人因工程学(王雁)第6章-噪声及振动环境

第六章噪声及振动环境基本要求掌握声音的物理度量；了解人耳对声音的主观感觉；了解噪声对人的影响；了解噪声评价标准；重点掌握噪声的测量及控制途径。第一节声音及其度量一、声音的基本概念物体的振动产生声音，振动发声的物体被称为声源。声音的形成是由振动的发生与传播这两个环节组成。声音的三个重要的物理量：频率、波长、声速。一、声音的基本概念（一）频率声源每秒钟振动的次数称为频率，以f表示，单位为赫兹（Hz）。人耳能感受到的频率范围是20～20000Hz。低于20，次声波；高于20000，超声波。在声频范围内，声波的频率愈高，声音显得愈尖锐；反之，显得低沉。低频声波：20～300；中频声波：300～1000；高频声波：1000～20000一、声音的基本概念（二）波长声波在一个波动的周期内传播的距离称为波长，记作λ，单位为m。（三）声速声波在媒介中传播的速度称为声速，用c表示，单位为m/s。一、声音的基本概念式中，λ为波长（m）；c为声速（m／s）；f为频率（Hz）。fc/频率、波长和声速之间的关系：二、声音的物理度量（一）声压、声压级声波在空气传播过程中，引起空气质点振动导致空气压强变化叫声压。声压是表示声音强弱的物理量，用P表示，单位是帕（Pa）。正常人耳刚刚能听到的最低声压称为听阈声压，约为2×10-5Pa；使人耳产生疼痛感觉的声压称为痛阈声压，约为20Pa。二、声音的物理度量通常用对数值来度量声压，称为声压级。声压级是声压与基准声压之比的以10为底的对数乘以20，用符号Lp表示，单位是分贝（dB）。0lg20ppLp式中，Lp为声压级（dB）；P为声压（Pa）；P0为基准声压（P0=2×10-5Pa）表6-1各种环境的声压和声压级声压N/m2声压级/dB环境举例声压N/m2声压级/dB环境举例63020063206.32.00.630.201501401301201101009080火箭发射喷气式飞机附近开坯锻锤，铆钉枪大型球磨机大型鼓风机附近纺织车间汽车喇叭声公共汽车上0.0630.0200.00630.00200.000630.000200.0000630.000020706050403020100繁华大街上普通说话微型电机工作时安静房间内轻声谈话树叶落下的沙沙声乡村安静夜晚刚刚能听到的声音niLPtPiL11.010lg10niitPP122二、声音的物理度量（二）声压级合成法则若在某点分别测得几个声源的声压为P1，P2，…，Pn，该点总声压Pt满足：二、声音的物理度量背景声压级根据声压合成法则有：222bitPPP)1010lg(101.01.0PbptLLPiL三、人耳对声音的主观感觉声音的响度级与响度；计权声级；等效连续声级；统计声级。三、人耳对声音的主观感觉（一）声音的响度级与响度人感觉到的声音的大小，不仅与声压级有关，也与声音的频率有关。响度级是人们对声音进行主观评价的一个基本量，它反映了声压级和频率两者对人耳听觉的综合作用效果。用LN表示，单位为方(phon)。响度级(方值)就等于与该声音同样响的1000赫兹纯音的声压级。等响曲线上的数字表示声音的响度级，每条曲线的响度级方值，也就是频率为1000赫兹的纯音的声压级分贝值。图6-2等响曲线三、人耳对声音的主观感觉声音的响度是人耳对声音强度所产生的主观感觉量，它与人对声音响亮程度的主观感觉成正比。响度用N表示，单位为宋（sone），并规定1宋=40方。响度与响度级的关系式为：NLNlg22.3340401.02NLN三、人耳对声音的主观感觉（二）计权声级为使噪声测量结果与人耳对噪声的主观感觉量一致，通常在声学测量仪器中，引入一种模拟人耳听觉在不同频率上的不同感受特性的计权网络，对不同频率的客观声压给与适当增减，这种修正的方法叫频率计权。通过计权网络测得的声压级称为计权声级，简称声级。它是在人耳可听范围内按特定频率计权而合成的声压级。三、人耳对声音的主观感觉频率计权电网络在声学测量仪器中，通常根据等响度曲线，设置一定的频率计权电网络，使接收的声音按不同程度进行频率滤波，以模拟人耳的响度感觉特性。一般设置A、B和C三种计权网络，其中：1.A计权网络是模拟人耳对40方纯音的响应，当信号通过时，其低、中频段（1000Hz以下）的声音有较大的衰减；2.B计权网络是模拟人耳对70方纯音的响应，它使接收、通过的低频声音有一定的衰减；3.C计权网络是模拟人耳对100方纯音的响应，在整个可听频率范围内有近乎平直的特性。使所有频率的声音近乎平直通过。三、人耳对声音的主观感觉A、B、C声级不同计权网络测量的结果，分别标以dB（A）、dB（B）和dB（C），称为A声级、B声级、C声级。研究表明，无论声强多大，A声级都能较好地反映人耳的响应特征，所以，如无特殊说明，基本都用A声级表示噪声评价指标。表6-4为几种常见声源的A声级。A声级/dB声源20～3040～6060～708090100～110轻声耳语普通办公室内普通交谈声，小型空调机大声交谈，收音机，较吵的街道空压机站，泵房，嘈杂的街道织布机，电锯，砂轮机，大鼓风机表6-4几种常见声源的A声级三、人耳对声音的主观感觉三、人耳对声音的主观感觉（三）等效连续声级等效连续声级是指某一段时间内的A声级能量平均值，简称等效声级或平均声级，用符号Leq表示，单位是dB(A)。可用积分声级计直接测量。式中，LPA(t)为瞬间A声级［dB(A)］；T为总测量时间（s）。TtLeqdtTLPA0)(1.0101lg10（四）统计声级统计声级的物理定义为达到或大于某一声级的概率，用符号Ls表示。如L10=70dB表示整个测量期间噪声大于等于70dB的概率为10%。如果噪声的统计特征符合正态分布，则25060eqdLL1090dLL三、人耳对声音的主观感觉第二节噪声及其对人的影响一、噪声及其来源噪音在工作环境和公共生活中无处不在，形成噪音污染。噪音通常是指“与目前状况无信息方面的联系或与完成眼下任务无关的听觉刺激物”。与任务有关但无信息量的声音在效果上和与任务无关的声音一样。2000年温州市区噪声污染总体水平依然严重，其中生活噪声影响最大。一、噪声及其来源噪声来源包括工业噪声、交通噪声、施工噪声、社会噪声二、噪声对听力的影响二、噪声对听力的影响噪声对人的听觉器官的损害大致分为两种：听觉疲劳、噪声性耳聋。听力损失与噪音强度成正比：80到90分贝只引起轻度听阈位移，大约在8-10分贝。噪音增加到100分贝时，听阈位移可高达50-60分贝听力损失与噪音的持续时间成正比100分贝暴露10分钟损失16分贝，暴露100分钟损失32分贝听力恢复所需要的时间与噪音的强度和时间成正比轮流在噪音和安静的环境下可减少听力损失三、噪声对其它生理机能的影响对神经系统的影响。失眠、多梦、头痛、心慌、记忆力衰退。对内分泌和心血管系统的影响。内分泌紊乱、心跳过速、高血压、动脉硬化、冠心病。对消化系统的影响。胃肠炎、胃溃疡。吵闹噪音会形成“惊觉反射”，其特征是肌肉收缩，眨眼，头部突然动作，呼吸运动更深、更慢，心率有小的变化，以及瞳孔扩张。身体外围区域，特别是皮肤的血管直径也有适度减小。所有这些反应都是相对短暂的，很快就恢复正常或接近正常水平。随着重复暴露于这个噪音,响应的幅度也减小了。四、噪声对心理的影响噪声对心理的影响主要是使人产生烦恼、焦急、讨厌、生气等不愉快的情绪。脉冲噪声比连续噪声的影响更甚，响度越大影响也越大。“脉冲噪音”定义为上升到峰值强度的时间小于35ms，持续到低于峰值20dB(A)的时间小于500ms的声波。脉冲噪音声压峰值（dB（A））每8小时最大允许脉冲数14010013531613010001253162120891311531623112.457600五、噪声对语言交流的影响声音的掩蔽效应一个声音由于其它声音的干扰而使听觉发生困难，需要提高声音的强度才能产生听觉，这种现象成为声音的掩蔽效应。声音高于噪音20分贝，比较理想声音高于噪音10分贝，可以听清声音接近或等于噪音，勉强听清声音低于噪音10分贝，完全听不清六、噪声对作业能力和工效的影响噪音干扰人的复杂脑力劳动噪音使学习新的技能变得困难工作效率的影响机加工:噪音降低25分贝,废品减少了50%装配:噪音降低了20分贝,产量增加了30%打字:噪音降低了25分贝,打字错误率降低30%第三节噪声测量及评价标准一、噪声的测量（一）室内噪声的测量测量室内噪声时，将声级计传声器放在操作人员耳朵处或放在工作面附近，选择若干个测点，进行测量。若噪声有明显变化或出现间隙，则还应测量等效连续声级。图6-3数字式声级计（二）机器设备噪声的测量（1）外形尺寸小于30cm的小型设备，测点距其表面30cm左右。（2）外形尺寸在30～100cm的中型设备，测点距其表面50cm左右。（3）外形尺寸大于100cm的较大型设备，测点距其表面100cm左右。（4）大型或特大型设备，测点距其表面100～500cm左右。一、噪声的测量一、噪声的测量（三）交通车辆噪声的测量测量行驶中的车辆的噪声，应在平坦开阔的区间中进行工作。测量行驶时车内的噪声，要求车窗紧闭，测点选择在车内中央且离地1.2m处、在司机、乘客的头部附近，分别记录加速、满载、惯性行驶及制动时的情况。测量行驶时车外的噪声，测点取距离车体中心线7.5m、距地面或轨道上方1.2m高处。(一)国外噪声标准听力保护的噪声标准（A声级）环境噪声标准(二)中国噪声标准二、噪声评价标准表6-5听力保护的噪声标准（A声级）每个工作日允许工作时间/h允许噪声级/dB(A)ISO（1971年）允许噪声级/dB(A)美国政府（1969年）允许噪声级/dB(A)美国工业卫生医师协会（1977年）84211/21/490939699102115（最高限）9095100105110115859095100105110二、噪声评价标准1.国外听力保护的噪声标准（A声级）2.国外环境噪声标准1971年ISO提出的ISORl996环境噪声标准是：住宅区室外噪声标准为35～45dB(A)。不同时间应按表6-6修正，不同地区按表6-7修正，室内按表6-8修正。非住宅区的室内噪声标准见表6-9。时间修正值/dB(A)白天晚上深夜0-5－10～－15表6-6不同时间环境噪声标准修正表二、噪声评价标准表6-7不同地区环境噪声标准修正表地区修正值/dB(A)乡村住宅、医院疗养区郊区住宅、小马路市区工商业和交通混合区城市中心工业地区0＋5＋10＋15＋20＋25二、噪声评价标准表6-8室内噪声标准修正表窗户条件修正值/dB(A)开窗单层窗双层窗-10-15-20表6-9非住宅区室内噪声标准场所修正值/dB(A)办公室、商店、小餐厅、会议室大餐厅、带打字机的办公室、体育馆大的打字机室车间(根据不同用途)35455545～75二、噪声评价标准（二）中国噪声标准我国曾先后公布了多个重要的噪声标准，如《工业企业噪声卫生标准》、《城市环境噪声标准》和《机动车辆噪声标准》等。2002年经国家卫生部正式《工业企业设计卫生标准》GBZ1-2002中规定：具有生产性噪声的车间应尽量远离其它非噪声作业车间、行政区和生活区；噪声较大的设备应尽量将噪声源与操作人员隔开；工艺允许远距离控制的，可设置隔声操作(控制)室。工作场所操作人员每天连续接触噪声8小时，噪声声级卫生限值为85dB(A)。二、噪声评价标准表6-10工作地点噪声声级的卫生标准日接触噪声时间/h卫生限值/dB(A)8854882911941/2971/41001/8103最高不得超过115[dB(A)]二、噪声评价标准表6-11城市区域环境噪声标准值地区声级/dB(A)白天（7～21时）声级/dB(A)夜间特别需要安静地区一般居民、文教区居民、商业、工业混杂区工业区城市