第三章 噪声的评价和标准

声波在实际媒质中传播时，由于扩散、吸收、散射等原因，随离开声源的距离增加，声音逐渐减弱。1.扩散引起的衰减2.空气吸收引起的衰减3.其它原因引起的衰减噪声在传播中的衰减四扩散衰减：声源辐射噪声时，声波传播，波阵面随距离增加而增大，声强随之减弱的现象。声波的扩散衰减与声源的形状有关。(1)点声源辐射(2)线声源辐射1.扩散引起的衰减根据声强的定义：SWI/0000000010lg10lg10lg10lg10lg10lgI波阵面面积为S处的声强级可表示为：21,,2121(10lg)(10lg)10lgdPrPrWWALLLSLSSS因此从S1处传播到S2处时的发散衰减可表示为：对点声源辐射的球面波或半球面波的扩散衰减，声压随距离衰减的关系式为式中，、——分别为离声源、处的声压级，dB。221120lgpprLLr(1)点声源辐射1pL2pL1r2r24(2)Sr0lg10WWLW由于：SIWLLWI00lg10将W0=10-12W、I0=10-12W代入式中便得到：SLLWIlg10cSLcLLWIp400lg10lg10400lg10线声源辐射的噪声，一般为道路交通噪声。设线声源长，声源到测点距离为,当声源为无限长线声源时（即≤），有当＞时，将线声源视为点声源。221110lgpprLLr(2)线声源辐射l0r0r/l/l0r声源的指向性：声源发出的声波，在各个方向上的声压分布并不一定相同，这种随方向分布的不均匀性，称为声源的指向性。指向性因数：在离声源中心不同距离处，测量球面上各点的声强，求得所有方向上的平均声强，将某一方向上得声强与其相比就是该方向的指向性因数：IIR（3）声源的指向性考虑到声源的指向性，需要对声压级的计算公式进行修正，自由声场中在某一方向θ上的声压级公式可表示为：210lg10lg420lg11pWIWIWILLSDLrDLrDDI是指指向性因数，RDIlg10几种典型声源的辐射特性声源类型辐射特性声压空间分布辐射效率点声源无指向性均匀高线声源有一定的指向性声偶极子有很强的方向性不均匀低平面声源复杂的指向性分布声波在空气中传播衰减的原因(1)声能转变为热能空气压缩和膨胀，温度相应升高和降低，产生温度梯度，以热传导方式发生热交换；空气中相邻质点运动速度不同而产生粘滞力；(2)热弛豫声能耗散声波扰动，使空气分子的平动能、转动能和振动能三种能量平衡破坏，建立新的平衡，声能被耗散。此过程称为热弛豫过程。2.空气吸收引起的衰减对于噪声控制工程，可以采用下面的半经验公式来估算空气吸收衰减。在20℃时：82104.7dfAa声波频率Hz相对湿度传播距离，m对于不同温度，可采用下式来估算：TfCATAaa1),20(),(与20℃相差的摄氏温度β=4×10-6地面吸收的附加衰减：当地面是非刚性表面时：地面吸收将会对声传播产生附加衰减，但短距离（30-50m）其衰减可以忽略，而在70m以上应予以考虑。3.其它原因引起的衰减声波由空气投射到疏松地面大部分能量通过土壤孔隙传播并衰减。刚性表面，如水泥地面对声波的衰减较小。植被种类、高度、位置、配置、林带宽等密切相关。树木越密、枝叶越茂盛、声波频率越高，衰减越明显。阔叶或针叶树林对噪声的衰减量约1～5dB/10m。植被下垫面声波传播途径中遇到屏障和建筑物发生反射，噪声衰减。空气中的尘粒、雾、雨、雪对声波的散射引起声能衰减。屏障物声屏障的附加衰减与声源及接收点相对屏障的位置、声屏障的高度及结构以及声波的频率密切相关。第三章噪声的评价和标准噪声的评价量和评价方法一环境噪声标准二噪声的评价量和评价方法一不同频率的声音对人的影响不同；噪声出现的时间不同对人的影响不同；同样的声音对不同心理和生理特征的人群反应不。。。。。要根据不同情况，拟订不同的噪声评价量，以制订不同的噪声评价标准。国际上已提出数十种噪声评价量或评价指标。本章主要介绍几种最基本和常用的评价量。（一）响度、等响曲线和响度级（二）计权声级（三）A声级和等效连续A声级（四）昼夜等效声级（五）统计声级（六）更佳噪声标准（PNC）曲线（七）噪声评价数（NR）曲线噪声的评价量和评价方法一（一）响度、等响曲线和响度级声频声压次声…20Hz～20kHz…超声（可听阈）2×10-5Pa～20Pa（痛阈）可听范围人耳对强度相同而频率不同的声音有不同的响度感觉，即对于相同声压级但频率不同的声音，人耳听起来是不一样响的。描述声音大小的主观感觉量？响度级定义：以频率1000Hz纯音的声压级40dB为基准音，调节1000Hz纯音的声压级，使大量受试者判断，若某声源的噪声听起来与该纯音一样响亮，则该噪声的响度级就等于该纯音的声压级值。单位：“方”（phon）。NL响度描述声音大小的主观感觉量，“宋”(sone)定义：1000Ｈz纯音声压级为40dB时的响度为１sone。利用与基准音相比较的方法，可以得到整个可听频率范围纯音的响度级。N等响曲线图1等响曲线NLpL响度级声压级频率听阈曲线痛阈曲线等响曲线等响曲线是相等响度声音对应点的连线，相当于声压级、频率不同，但响度级相同的声音。各曲线上的数字表示声音的响度级，即和这个声音同样响的1000Hz纯音的声压级。零方响度级曲线(虚线)是听阈曲线，虚线上的点表明入耳刚能听到声音的频率和声压级，低于虚线的点所表示的一定频率和声压级的声音都听不到。120phon曲线是痛阈曲线。任一曲线低频区声压级高，高频区声压级低，说明人耳对低频声不敏感，对高频声敏感。声压级高于100dB，等响曲线渐平缓，说明人耳分辨高、低频声音的能力变差，此时声音的响度级与频率关系已不大，主要决定于声压级。响度与响度级响度较好地表征了人对噪声主观反映的感觉；人可以感受到的响度有一个很大的范围；类比声压与声压级的处理方法，用响度级表示响度值随声压级和频率的变化关系。讨论响度与响度级的量化关系：通过对许多听力正常人的测试统计，定义以响度级为40phon的响度为参考，响度每增减一倍，响度级就增减10phon。即设响度级为40phon时的响度为1sone，那么响度级为50phon的响度则为2sone，响度级为60phon的响度则为4sone。据此，建立起的响度与响度级的关系式讨论响度与响度级的关系式为或（1）响度不能直接测量，而通过计算得到。(40)/102NLN24010logNLNNNL非纯音状况；噪声掩蔽:由于噪声的存在，降低了人耳对另外一种声音听觉的灵敏度，使听阈发生迁移的现象叫做噪声掩蔽。斯蒂文斯-茨维克法计算总响度步骤：（1）测出噪声的倍频带声压级；（2）按式（2）计算总响度；（3）由图2查出响度指数。讨论总响度计算公式（2）式中——噪声的总响度，sone；——某频率和声压级对应的响度指数，sone；——中最大的一个响度指数，sone；——计权因子，与频带宽有关，对于倍频程＝0.3；1/2倍频程＝0.2；1/3倍频程＝0.15。maxmax()tiNNFNNtNiNmaxNFiN图2等响指数线响度下降百分率(3)式中、——分别表示噪声治理前和治理后的响度，sone。有时利用响度下降百分率来衡量噪声治理的效果121100%NNN1N2N例某计算机房采用方式进行吸声降噪，治理前后的倍频程声压级测试数据见表，试求治理前后机房内的总响度、总响度级及总响度降低的百分数？倍频程频率125250500100020004000A声级声压级68768884828088响度指数4.38.823.021.423.024.7声压级67717374727176响度指数4.06.68.811.111.813.5总响度：响度级：maxmax()tiNNFNNF24010logNLN治理前：48.85song48.85phon治理后：26.19song87.2phon46.3%（二）计权声级1.计权声级：通常对不同频率声音的声压级经某一特定的加权修正后，再叠加计算可得到噪声的总声压级，此声压级称为计权声级。2.计权网络：是近似以人耳对纯音的响度即频率特性而设计的。国际电工委员会规定了四种计权网络：A、B、C、D'AppALLLA、B、C计权网络分别模拟人耳对40、70、100phon纯音的响应，称为A声级、B声级和C声级，记作dB（A）、dB（B）、dB（C）。A声级能较好地反映稳态宽频带噪声，国际公认用A声级作为保护听力和健康、以及环境噪声的评价量。定义：某时段内的非稳态噪声的A声级，用能量平均的方法，以一个连续不变的A声级来表示该时段内噪声的声级。计算公式1：A声级测量值连续（4）式中——等效连续A声级，dB（A）；——噪声暴露时间，h或min；——时间t内的A声级，dB（A）。0.10110lg10AtLeqLdtTALeqLtAL（三）等效连续A声级计算公式2：对于等时间间隔取样，若时间划分的段数为N，则有2.等效连续A声级0.1110lg[10]AiNLeqiiLT0.1110lg[10]AiNLiN（四）昼夜等效声级表示一昼夜24h噪声的等效作用，用来评价区域环境噪声。若昼间等效声级为，夜间等效声级为，则定义昼夜等效声级为由于人们对夜间噪声比较敏感，因此对在夜里22:00至次日晨6:00时出现的声级，均以比实际声级高出10dB来处理，(2-101)dnLdLnL0.1100.1110lg161081024ndLLdnL（五）统计声级等效连续声级不能表达出噪声随机的起伏程度，为了描述噪声随时间的变化特性，在噪声评价中采用累积概率来表示，称为统计声级（或累积百分声级），记作。意义：表示在测量时间内高于声级所占的时间为。例如xL%xdBA，整个测量时间内噪声级高于70dBA的时间占10%；dBA，整个测量时间内噪声级高于75dBA的时间占50%；dBA，整个测量时间内噪声级高于50dBA的时间占90%。7010L7550L5090LxL背景噪声；中间值噪声；峰值噪声：整个测量时间内噪声级高于的时间占10%。用于评价涨落较大的噪声时相关性较好，美国联邦公路局作为公路设计噪声限值的评价量。50L10L90L统计声级一般只用于有较好正态分布的噪声评价。60)(2901050LLLLeq（六）更佳噪声标准（PNC）曲线NC曲线：美国著名声学专家Beranak以语言干扰级和响度级为基础，提出室内噪声标准曲线。更佳噪声标准（PNC）曲线：修正NC曲线频率与实际情况的差异（图2-13）。图2-13PNC曲线PNC曲线的代号为曲线通过中心频率1000Hz时的声压级数值，如PNC-45曲线，表示这条曲线在1kHz处的声压级为45dB。评价方法是将测得的噪声各倍频带的声压级与图中曲线上的声压级作比较，得出对应的PNC曲线号，其中最大的PNC号为评价值。PNC曲线常用作室内噪声控制设计标准。表2-8是一些环境下PNC曲线的推荐值。讨论表2-8各种环境的PNC曲线推荐值空间类型（声学上的要求）PNC曲线/dB音乐厅、歌剧院（能听到微弱的音乐声）10～20播音室、录音室（使用时远离传声器）10～20大型观众厅、大剧院（优良的听闻条件）不超过20广播、电视和录音室（使用时靠近传声器）不超过25小型音乐厅、剧院、音乐排练厅、大会堂和会议室（具有良好的听闻效果），或行政办公室和50人的会议室（不用扩音设备）不超过25卧室、宿舍、医院、住宅、公寓、旅馆、公路旅馆（适宜睡眠、休息、休养）25～40单人办公室、小型会议室、教室、图书馆等（具有良好的听闻条件）30～40起居室和住宅中类似的房间（作为交谈或听收音机和电视）30