环境工程中级职称考试复习资料噪声基础知识Word格式.docx
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噪声有自然现象引起的(见自然界噪声),也有人为造成的。
故也分为自然噪声和人造噪声。
3、了解声音的物理特性和量度
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(I)
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W/s2。
(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。
但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:
式中:
ρ——空气密度,如以标准大气压与20℃时的空气密度和声速代入,得到ρ·
c=408国际单位值,也叫瑞利。
称为空气对声波的特性阻抗。
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A1和A0)之比取以10为底的对数并乘以10(或20)。
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A0是基准量(或参考量),A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(dB)
Lw——声功率级(dB);
W——声功率(W);
W0——基准声功率,W0=10-12W。
(三)声强级(dB)
LI—声强级(dB);
I——声强(W/m2);
I0—基准声强,I0=10-12/m2。
(四)声压级(dB)
LP——声压级(dB);
P——声压(Pa);
P0——基准声压P0=2×
10-5Pa,该值是对1000Hz声音人耳刚能听到的最低声压。
5、了解噪声的叠加和相减的计算
(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W1和W2,那么总声功率W总=W1+W2。
而两个声源在某点的声强为I1和I2时,叠加后的总声强I总=I1+I2。
但声压不能直接相加。
故总声压级:
也就是说,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加3dB。
当声压级不相等时,按上式计算较麻烦。
>
Lp2,以值按图查得ΔLp,则总声压级Lp总=Lp1+ΔLp。
[例]两声源作用于某一点得声压级分别为Lp1=96dB,Lp2=93dB,由于Lp1-Lp2=3dB,查曲线得ΔLp=1.8dB,因此Lp总=96+1.8=97.8dB。
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、100dB,任选两种叠加次序如下:
应该指出,根据波的叠加原理,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,当机器停止工作,
测得背景噪声为100dB,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(LP),而背景噪声是100dB(Lp1)。
Lp-Pp1=4dB,得相应之ΔLp=2.2dB,因此该机器的实际噪声噪级Lp2为:
Lp2=Lp-ΔLp=101.8dB。
4、了解计权声级、等效连续声级、噪声污染级和昼夜等效声级
一、响度和响度级
(一)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。
响度是人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度(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1000Hz,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n宋。
(二)响度级(LN)
响度级的概念也是建立在两个声音的主观比较上的。
定义1000Hz纯音声压级的分贝值为响度级的数值,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1000Hz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,可以得到人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。
(三)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30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:
或
LN=40+33lgN
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宋按数学计算可知为70方,因此两个响度级为60方的声音合成后的总响度级为70方。
二、计权声级
上面所讨论的是指纯音(或狭频带信号)的声压级和主观听觉之间的关系,但实际上声源所发射的声音几乎都包含很广的频率范围。
为了能用仪器直接反映人的主观响度感觉的评价量,有关人员在噪声测量仪器——声级计中设计了一种特殊滤波器,叫计权网络。
通过计权网络测得的声压级,已不再是客观物理量的声压级,而叫计权声压级或计权声级,简称声级。
通用的有A、B、C和D计权声级。
A计权声级是模拟人耳对55dB以下低强度噪声的频率特性;
B计权声级是模拟55dB到85dB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计权声级是对噪声参量的模拟,专用于飞机噪声的测量。
计权网络是一种特殊滤波器,当含有各种频率的声波通过时,它对不同频率成分的衰减是不一样的。
A、B、C计权网络的主要差别是在于对低频成分衰减程度,A衰减最多,B其次,C最少由于计权曲线的频率特性是以1000Hz为参考计算衰减的,因此以上曲线均重合于1000Hz,后来实践证明,A计权声级表征人耳主观听觉较好,故近年来B和C计权声级较少应用。
A计权声级以LPA或LA表示,其单位用dB(A)表示。
三、等效连续声级、噪声污染级和昼夜等效声级
(一)等效连续声级
A计权声级能够较好地反映人耳对噪声的强度与频率的主观感觉,因此对一个连续的稳态噪声,它是一种较好的评价方法,但对一个起伏的或不连续的噪声,A计权声级就显得不合适了。
例如,交通噪声随车辆流量和种类而变化;
又如,一台机器工作时其声级是稳定的,但由于它是间歇地工作,与另一台声级相同但连续工作的机器对人的影响就不一样。
因此提出了一个用噪声能量按时间平均方法来评价噪声对人影响的问题,即等效连续声级,符号“Leq”或“Laeq·
T”。
它是用一个相同时间内声能与之相等的连续稳定的A声级来表示该段时间内的噪声的大小。
例如,有两台声级为85dB的机器,第一台连续工作8小时,第二台间歇工作,其有效工作时间之和为4小时。
显然作用于操作工人的平均能量是前者比后者大一倍,即大3dB。
因此,等效连续声级反映在声级不稳定的情况下,人实际所接受的噪声能量的大小,它是一个用来表达随时间变化的噪声的等效量。
LPA——某时刻t的瞬时A声级(dB);
T——规定的测量时间(s)。
如果数据符合正态分布,其累积分布在正态概率纸上为一直线,则可用下面近似公式计算:
Laeq·
T≈L50+d2/60,d=L10-L90
其中L10,L50,L90为累积百分声级,其定义是:
L10——测定时间内,10%的时间超过的噪声级,相当于噪声的平均峰值。
L50——测量时间内,50%的时间超过的噪声级,相当于噪声的平均值。
L90——测量时间内,90%的时间超过的噪声级,相当于噪声的背景值。
累积百分声级L10、L50和L90的计算方法有两种:
其一是在正态概率纸上画出累积分布曲线,然后从图中求得;
另一种简便方法是将测定的一组数据(例如100个),从大到小排列,第10个数据即为L10,第50个数据为L50,第90个数据即为L90。
目前大多数声级机都有自动计算并显示功能,不需手工计算。
(二)噪声污染级
许多非稳态噪声的实践表明,涨落的噪声所引起人的烦恼程度比等能量的稳态噪声要大,并且与噪声暴露的变化率和平均强度有关。
经试验证明,在等效连续声级的基础上加上一项表示噪声变化幅度的量,更能反映实际污染程度。
用这种噪声污染级评价航空或道路的交通噪声比较恰当。
故噪声污染级(LNP)公式为:
LNP=Leq+Kσ
K——常数,对交通和飞机噪声取值2.56;
σ——测定过程中瞬时声级的标准偏差。
;
n——测得总数
对于许多重要的公共噪声,噪声污染级也可写成:
LNP=Leq+d
LNP=L50+d2/60+d
d=L10-L90
(三)昼夜等效声级
考虑到夜间噪声具有更大的烦扰程度,故提出一个新的评价指标——昼夜等效声级(也称日夜平均声级),符号“Ldn”。
它是表达社会噪声——昼夜间的变化情况,表达式为:
Ld——白天的等效声级,时间是从6:
00—22:
00,共16个小时;
Ln——夜间的等效声级,时间是从22:
00至第二天的6:
00,共8个小时。
昼间和夜间的时间,可依地区和季节不同而稍有变更。
为了表明夜间噪声对人的烦扰更大,故计算夜间等效声级这一项时应加上10dB的计权。
为了表征噪声的物理量和主观听觉的关系,除了上述评价指标外,还有语言干扰级(SIL),感觉噪声级(PNL),交通噪声指数(TN1)和噪声次数指数(NN1)等。
声环境功能区分类
该标准按区域的使用功能特点和环境质量要求,将声环境功能区分为以下五种类型:
0类声环境功能区:
指康复疗养区等特别需要安静的区域。
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