搜索
第一章绪论1.什么是物理性污染？人类生活的物理环境要素在环境中超过适宜范围时形成的污染。2.物理性污染有何特点？①局部性，区域性和全球性很少见。②无后效性，在环境中不会残存，污染源消失后，污染即消失。第二章噪声污染及控制目录第一节概述第二节噪声污染控制声学基础第三节噪声评价第四节噪声的测量第五节城市噪声源分析与预测第六节环境噪声影响评价第七节噪声控制技术第一节概述1.1声音与噪声声音定义：是物体的振动以波的形式在弹性介质中进行传播的一种物理现象。声音的作用：提供人类活动所依赖的信息；人与人之间交换感情、传递信息的工具。噪声定义：从广义上来讲，凡是人们不需要的，使人厌烦并干扰人的正常生活、工作和休息的声音统称为噪声。1.2噪声的主要特性噪声是一种感觉性污染，传播时不会遗留下有毒有害的化学污染物质。对噪声的判断与个人所处的环境和主观愿望有关。噪声源的分布广泛而分散，噪声具有能量性。但由于传播过程中发生能量的衰减，因此其影响范围有限。噪声具有波动性和难避免性。噪声无孔不入、避之不及。噪声具危害潜伏性。暴露在90dB左右的噪声条件，能够忍受，但会对听力造成伤害。1.3噪声来源交通运输：城市主要的噪声源工业生产：造成职业性耳聋的主要原因社会生活：在城市噪声源中的比重上升建筑施工：其噪声影响面很大1.4噪声危害a、对人体的生理影响b、对人体的心理影响c、对孕妇和胎儿的影响d、对生产活动的影响e、对动物的影响f、对物质结构的影响1.5噪声的利用噪声发电:目前，韩国研究人员金智勋等人利用剑桥大学的研究成果，并利用人耳吸收声波的原理，制造出了仿照人耳吸收声音的鼓膜的噪声发电机。噪声制冷:目前世界上正在开发一种新的制冷技术，即利用微弱的声振动来制冷的新技术，第一台样机已在美国试制成功。噪声除尘:高能量的噪声能使粉尘相聚,可促进除尘噪声增产噪声除草噪声诊病第二节噪声污染控制声学基础声学：是研究介质中机械波的产生、传播、接受和效应的的物理学分支科学。现代声学研究内容：涉及声子运动、声子和物质的相互作用，以及一些准粒子和电子等微观粒子的特性。物理声学是声学研究基础，声学是物理学最好的一个研究方向。2.1声波的生产2.1.1声源2.1.2声波的产生：声源产生的振动通过媒介以声波的形式向外传播。分为空气声、水声和固体声。横波也称“凹凸波”。质点的振动方向与波的传播方向垂直。横波在传播过程中，凡是波传到的地方，每个质点都在自己的平衡位置附近振动。纵波是指振动方向与传播方向一致或平行的一类波，即媒介（质点）的运动方向同波的运动方向相同或相反。如空气中声波传播靠空气分子交替的压缩和扩张完成波长是指相邻两个密部或疏部之间的距离。固体有切变弹性，所以在固体中能传播横波，液体和气体没有切变弹性，因此只能传播纵波，而不能传播横波。2.1.3声波的基本物理量声压——声音在媒质中引起的附加压强。符号P，单位帕（Pa）声强——声音的强度,指1秒内通过声音前进方向垂直1平方米面积上的能量,用J表示，单位是瓦/平方米。计算公式：声功率——声源在单位时间内通过某一面积的声能.声频——声源在单位时间内振动的次数称为声频率,单位赫兹(Hz).人耳只能听到频率在20~20000Hz的声音.低于20Hz为次声,高于20000Hz为超声.次声来源?危害多大？2.1.4声波的基本类型理想流体：理想流体介质，就是介质在运动过程中没有能量的损耗，即介质是无粘的。在流体介质中声波传播过程的研究中，还必须假设介质是连续、静态和均匀的流体，并且在介质中传播的是小振幅声波。小振幅声波，即：声压比大气压要小得多;质点的位移比波长要小得多;质点振动速度比声速要小得多;介质密度的相对变化要远远小于1。波动方程：声波方程：声振动必须满足三个基本的物理定律，即牛顿第二定律、质量守恒定律以及描述压强、温度、体积等状态参数的状态方程。应用这三个定律可以推导出声波传播中的运动方程。牛顿第二定律导出声波的运动方程：质量守恒定律连续性方程：温度、体积等状态参数（PV=nRT)状态方程：综合上述三方程得出声波的波动方程：空间行波在同一时刻由相位相同的各点构成的轨迹曲面称为波阵面，波阵面垂直于波传播的方向。平面波是波阵面为平面的波，球面波是波阵面为同心球面的波，而柱面波是波阵面为同轴柱面的波。平面声波:振辐恒定，媒质具有特性阻抗。声阻抗率（Zs)定义：在声场中某位置的声压与该位置质点振动速率之比Zs=p/u。单位帕*秒/米（Pa·s/m）球面声波通常具有如下的传播特性：振辐不是一个常数，而与声波的传播距离成反比，即随r的增加而减少。在三维空间中只需取某点到声源的距离，即同心球的半径r为参数。2.2声波的反射与透射当声波入射到两种介质时，一部分会经界面反射返回（反射波），另一部分则透入另一介质（透射波）。通常用声压（或声强）的反射系数（γp、γI）和透射系数（τp、τI）来表示界面处声波的反射、透射特性。平面声波垂直入射：γp=？γI=？τp=？τI=？（P28）讨论无限介质：当介质2比1硬；当介质2比1软。工程实际中有很多介质是有限大小的，比如隔声墙。设有一厚度为h，特性阻抗Z2的中间介质置于特性阻抗为Z1的无限介质中。讨论此时的透射性。声波通过中间层时的透射特性不仅与两种介质的特性阻抗比有关，还与中间层的厚度h以及声波在中间层的波数k2有关。透射系数tp=当k2h1时，说明在中间层相对于波长而言很小的情况下，中间层在声学上就象不存在一样，声波能够全部通过。当k2h=n时，说明当中间层的厚度等于半波长的整数倍时，声波可以完全透过，就象中间层不存在一样。当k2h=（n-1/2），即中间层的厚度为1/4波长的奇数倍时，声波完全不能透过，中间层隔绝了声波。这一规律为隔声技术提供了理论基础。斜入射声波的反射、折射入射声波、反射声波与折射声波满足折射定律：入射声波在界面失去的能量与入射声能量之比称为吸声系数，用α表示：α=1-γp22.3声级2.3.1声压级的计算声压级(L)是声压的平方与纯音听阈声压平方之比的对数值,并取1/10作为单位,定名为分贝(dB).计算公式如下:仅可听闻的声压级为:震耳欲聋的声压级为:注:除声压级外,噪声的量度还包括声强级，声功率级。二者计算公式如下:声强级:声功率级:与声压级一样，声强级与声功率级都是描述空间某处声音强弱的物理量，在自由声场中，它们在数值上近似相等。城市区域环境噪声标准---GB3096-930类标准适用于疗养区、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。1类标准适用于以居住、文教机关为主的区域。乡村居住环境可参照执行该类标准。2类标准适用于居住、商业、工业混杂区。3类标准适用于工业区。4类标准适用于城市中的道路交能干线道路两侧区域，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)限值也行该类标准。2.3.2声压级的加和及平均例1:两个不同声压级L1和L2相加,求L1+2?(推导)例2：几个声压级的平均值（Ln)如何求？分贝和增值表：其中⊿L：声压级的迭加计算要遵守对数运算法则,几个声压级相加由其中最大的一个来决定,其它几个较小的声压级对总声压级贡献不大,而且随声压差增大,这种贡献递减.级的相减声场中的总声压级为LT，背景噪声的声压级为LB，真实噪声声压级为LS。由声的相加可得出：扣除背景噪声后的真实噪声级为：2.4声源的辐射2.4.1声场:声波影响所及的范围称为声场。近场（远场）：对于辐射表面比较大的声源，在离声源的距离与声源的几何尺寸可以比拟的的范围内的声场。反之称为远场。自由场：声场所处的介质是均匀的，而且没有反射面叫自由场。半自由场：如果所处的范围比较大，除地面外，其它反射可以忽略。2.4.2声辐射的指向特性多数声源向周围辐射的声能不均匀，有的方向强，有的方向较弱，通过指向性因数（Q）、指向性指数（DI）可描述声源的特指性。2.4.3点声源2.4.4线声源2.4.5面声源2.5噪声的衰减声源在传播过程中会发生衰减，声波的衰减通常包括五个方面（总的衰减值则得各项之和）：声随距离的发散传播引起的衰减（Ad)（从r1到r2处)空气吸收引起的衰减(Aa)20℃的空气衰减公式：f声波频率、d、传播距离Φ相对湿度对不同温度的衰减公式：⊿T指与20℃相差的温度、β=4×10-6地面吸收引起的衰减(Ag1)适用条件：预测点距声源50米以上；声源距地面高度和预测点距地面高度平均值小于3米；声源与预测点的地面类型被草地、森林、水体等覆盖。衰减计算式：（不管传播多远，地面衰减的上限是10dB）声屏障引起的衰减气象条件引起的衰减对声波影响较大的是风和温度（影响声速）、雨雪雾等对声波散射引起的衰减量比较小，大约1000米衰减0.5dB.※第三节噪声评价3.1响度、等响曲线和响度级（1）响度级如果某一频率的纯音和1000Hz的纯音听起来一样响时，1000Hz纯音所对应的声压级就是该待定声音的响度级。用LN表示，单位：方（phon)。例：一纯音：Lp=95dB，f=30Hz，听起来和Lp=70dB，f=1000Hz的一样响，则该纯音的响度级LN=70方（2）等响曲线同样响度级时，频率和声压级的关系曲线。P36图12（3）响度用来描述声音大小的主观感觉量。用N表示，单位为宋（sone)。规定响度级为40方时响度为1宋。经验得出，响度级每增加10方，响度增加一倍：（phon)(sone)（4）斯蒂文斯响度的计算宽频带噪声中，不同频率噪声之间会产生掩蔽效应。因此需考虑计权因素：响度指数最大的频带贡献最大，其他频带对总响度的贡献应乘上一个小于1的修正因子。此修正因子和频带宽度的关系为：注:1/3倍频程，即在两个相距为1倍频程的频率之间插入两个频率，其4个频率成如下比例：f1、f2为任一频程的下限频率和上限频率：当n=1/3,称为1/3倍频程，n=1称倍频程。各频程的中心频值：带宽()n=1,=0.707f0;n=1/3=0.23f0例:由下表所列频谱(倍频带)给出的声压级，求出这一声音的响度。解:=25+0.3×(93-25)=45.4宋3.2.A声级：环境噪声的度量，不仅与噪声的物理量有关，还与人对声音的主观听觉有关.20世纪30年代人们选取了40方、70方、100方这三条曲线,按这三条曲线的反曲线设计了由电阻、电容等电子器件组成的计权网络,设置在声级计上,使声级计分别具有A、B、C计权特性。用声级计的A、B、C计权网络分别测出的声级即为A声级、B声级、C声级。人们总结具有A、B、C计权特性的声级计近40年的实际使用经验，发现A声级能较反映人对噪声的主观感觉.因此根据听觉特性，在声学测量仪器中设置有“A计权网络”使收到的噪声在低频时有较大的衰减而在高频甚至有所放大.A声级反映了人耳对低频和高频不敏感的听觉特性。许多与噪声有关的国家规范都是按AA计权声级是模拟人耳对55分贝以下低强度噪声的频率特性；B计权声级是模拟人耳对55分贝到85分贝的中等强度噪声的频率特性；C计权声级是模拟高强度噪声的频率特性；D计权是对噪度参量的模拟，专用飞机噪声的测量。3.2.1等效连续A声级我国工业企业噪声检测规范(草案)规定：稳态噪声，测量A声级；非稳态噪声，测量等效连续声级，或测量不同A声级下的暴露时间。等效连续声级(LAeq):用能量平均的方法以A声级表示该段时间内的噪声大小,公式如下,单位为dB：LAeq在T段时间内的等效连续A声级,LpA指T时间A声级,T连续采样时间如果采取等间隔采样,计算公式为:Li第i次取样的A声级,N为取样总数非稳态噪声工作环境下，一个工作日（8）小时的等效连续A声级（或噪声暴露率）可通过下式计算（P43）：n为中心声级的段号数，n=1～8；T为n段中心声级在一个工作日内所积办的时间min；480为8h的分钟数。例：某工人一天工作8h，受噪声的影响状况如下：每小时4次噪声达到102dB，每次持续6min，1次达106dB，持