在每两个交通路口之间的交通线上选择一个测点，测点在马路边人行道上，离马路20cm，这样点可代表两个路口之间的该段道路的交通噪声。 测量时每隔5秒记一个瞬时A声级(慢响应)，连续记录200个数据。测量的同时记录交通流量(机动车)。 ?? 将200个数据从小到大排列，第20个数为L90，第100个数为L50，，第180个数为L10。并计算Leq，因为交通噪声基本符合正态分布，故可用： ?????? Leq ≈ L50 + d2 / 60，??? d＝L10 - L90 ??? 评价量为Leq或L10，将每个测点L10按5dB一挡分级(方法同前)，以不同颜色或不同阴影线画出每段马路的噪声值，即得到城市交通噪声污染分布图。 全市测量结果应得出全市交通干线Leq、L10、L50、L90的平均值(1)和最大值，以及标准偏差，以作为城市间比较。 ????? L = 1/L ∑ LKlK 式中：l ——全市干线总长度(km)： LK——所测K段干线的声级Leq(或L10)； lK——所测第K段干线的长度(km)。 ?例? 下面是一份噪声测量记录，试计算L10、L50、L90，Leq、LNP。 ??????????????????? ?环境噪声测量记录 ( P349 ) 求L10、 Leq 、LNP、 L50、 L90。 ?? 解法一：??? ??? 1.将测量数据填入环境噪声(区域、交通)测量数据表(P350) ； ???? 分别求出Ni 、∑ Ni 、Lm、 L＇i； 2．Li为测量的A声级瞬时值，Ni为Li的个数，用划“正”宇统计。例如55dB(A)出现3次，故在该项Ni处填“下”；57dB(A)出现2次，在该项Ni处填“ 下”……。然后在Ni处分别填“3”和“2”…。 ??? 3．累计一项填法为，声级从小往大累计填写，例55dB(A)共出现3次，故填“3”，56dB(A)未出现，此处仍填“3”，因为 56dB(A)以下共出现3次，57dB(A)出现2次，故累计数填3+2+5，依次类推。这样在累计数分别为10、50、90处的分贝值分别为L90、L50、L10，此处为59、66和70。 ?4. L＇i = Ll + 10 lg Ni? (用于Leq计算过程)??? ?P352 ?10lgNi? 计? 算? 表 ???Li = 55dB(A) ????? Ni = 3 ????? L＇i ≈ 55+5 = 60dB(A) ??? Li数值共有；60、60、64、59、68、66、71、66，70、75、76、75、78.8、77、81、77、72、73、74、76、80 5．Lm略算：将各L′i按噪声叠加原理相加所得数值，方法可用图7—1或下表。 ? ?????按上法计算得Li ≈ 88.4dB ???? 6．Leq 计算：Leq = Lm - 10lg ∑Ni ???? 区域计算：Leq = Lm - 20(100个数据) ???? 交通噪声：Leq = Lm - 23(200个数据) ???? 本题为??? Leq = 88.4 —20 ?????????????????? = 68.4(dB) ? ?解法二： ??? 1. 用唱名法在下面表格统计不同声级出现的频率(上面一行)，然后将频数从最高位声级向低位声级累计相加，并填写在相应格内(下面一行)。 ??? 2. 在正态概率纸上以横坐标为声级，纵坐标为累积百分数(本例测定值为100次累积频数等于累积百分数)画出累积分布曲线图(图7-4)，如符合正态分布(例交通噪声等)应为一直线，从图中可查得相应的L10、L50、L90，分别为71、66、59dB(A)。 ??? 3．按公式：Leq = L50 + d2/60?????? LNP = Leq + d计算 ?????????????? d = L10 - L90 = 71 - 59 = 12 ?????? ????????Leq = 66 + 122 / 60 = 68.4(dB)?? LNP =68.4 + 12 = 80．4(dB) ?? ?7.6.2工业企业噪声监测方法??? ??? 测量工业企业噪声时，传声器的位置应在操作人员的耳朵位置，但人需离开。?? ??? 测点选择的原则： 若车间内各处A声级波动小于3dB，则只需在车间内选择1 - 3个测点； 若车间内各处声级波动大于3dB，则应按声级大小，将车间分成若干区域，任意两区域的声级应大于或等于3dB，而每个区域内的声级波动必须小于3dB，每个区域取1 - 3个测点。 这些区域必须包括所有工人为观察或管理生产过程而经常工作、活动的地点和范围。?? 如为稳态噪声则测量A声级，记为dB(A)，如为不稳态噪声，测量等效连续A声级或测量不同A声级下的暴露时间，计算等效连续A声级。测量时使用慢挡，取平均读数。??? 测量时要注意减少环境因素对测量结果的影响，如应注意避免或减少气流、电磁场、温度和湿度等因素对测量结果的影响。??? ??? 测量结果记录于工业企业噪声测量记录表和等效连续声级记录表。 在等效连续声级记录表中，测量的A声级的暴露时间必须填入对应的中心声级下面，以便计算。如78--82dB(A)的暴露时间填在中心声级80之下，83--87dB(A)的暴露时间填在中心声级85之下。??? ???? 7.6.3机动车辆噪声测量方法 ??? 机动车辆包括各类型汽车、摩托车、轮式拖拉机等。机动车辆所发出的噪声是流动声源，故影响面很广，在城市环境噪声中以交通运输噪声最突出。 我国机动车辆噪声测量方法(GBl496—79)和摩托车噪声测量方法(GB5467—85)简要摘录如下； ?? ?(一)车外噪声测量 ??? ?1．测量条件??? ??? (1) 测量场地应平坦而空旷，在测试中心以50m为半径的范围内，不应有大的反射物，如建筑物、围墙等； ??? (2) 测试场地跑道应有100m以上平直、干燥的沥青路面或混凝土路面，路面坡度不超过0.5％； ??? (3) 本底噪声(包括风噪声)应比所测车辆噪声低10dB，并保证测量不被偶然的其他声源所干扰； ??? (4) 为避免风的噪声干扰，可采用防风罩，但应注意防风罩对声级计灵敏度的影响； ??? (5) 声级计附近除读表者外，不应有其他人员，如不可缺少时，则必须在读表者背后； ??? (6) 被测车辆不载重。测量时发动机应处于正常使用温度。若车辆带有其他辅助设备亦是噪声源，测量时是否开动，应按正常使用情况而定。 ??? 2．测量场地及测点位置???? ??? (1) 测量场地的形式，见示意图7—5和图7—6。 ??? (2) 测试话筒位于20m跑道中心点O两侧，各距中线7.5m，距地面高度1.2m，用三角架固定，话筒平行于路面，其轴线垂直于车辆行驶方向。??? ?? ?3．加速行驶，车外噪声测量方法??? ??? (1) 车辆须按下列规定条件稳定地到达始端线：??? 行驶挡位；前进挡位为4挡以上的车辆用第三挡； 挡位为4挡或4挡以下的用第二挡； 发动机转速为发动机额定转速的3／4。 如果此时车速超过? 50km／h， 那么车辆应以50km／h的车速稳定地到达始端线； 拖拉机以最高挡位，最高车速的3／4稳定地到达始端线；??? 对于自动换挡车辆，使用在试验区间加速最快的挡位；??? 在无转速表时，可以控制车速进入测量区，即以所定挡位所能达到最高车速的3／4稳定地到达始端线。??? ??? (2) 从车辆前端到达始端线开始，立即将油门踏板踏到底，直线加速行驶，当车辆后端到达终端线时，立即停上加速。车辆后墙不包括拖车以及和拖车联结的部分。??? 本测量要求被测车辆在后半区域发动机达到最高转速。如果车辆达不到这个要求，可延长OC距离为15m，如仍达不到这个要求，车辆使用挡位要降低一挡。??? ??? (3) 声级计用“A”计权网络，“快挡”进行测量，读取车辆驶过时的声级计表示的最大读数。 ??? (4) 同样的测量往返进行二次，车辆同侧两次测量结果之差不应大于2dB。并把测量结果记入入车外噪声纪录表，取每测二次声级的平均值中最大值即为被测车辆的最大噪声级，若只用一个声级计测量，同样的测量应进行四次，即每侧测量二次。??? ?? ?4．匀速行驶，车外噪声测量方法 (1)车辆用直接挡位，油门保持稳定，以50km／h的车速匀速通过测量区域。拖拉机以最高挡位，最高车速的3／4匀速驶过测量区域； (2) 声级计用“A”计权网络，“快挡”进行测量，读取车辆驶过时声级计表示的最大读数； (3) 同样的测量往返进行二次，车辆同侧两次测量结果之差不应大于2dB。并把测量结果记入车外噪声纪录表，若只用一个声级计测量，同样的测量应进行四次，即每侧测量二次。 ??(二) 车内噪声测量 ? 1．车内噪声测量条件 ? (1) 测量跑道应有足够试验需要的长度。应是干直、干燥的沥青路面或混凝土路面； ? (2) 测量时风速(指相对于地面)应不大于20km／h (即5.6m／s)； ? (3) 测量时车辆门窗应关闭。车内带有其他辅助设备，若是噪声源，测量时是否开动，应按正常使用情况而定； ??? (4) 车内环境噪声必须比所测车内噪声低10dB，并保证测量不被偶然的其他声源所干扰; ??? (5) 车内除驾驶和测量人员外，不应有其他人员。 ?? ?2．车内噪声测点位置 ??? (1) 车内噪声通常在人耳附近布置测点；??? ??? (2) 驾驶室内噪声测点位置见图7—10。 ??? (3) 载客车室内噪声测点可选在车厢中部及最后一排座位的中间位置。 ? 3．测量方法 ??? (1) 车辆挂直接挡位，以50km／h以上的不同车速匀速行驶，进行测量； ??? (2) 用声级计‘快”挡测量A、C计权声级。分别读取表头指针最大读数的平均值，测量结果记入车内噪声测量表； ??? (3) 进行车内噪声频谱分析时，应包括中心频率为31.5、63、125、250、500、1000、2000、 ?4000、8000Hz的倍频带。测量结果记入车内噪声频谱分析表。 ??? (4) 摩托车测定方法： 对摩托车需测定排气管后方噪声，方法如下： 摩托车发动机采用无负荷运转(即空挡)，调整到标定转速的60％进行测量。 声级计用“A”计权网络，“快”挡进行测量，取声级计最大读数。 用平行测量二次以上(摩托车应调向进行)。 取其平均值作为被测摩托车的排气管后方噪声测量值。测量数据和结果，按摩托车噪声测测量表填写。 ??????? 7.6.4机场周围飞机噪声测量方法 ??? 机场周围飞机噪声测量方法（GB9661—88)包括精密测量和简易测量。 精密测量需要作时间函数的频谱分析，简易测量只需经频率计权的测量，现介绍简易测量方法。 ??? 测量条件：气候条件为无雨、无雪，地面上10m高处的风速不大于：5m／s，相对湿度不应超过90%，不应小于30％。 ??? 传声器位置：测量传声器应安装在开阔平坦的地方，高于此地面1.2m，离其他反射壁面1m以上，注意避开高压电线和大型变压器。所有测量都应使传声器膜片基本位于飞机标称飞行航线和测点所确定的平面内，即是掠入射。 ??? 在机场的近处应当使用声压型传声器，其频率响应的平直部分要达到10kHz。要求测量的飞机噪声级最大值至少超过环境背景噪声级20dB，测量结果才被认为可靠。 ????? ???? 测量仪器：精度不低于2型的声级计或机场噪声监测系统及其他适当仪器。声级计的性能要符合GB3785的规定。测量录音机及其他仪器的性能参照IEC561有关规定。 ??? 声级计接声级记录器，或用声级计和测量录音机。读A声级或D声级最大值，记录飞行时间、状态、机型等测量条件。读取一次飞行过程的A声级最 大值，一般用慢响应：在飞机低空高速通过及离跑道近处的测量点用快响应。当用声级计输出与声级记录器连接时，记录器的笔速对应于声级计上的慢响应为 16mm／s，快响应为100mm／s。在记录纸上要注明所用纸速，飞行时间、状态和机型。没有声级记录器时可用录音机录下飞行信号的时间历程，井在录音 带上说明飞行时间、状态、机型等测量条件，然后在实验室进行信号回放分析。 测量记录填入机场周围飞机噪声测量表。 ??7.7 振动及测量方法 参见多媒体課件 教 研 室 意 见  教研室主任签字： 年 月 日  院 系 部 意 见  院（系、部）签字： 年 月 日  教 务 处 意 见  教务处签字： 年 月 日