噪聲控制技術

一、噪聲的基本概念

1. 聲音的產生

聲學系統

(1) 聲源: 產生聲音的振動物體。

(2) 傳聲媒質:將聲音傳播出去的彈性介質。

(3) 接受者:人或儀器

2. 描述聲波的基本物理量

            頻率f ：物體在1s內振動的次數， 赫茲（Hz）

可聞聲（音頻聲）的頻率范圍：20~20000Hz

聲速c ：振動在媒質中傳播的速度。米/秒（m/s）

空氣中   c=331.45+0.607t

波長λ：聲波在一個周期的時間內在媒質中所行進的距離，米（m）

可聞聲的波長范圍： 0.017~17.1米

3.噪聲的定義

物理學定義：頻率和強度都不同的各種聲音雜亂地組合而產生

                的聲音就成為噪聲。

    生理學：凡使人厭煩的、對身體有害的聲音。

    噪聲：凡使人厭煩的、不愉快的和不需要的聲音統稱為噪聲。     

   環境噪聲：是指在工業生產、建筑施工、交通  運輸和社會生活中所產生的干擾周圍生活環境的聲音。

4.噪聲污染及其特點

  （1）噪聲污染：是指所產生的環境噪聲超過國家規定的環境噪聲排放標準，并干擾他人正常生活、工作和學習的現象。

  （2）噪聲污染的特點：

         主觀性：一種聲音是否成為噪聲全憑感受者的主觀感覺來決定。             

      暫時性：噪聲源停止發聲后，噪聲污染將立即消失，不存在任                    何殘存污染物質。    

      局部性：噪聲源輻射出來的能量會隨著傳播距離的增加很快地衰減，因而噪聲污染主要局限在聲源附近一定的區域內。

5. 噪聲的來源及分類：

     （1）按噪聲產生的機理來劃分：

     機械噪聲: 是由于機械設備運轉時，部件間的摩擦力、撞擊力或非平衡力使機械部件和殼體產生振動而輻射的噪聲。

     空氣動力性噪聲:是一種由于氣體流動過程中的相互作用，或氣體和固體介質之間的相互作用而產生的噪聲。

     電磁性噪聲：是由于電磁場交替變化而引起某些機械部件或空間容積振動而產生的。電動機、發電機、變壓器、霓虹燈鎮流器等發出的噪聲是典型的電磁性噪聲。

           三類噪聲中機械噪聲源所占的比例最高，空氣動力性噪聲源次之，電磁性噪聲源最小。

（2）按噪聲的頻率成分來劃分：

     低頻：≤500Hz

     中頻：500～2000Hz

     高頻：≥ 2000Hz

    （3）按噪聲隨時間的變化來劃分:

     穩態噪聲:噪聲的強度隨時間變化不大

         在測量時間內，被測聲源的聲級起伏不大于3dB 的噪聲。   

     非穩態噪聲：強度隨時間不斷變化

         在測量時間內，被測聲源的聲級起伏大于3dB 的噪聲。

（4）城市中的主要噪聲源：

     工業噪聲：是指在工業生產活動中使用固定的生產設備或輔助設備時產生的干擾周圍生活環境的聲音。

     交通運輸噪聲：是指機動車輛、鐵路機車、機動船舶、航空器等交通工具在運行時所產生的干擾周圍生活環境的聲音。

     建筑施工噪聲：是指在建筑施工過程中使用機械設備產生的干擾周圍生活環境的聲音。

     社會生活噪聲：指營業性文化娛樂場所和商業經營活動中使用的設備、設施產生的干擾周圍生活環境的聲音。

6. 噪聲的危害

（1） 噪聲對聽力的損傷——噪聲性耳聾

聽閾：指人耳可以剛剛能覺察到的聲音的聲壓級。

聽力損失：指聽閾相應提高的分貝數，是衡量聽力受損傷程度的量。ISO規定：聽力損失用500Hz、1000Hz、2000Hz三個頻率上的聽力損失的平均值來表示。

噪聲性耳聾：指平均聽力損失超過25dB。

              25~40分貝屬輕度，

                40~65分貝屬中度，

                65分貝以上屬重度。

噪聲的強度愈大、頻率愈高、作用時間愈長、個人耐力愈小，則危害愈嚴重。

據統計資料表明：

    80dB(A)以下的噪聲不會引起噪聲性耳聾；

    80~85dB(A)的噪聲會造成輕微的聽力損傷；

    85~100dB(A)的噪聲會造成一定數量的噪聲性耳聾；

    100dB(A)以上時會造成相當大數量的噪聲性耳聾。

（2） 噪聲對睡眠的干擾；

        噪聲會影響人的睡眠質量

  （3） 噪聲對人體的生理影響；

         長期暴露在強噪聲環境中，會使人體的健康水平下降，誘發各種疾病。

  （4） 噪聲對語言交談和通訊聯絡的干擾；

       噪聲對語言交談和通訊聯絡的影響是廣泛的

  （5）特強噪聲對儀器設備和建筑結構的影響。

    強噪聲會使機械結構因聲疲勞而斷裂釀成事故，使建筑物遭受破壞，如墻壁開裂、屋頂掀起、玻璃震碎、煙囪倒塌等。

二、 噪聲的物理量度

 1.聲壓與聲壓級

   （1）聲壓：指某瞬時介質中的壓強相對于無聲波時的壓強的改變量，用符號p表示，其單位是N/m2或Pa。聲壓的大小與物體的振動有關，振幅越大，聲壓愈大，人們聽起來就愈響，聲壓的大小表示了聲波的強弱。

      人耳的聽覺聲壓范圍：2×10-5（聽閾）~20Pa（痛閾）

（2）聲壓級

                 Lp=20lg(p/p0)      單位：分貝（dB）

            其中：參考聲壓 p0 = 2×10-5Pa。

    人耳的聽覺聲壓級范圍：0（聽閾）~120 dB （痛閾）。

2. 聲功率與聲功率級

  （1）聲功率：聲源在單位時間內輻射出的總的聲能量叫做聲功率。

  （2）聲功率級：

                   Lw =10lg(W/W0)

         其中：W0 = 10-12 W。

  （3）聲壓級與聲功率級的關系

        全空間：Lp = LＷ - 20 lgr -11

        半空間：Lp = LＷ - 20 lgr - 8

3. 聲壓級的相加

  （1）疊加公式：

       Lp =10lg(100.1Lp1+100.1Lp2+......+100.1Lpn)

  （2）查表法：

         L和 ＝ L1+ k                   

例題：

    Lp1 =80dB   Lp2=80dB  求： L和

 解 ： （1） L和 =10lg(100.1Lp1+100.1Lp2)

           ＝10lg2+ 10lg108

                ＝83（dB）

         （2）查表法：

           L和 ＝ L1+ k

              =80+3=83（dB）

三、噪聲的主觀評價量

1.計權聲級——A聲級LA

            環境噪聲的度量。聲壓級相同的聲音會因為頻率的不同而產生不一樣的主觀感覺，為了正確反映人耳對聲音的聽覺，在聲學測量儀器中，設置有“計權網絡”，對不同頻率的聲音給以適當的增減，在低頻有較大的衰減，在高頻衰減較小甚至有所放大，經頻率計權后測量得到的聲壓級稱為計權聲級。通過A計權網絡測得的聲壓級稱為A聲級用LA表示，單位dB（A）。

    Lin：線性聲級，測得是聲壓級，單位dB。

    Lc：C計權聲級，與線性聲壓級比較接近。

    LD：D計權聲級，主要用于航空噪聲的評價。

A計權網絡不同頻率的修正值如下：

         頻率/HZ     A計權修正值/dB

           31.5          -39.4

           63            -26.2

           125           -16.1

           250           -8.6

           500           -3.2

           1000            0

           2000          +1.2

           4000          +1.0

           8000          -1.1

                     16000          -6.6

2. 等效連續A聲級LAeq

          對于聲級起伏或不連續的噪聲，A聲級很難確切的反映噪聲的狀況。對于這種非穩態的噪聲，常用等效連續A聲級來評價。等效連續A聲級指在規定測量時間T內A 聲級的能量平均值，用LAeq,T 表示（簡寫為Leq），單位dB（A）。根據定義，等效聲級表示為：

      式中：  LA——t 時刻的瞬時A 聲級；

                  T——規定的測量時間段。

3. 累計百分聲級LN

（1）定義：指占測量時間段一定比例的累積時間內A 聲

                       級的最小值，用LN 表示，單位為dB（A）。

   （2）最常用的是L10、L50 和L90，其含義如下：

         L10——在測量時間內有10％的時間A 聲級超過的值，相當于噪聲的平均峰值；

         L50——在測量時間內有50％的時間A 聲級超過的值，相當于噪聲的平均中值；

         L90——在測量時間內有90％的時間A 聲級超過的值，相當于噪聲的平均本底值。

              LAeq≈ L50  +（ L10- L90）2/60

4. 晝夜等效聲級Ldn

   （1）晝間：是指6:00至22:00之間的時段；

   （2）夜間：是指22:00至次日6:00之間的時段。

   （3）晝間等效聲級 ：在晝間時段內測得的等效連續A 聲

           級稱為晝間等效聲級，用Ld 表示，單位dB（A）。

   （4）夜間等效聲級：在夜間時段內測得的等效連續 A 聲

           級稱為夜間等效聲級，用Ln 表示，單位dB（A）。

   （5）晝夜等效聲級Ldn：

        Ldn =10lg（16/24x100.1 Ld + 8/24x100.1 (Ln+10)）

四、噪聲隨距離的衰減規律

  1. 點聲源隨傳播距離的衰減

    （1）點聲源：當聲源的幾何尺寸比聲波波長小得多時，或者測量點離開聲源相當遠時，可將聲源看成是一個點，稱為點聲源。球面聲波

     （2）點聲源隨傳播距離的衰減規律：

                △L= 10lg（1/4πr2）

       在距點聲源r1、 r2處的衰減值：

                       △L= 20lg（ r1/ r2 ）

    規律：距離增加一倍，衰減值是6dB。

2. 線聲源隨傳播距離的衰減

    （1）線聲源：如一列火車，或公路上一長串首尾相接的汽車等可看作是線聲源。柱面聲波

     （2）線聲源隨傳播距離的衰減規律：

                △L= 10lg（1/2πrL）

     當r/L≤1/10時，在距線聲源r1、 r2處的衰減值：

                       △L= 10lg（ r1/ r2 ）

    規律：距離增加一倍，衰減值是3dB。

     當r/L≥1時，可視為點聲源。

第二講  環境噪聲與振動標準

我國目前的環境噪聲標準可以分為：

（1）聲環境質量標準

（2）環境噪聲排放標準

（3）環境噪聲與振動相關的監測規范、方法等

聲環境質量標準（GB3096-2008）

《機場周圍飛機噪聲環境標準》   (GB9660-88)

《城市區域環境振動標準》(GB10070-88)

噪聲排放標準

《工業企業廠界環境噪聲排放標準》(GB12348-2008)

《建筑施工場界噪聲限值》(GB12523-90)

《鐵路邊界噪聲限值及其測量方法》

    (GB12525-90)

《社會生活環境噪聲排放標準》

   （GB 22337-2008）

《汽車加速行駛車外噪聲限值及測量方法》

   (GB1495-2002)

《汽車定置噪聲限值》（GB 16170-1996）

第三講  工業噪聲測量

♣ 噪聲的測量儀器——聲級計

♣ 工業噪聲的測量方法

一、噪聲測量儀器——聲級計

1.聲級計的用途

             聲級計是噪聲測量中最基本最常用的一種聲學儀器。使用它可測量噪聲的聲壓級和計權聲級，適用于環境噪聲和各種機械設備噪聲的測量，也可用于建筑聲學、電聲學的測量。另外，將聲級計的傳聲器換成加速度計，配以積分器，可利用聲級計來測量振動，如振動的速度、加速度和位移。

2. 聲級計的工作原理和結構

3. 聲級計的校準

為保證測量的準確性，聲級計使用前要進行校準。校準時，首先小心地卸去傳聲器的保護罩，將校準器的套筒緊套在傳聲器上，然后使校準器振動發聲，按校準器指定的頻率撥正聲級計上的濾波器，此時聲級計上的示數與校準器標定的聲級數應相符，如有偏差，則利用聲級計上的微調衰減器調節到兩者相符為止。目前，對聲級計校準通常使用的校準器是活塞發生器或聲級校準器 。

（1） 聲級計的校準——活塞發生器

      活塞發生器：這是一種較精確的校準器，它在傳聲器的膜片上產生一個恒定的純音信號�；钊�發生器的信號頻率一般為250Hz，所以在使用活塞發生器校準聲級計時，頻率計權必須放在“線性”檔或“C”檔，不能放在“A”檔校準。國產的NX6型活塞發生器可產生聲壓級為124dB±0.2dB，頻率為250Hz的純音信號，非線性失真不大于3％。

（2） 聲級計的校準——聲級校準器

      聲級校準器：是一種簡易校準器，如國產ND9型校準器，它產生的純音信號是1000Hz，94dB。在使用它進行校準時，聲級計可置于任意計權開關位置，因為在1000Hz處，任何計權或線性響應，其靈敏度都相同。校準時，對于1英寸或24mm外徑的自由聲場響應電容傳聲器，校準值為93.6dB；對于1/2英寸或12mm外徑的自由聲場響應電容傳聲器，校準值為93.8dB。

二、工業噪聲測量方法

     1. 機械設備噪聲測量��

   2.工廠車間(或室內)生產環境噪聲測量

   3.廠區環境噪聲測量

   4.廠界噪聲測量 (GB12348-2008)

   5.廠外環境噪聲測量

 第四講  噪聲污染控制技術

 噪聲控制的基本原理

 噪聲控制的基本程序

 噪聲污染控制技術

一、噪聲控制的基本原理

降低噪聲源所產生的噪聲:最根本的措施

在聲傳播途徑中的控制：是噪聲控制中的普遍技術，包括吸聲、隔聲、消聲、隔振和阻尼等措施。

接收者的保護措施：

  （1）對于人：可采取個人防護

  （2）對于精密儀器設備：可將其安置在隔聲間或隔振臺上。

二、噪聲控制的基本程序

噪聲控制的基本程序應是從聲源特性調查入手，通過傳播途徑分析、降噪量確定等一系列步驟再選定最佳方案，最后對噪聲控制工程進行評價。

噪聲控制基本程序框圖如下：

三、噪聲污染控制技術（一）、吸聲降噪

  1、吸聲降噪的技術原理

         利用吸聲材料來降低室內噪聲強度的方法稱為吸聲降噪，尤其在體積較大，混響時間較長的室內空間，應用相當普遍。吸聲材料按其吸聲 機理可以分為多孔性吸聲材料和共振吸聲結構兩大類。

2、多孔性吸聲材料

（1）多孔性吸聲材料的吸聲原理

      多孔性吸聲材料之所以能吸聲，是由于聲波進入多孔材料的空隙后，能引起空隙中的空氣和材料的細小纖維發生振動。由于空氣與孔壁的摩擦阻力、空氣的黏滯阻力和傳導等作用，相當一部分聲能就會轉變成熱能而耗散掉，從而起著吸收聲能的作用。

（2）多孔性吸聲材料的分類

         我國目前生產的多孔性吸聲材料大體可分為三類：

        a.纖維類：包括無機纖維材料和有機纖 維材料兩類。

        b.泡沫類：如泡沫塑料、泡沫玻璃、泡沫混凝土等。

       C.顆粒類：如膨脹珍珠巖、多孔陶土磚等。

（3）空間吸聲體

3、共振吸聲結構

 （1）共振吸聲結構的吸聲原理

    共振吸聲結構是利用共振原理做成的各種吸聲結構，用于對低頻聲波的吸收。

 （2）共振吸聲結構的分類

      a.薄板共振吸聲結構

      b.穿孔板共振吸聲結構

      c.微穿孔板吸聲結構

（二）、隔聲技術

   1、隔聲技術原理

     隔聲是噪聲控制工程中常用的一種降噪措施。它是利用墻體、各種板材及構件作為屏蔽物或是利用圍護結構把噪聲控制在一定范圍之內，使噪聲在空氣中的傳播受阻而不能順利通過，從而達到降低噪聲的目的。

2、常用的隔聲構件

  （1）隔聲墻

 （2）隔聲罩

 （3）隔聲間

 （4）隔聲門和隔聲窗

 （5）隔聲屏

（三）、消聲技術

  1、消聲器的工作原理

          消聲器是防治空氣動力性噪聲的主要裝置，它既阻止聲音向外傳播，又允許氣流通過，將其裝在設備的氣流通道上，可使該設備本身發出的噪聲和管道中的空氣動力性噪聲降低

 2、消聲器的種類

   消聲器的結構形式很多，按消聲原理可分為：

  （1）阻性消聲器

  （2）抗性消聲器

  （3）阻抗復合式消聲器

  （4）微穿孔板消聲器��

（1）阻性消聲器

   a. 阻性消聲器的消聲原理

  阻性消聲器是靠管的內壁上吸聲材料吸收噪聲能量的作用使管內傳播的噪聲衰減，從而達到消聲的目的。對刺耳的高頻噪聲有顯著的消聲作用。

  b.阻性消聲器的分類

  c.阻性消聲器的優、缺點

（2）抗性消聲器

  a.抗性消聲器的消聲原理

        抗性消聲器與阻性消聲器的消聲機理完全不同，它不使用吸聲材料，而是借助于管道截面的突變或旁接共振腔的方法，使部分聲波反射回去，不再沿管道繼續傳播而達到消聲目的。適用于消除中低頻噪聲。

    b.抗性消聲器的分類

    c.抗性消聲器的優、缺點

（3）阻抗復合消聲器

   a.阻抗復合消聲器的消聲原理

  b.阻抗復合消聲器的分類

  c.阻抗復合消聲器的優、缺點

（4）微穿孔板消聲器

     a.微穿孔板消聲器的消聲原理

    b.微穿孔板消聲器的構成

    c.微穿孔板消聲器的優、缺點

一、填空題

1、5個不同的噪聲源，其聲壓級分別為80dB，83dB，89dB，86dB，80dB，則它們疊加后的總聲壓級為________dB。

2、噪聲污染的特點是________、________和________。

3、控制噪聲的技術措施主要有___________、___________、___________、___________和___________。

二、簡答題

1、聲級計主要由哪幾部分構成？簡述其工作原理。

2、試說明阻性消聲器和抗性消聲器的消聲原理有何不同？

1、按產生的機理來劃分，噪聲分為____________、___________、

  和____________；按噪聲隨時間的變化來劃分，噪聲分____________、___________。

2、控制噪聲的技術措施主要有________、________、_________、____________和__________。

二、簡答題

1、什么是噪聲？什么是噪聲污染？噪聲污染有何特點？

2、聲級計主要由哪幾部分構成？簡述其工作原理。

一、填空題

1、5個不同的噪聲源，其聲壓級分別為70dB，73dB，79dB，76dB，70dB，則它們疊加后的總聲壓級為________dB。

2、城市中的主要噪聲源是____________、___________、___________、和____________。

3、控制噪聲的技術措施主要有________、_______、________、__________和_________。

二、簡答題

1、聲級計主要由哪幾部分構成？簡述其工作原理。

2、簡述工業噪聲常見的測量項目。