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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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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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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• 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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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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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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• 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:
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