华北理工环境监测教案15环境噪声监测1

环境监测教案1第十五讲第七章环境噪声监测课程名称：《环境监测》第15讲次摘要授课题目（章、节）第四章噪声监测第一节噪声污染概述第二节噪声的物理特性和量度第三节噪声的物理量和主观听觉的关系本讲目的要求及重点难点：【目的要求】通过本讲的学习,要求学生了解噪声污染的来源、危害、特点；掌握噪声的物理性和量度。【基本内容】噪声的定义；噪声的物理量度；噪声的叠加计算；噪声的主观评价；等响曲线和计权声级。【重点】噪声的物理性和量度【难点】噪声的物理性和量度【教学方法与手段】讲授法课堂讲解实物“手持式噪声计”作业：9.环境噪声、本底噪声和背景噪声三者如何区分？10.什么叫计权声级？它在噪声测量中有何作用？11.等响曲线是如何绘制的？响度级、频率和声压级三者之间有何关系？12.什么叫等效连续声级Leq？什么叫噪声污染级LNP？环境监测教案2【本讲课程的引入】噪声污染属物理性污染，其影响可渗透到人们生产和生活的每一个领域，对人的正常生活造成干扰，控制、消除和监测噪声是环境保护的一项重要任务。本章介绍噪声的来源、危害以及噪声的物理量度和噪声的测量，先来看有关噪声的一些基础知识。【本讲课程的内容】第一节噪声污染概述一、噪声定义【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。1.主观人们生活和工作所不需要的声音叫噪声。（使人烦恼、讨厌的声音）2.物理学无规律、不协调的声音称其为噪声。噪声不仅决定于声音的客观物理性质，而且还与人们的主观感觉、生理特点和心理状态有关。在一般情况下，噪声的客观标准与主观感觉是一致的。二、噪声的来源1．交通噪声：交通工具行驶时产生。汽车、火车、飞机、轮船。特点：随机性、游走性、城市性。2．工业噪声工业生产机械和动力装置。空气动力性噪声通风机、鼓风机、空气压缩机；机械性噪声织布机、球磨机、碎石机、电锯、车床；电磁性噪声发电机、变压器；特点：受人关注，是我国城市居民主要投诉对象。3．建筑施工噪声：如打桩机、混凝土搅拌机、挖土机；特点：暂时性、强度较大。4．社会生活噪声影响面虽然不大，但处理不善，易引发纠纷。三、噪声污染的特征1．可感受性：噪声通过感觉对人产生危害——感受公害。取决于受污染者的心理和生理因素。不同的人对相同的噪声可能有不同的反映；在评价噪声时，应考虑对不同人群的影响。2．即时性噪声污染是一种能量污染，其能量是由声源提供的，声源停止辐射，污染现象将立即消失。3．局部性噪声源辐射出来的噪声随着传播距离的增加，或受到障碍物的吸收，噪声污染能被很快地减弱掉，因而噪声污染主要局限在声源附近不大的区域内。四、噪声的影响和危害主要有影响听力、干扰休息和睡眠、影响健康，对人的神经系统、心血管系统及消化系统均有不良影响。环境监测教案3高强度噪声会对建筑物、机器设备等有伤害甚至破坏作用。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诱发多种疾病对人的神经系统、心血管系统及消化系统均有不良影响。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。干扰语言通讯。第二节噪声的物理特性和量度噪声也是一种声音，具有声音的一切声学特性和规律。一、物理特性1．噪声的产生声音的产生来源于物体的振动。能够发声的物体称为声源，声源可以是固体、也可以是液体和气体；举例：高压容器排气——空气动力性噪声。2．噪声的传播1）中间介质：空气、水和固体2）声波：当物体在空气中振动时，使周围空气受到压缩，空气压强高于外层，因此，压缩层内的空气分子趋向于向外移动，并将它们的运动传递到外层。外层的空气又受到压缩，而原先压缩层则因部分空气分子外移，而变得稀疏，成了稀薄层。这种压缩层和稀薄层交替相邻向外传播的连续运动，叫作声波动，简称声波。这一密一疏的空气层就形成了传播的声波，故声波又称为疏密波。声音的本质就是波动。频率：声源在1秒钟内振动的次数。f表示，赫兹，1Hz＝1次/s。人的听觉感受：20～20000Hz之间的间频。是噪声监测的声波范围。周期：声源振动一次所经历的时间，T表示，单位s，T＝1／f波长：沿声波传播方向，声源振动一个周期，声波传播的距离或在波形上相位相同的相邻两点间的距离。记为λ，单位为m。声速：1秒钟内声波传播的距离叫声波速度，用c表示，单位m/s。频率、波长和声速是声音的三个重要的物理量，它们之间的关系为：c=f．λ二、噪声的物理量度1．声功率（W）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。2．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。I环境监测教案43．声压：由声波的存在而引起的压力增值；单位为Pa声源周围空气质点发生疏密交替变化，空气压强必然比正常空气压会有增强或减弱，这种增强或减弱的压强称为声压，用p表示，单位为Pa，1Pa＝1牛顿/m2，1空气压＝105Pa。环境空气的压强为1个空气压，用P0表示。当噪声这个疏密波传来时，环境压强就会发生改变，疏部的压强稍稍低于P0，密部的压强稍稍高于P0，这种在空气压上起伏的部分就是声压。瞬时声压：某一瞬时的声压值。瞬时声压随时间变化，而人感觉到的是瞬时声压在某一时间的平均结果叫有效声压。有效声压：瞬时声压对时间取的的均方根值。一般所说的声压就是指有效声压，因此声压实际总是正值。P=nPnii12一般仪器测得的是有效声压值。在没有注明情况下，声压指是都是有效声压。正常人刚刚能听到的最微弱的声音的声压是2×10－5Pa，如同人耳能听到的蚊子飞过的声音的声压，这个声压值称为人耳的听阈声压；使人耳产生疼痛感觉的声压是20Pa，如飞机发动机的噪声的声压，称为人耳的痛阈声压。能够引起人的听觉的噪声不仅要有一定的频率范围（20～20000Hz），而且还要有一定的声压范围（2×10－5～20Pa）。声强与有效声压的关系：I=P2/ρC三、分贝与“级”从听阈到痛阈，即从2×10－5到20Pa，期间相差很大，达六个数量级，100万倍，因此，用声压的绝对值表示声音的强弱很不方便，而且人耳也没有辨别如此细微差别的能力，经研究证实，人耳的声音感觉对声音大小的响应不是线性的，而成对数比例关系，所以采用一种对数方式——分贝来表达声学量值。【空气中频率1000HZ，20μPa的声压相当于空气分子中1.0nm的位移。空气分子的热运动相当于1μPa的声压。过于灵敏的耳朵可以听到空气分子像海边的波浪一样冲击你的耳朵】1．分贝两个相同的物理量之比取以10为底的对数并乘以10（或20）；01lg10AAN式中A0--基准量；环境监测教案5A1--被量度量；N—“dB”，是一个相对物理量，它是无量纲的，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。相应有声功率级、声强级、声压级，我们主要讲声压级。2．声功率级Lw=10lg(W/W0)式中：Lw—声功率级（dB）；W—声功率（W）；W0—基准声功率，为10-12W。3．声强级LI=10lg(I/I0)式中：LI——声强级(dB)；I——声强（W/m2）；I0——基准声强，为10-12W/m2。4．声压级：用声压比的对数来表示声压的强弱，称为声压级，即声压级的数学表达式为：0202lg20lg10PPPPLp声压与基准声压之比，取以10为底的对数，再乘以20即可。Lp－声压级，单位是分贝，dB；P－声压，Pa；P0－基准声压，规定为P0＝2×10－5Pa即听阈声压。用声压级来表示声音的大小，这与用级来表示风力大小、地震强度的意义是一样的。声压级越小，声音就越小：人耳的听阈声压级是0分贝；簌簌作响的树声，大约是20分贝；轻声耳语，大约是30分贝；普通谈话约为60分贝；公共汽车的声音可达80分贝。采用分贝标度声压级后，声压每增大10倍，声压级就增加20分贝，这样就把声压近100万倍的变化范围，改变为0－120分贝的范围，因而使用方便，也符合人的听觉的实际情况。声压级是单一噪声源的表达式，在实际工作中，常遇到某些场所有几个噪声源同时存在，这时就有噪声叠加的问题。。四、噪声的叠加与相减：因为声音是一种能量，所以声音相加要按能量相加。将声压的平方相加，得出总和，再换算成叠加后的声音的总声压级。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。设两个声源的声压分别为P1、P2，声压级分环境监测教案6别为LP1、LP2，那么合成后的总声压级为LP：由于I1=P12/ρc；I2=P22/ρcI总=P总2/ρc=I1+I2=P12/ρc+P22/ρc故P总2=P12+P22又（P1/P0）2=10(Lp1/10)；(P2/P0)2=10(Lp2/10)故总声压级：LP=10lg（P总2/P02）=10lg[（P12+P22）/P02]=10lg[10(Lp1/10)+10(Lp2/10)]也可由此得出多个噪声叠加的公式：式中：pi为第i个声源在这点处的声压；p0为标准声压；若各个声源的声压级相等，则有LP=LP1+10lgn，如LP1=LP2，即两个声源的声压级相等，则总声压级：LP=LP1+10lg2≈LP1+3(dB)作用于某一点的两个声源声压级相等，合成的总声压级比一个声源的声压级增加3dB。如果两个声源的声压级不相等，按上式计算较麻烦，可以利用查图法。图7-1。方法1查图：设LP1LP2,以LP1-LP2值按图查得ΔLP，则总声压级LP总=LP1+ΔLP。方法2查表：Lp1-Lp2012345678910111213ΔLp3.02.52.11.81.51.21.00.80.60.50.40.30.20.1两个声压级相差13dB以上时，叠加量可以忽略不计。333页。多个声源在某点处的总声压级计算与计算次序无关。实例。相减：从总的被测噪声中减去背景或环境噪声来确定由单独声源产生的声压级。如车间内的一台机器，在它开动时，它产生的噪声的实际大小是不能单独测量的，但它未开动前的背景或环境噪声是可以测量的，机器开动后，机器噪声与背景噪声的总声压级也是可以测量的，那么计算机器本身的声压级就采用噪声相减的方法，根据LP－LP1查得△LP，则niipPPL1202lg10环境监测教案7LP2＝LP－△LPLP1－背景噪声；LP2－噪声源本身的声压级；LP－总噪声的声压级；噪声源与背景噪声之和；△LP－增加值，可由书中333页图7－2的曲线查得。通常噪声源的噪声要比背景噪声高。333页：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：设有背景噪声时测得的噪声为LP，背景噪声为LP1，机器实际噪声级为LP2由题意可知LP-LP1=4dB从图7-2中可查得ΔLP=2.2dB,因此该机器的实际噪声声级为：LP2=LP-ΔLP=104dB-2.2dB=101.8dB引入下文：对于环境噪声的评价，不仅有这些客观的物理性质标准，还与人的主观感觉有关，因此，噪声评价指标应在噪声的物理量上考虑人的主观感觉因素。第三节噪声的物理量和主观听觉的关系1．响度和响度级（1）响度（N）响度是人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度