第六章噪声及振动环境

人因工程学第六章噪声环境人因工程学第六章噪声环境第一节声音的度量1第二节噪声及其对人的影响2第三节噪声测量及评价标准3第四节噪声控制4人因工程学一、声音的物理度量（一）声压、声压级1、声压：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。是表示声音强弱的物理量，用P表示，单位是帕（Pa）。普通人们谈话声的声压约为2×10-2Pa～7×10-2Pa载重汽车行驶产生的声压约为0.2Pa～1Pa（1）听阈声压:刚能听到的声音的声压值。（2）痛阈声压:感到疼痛的声音的声压值。第一节声音的度量人因工程学第一节声音的度量2、声压级为什么引入声压级？声压级是声压与基准声压之比的以10为底的对数乘以20，用符号表示，单位是分（dB）。0lg20ppLpP0为基准声压（P0=2×10-5Pa）人因工程学表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第一节声音的度量人因工程学(二)声压级合成法则1、声压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（i=1，2，…，n）niitPP122第一节声音的度量人因工程学第一节声音的度量2、声压级合成（i=1，2，…，n）声压级合成法则推导:由声压级的定义可知niLPtPiL11.010lg1020lg10PPLiPiniiniittPtPPPPPPPPL1202012200lg10lg10lg10lg20人因工程学故:PiLiPP1.02010因此，总声压级：niLPtPiL11.010lg10第一节声音的度量人因工程学第一节声音的度量3、求声源声压级PiPt为总声压级，Pi为声源声压级,Pb为背景声级根据声压合成法则，声源声压级计算如下:222bitPPP)1010lg(101.01.0PbptLLPiL人因工程学第一节声音的度量（三）频谱分析1、什么是频谱？各种声源发出的声音大多是由许多不同强度，不同频率的声音复合而成。具有不同频率(或频段)成分的声波具有不同的能量，这种频率成分与能量分布的关系称为声的频谱。2、什么是频谱分析？将声源发出的声音强度按频率顺序展开，使其成为频率的函数，并考察变化规律，称为频谱分析。人因工程学3、什么是频程？为了便于实际测量和分析，人为地把声频范围划分为几个小的频段，在每一个频段中，上限频率与下限频率之间的距离称为频程，它以上限频率和下限频率之比的对数表示，此对数通常以2为底。第一节声音的度量人因工程学或式中为倍频程数。为上限频率，为下限频率122logfnf122nffn1f2f第一节声音的度量人因工程学表6-3倍频程的频率范围中心频率/Hz31.563125250500频率范围/Hz22.5～4545～9090～180180～354354～707中心频率/Hz100020004000800016000频率范围/Hz707～14141414～28282828～56565656～1121211212～22424第一节声音的度量人因工程学第一节声音的度量4、频谱图各频率成分与能量分布关系的图形称为频谱图以频率为横坐标，以声压级(或声功率级)为纵坐标进行绘图，如图所示。人因工程学二、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•统计声级第一节声音的度量人因工程学（一）声音的响度级与响度1、响度级响度级是人们对噪声进行主观评价的一个基本量，用LN表示，单位为方(phon)。响度级(方值)就等于该纯音的声压级数，即与该声音同样响度的1000赫兹纯音的声压级。第一节声音的度量人因工程学第一节声音的度量2、等响度曲线人因工程学3、响度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.4、响度与响度级的关系式为NLNlg22.3340第一节声音的度量人因工程学第一节声音的度量()tmtmNNFNN5、总响度式中，Nt为总响度指数（宋）；Nm为各频带中响度指数最大者；F为倍频程选择系数。对倍频程F=0.3；对1/3倍频程F=0.15。人因工程学（二）计权声级1、声级:通过计权网络测得的声压级称为计权声级，简称声级。为使噪声测量结果与人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，对噪声进行测量。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。第一节声音的度量人因工程学2、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。第一节声音的度量人因工程学一般设置A、B和C三种计权网络，其中A计权网络是模拟人耳对40方纯音的响应，当信号通过时，其低频段（500Hz以下）的声音有较大的衰减；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；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。第一节声音的度量人因工程学3、A、B、C声级不同计权网络测量的结果，分别标以dB（A）、dB（B）或d（C），称为A声级、B声级声级。原来规定70dB以下用A声级计，70～90dB用B声级计，90dB以上用C声级计。后来研究表明，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。第一节声音的度量人因工程学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声级第一节声音的度量人因工程学（三）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)式中，LPA(t)为瞬间A声级（dB(A)）;T为总测量时间（s）。TtLeqdtTLPA0)(1.0101lg10第一节声音的度量人因工程学（四）统计声级统计声级物理定义为达到或大于某一声级的概率，用符号Ls表示噪声的统计特征符合正态分布，则25060eqdLL1090dLL第一节声音的度量人因工程学第二节噪声及其对人的影响一、噪声及其来源二、噪声对听力的影响三、噪声对其他生理机能的影响四、噪声对心理的影响五、噪声对语言交流的影响六、噪声对作业能力和工效的影响人因工程学一、噪声及其来源噪声:通常是指一切对人们生活和工作有妨碍的声音，或者说凡是使人烦恼的、讨厌的、不愉快的、不需要的声音都是噪声。噪声来源:工业噪声：主要包括空气动力噪声、机械噪声和电磁噪声交通噪声：主要指的是机动车辆、火车、飞机和船舶噪声。建筑施工噪声：建筑施工噪声声音强度很高又属于露天作业，污染严重社会噪声：社会噪声主要指社会活动和家庭生活所引起的噪声第二节噪声及其对人的影响人因工程学二、噪声对听力的影响持续性的强烈噪声会使人的听力受到损害噪声性耳聋:对200Hz、1000Hz和2000Hz三个频率的平均听力损失超过25dB，称为噪声性耳聋。噪声性耳聋:与噪声的强度、噪声的频率及接触的时间有关.第二节噪声及其对人的影响人因工程学三、噪声对其他生理机能的影响第二节噪声及其对人的影响对神经系统的影响头痛、耳鸣、多梦、失眠、心慌、记忆力衰退等症状对内分泌和心血管系统的影响:内分泌失调,心血管病对消化系统的影响:消化不良、食欲不振、胃功能紊乱等症状。人因工程学四、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。第二节噪声及其对人的影响人因工程学五、噪声对语言交流的影响声音的掩蔽效应语言干扰级(SIL)第二节噪声及其对人的影响国际标准化组织(1SO):把500Hz，1000Hz，2000Hz，4000Hz为中心频率的4个声压级的算术平均值定义为语言干扰级，单位是dB。语言干扰级(SIL):是评价噪声对语言通讯干扰程度的评价参量。人因工程学六、噪声对作业能力和工效的影响噪声直接或间接地影响工作效率噪声干扰对人的脑力劳动有消极影响,注意力不集中,工作效率下降.第二节噪声及其对人的影响人因工程学第三节噪声测量及评价标准一、噪声的测量（一）室内噪声的测量图6-3为声级计。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数字式声级计人因工程学（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。第三节噪声测量及评价标准人因工程学（三）交通车辆噪声的测量1.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。2.测量行驶时车外的噪声，测点取距离车体中心线7.5米、距地面或轨道上方1.2m高处。第三节噪声测量及评价标准人因工程学二、噪声评价标准以等效连续声级为指标以等效连续声级、统计声级为指标以语言干扰声级为指标第三节噪声测量及评价标准人因工程学(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)中国噪声标准第三节噪声测量及评价标准人因工程学表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/hISO（1971年）允许噪声级/dB(A)美国政府（1969年）美国工业卫生医师协会（1977年）84211/21/490939799102115（最高限9095100105110115859095100105110(一)国外噪声标准1.国外听力保护的噪声标准（A声级）第三节噪声测量及评价标准人因工程学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第三节噪声测量及评价标准人因工程学表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第三节噪声测量及评价标准人因工程学表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第三节噪声测量及评价标准人因工程学表6-9非住宅区室内噪声标准场所允许值/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第三节噪声测量及评价标准人因工程学（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年国家卫生部正式颁布《工业