环境监测 第七章
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第七章 噪声监测
第一节 声音和噪声 第二节 声音的物理特性和量度 第三节 噪声的物理量和主观听觉的关系 第四节 噪声测量仪器 第五节 噪声标准 第六节 噪声监测
第七节 振动及测量方法
第一节
一、声音的定义
声音和噪声
声音的本质是波动。受作用的空气发生振动， 当振动频率在20～20000Hz时，作用于人的耳鼓膜而 产生的感觉称为声音。
LAeq ,T 1 10 lg( T
T
0
10
0.1L pA
dt )
式中：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 d 2 / 60, d L10 L90
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。
2.噪声污染级
噪声污染级（LNP）：
二、噪声及其主要危害
人们生活和工作所不需要的声音叫噪声。 损伤听力、干扰人们的睡眠和工作，诱发疾病， 干扰语言交流，强噪声还会影响设备正常运转和损 环建筑结构。
三、环境噪声的来源
1.交通噪声
2.工厂噪声
3.建筑施工噪声 4.社会生活噪声
第二节 声音的物理特性和量度
一、声音的发生、频率、波长和声速
2.声功率级
声功率级常用LW表示，定义为：
W LW 10 lg W0
式中：LW——声功率级，dB； W——声功率，W； W0——基准声功率，为10～12W。
3.声强级 声强级常用LI表示，定义为：
I LI 10 lg I0
式中：LI——声强级，dB； I——声强，W/m2； I0——基准声强，在空气中取10～12W/m2。
LNP Leq K
式中：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。
1 n ( L pA L pAi ) 2 n 1 i 1
式中：LpAi ——测得第i个瞬时A声级；
L pA
—— 所测声级的算术平均值；
n ——测得总数。
3.昼夜等效声级
按体积大小可分为台式声级计、便携式声 级计和袖珍式声级计。
按指示方式可分为模拟指示（电表、 声级 灯）和数字指示声级计。
AWA5633D型声级计
AWA6270A噪声频谱分析仪
AWA6270噪声频谱分析仪
AWA6218C噪声统计分析仪
图7.7 各种声级计实物照片
二、其他噪声测量仪器
1.声级频谱仪
2.录音机
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8个声源作用于一点，声压级分别为 70、75、82、90、93、95、100dB，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。 任选两种叠加次序如下：
2.噪声的相减
[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104 dB，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。
一、响度和响度级
1.响度 响度是人耳判别声音由轻到响的强度等级概念， 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，则声音的响度 为n宋。
2.响度级 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”。
四、噪声的频谱分析
将噪声的强度（声压级）按频率顺序展开， 使噪声的强度成为频率的函数，并考查其波形，称 为噪声的频率分析（或频谱分析）。 频谱分析的方法是使噪声信号通过一定带宽 的滤波器，通带越窄，频率展开越详细；反之通带 越宽，展开越粗略。以频率为横坐标，相应的强度 （如声压级）为纵坐标作图。经过滤波后各通带对 应的声压级的包络线（即轮廓）叫噪声谱。图7.5 为一次实测的噪声频谱图。
B计权声级是模拟55～85dB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。
图7.4 A、B、C、D计权特性曲线
三、等效连续声级、噪声污染级和昼夜等效声级
1.等效连续声级 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”。
4.声压级 声压级常用Lp表示，定义为：
p2 p L p 10 lg 2 20 lg p0 p0
式中：Lp——声压级，dB； p——声压，Pa； p0——基准声压。 在空气中规定p0为2×10－5Pa，该值是正常青 年人耳朵刚能听到的1000Hz纯音的声压值。
四、噪声的叠加和相减
1.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。 声压不能直接相加。
第四节
一、声级计
噪声测量仪器
1.声级计的工作原理
声级计，又叫噪声计，是一种按照一定的频率计权 和时间计权测量声音的声压级和声级的仪器，是声学测 量中最常用的基本仪器，是一种主观性的电子仪器。
图7.6 声级计工作方框图
2.声级计的分类
按精度将声级计分为1级和2级。两种级别 的声级计的各种性能指标具有同样的中心值， 仅仅是容许误差不同，而且随着级别数字的增 大，容许误差放宽。
图7.5
频谱图
表7.1列出了1倍频程滤波器最常用的中心频率 值（fm），以及上、下截止频率。这是经国际标准 化认定并作为各国滤波器产品的标准值。
表7.1 常用1倍频程滤波器的中心频率和截止频率
中心频率 fm/Hz 31.5 63 125 250 500 上截止频率 f2/Hz 44.547 3 89.094 6 176.775 353.550 707.100 下截止频率 f1/Hz 22.273 7 44.547 3 88.387 5 176.775 353.550 中心频率 fm/Hz 1 000 2 000 4 000 8 000 16 000 上截止频率 f2/Hz 1 414.20 2 828.40 5 656.80 11 313.6 22 627.2 下截止频率 f1/Hz 707.100 1 414.20 2 828.40 5 656.80 11 313.6
1.声音的发生 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。
2.频率 声源在一秒钟内振动的次数叫频率，记作f，单 位为Hz。
3.波长
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称 为波长，用λ表示，单位为m。 4.声速
单位：等效声级Leq /dB(A)
类 0 1 2 3 4
别
昼间 夜 间 50 40 55 45 60 50 65 55 适用于以居住、文教 70 55 机关为主的区域，乡村居 住环境可参照执行该类标 准。
表7.6 城市区域环境噪声标准值
单位：等效声级Leq /dB(A)
类 0 1 2 3 4
别
昼间 夜 间 50 40 55 45 60 50 65 55 适用于居住、商业、 70 55 工业混杂区。
三、分贝、声功率级、声强级和声压级
1.分贝 分贝是指两个相同的物理量（如A1和A0）之比 取以10为底的对数并乘以10（或20）。
A1 N 10 lg A0
分贝符号为“dB”，它是无量纲的，是噪声测量中 很重要的参量。上式中A0是基准量（或参考量），A1 是被量度量。被量度量和基准量之比取对数，该对数 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”。
3.记录仪 4.实时分析仪
第五节
噪 声 标 准
干扰睡眠和休息的噪声级阈值白天为50dB，夜 间为45dB，我国提出环境噪声允许范围见表7.2。
表7.2 我国环境噪声允许范围
人的活动 最高值 单位：dB 理想值
体力劳动（保护听力）
脑力劳动（保证语言清晰度） 睡眠
90
60 50
70
40 30
环境噪声标准制定的依据是环境基本噪声。 各国大多参考ISO推荐的基数（如睡眠为30dB）， 根据不同时间、不同地区和室内噪声受室外噪声 影响的修正值以及本国具体情况来制定。
ΔLp/dB
Lp－Lp1/dB
图7.2 背景噪声修正曲线
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100 dB （Lp1）。 Lp－Lp1=4 dB，从图7.2中可查得相应ΔLp＝2.2 dB ， 因此该机器的实际噪声噪级Lp2=Lp-ΔLp =101.8 dB。
第三节 噪声的物理量 和主观听觉的关系
表7.5
室内噪声受室外噪声影响的修正值 单位：dB
窗户状况
开窗 关闭的单层窗 关闭的双层窗或不能开的窗
修正值
-10 -15 -20
表7.6 城市区域环境噪声标准值
单位：等效声级Leq /dB(A)
类 0 1 2 3 4
别
昼 间 50 55 60 65 70
夜
间 40 45 50 55 55
选自《城市区域环境噪声标准》 GB3096—93
2 p12 p2 L p 10 lg 2 p0
10 lg(10 10 10 10 )
L p1
Lp 2
∆Lp /dB
Lp1－Lp2 /dB
图7.1 两噪声源的叠ຫໍສະໝຸດ Baidu曲线
[例] 两声源作用于某一点得声压级分别为Lp1= 96 dB，Lp2=93 dB， 由于Lp1－Lp2=3 dB，查曲线得 ΔLp= 1.8 dB，因此Lp总＝96 dB +1.8 dB＝97.8 dB。
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”。它反映社会噪声昼夜 间的变化情况，表达式为：
Ldn 16 10 0.1Ld 8 10 0.1( Ln 10) 10 lg[ ] 24
式中：Ld——白天的等效声级，时间是从6∶00至 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。
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：
c f
二、声功率、声强和声压
1.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。 2.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。 3.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。
表7.6 城市区域环境噪声标准值
单位：等效声级Leq /dB(A)
类
别
0 1 2 3 4
昼间 夜 间 50 40 55 45 适用于疗养区、高级 60 50 别墅区、高级宾馆区等特 65 55 别需要安静的区域，位于 城郊和乡村的这一类区域 70 55 分别按严于0类标准5dB执 行。
表7.6 城市区域环境噪声标准值
表7.3 一天不同时间对基数的修正 单位：dB
时间 白天 修正值 0
晚上 夜间
-5 -10至-15
表7.4 不同地区对基数的修正值 地区 农村、医院、休养区 市郊、交通量很少的地区
单位：dB
修正值 0 +5
城市居住区
居住、工商业、交通混合区 城市中心（商业区） 工业区（重工业）
+10
+15 +20 +25
图7.3 等响曲线(又称ISO等响曲线)
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。
LN 40 N 2( ) 10
LN 40 33 lg N
或
响度级的合成不能直接相加，而响度可以相 加。
二、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。
第一节 声音和噪声 第二节 声音的物理特性和量度 第三节 噪声的物理量和主观听觉的关系 第四节 噪声测量仪器 第五节 噪声标准 第六节 噪声监测
第七节 振动及测量方法
第一节
一、声音的定义
声音和噪声
声音的本质是波动。受作用的空气发生振动， 当振动频率在20～20000Hz时，作用于人的耳鼓膜而 产生的感觉称为声音。
LAeq ,T 1 10 lg( T
T
0
10
0.1L pA
dt )
式中：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 d 2 / 60, d L10 L90
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。
2.噪声污染级
噪声污染级（LNP）：
二、噪声及其主要危害
人们生活和工作所不需要的声音叫噪声。 损伤听力、干扰人们的睡眠和工作，诱发疾病， 干扰语言交流，强噪声还会影响设备正常运转和损 环建筑结构。
三、环境噪声的来源
1.交通噪声
2.工厂噪声
3.建筑施工噪声 4.社会生活噪声
第二节 声音的物理特性和量度
一、声音的发生、频率、波长和声速
2.声功率级
声功率级常用LW表示，定义为：
W LW 10 lg W0
式中：LW——声功率级，dB； W——声功率，W； W0——基准声功率，为10～12W。
3.声强级 声强级常用LI表示，定义为：
I LI 10 lg I0
式中：LI——声强级，dB； I——声强，W/m2； I0——基准声强，在空气中取10～12W/m2。
LNP Leq K
式中：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。
1 n ( L pA L pAi ) 2 n 1 i 1
式中：LpAi ——测得第i个瞬时A声级；
L pA
—— 所测声级的算术平均值；
n ——测得总数。
3.昼夜等效声级
按体积大小可分为台式声级计、便携式声 级计和袖珍式声级计。
按指示方式可分为模拟指示（电表、 声级 灯）和数字指示声级计。
AWA5633D型声级计
AWA6270A噪声频谱分析仪
AWA6270噪声频谱分析仪
AWA6218C噪声统计分析仪
图7.7 各种声级计实物照片
二、其他噪声测量仪器
1.声级频谱仪
2.录音机
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8个声源作用于一点，声压级分别为 70、75、82、90、93、95、100dB，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。 任选两种叠加次序如下：
2.噪声的相减
[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104 dB，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。
一、响度和响度级
1.响度 响度是人耳判别声音由轻到响的强度等级概念， 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，则声音的响度 为n宋。
2.响度级 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”。
四、噪声的频谱分析
将噪声的强度（声压级）按频率顺序展开， 使噪声的强度成为频率的函数，并考查其波形，称 为噪声的频率分析（或频谱分析）。 频谱分析的方法是使噪声信号通过一定带宽 的滤波器，通带越窄，频率展开越详细；反之通带 越宽，展开越粗略。以频率为横坐标，相应的强度 （如声压级）为纵坐标作图。经过滤波后各通带对 应的声压级的包络线（即轮廓）叫噪声谱。图7.5 为一次实测的噪声频谱图。
B计权声级是模拟55～85dB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。
图7.4 A、B、C、D计权特性曲线
三、等效连续声级、噪声污染级和昼夜等效声级
1.等效连续声级 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”。
4.声压级 声压级常用Lp表示，定义为：
p2 p L p 10 lg 2 20 lg p0 p0
式中：Lp——声压级，dB； p——声压，Pa； p0——基准声压。 在空气中规定p0为2×10－5Pa，该值是正常青 年人耳朵刚能听到的1000Hz纯音的声压值。
四、噪声的叠加和相减
1.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。 声压不能直接相加。
第四节
一、声级计
噪声测量仪器
1.声级计的工作原理
声级计，又叫噪声计，是一种按照一定的频率计权 和时间计权测量声音的声压级和声级的仪器，是声学测 量中最常用的基本仪器，是一种主观性的电子仪器。
图7.6 声级计工作方框图
2.声级计的分类
按精度将声级计分为1级和2级。两种级别 的声级计的各种性能指标具有同样的中心值， 仅仅是容许误差不同，而且随着级别数字的增 大，容许误差放宽。
图7.5
频谱图
表7.1列出了1倍频程滤波器最常用的中心频率 值（fm），以及上、下截止频率。这是经国际标准 化认定并作为各国滤波器产品的标准值。
表7.1 常用1倍频程滤波器的中心频率和截止频率
中心频率 fm/Hz 31.5 63 125 250 500 上截止频率 f2/Hz 44.547 3 89.094 6 176.775 353.550 707.100 下截止频率 f1/Hz 22.273 7 44.547 3 88.387 5 176.775 353.550 中心频率 fm/Hz 1 000 2 000 4 000 8 000 16 000 上截止频率 f2/Hz 1 414.20 2 828.40 5 656.80 11 313.6 22 627.2 下截止频率 f1/Hz 707.100 1 414.20 2 828.40 5 656.80 11 313.6
1.声音的发生 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。
2.频率 声源在一秒钟内振动的次数叫频率，记作f，单 位为Hz。
3.波长
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称 为波长，用λ表示，单位为m。 4.声速
单位：等效声级Leq /dB(A)
类 0 1 2 3 4
别
昼间 夜 间 50 40 55 45 60 50 65 55 适用于以居住、文教 70 55 机关为主的区域，乡村居 住环境可参照执行该类标 准。
表7.6 城市区域环境噪声标准值
单位：等效声级Leq /dB(A)
类 0 1 2 3 4
别
昼间 夜 间 50 40 55 45 60 50 65 55 适用于居住、商业、 70 55 工业混杂区。
三、分贝、声功率级、声强级和声压级
1.分贝 分贝是指两个相同的物理量（如A1和A0）之比 取以10为底的对数并乘以10（或20）。
A1 N 10 lg A0
分贝符号为“dB”，它是无量纲的，是噪声测量中 很重要的参量。上式中A0是基准量（或参考量），A1 是被量度量。被量度量和基准量之比取对数，该对数 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”。
3.记录仪 4.实时分析仪
第五节
噪 声 标 准
干扰睡眠和休息的噪声级阈值白天为50dB，夜 间为45dB，我国提出环境噪声允许范围见表7.2。
表7.2 我国环境噪声允许范围
人的活动 最高值 单位：dB 理想值
体力劳动（保护听力）
脑力劳动（保证语言清晰度） 睡眠
90
60 50
70
40 30
环境噪声标准制定的依据是环境基本噪声。 各国大多参考ISO推荐的基数（如睡眠为30dB）， 根据不同时间、不同地区和室内噪声受室外噪声 影响的修正值以及本国具体情况来制定。
ΔLp/dB
Lp－Lp1/dB
图7.2 背景噪声修正曲线
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100 dB （Lp1）。 Lp－Lp1=4 dB，从图7.2中可查得相应ΔLp＝2.2 dB ， 因此该机器的实际噪声噪级Lp2=Lp-ΔLp =101.8 dB。
第三节 噪声的物理量 和主观听觉的关系
表7.5
室内噪声受室外噪声影响的修正值 单位：dB
窗户状况
开窗 关闭的单层窗 关闭的双层窗或不能开的窗
修正值
-10 -15 -20
表7.6 城市区域环境噪声标准值
单位：等效声级Leq /dB(A)
类 0 1 2 3 4
别
昼 间 50 55 60 65 70
夜
间 40 45 50 55 55
选自《城市区域环境噪声标准》 GB3096—93
2 p12 p2 L p 10 lg 2 p0
10 lg(10 10 10 10 )
L p1
Lp 2
∆Lp /dB
Lp1－Lp2 /dB
图7.1 两噪声源的叠ຫໍສະໝຸດ Baidu曲线
[例] 两声源作用于某一点得声压级分别为Lp1= 96 dB，Lp2=93 dB， 由于Lp1－Lp2=3 dB，查曲线得 ΔLp= 1.8 dB，因此Lp总＝96 dB +1.8 dB＝97.8 dB。
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”。它反映社会噪声昼夜 间的变化情况，表达式为：
Ldn 16 10 0.1Ld 8 10 0.1( Ln 10) 10 lg[ ] 24
式中：Ld——白天的等效声级，时间是从6∶00至 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。
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：
c f
二、声功率、声强和声压
1.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。 2.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。 3.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。
表7.6 城市区域环境噪声标准值
单位：等效声级Leq /dB(A)
类
别
0 1 2 3 4
昼间 夜 间 50 40 55 45 适用于疗养区、高级 60 50 别墅区、高级宾馆区等特 65 55 别需要安静的区域，位于 城郊和乡村的这一类区域 70 55 分别按严于0类标准5dB执 行。
表7.6 城市区域环境噪声标准值
表7.3 一天不同时间对基数的修正 单位：dB
时间 白天 修正值 0
晚上 夜间
-5 -10至-15
表7.4 不同地区对基数的修正值 地区 农村、医院、休养区 市郊、交通量很少的地区
单位：dB
修正值 0 +5
城市居住区
居住、工商业、交通混合区 城市中心（商业区） 工业区（重工业）
+10
+15 +20 +25
图7.3 等响曲线(又称ISO等响曲线)
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。
LN 40 N 2( ) 10
LN 40 33 lg N
或
响度级的合成不能直接相加，而响度可以相 加。
二、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。