武理工环境监测教案07噪声污染监测.docx

Chaptre7噪声污染监测教学目的声音和噪声；声音的物理特性和量度；噪声的物理量和主观听觉的关系；噪声测量仪器；噪声标准；噪声监测；教学重点声音的物理特性和量度；噪声的物理量和主观听觉的关系；噪声标准；噪声监测；教学方法课内安排4个学时，实验教学4个学时。必读教材和参考书页码教材：330-340；342-359；多媒体课件：讲授提纲声音的物理特性和量度、噪声的物理量和主观听觉的关系、噪声标准，城市环境噪声、工业企业噪声监测方案、监测方法；在工业生产过程中，噪声污染和水污染、空气污染、固体废物污染等一样是当代主要的环境污染之一。但噪声与后者不同，它是物理污染（或称能量污染）。一般情况下它并不致命，且与声源同时产生同时消失，噪声源分布很广，较难集中处理。由于噪声渗透到人们生产和生活的各个领域，且能够直接感觉到它的干扰，不象物质污染那样只有产生后果才受到注意，所以噪声往往是受到抱怨和控告最多的环境污染。7.1.1. 声音和噪声的概念声音的本质是波动。声音是物体的震动以波的形式在弹性介质中进行传播的一种物理现象。频率在2020000Hz范围。广义上来讲，人们生活和工作所不需要的声音叫噪声，从物理现象判断，一切无规律的或随机的声信号叫噪声。有序声：乐声；无序声：噪声。*声音的传媒介质有空气、水和固体；它们分别称为空气声、水声和固体声等。噪声监测主要讨论空气声。7.1.2. 噪声污染的特点感觉污染；物理污染；有限污染；噪声是一种感觉污染；不带来化学污染物质，只是由于声能一一人耳朵一一危害；噪声的分布广泛而分散，噪声污染的影响范围是有限的，传播不远；能量衰减；噪声产生的污染没有后效作用，声源停止，噪声消失，无积累现象，不留痕迹。转为空气分子无规则运动热能。7.1.3. 噪声来源环境噪声的来源有四种：一是交通噪声，包括汽车、火车和飞机等所产生的噪声；二是工厂噪声，如鼓风机、汽轮机，织布机和冲床等所产生的噪声；三是建筑施工噪声，象打桩机、挖土机和混凝土搅拌机等发出的声音；四是社会生活噪声，例如，高音喇叭，收录机等发出的过强声音。7.1.4. 噪声危害干扰人们的睡眠和工作，强噪声会使人听力损失。这种损失是累计性的，在强噪声下工作一天，只要噪声不是过强（120分贝以上），事后只产生暂时性的听力损失，经过休息可以恢复；但如果长期在强噪声下工作，每天虽可以恢复，经过一段时间后，就会产生永久性的听力损失，过强的噪声还能杀伤人体。损伤听力，造成噪声性耳聋。90分贝下20%聋，85分贝下10%耳聋干扰睡眠，影响工作效率。噪声会影响人的睡眠质量和数量。连续噪声可以加快熟睡到轻睡的回转，使人熟睡时间缩短；突然的噪声可使人惊醒。一般40dB连续噪声可使10%的人受影响，70dB连续噪声可使50%的人受影响突然的噪声40dB时，使10%的人惊醒；60dB时，使70%的人惊醒干扰语言通讯影响人的心理变化诱发多种疾病噪声一紧张一肾上腺素t一心率t,血压t；噪声一耳腔前庭一眩晕、恶心、呕吐（晕船）；噪声一神经系统一失眠，疲劳，头晕、疼，记忆力下降。7.2.声音的物理特性和量度7.2.1.声音的发生、频率、波长和声速当物体在空气中振动，使周围空气发生疏、密交替变化并向外传递，且这种振动频率在20-20000Hz之间，人耳可以感觉，称为可听声，简称声音。频率低于20HZ的叫次声，高于20000HZ的叫超声，它们作用到人的听觉器官时不引起声音的感觉，所以不能听到。声源在一秒钟内振动的次数叫频率，记作fo。单位为Hz。振动一次所经历的时间叫周期，记作T,单位为so显然，频率和周期互为倒数，即T=IZfb沿声波传播方向，振动一个周期所传播的距离，或在波形上相位相同的相邻两点间的距离作波长，记为入，单位为m。一秒时间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是：c=f声速与传播声音的媒质和温度有关。在空气中，声速(C)和温度的关系可简写为：C=331.4+0.607t常温下，声速约为345m/s。7. 2.2.声功率、声强和声压(一)声功率(W)声功率是指单位时间内，声波通过垂直于传播方向某指定面积的声能量。在噪声监测中，声功率是指声源总声功率。单位为W。(二)声强(P)声强是指单位时间内，声波通过垂直于声波传播方向单位面积的声能量。单位为Ws2o(三)声压(P)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。声波在空气中传播时形成压缩和稀疏交替变化，所以压力增值是正负交替的。通常讲的声压是取均方根值，叫有效声压，故实际上总是正值，对于球面波和平面波，声压与声强的关系是：1 =P2/p*c式中;p空气密度，如以标准大气压与20c时的空气密度和声速代入,得到p*c=408国际单位值，也叫瑞利。称为空气对声波的特性阻抗。7.2.3.分贝、声功率级、声强级和声压级（一）分贝人们日常生活中遇到的声音，若以声压值表示，由于变化范围非常大，可以达六个数量级以上，同时由于人体听觉对声信号强弱刺激反应不是线性的，而是成对数比例关系。所以采用分贝来表达声学量值。所谓分贝是指两个相同的物理量（例且A1和A。）之比取以10为底的对数并乘以10（或20）。N=10IgAi/Ao分贝符号为“dB”，它是无量纲的。在噪声测量中是很重要的参量。式中上A。是基准量（或参考量），且是被量度量。被量度量和基准量之比取对数，这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（二）声功率级1w=IOIgWZWo式中：1w声功率级（dB）；W声功率（W）；W0基准声功率，为IO12W（三）声强级1i=10IgI/I0式中：1i声强级（dB）Im声强（W/m2）;Io基准声强，为IO12W/m2（四）声压级1p=10IgP2ZPo2=201gPZP0式中：1P声压级（dB）,P声国Pa）；Po基准声压，为2*10小,该值是对IOOOHz声音人耳刚能听到的最低声压。7.2.4.噪声的登加和相减（一）噪声的叠加两个以上独立声源作用于某一点，产生噪声的叠加。声能量是可以代数相加的，设两个声源的声功率分别为WI和W2,那么总声功率：W总=W+W2O而两个声源在某点的声强为h和1时，叠加后的总声强I总=h+1。但声压不能直接相加。由于I1=P12PC,I2=P22ZPC故P,=p12+p22又(P1/Po)2=101p,z,°(P2/Po)2=101PMo故总声压级：1p=101g(P2+p22)P02)=101g(101p,z,°+101p2z,0)如1P1=1P2，即两个声源的声压级相等，则总声压级：1p=1pi+101g2S=Si1P1÷3(dB)计算说明，作用于某一点的两个声源声压级相等，其合成的总声压级比一个声源的声压级增3dBo当声压级不相等时，按上式计算较麻烦。可以利用图表曲线值来计算。方法是：设1pi>1p2,以上1p1P2值按图查得口1P(P352表)，则总声压级1P总=1P1+1po当1i/12时，求1+2可查分贝和增值表，求合成声压级。表112时，求1i+2可查分贝和增值表1i-12012345678910111213.02.52.11.81.51.21.00.80.60.50.40.30.3注：1I-12=131=0.3：11-12=141=0.2；1i-12=I5以上口1=0。例两声源作用于某一点的声压级分别为1p=96dB1p2=93dBo由于1-1p2=3dB,查曲线得I1P=1.8dB,固此1p总=96+1.8=97.8dBo由图可知，两个噪声相加，总声压级不会比其中任一个大3分贝以上，而两个声压级相差10分贝以上时，叠加增量可忽略不计。掌握了两个声源的叠加，就可以推广到多声源的叠加，只需逐次两两叠加即可，而与叠加次序无关。例如，有八个声源作用于一点，声压级分别为70、75、82、90、93、95、100(1B,它们合成的总声压级可以任意次序查图7-1的曲线两两叠加而得，任选两种叠加次序叠加或者利用表进行计算。应该指出，根据彼的叠加原理，若是两个相同频率的单频声源叠加，会产生干涉现象，即需考虑叠加点各自的相位，不过这种情况在环境噪声中几乎不会遇到。(二)噪声的相减噪声测量中经常碰到如何扣除背景噪声问题，这就是噪声相减的问题。通常是指噪声源的声级比背景噪声高，但由于后者的存在使测量读数增高，需要减去背景噪声。例为测定某车间中一台机器的噪声大小，从声级计上测得声级为104dB,当机罂停止工作：测得背景噪声为IOodB,求该机器噪声的实际大小。解；由题可知104dB是指机器噪声和背景噪声之和(1P),而背景噪声是IOOdB(1P0。1P-1n=4dB,从图72中可查得相应之:1P=2.2dB,因此该机器的实际噪声声级1p2为：1p2=1P-1p=101.8dBo7.3.噪声的物理量和主观听觉的关系从噪声的定义可知：它包括客观的物理现象(声波)和主观感觉两个方面。但最后判别噪声的是人耳。所以确定噪声的物理量和主观听觉的关系十分重要。不过这种关系相当复杂，固为主观感觉牵涉到复杂的生理机构和心理因素。这类工作是用统计方法在实验基础上进行研究的。7.3.1响度和响度级1.响度(N)人的听觉与声音的频率有非常密切的关系，一般来说两个声压相等而频率不相同的纯音听起来是不一样响的。响度是入耳判别声音由轻到响的强度等级概念，它不仅取决于声音的强(如声压级)，还与它的频率及波形有关。响度的单位叫“宋”，1宋的定义为声压级为40dB,频率为IOOOHZ,且来自听者正前方的平面波形的强度。如果另一个声音听起来比这个大n倍，即声音的响度为宋。2,响度级(1N)响度级的概念也是建立在两个声音的主观比较上的。定义IOOOHZ纯音声压圾的分贝值响度级的数值，任何其他频率的声音，当调节1000Hz纯音的强度使之与这声音一样响时,则这I(X)OHz纯音的声压级分贝值就定为这一声音的响度级值。响度级的单位叫“方利用与基准声音比较的方法，可以得到入耳听觉频率范围内一系列响度相等的声压级与频率的关系曲线，即等响曲线，该曲线为国际标准化组织所采用，所以又称ISo等响曲线。等响曲线中同一曲线上不同频率的声音，听起来感觉一样响，而声压级是不同的。从曲线形状可知，人耳对1000-4000HZ的声音最敏感。对低于或高于这一频率范围的声音，灵敏度随频率的降低或升高而下降。例如，一个声压级为80dB的20Hz纯音，它的响度级只有20方，因为它与20dB的IoOOHZ纯音位于同一条曲线上，同理，与它们一样响的1万赫纯音声压级为30分贝。3.响度与响度级的关系：根据大量实验得到，响度级每改变10方，响度加倍或减半。例如，响度级20方时响度为0.5宋；响度级40方时响度为1宋；响度级为50方时响度为2宋，以此类推。它们的关系可用下列数学式表示;N=2（1N-4（W1O）或1N=40+33.21gN响度级的合成不能直接相加，而响度可以相加。例如：两个不同频率而都具有60方的声音，合成后的响度级不是60+60=120（方），而是先将响度级换算成响度进行合成，然后再换算成响度级。本例中等响曲线60方相当于响度4宋，所以两个声音响度合成为4+4=8（宋），而8宋按数学计