环境监测 第5章 噪声监测

第五章噪声监测•主要内容：噪声的定义、来源及危害，噪声的量度、噪声的评价、声级计，噪声的测定。•基本概念和知识点：噪声的定义、声压级、声强级、声功率级与分贝、噪声的叠加与相减，响度与响度级、声级的概念、声级计、噪声监测方法。•问题与应用（能力要求）：熟悉噪声的有关概念，学会噪声监测与评价。第一节声学基础第二节噪声及其评价第三节噪声监测4声音的传播：物体的振动使周围空气产生局部的密度变化，即周围空气产生局部的压强变化，媒质的弹性和惯性会把这个压强变化向更远的部分传递出去，这样就造成了声音的传播。第一节声学基础一、声的基础知识声音的本质是波动。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，振动频率在20～20000Hz之间，人耳可以感觉，称为可听声，简称声音。次声——频率低于20Hz超声——频率高于20000Hz超过人们生活、生产和活动所允许的声音程度的声音称为噪声。频率：声源在一秒钟内振动的次数叫频率，记作f，单位为Hz。振动一次所经历的时间叫周期，T。波长：沿声波传播方向，振动一个周期所传播的距离称为波长，用λ表示，单位为m。声速：一秒钟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：fc二、声压、声强和声功率1、声压（p）当有声波时，引起空气指点振动，使原来大气压上叠加一个变化的压力，即空气动压力与静压力的差值就是声压，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。声压为2×10-5Pa时，刚好可以听见（听阈声压）；声压为20Pa时，人耳产生疼痛感（痛阈声压）；声压为0.02~0.03Pa时，正常声音。2、声强（I）声强：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/m2。基准声强：正常人耳对1kHz纯音的可听声强，10-12W/m2cpI02式中：p——有效声压，Paρ0——空气密度，kg/m3c——空气中的声速，m/s3、声功率（W）声功率：指单位时间内，声源向外辐射的总声能。在噪声监测中，声功率是指声源总声功率，单位为W。声功率与声压和声强的区别：声压和声强随离开声源的距离的加大而降低；声功率不变，是描述声源性质的量。IrW24式中：W——声功率，Wr——离开声源的距离，mI——离开声源r处的声强，W/m2三、声级和声级的运算（一）声级人耳对声音强度的感觉不正比于强度的绝对值，而与声能量的对数值成正比。常用声级表示声能量的大小。1、分贝2、声压级3、声强级4、声功率级1、分贝分贝是指两个相同的物理量（如A1和A0）之比，取以10为底的对数并乘以10（或20）。分贝符号为“dB”，它是无量纲的，是噪声测量中很重要的参量。上式中A0是基准量（或参考量），A1是被量度量。被量度量和基准量之比取对数，该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”。01lg10AAN2、声压级声压级常用Lp表示，定义为：式中：Lp——声压级，dB；p——声压，Pa；p0——基准声压。在空气中规定p0为2×10-5Pa，该值是正常青年人耳朵刚能听到的1000Hz纯音的声压值。声压级为：0~120dB0202lg20lg10ppppLp声强级常用LI表示，定义为：式中：LI——声强级，dB；I——声强，W/m2；I0——基准声强，在空气中取10-12W/m2。0Ilg10IIL3、声强级声功率级常用LW表示，定义为：式中：LW——声功率级，dB；W——声功率，W；W0——基准声功率，为10-12W。0Wlg10WWL4、声功率级（二）声级运算1、声音的叠加两个或两个以上独立声源作用于某一点，产生噪声的叠加。声能量可以进行代数相加。设：两个声源的声功率分别为W1和W2，总声功率为：W总=W1+W2设：两个声源在某点的声强分布为I1和I2，总声强：I总=I1+I2声压不能直接相加。设：两个声源的声压分别为p1和p2，总声压为：1010202221211010lg10lg10ppLLppppL总2221ppp总则，总声压级为：当二个声源声压级相等，Lp1＝Lp2时，总声压级为：Lp总＝Lp1＋10lg2≈Lp1＋3(dB)[例]两声源作用于某一点的声压级分别为：Lp1=96dB，Lp2=93dB，Lp1－Lp2=3dB，查曲线得：ΔL'=1.8dB，Lp总＝96dB+1.8dB＝97.8dB。当二个声源的声压级不等时，用图计算总声压级。Lp1－Lp2/dB∆L'/dBLLLpp1总表5-2声压级差与增加值关系表（dB）Lp1-Lp201234567△L'32.52.11.81.51.210.8Lp1-Lp289101112131415△L'0.60.50.40.30.30.20.20.1推广到多声源的叠加时，只需将两两声压级叠加，与叠加次序无关。例如，有8个声源作用于一点，声压级分别为70、70、75、82、90、93、95、100dB，任选两种叠加次序计算总声压级。2、噪声的相减LpT－LpB/dBΔLps/dB即从总声级中扣除背景噪声的声压级。若背景噪声的声级为LpB，机器设备的噪声为Lps，总噪声级为LpT，根据噪声叠加原理，可得：Lps=LpT-ΔLps2、噪声的相减[例]由声级计测定车间一台机器噪声为104dB，当机器停止工作，测得背景噪声为100dB，求该机器噪声。解：由题，LpT＝104dB，机器噪声＋背景噪声LpB＝100dB，背景噪声LpT－LpB=4dB，查图得ΔLps＝2.2dB机器的实际噪声Lps=LpT-ΔLps=101.8dBLpT－LpB/dBΔLps/dB四、噪声的频谱分析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，称为噪声的频率分析（或频谱分析）。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（如声压级）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）叫噪声谱。下图为一次实测的噪声频谱图。频谱图表5-4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。表5-4常用1倍频程滤波器的中心频率和截止频率中心频率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/Hz31.544.547322.273710001414.20707.1006389.094644.547320002828.401414.20125176.77588.387540005656.802828.40250353.550176.775800011313.65656.80500707.100353.5501600022627.211313.6乐音——发音物体有规律地振动而产生的具有固定音高的音称乐音。噪声——引起人烦躁、或音量过强而危害人体健康的声音。通常是指那些难听的，令人厌烦的声音。噪音的波形是杂乱无章的。在环境领域：凡是人们不需要的、使人厌烦的、干扰人们正常休息、学习和工作、对人类生活和生产有妨害的声音统称为噪声（noise）。（一）噪声的定义第二节噪声及其评价一、噪声及其危害（二）噪声的分类根据产生机理分为：机械性噪声空气动力噪声电磁噪声机械性噪声：固体摩擦、震动而产生的，一般起源于设备的连接点和运转区单个的或周期性的撞击。空气动力噪声由于气体震动产生的，当气体中发生了压力突变或有涡流等现象，就会引起气体的扰动，而产生空气动力性噪声。电磁噪声由电磁场交替变化而引进某些机械部件或空间容积振动而产生的噪声。冲压机床车间产生震耳欲聋的机械噪声28喷气式飞机达到音速时会发生强烈的音爆29突破音障瞬间30各式水陆武器射击时的噪声都很大31变压器有源音箱32根据噪声来源分为：工业生产噪声交通运输噪声建筑施工噪声社会生活噪声雷鸣般的织布车间交通噪声夜间建筑施工37天大夜间施工车辆噪声扰民（2005年11月11日摄于西区公寓）38生活噪声3940（三）噪声污染的特点属于感觉性公害，与主观意愿有关是能量流污染，其影响范围有限噪声源广泛而分散，难以集中处理一旦停止即会消失，但危害未必消除超女的演唱对于不少人可能是噪声43噪声的即时性案例——二手房买卖中的陷阱44一条未画出的铁路线45（四）噪声的危害损害听力对人体生理的影响对妇女、孕妇、胎儿、儿童的影响对动物的影响对建筑物的损害46工作40年后噪声性耳聋发病率（％）噪声级（分贝）国际统计美国统计8000851089021189529281004140（五）环境噪声的来源1.交通噪声2.工厂噪声3.建筑施工噪声4.社会生活噪声噪声对人的影响与声源的物理特性、暴露时间、个体差异等因素有关。制定标准主要考虑到对人体健康的影响、保护听力、人们对噪声的烦恼程度、以及经济、技术条件等方面。对不同的场所、不同的时间段分别限制。同时考虑标准的科学性、先进性和现实性。环境基本噪声是制定环境噪声标准的依据。二、噪声标准干扰睡眠和休息的噪声级阈值白天为50dB，夜间为45dB。——在70dB的环境中，谈话困难；在80dB和95dB环境中工作30年，耳聋可能性为8％和18％。我国提出环境噪声允许范围见下表。我国环境噪声允许范围单位：dB人的活动最高值理想值体力劳动（保护听力）9070脑力劳动（保证语言清晰度）6040睡眠5030环境噪声标准制定的依据是环境基本噪声。各国大多参考ISO推荐的基数（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定。表5-8一天不同时间对声级基数的修正单位：dB时间修正值白天0晚上-5夜间-10至-15地区修正值农村、医院、休养区0市郊、交通量很少的地区+5城市居住区+10居住、工商业、交通混合区+15城市中心（商业区）+20工业区（重工业）+25表5-9不同地区住宅对声级基数的修正值单位：dB室内噪声受室外噪声影响的修正值单位：dB窗户状况修正值开窗-10关闭的单层窗-15关闭的双层窗或不能开的窗-20类别昼间夜间0504015545260503655547055表5-7城市区域环境噪声标准值单位：等效声级Leq/dB(A)选自《城市区域环境噪声标准》GB3096—93适用于疗养区、高级别墅区、高级宾馆区等特别需要安静的区域，位于城郊和乡村的这一类区域分别按严于0类标准5dB执行。适用于以居住、文教机关为主的区域，乡村居住环境可参照执行该类标准。适用于居住、商业、工业混杂区。适用于工业区。适用于城市中的道路交通干线道路的两侧区域，穿越城区的内河航道两侧区域，穿越城区的铁路主、次干线两侧区域的背景噪声(指不通过列车时的噪声水平)限值也执行该类标准。我国工业企业噪声标准见表5-11和表5-12。每个工作日接触噪声时间/h允许标准/dB(A)885488291194最高不得超过115表5-12现有企业暂行标准表5-11新建、扩建、改建企业标准每个工作日接触噪声时间/h允许标准/dB(A)890493296199最高不得超过115我国机动车辆允许噪声标准见表5-15abc表5-15a汽车定置噪声限值（GB16170—1996）单位：dB(A)车辆类型燃料种类车辆出厂日期1998年1月1日前1998年1月1日起轿车汽油8785微型客车、货车汽油9088轻型客车、货车、越野车汽油n≤4300r/min9492汽油n4300r/min9795柴油10098中型客车、货车、大型客车汽油9795柴油103101重型货车P≤147kW10199P147kW105103注：P——按生产厂家规定的额定功率。表5-15b汽车加速行驶车外噪声限值（GB1495—2002）汽车分类噪声