人机工程学 第七章 2声环境
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同样响时，这时1000Hz的纯音的声压级就定 义为该待定声音的响度级。响度级的符号为LN， 单位为方（phon）.
假如一个噪声听起来和频率1000Hz、声压 级70dB的标准纯音一样响，那么这个噪声的 响度级就是70方（phon）。
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第二节 声环境
• 响度以N表示，单位为宋（Sone）。一宋定义的声 压级为40dB，频率为1000Hz。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。响度与响度 级的关系为：
• 解：洗衣机单独工作时声压级为：
L1＝20lg0.02/（2×10－5）＝20×3＝60dB 电冰箱声压级L2＝54dB
因为 : L＝10lg（ 10 0.1L1＋10 0.1L2）
＝10lg[ 10 6 ＋10 5.4）]＝60.9732=61
则两者同时工作时L＝61dB
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第二节 声环境
•
n＝1/3 即为1/3倍频程
频程带的上下限频率与中心频率的关系为： fc f h f l
• 式中： fc—频程带中心频率， fh—频程带上限频率
•
fl—频程带下限频率
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一倍频程的中心频率和频率范围
中心频 率（Hz）
31.5
频率范 22.4～ 围（Hz） 44.7
中心频 率（Hz）
有关，而且与频率有关，如对高频声音感觉灵 敏，对低频声音感觉迟钝。因此，声压级相同 而频率不同的声音，听起来可能不一样，即噪 声的物理量度并不能表征人对声音的主观感觉。 有必要将声压与频率统一起来，作为人对噪声 进行评价的主观感觉量。
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第二节 声环境
(1) 响度与响度级 当某一频率的纯音和1000Hz的纯音听起来
慢性的噪声性耳聋 • 听力损失用500Hz、1000Hz和2000Hz三个频率上听力损失的平均值来
表示。 • 听力正常（听力损失在15dB以内)；接近正常（听力损失15～25dB)；轻
度耳聋（听力损失25～40dB)；中度耳聋（听力损失40～65dB)；重度耳 聋（听力损失65dB以上）。 • 噪声级在80dB以内，才能保证人们长期工作不发生耳聋。在90dB以下， 只能保证80％的人工作40年后不会耳聋；85dB仍会有10％的人产生噪声 性耳聋。 • 强噪声性耳聋，或爆震性耳聋
第二节 声环境
• 一、声音及其度量 • 二、噪声及其对人的影响 • 三、噪声对作业效率的影响 • 四、噪声测量 • 五、噪声控制
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第二节 声环境
随着生产技术的迅速发展，噪声干扰范围之广，危 害之深有增无减。据联合国统计，目前城市的噪声与 1956年相比增加了4倍。在我国，约有二千万人在90 分贝以上的环境下工作，有约2亿人在超过环境噪声 标准下生活。
•
f＝1／T
• 通常将频率低于300Hz的声音称为低频声； 300～1000Hz的声音称为中频声；1000Hz以 上的声音称为高频声。
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第二节 声环境
(2) 波长
• 声波在媒介中振动一次所经过的距离称为波长，用λ 表示。
(3) 声速
• 声波在媒介中传播的速度称为声速，记作v，单位为 米／秒（m／s），波长、频率和声速三者的关系为
定背景声源下测得。要准确地了解声源的声压级，必
须从总声压级中剔除背景声源的影响，
•
Lp源＝10lg（100.1Lp总－100.1Lp背）
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第二节 声环境
计算例题 • 例1 强度为80dB的噪声，其相应的声压为多少？ • 解：Lp＝20lg（p/p0），则，p＝p010 Lp/20 所以，p＝2×10－5×10 80/20＝0.2Pa
的话占全部讲话的百分数为4.74%。
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第二节 声环境
• 2、噪声对语言通讯的影响 （1）语言干扰级Ⅰ
• 噪声级与干扰谈话的关系，可用不能被听到的 话占全部讲话的百分数来表示。某一强度的噪 声对谈话的干扰程度可用下式表示：
• 听不到的话（%）=-11.17+0.1989[dB(A)] • 例如，在80dB的噪声中谈话，不能被对方听到
800
710～800
16000
14000～18000
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第二节 声环境
• 频谱分析 • 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。
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第二节 声环境
• 2、噪声的主观量度 • 由于人耳对声音的主观感觉不仅与声压或声强
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第二节 声环境
• (2) 声强与声强级：
• 在单位时间内通过与声波传播方向垂直的单位面积的 平均声能称为声强，以I表示，单位为W/m2。
• 声强级L I等于某一频率的声强与基准声强的比值的常 用对数乘以I 0，其表达式为：
•
L I =10lg（ I / I 0 ）
• 式中： L I—声强级（dB）； I—声强（W/m2）；
第二节 声环境
• 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,而宋按数学计算 可知为70方，因此两个响度级为60方的声音合 成后总响度级为70方。
中心频率（Hz） 频率范围（Hz） 中心频率（Hz） 频率范围（Hz）
50
45～58
1000
800～1120
63
56～71
1250
1120～1400
80
71～90
1600
1400～1800
100
90～112
2000
1800～2240
125
112～140
2500
2240～2800
160
140～180
3150
噪声的危害是多方面的，最直接受到损害的是听觉 系统。此外，噪声还能影响胃肠道的正常分泌，使肠 蠕动功能改变，引起代谢过程的紊乱，造成多种疾病。 噪声对人的视力，对妊娠和胎儿发育都会造成不良影 响。所以噪声已被认为仅次于大气污染和水污染的第 三大公害。
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第二节 声环境
一、声音及其度量 • 声波是一种交变的压力波，属于机械波。频
• N = 2 (LN-40)/10 或 LN 40 33.22 lg N
• N－响度（ 宋, some）
• LN－响度级（方, phon） • 40phon为1sone，50phon为2sone，60phon为
4sone，即响度级每改变10phon，响度相应改变1倍。
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• 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，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。一般设置A、B 和C 三 种计权网络。 D计权声级是对噪声参量的 模拟，专 用于飞机噪声的测量。
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第二节 声环境
• 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；
原来规定70dB以下用A声级计，70～90 dB用B声级计， 90 dB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。
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第二节 声环境
几种常见声源的A 声级
A声级/dB
20～30 40～60 60～70
率、波长和声速是描述声波的三个重要参数。
1、声的基本知识
声源的振动 弹性媒介振动 声波
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空气、固体、 液体
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第二节 声环境
• 三个重要的物理量
(1) 频率
• 传声媒介质点每秒钟振动的次数称为频率，用 f表示。媒介质点振动一次所需要的时间称为 周期，用T表示。频率和周期成倒数关系，即
80 90 100－110
声源
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
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第二节 声环境
• 二、噪声对人的影响
• 1、噪声对听力的影响 • 长期在强噪声环境下工作，会使内耳听觉组织受到损伤，造成耳聋；——
• I 0—基准声强，为人耳刚刚能听到的声音的强度，即 听阈声强10-12 W/m2。痛阈声强等于1 W/m2。
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第二节 声环境
• 声强与声压的关系
p2 I
c
ρ——空气密度 kg/m2 p——声压 N/m2 c——音速 m/s
当在1atm，38.9℃时，空气的ρc＝ 400Pa·s/m， LI＝ Lp 在一般情况下，空气中的声波LI与 Lp 的值相差±0.2dB，故 LI≈Lp
2800～3550
200
180～224
4000
3550～4500
250
224～280
5000
4500～5600
310
280～355
6300
5600～7100
400
355～450
8000
7100～9000
500
450～560
10000
9000～11200
630
560～710
12500
11200～14000
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第二节 声环境
(2) 等响曲线 利用与标准纯音比较，可得出整个可听频率范围的纯
音响度级，绘成曲线即为等响曲线。
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第二节 声环境
• (3) 计权声级
• 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，对被测噪声进行 测量。通过计权网络测得的声压级称为计权声级，简 称声级。
• 声压是声波通过传播媒介时产生的压强，以P表示，单 位为Pa。正常人耳的听阈声压为2×10-5Pa，而痛阈声 压为20Pa，两者相差百万倍，由于此范围太大，故用 声压来表示声音的强弱极不方便，于是引入声压级：
•
LP=20lg（P/P0）
式中，LP—表示声压级（dB）；P—表示声压（Pa）；
• P0—基准声压，国际上规定选用听阈声压2×10-5Pa 。
• (4) 频程与频谱分析
• 频程
• 声音的可听频率范围很宽（20-20000Hz）,在环境噪声评价中， 一般将可听频率划分成若干个频带，然后把每一频带的总噪声值
与相应频带的中心频率对应起来。环境噪声常用的有1/1倍频程 和1/3倍频程。
• 设fa , fb 分别为相邻频带的中心频率 则：
•
n ＝log2(fa/fb) 若 n＝1 即为1/1倍频程
1000
频率范 708～ 围（Hz） 1410
63
44.7～ 89.1
2000
1410～ 2820
125
69.1～ 178
4000
2820～ 5620
250
500
178～ 355～
355
708
8000 16000
5620～ 11200～ 11200 22400
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1/3倍频程的中心频率和频率范围
例2 声强为10－6 W/m2时的声强级是多少？ • 解：L＝10lg（I/I0）＝10lg（ 10－6 /10－12 ） • 所以，L＝60dB
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第二节 声环境
• 例3 室内洗衣机工作时，测得噪声声压p＝0.02Pa； 电冰箱单独开动时声压级是54dB，试计算两者同时 开动时的合成声压级。
• 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。
不同计权网络测量的结果，分别标以dB（A）、dB（B） 或dB（C），称为A 声级、B声级或C声级。
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• (3) 声压级的合成
• 在实际问题中，往往同时存在多个声源，因而需要计 算各个声源的声压级与总声压级的关系。
• ① 求总声压级：设在某点测得的几个声压级为
Lp1,Lp2,…，Lpn，则
•
Lp总＝10lg（∑100.1Lpi） （i＝1,2,…，n）
• ② 求声源的声压级：某一声源的声压级，总是在一
•
λ＝υ／f
• 声速的大小主要与介质的性质和温度的高低有关。在 20℃时，空气中声速为340m／s，空气的温度每升高 1℃,声速约增加0.607m／s。
空气中 V=331.45+0.61t
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• 1、声强度的物理度量
• 区别噪声的不同强度，可用下列物理指标：
• (1) 声压与声压级：
假如一个噪声听起来和频率1000Hz、声压 级70dB的标准纯音一样响，那么这个噪声的 响度级就是70方（phon）。
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第二节 声环境
• 响度以N表示，单位为宋（Sone）。一宋定义的声 压级为40dB，频率为1000Hz。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。响度与响度 级的关系为：
• 解：洗衣机单独工作时声压级为：
L1＝20lg0.02/（2×10－5）＝20×3＝60dB 电冰箱声压级L2＝54dB
因为 : L＝10lg（ 10 0.1L1＋10 0.1L2）
＝10lg[ 10 6 ＋10 5.4）]＝60.9732=61
则两者同时工作时L＝61dB
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第二节 声环境
•
n＝1/3 即为1/3倍频程
频程带的上下限频率与中心频率的关系为： fc f h f l
• 式中： fc—频程带中心频率， fh—频程带上限频率
•
fl—频程带下限频率
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一倍频程的中心频率和频率范围
中心频 率（Hz）
31.5
频率范 22.4～ 围（Hz） 44.7
中心频 率（Hz）
有关，而且与频率有关，如对高频声音感觉灵 敏，对低频声音感觉迟钝。因此，声压级相同 而频率不同的声音，听起来可能不一样，即噪 声的物理量度并不能表征人对声音的主观感觉。 有必要将声压与频率统一起来，作为人对噪声 进行评价的主观感觉量。
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第二节 声环境
(1) 响度与响度级 当某一频率的纯音和1000Hz的纯音听起来
慢性的噪声性耳聋 • 听力损失用500Hz、1000Hz和2000Hz三个频率上听力损失的平均值来
表示。 • 听力正常（听力损失在15dB以内)；接近正常（听力损失15～25dB)；轻
度耳聋（听力损失25～40dB)；中度耳聋（听力损失40～65dB)；重度耳 聋（听力损失65dB以上）。 • 噪声级在80dB以内，才能保证人们长期工作不发生耳聋。在90dB以下， 只能保证80％的人工作40年后不会耳聋；85dB仍会有10％的人产生噪声 性耳聋。 • 强噪声性耳聋，或爆震性耳聋
第二节 声环境
• 一、声音及其度量 • 二、噪声及其对人的影响 • 三、噪声对作业效率的影响 • 四、噪声测量 • 五、噪声控制
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第二节 声环境
随着生产技术的迅速发展，噪声干扰范围之广，危 害之深有增无减。据联合国统计，目前城市的噪声与 1956年相比增加了4倍。在我国，约有二千万人在90 分贝以上的环境下工作，有约2亿人在超过环境噪声 标准下生活。
•
f＝1／T
• 通常将频率低于300Hz的声音称为低频声； 300～1000Hz的声音称为中频声；1000Hz以 上的声音称为高频声。
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(2) 波长
• 声波在媒介中振动一次所经过的距离称为波长，用λ 表示。
(3) 声速
• 声波在媒介中传播的速度称为声速，记作v，单位为 米／秒（m／s），波长、频率和声速三者的关系为
定背景声源下测得。要准确地了解声源的声压级，必
须从总声压级中剔除背景声源的影响，
•
Lp源＝10lg（100.1Lp总－100.1Lp背）
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第二节 声环境
计算例题 • 例1 强度为80dB的噪声，其相应的声压为多少？ • 解：Lp＝20lg（p/p0），则，p＝p010 Lp/20 所以，p＝2×10－5×10 80/20＝0.2Pa
的话占全部讲话的百分数为4.74%。
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第二节 声环境
• 2、噪声对语言通讯的影响 （1）语言干扰级Ⅰ
• 噪声级与干扰谈话的关系，可用不能被听到的 话占全部讲话的百分数来表示。某一强度的噪 声对谈话的干扰程度可用下式表示：
• 听不到的话（%）=-11.17+0.1989[dB(A)] • 例如，在80dB的噪声中谈话，不能被对方听到
800
710～800
16000
14000～18000
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• 频谱分析 • 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
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• 2、噪声的主观量度 • 由于人耳对声音的主观感觉不仅与声压或声强
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• (2) 声强与声强级：
• 在单位时间内通过与声波传播方向垂直的单位面积的 平均声能称为声强，以I表示，单位为W/m2。
• 声强级L I等于某一频率的声强与基准声强的比值的常 用对数乘以I 0，其表达式为：
•
L I =10lg（ I / I 0 ）
• 式中： L I—声强级（dB）； I—声强（W/m2）；
第二节 声环境
• 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,而宋按数学计算 可知为70方，因此两个响度级为60方的声音合 成后总响度级为70方。
中心频率（Hz） 频率范围（Hz） 中心频率（Hz） 频率范围（Hz）
50
45～58
1000
800～1120
63
56～71
1250
1120～1400
80
71～90
1600
1400～1800
100
90～112
2000
1800～2240
125
112～140
2500
2240～2800
160
140～180
3150
噪声的危害是多方面的，最直接受到损害的是听觉 系统。此外，噪声还能影响胃肠道的正常分泌，使肠 蠕动功能改变，引起代谢过程的紊乱，造成多种疾病。 噪声对人的视力，对妊娠和胎儿发育都会造成不良影 响。所以噪声已被认为仅次于大气污染和水污染的第 三大公害。
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一、声音及其度量 • 声波是一种交变的压力波，属于机械波。频
• N = 2 (LN-40)/10 或 LN 40 33.22 lg N
• N－响度（ 宋, some）
• LN－响度级（方, phon） • 40phon为1sone，50phon为2sone，60phon为
4sone，即响度级每改变10phon，响度相应改变1倍。
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• 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，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。一般设置A、B 和C 三 种计权网络。 D计权声级是对噪声参量的 模拟，专 用于飞机噪声的测量。
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• 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；
原来规定70dB以下用A声级计，70～90 dB用B声级计， 90 dB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。
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几种常见声源的A 声级
A声级/dB
20～30 40～60 60～70
率、波长和声速是描述声波的三个重要参数。
1、声的基本知识
声源的振动 弹性媒介振动 声波
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第二节 声环境
• 三个重要的物理量
(1) 频率
• 传声媒介质点每秒钟振动的次数称为频率，用 f表示。媒介质点振动一次所需要的时间称为 周期，用T表示。频率和周期成倒数关系，即
80 90 100－110
声源
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
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• 二、噪声对人的影响
• 1、噪声对听力的影响 • 长期在强噪声环境下工作，会使内耳听觉组织受到损伤，造成耳聋；——
• I 0—基准声强，为人耳刚刚能听到的声音的强度，即 听阈声强10-12 W/m2。痛阈声强等于1 W/m2。
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• 声强与声压的关系
p2 I
c
ρ——空气密度 kg/m2 p——声压 N/m2 c——音速 m/s
当在1atm，38.9℃时，空气的ρc＝ 400Pa·s/m， LI＝ Lp 在一般情况下，空气中的声波LI与 Lp 的值相差±0.2dB，故 LI≈Lp
2800～3550
200
180～224
4000
3550～4500
250
224～280
5000
4500～5600
310
280～355
6300
5600～7100
400
355～450
8000
7100～9000
500
450～560
10000
9000～11200
630
560～710
12500
11200～14000
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(2) 等响曲线 利用与标准纯音比较，可得出整个可听频率范围的纯
音响度级，绘成曲线即为等响曲线。
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• (3) 计权声级
• 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，对被测噪声进行 测量。通过计权网络测得的声压级称为计权声级，简 称声级。
• 声压是声波通过传播媒介时产生的压强，以P表示，单 位为Pa。正常人耳的听阈声压为2×10-5Pa，而痛阈声 压为20Pa，两者相差百万倍，由于此范围太大，故用 声压来表示声音的强弱极不方便，于是引入声压级：
•
LP=20lg（P/P0）
式中，LP—表示声压级（dB）；P—表示声压（Pa）；
• P0—基准声压，国际上规定选用听阈声压2×10-5Pa 。
• (4) 频程与频谱分析
• 频程
• 声音的可听频率范围很宽（20-20000Hz）,在环境噪声评价中， 一般将可听频率划分成若干个频带，然后把每一频带的总噪声值
与相应频带的中心频率对应起来。环境噪声常用的有1/1倍频程 和1/3倍频程。
• 设fa , fb 分别为相邻频带的中心频率 则：
•
n ＝log2(fa/fb) 若 n＝1 即为1/1倍频程
1000
频率范 708～ 围（Hz） 1410
63
44.7～ 89.1
2000
1410～ 2820
125
69.1～ 178
4000
2820～ 5620
250
500
178～ 355～
355
708
8000 16000
5620～ 11200～ 11200 22400
西安工程大学
人机工程学
1/3倍频程的中心频率和频率范围
例2 声强为10－6 W/m2时的声强级是多少？ • 解：L＝10lg（I/I0）＝10lg（ 10－6 /10－12 ） • 所以，L＝60dB
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第二节 声环境
• 例3 室内洗衣机工作时，测得噪声声压p＝0.02Pa； 电冰箱单独开动时声压级是54dB，试计算两者同时 开动时的合成声压级。
• 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。
不同计权网络测量的结果，分别标以dB（A）、dB（B） 或dB（C），称为A 声级、B声级或C声级。
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第二节 声环境
• (3) 声压级的合成
• 在实际问题中，往往同时存在多个声源，因而需要计 算各个声源的声压级与总声压级的关系。
• ① 求总声压级：设在某点测得的几个声压级为
Lp1,Lp2,…，Lpn，则
•
Lp总＝10lg（∑100.1Lpi） （i＝1,2,…，n）
• ② 求声源的声压级：某一声源的声压级，总是在一
•
λ＝υ／f
• 声速的大小主要与介质的性质和温度的高低有关。在 20℃时，空气中声速为340m／s，空气的温度每升高 1℃,声速约增加0.607m／s。
空气中 V=331.45+0.61t
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第二节 声环境
• 1、声强度的物理度量
• 区别噪声的不同强度，可用下列物理指标：
• (1) 声压与声压级：