华北理工环境监测课件第15讲 噪声监测-1

12主要内容1.噪声的概念；2.噪声物理量与主观听觉的关系3.噪声监测标准体系和测试仪器；4.噪声监测仪器和监测、评价方法。3一、声音的定义空气振动频率在20～20000Hz时，作用于人的耳鼓膜而产生的感觉。本质:波动。二、噪声及其主要危害噪声:人们生活和工作场所不需要的声音。（客观＋主观）危害：损伤听力、干扰睡眠和工作，诱发疾病，干扰语言交流；强噪声还会影响设备正常运转和损坏建筑结构。第一节声音和噪声4“噪声”和“噪音”的区别•【噪音】①音高和音强变化混乱、听起来不谐和的声音。是由发音体不规则的振动而产生的(物理学的声学术语，区别于“乐音”)。②噪声①的旧称。(《现代汉语词典》第5版)•【噪声】在一定环境中不应有而有的声音。泛指嘈杂、刺耳的声音。旧称噪音。5四、噪声污染的特征1．可感受性;2．即时性;3．局部性。三、噪声来源：1．交通噪声2．工业噪声空气动力性噪声机械性噪声：电磁性噪声：3．建筑施工噪声4．社会生活噪声6一、声音的发生、频率、波长和声速（一）声音的发生物体在空气中振动，使周围空气振动，20-20000Hz之间人耳可感觉——可听声，简称声音（噪声监测的范围）频率＜20Hz——次声，＞20000Hz——超声。（二）频率f、波长λ和声速cc＝fλf=1/T式中：f—Hzλ—mc—m/sT—周期，s7二、声功率、声强和声压l1、声功率，W声源总声功率。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。单位，W。代表声源辐射声音的能力。l2、声强，I单位时间内，通过与声波传播方向垂直的单位面积上的声能量。代表声场的强弱I=W/4πr2，距声源远，声能弱（W/s2）83、声压，P(1)定义：声源振动时，空气介质中压力的改变量。帕（Pa）牛/米2瞬时声压：某瞬时声压值随时间变化；人感觉到的是瞬时声压,有正有负。有效声压：是指在一定的时间间隔内，瞬时声压对时间取均方根值。TdttpTp02)(1噪声监测中的声压是指有效声压-P。（总是正值）9(2)声压与声强关系：I＝P2/ρcρ—空气密度；c—声速（声压P易测，W、I不易测）10声源名称声压（aP）声压级（ｄB）正常人耳能听到的最弱声音5102０郊区静夜4102２０耳语3102４０相隔１米处讲话2102６０高声讲话０．２８０织布车间２１００柴油机２０１２０喷气机起飞２００１４０导弹发射２０００１６０核爆炸２００００１８０几种声源的声压值　•人耳听阈声压：正常人2×10－5Pa，——蚊子飞过；•人耳痛阈声压：20Pa，——飞机发动机；•引起听觉的两个条件：频率范围（20～20000Hz），声压范围（2×10－5～20Pa）；•声压太小不能引起听觉；声压太大，只能引起痛觉。•人正常说话的声压约0.02～0.03Pa直接用声压反映噪声的强度，范围太宽（106），不方便。12三、分贝、声功率级、声强级和声压级（二）声功率级LW＝10lgW/W0LW——声功率级（dB）；W——声功率（W）；W0－基准声功率，为10-12W。（一）分贝与级两个相同的物理量（例如A1和A0）之比，取常用对数并乘以10（或20），单位：dBLA＝10lgA1/A0A0——基准量（或参考值）A1——被量度量13（三）声强级LI＝10lgI/I0LI——声强率级（dB）；I——声强（W/m2）;I0——基准声强，为10-12W/m2。（四）声压级Lp＝10lgP2/P02＝20lgP/P0Lp——声功率级（dB）；P——声压（Pa）；P0——基准声压，2×10-5Pa，对1000Hz声音人耳刚能听到的最低声压。14例：在某点处，噪声1：Lp1~P1，噪声2：Lp2~P2，求合成声压级Lp四、噪声的叠加和相减ninII1叠加原理：能量相加；声强可直接加和:∴P总2＝P12+P22∴LP=10lgP总2/P02=10lg(P12+P22)/P02=10lg(100.1Lp1+100.1Lp2)∵I1＝P12/ρcI2＝P22/ρcI总＝I1+I2I总＝P总2/ρc∵（P1/P0）2＝100.1Lp1（P2/P0）2＝100.1Lp215niipPPL1202lg100.1110lg10PinLpiL多个噪声叠加于一点，总声压级：LP=10lg(100.1Lp1+100.1Lp2)如果LP1=LP2，则：LP=LP1+10lg2≈LP1+3(dB)如何简化计算方法？？1.查图法：LP1LP2，以差值查得△LP，LP=LP1+△LPLp1－Lp2/dB∆Lp/dB2.查表法Lp1-Lp2012345678910111213~15ΔLp3.02.52.11.81.51.21.00.80.60.50.40.30.20.1当两个噪声源噪声值相差较大时，可近似估算。（如何算？）例：请看p333计算实例。分贝和增值表17需解决问题：确定单独声源产生的声压级，需从总的被测噪声中减去背景或环境噪声。例：测量车间内某台机器噪声大小1）测量未开动前的背景或环境噪声，LP1；2)测量机器开动后，机器噪声与背景噪声的总声压级，LP；差值LP－LP1，由背景噪声修正曲线查得△LP3)计算机器本身的声压级：LP2＝LP－△LP。噪声相减18第三节噪声的物理量和主观听觉的关系噪声评价：客观的物理量和主观听觉。确定两者之间的关系：实验统计。一、响度和响度级1.响度（N）：单位“宋，sone”。1宋：40dB，1000Hz，来自听者正前方的平面波形的强度。（受试者的主观感受）主观评价：某声音听起来比此声大n倍，该声音响度为n宋。2.响度级（LN）：1000Hz纯音声压级的分贝值。“方，phon”。19确定某频率纯声响度级实验方法：（如3500HZ，50dB）1）受试者听其响度；2）调节1000Hz纯音的强度，直至受试者听起来与该声音一样响；(例如，60dB)3）1000Hz纯音的声压级分贝值为这一声音的响度级值。3500HZ，50dB声音的响度级为60方。20等响曲线利用上述实验，得到ISO等响曲线。ISO等响曲线共13条，每条线上各点，频率不同、声压级不同，但人的主观响度相同，即响度级相等。21等响曲线分析：(1)听阈线——最下面的虚线，表示听力阈值，也称为零响度级。痛阈线——120方响度级线。对应每个频率都有各自的听阈声压级与痛阈声压级。听阈曲线与痛阈曲线之间是人耳所能听到的全部声音。(2)人耳对低频声较迟钝。(3)声压级愈小、频率愈低的声音，其声压级与响度级之值相差也愈大。(4)人耳对高频声较敏感，特别2000～5000Hz。环境噪声治理的主要对象：中、高频噪声。22（3）响度与响度级的关系实验结论：LN每改变10方，N加倍或减半。数学关系式：或LN=40+33lgN注意：N可以相加，LN不能直接相加。加和方法：将LN换算成N，N相加后，再换算成LN。例：两个60方的声音合成。6方换算成4宋，4+4=8宋，相当于70方。40()102NLN23实际声音：宽频。人对不同频率的声音感受不同。如何用仪器直接反映人的主观感觉？噪声仪中采用特殊的滤波器——计权网络。二、计权声级计权网络：模拟人耳对不同声音（不同强度和频率）的反应灵敏度不同而设计的滤波线路。通过计权网络测得的声压级，不再是客观物理量的声压级，而叫计权声压级或计级声级，简称声级。有A、B、C和D计权声级。24•A计权声级：模拟人耳对55dB以下低强度噪声的频率特性；（40方）•B计权声级：模拟55dB到85dB的中等强度噪声的频率特性；（70方）•C计权声级：模拟高强度噪声的频率特性；（100方）•D计权声级：对噪声参量的模拟，专用于飞机噪声的测量。•环境噪声测量常用A计权网络，测得的声压级称为A声级。以LPA或LA表示，单位dB（A），如不作说明均指A声级。A、B、C、D计权特性曲线主要差别在于对低频成分的衰减程度：A最多、B次之、C最少26三、等效连续声级、噪声污染级和昼夜等效声级对一个起伏的或不连续的噪声，在某时间段内对人的影响，如何评价？例如，交通噪声随车流量和车种类而变化；同一台机器间歇工作和连续工作。0.10110lg10PATLeqLdtT0.11110lg10AiNLeqiLNA计权声级适于连续的稳态噪声。等效连续声级：噪声能量按时间平均，即一段时间内噪声能量的平均值。对A声级来说就是等效连续A声级符号“LAeq”或“LAeq·T”。27如果LPi符合正态分布，Leq可用统计噪声级表示。测定时间内，10％、50％、90％的时间超过的噪声级（累积百分声级）L10——平均峰值；L50——平均值；L90——背景值。关系：LA,eq·T≈L50＋d2/60，d=L10-L90L10、L50和L90简便计算：将测定的一组数据（例如100个），从大到小排列，第10个数据即为L10，第50个数据为L50，第90个数据即为L90。28涨落的非稳态噪声更易引起人的烦恼。主要因素：噪声暴露的变化率和平均强度。噪声污染级LNP：等效连续声级，加噪声变化幅度量。表达式：LNP=Leq+KσK——常数，对交通和飞机噪声取2.56；σ——测定过程中瞬时声级的标准偏差。2.噪声污染级niippLLn12AA)(11适于航空或道路交通噪声。293.昼夜等效声级Ld——白天的等效声级，6：00～22：00，共16小时；Ln——夜间的等效声级，22：00至第二天6：00，共8小时。夜间噪声对人更烦扰程度更强；昼夜等效声级，Ldn4.其它指标语言干扰级（SIL），感觉噪声级（PNL），交通噪声指数（TN1）和噪声次数指数（NN1）等。]241081016lg[10)10(1.01.0dnndLLL表达式：30四、噪声的频谱分析考察LP~ν关系及波形。方法：使噪声信号通过一定带宽的滤波器，测量LP。噪声谱：各通带ν为横坐标，LP为纵坐标的包络线（即轮廓。31频带：将连续声谱(20～20000Hz)划分为若干个部分——频带。fm、f1、f2分别为该频带的中心频率、下截止频率、上截止频率。滤波器：等带宽、等百分比带宽、等比带宽。n=1时称为倍频程；n=1/3时称为1/3频程。122ffn等比带宽32中心频率fm/Hz上截止频率f2/Hz下截止频率f1/Hz中心频率fm/Hz上截止频率f2/Hz下截止频率f1/Hz31.544.547322.273710001414.20707.1006389.094644.547320002828.401414.20125176.77588.387540005656.802828.40250353.550176.775800011313.65656.80500707.100353.5501600022627.211313.61倍频程滤波器的中心频率（fm），和截止频率12fffm•作业：课堂完成22、25课后练习：8、9、10、12。