噪声污染与控制PPT 共66页

足够强度与持久性的噪声能导致暂时的或永久性 的听力损失，从轻微的听力减弱到几乎完全耳聋。 一般而言，当暴露于强度足够高的声源时会造成 暂时性的听力损失。若暴露持续一段时间，则会 导致永久性的听力减弱。噪声对人们造成的短暂 的、但通常较严重的影响包括：干扰语言交流和 对其他听觉信号的认知，妨碍睡眠和休闲，降低 人们进行复杂工作的能力，导致生活质量降低。
美国职业安全与健康局(Occupational Safety and Health Administration，OSHA)将时间间隔小于 0.5s的重复性噪声，包括脉冲噪声，划分为稳 定噪声。
2. 噪声对人的影响
为了讨论方便，将噪声对人的影响分为以下两种： 听觉影响(auditory effects)和心理-社会影响。听觉 上的影响包括听力损失和语言交流干扰。心理-社 会方面的影响包括烦恼、睡眠干扰、工作效率影响 和声音的隐私性。
噪声直到近些年才被广泛认为是一种的严重的环 境污染物，且具有潜在的危险，原因有以下几点：
（1）将噪声定义为“不需要的声音”是很主观的， 被某人认为是噪声的声音，却可能被另外一人喜 爱。
（2）噪声衰退的时间短，不像空气污染物和水污染 物那样长期存在于环境中，因此当人们设法去降低、 控制或抱怨环境噪声时，该噪声可能已不再存在。
1.1 声波的性质
固体的振动产生声波，或当流体越过、环绕或穿过固 体孔洞时流体分离产生声波。空气压缩使空气局部密 度和压力增加；相反，膨胀则使密度和压力减小。这 些交替的压力变化即是人耳所听到的声音。
空气交替压缩与膨胀产生的正弦波:
连续两个波峰或波谷间的时间间隔称为周期（P）。周 期的倒数为频率（f）：1秒的振动中波峰到达的次数。 P与f之间的关系为：P = 1/f。
P1 P0
Lp,i
20lg
Pi P0
L pL p ,1L p ,2 .. .L p ,i ...
L 1
L 2
in L i
Lp1l0 g 1[100 1100 ... .1 ..l0 g ] 1100
i 1
6.1.4 噪声的特征
（1）平均声压级
由于分贝具有对数特性，因而对声压级的测量值不能用 正常的求和方式计算其平均值。可利用下列的公式进行 计算：
Lp
20lg(1 n
n
Li
102 0)
i1
L p ：平均声压级，dB; n：测量次数 Li：第i个声压级
同样，平均声功率级：
Lw
10lg(1 n
n
Li
1010)
i1
（2）声音的类型
噪声的类型可以用以下术语之一进行定性的描述： 稳 态 (steady-state) 或 连 续 式 (continuous) ； 间 断 式 (intermittent)；脉冲式(impulse)或冲击式(impact)。 连续噪声的声级是不间断的，在观察期间内，其变 化小于5dB，例如家用电风扇产生的噪声。间断噪 声是一种持续与间断时间均超过1s的连续噪声，如 牙医钻牙产生的噪声。脉冲噪声的特点是持续时间 小于1s，且在0.5s内其声压变化大于或等于40dB， 如武器发射炮弹时发出的噪声。
相邻两个波峰或波谷之间的距离称为波长（），波长 与频率之间的关系为： =c/f。
波的振幅(amplitude，A)是 指通过零压力线测得的波 峰或波谷的高度。在一个 振动周期内，平均压力为 零，与振幅无关。当然这 不能反映事物的真实状态。 因此，人们采用均方根声 压 (root mean square sound pressure，prms) 来克服这个 困难。
在空气中，频率1000Hz、20Pa的声压相当于空气 分 子 1.0nm 的 位 移 。 空 气 分 子 的 热 运 动 相 当 于 约 lPa的声压。如果你的耳朵非常敏感，那么你可以 听到空气分子像海边的波浪一样冲击你的耳朵。
（2）响度(loudness)
一般而言，两个不同频率但相同声压级的纯声听起 来会有不同的响度级。响度级是一种心理上对声响 大小的量度。
声强(sound intensity，I)：垂直于声波传播方向单位 面积上声功率的时间加权平均值。I与W的关系为：
I=W/A
A是指垂直于声波运动方向的面积。声强、声 压与声功率之间的关系：
I ( prms ) 2 c
式中：I-声强，W/m2；-介质的密度，kg/m3； c-声音在介质中的速度，m/s。
通过人们的生活方式而产生的废物，一般可 分为两种类型：第一种最为大众熟知，即空 气、水以及固体废物污染所造成的大量残留 物，这些残留物长期滞留于环境中；而第二 种类型以残留的能量形式存在，如来自制造 过程的废热将造成河流的热污染，而以声波 形式存在的能量是另一种残留形式的能量， 但幸运的是它们在环境中的存在时间并不长， 且这些以声波形式分散的总能量与其他形式 的能量比较起来并不大。耳朵对噪声极其敏 感，少量的声能进入耳朵后，会对人和其他 生物造成不良影响。
表示为：
Lw 10lg1W 012
由上式计算得到的声功率级的单位为dB。
（2）声强级
为了测量噪声，基准声强取lpW/m2，因此声强级可按
下式计算：
LI 10lg10I12
（3）声压级
Lp10 lg((p prrm m))s2 0 2 s
20 lg(prm)s (prm)0 s
规定基准压力为20Pa。
常见的脉冲噪声一般有两种。脉冲A的特点是 声压级快速升高到尖峰，随后是一个小的负压 波或衰减到背景值之下。脉冲B的特点是呈振 荡衰减，A型脉冲的持续时间就是最初尖峰衰 减到背景值的时间，B型脉冲的持续时间为振 动尖峰衰减20dB所需的时间。因为脉冲的持续 时间短，所以必须使用一种特别的声级计来测 量脉冲噪声。
增值 L 3.0 2.5 2.1 1.8 1.5 1.2 1.0 0.8 0.6 0.5 0.4
对于噪声的测量，结果应该记录到最接近的整数位。 当有多个声压级相加时，应该每次两个相加，且由 最小数值开始。
计算: 68dB、79dB和75dB三个分贝值相加，其声功 率级是多少？
解答：首先选择68dB和75dB两个较低的值，二者 相差为7dB，利用“图7-4”（分贝相加的图解法）， 由横坐标7.0查得增加的分贝值为0.8，因此， 68dB 和75dB相加得到75+0.8=75.8dB。该题的计算方式 可以图示如下：
曲线用“方”(phon)标示，它是用分贝表示的频率 为1000Hz的纯声的响度级。最低的曲线(虚线)表示 “听力阈值” (hearing threshold)。具有正常听力的 人，彼此间的听力阈值约在10dB间变化。
（3）听力测量(audiometry)
听力测量可采用听力计(audiometer)。它由具 有不同声压级的各种纯声源组成,并输出到 一对耳机.如果需要仪器自动绘制测试结果 图 ( 听 力 图 ), 则 需 安 装 一 个 称 为 听 力 阈 值 级 (hearing threshold level,HTL)标尺的计权网络.
（3）噪声对人们生理和心理的影响经常是错综复杂 的、隐伏的，其影响结果的出现是渐进的，以致于 很难将原因与结果联系在一起。实际上，一些听觉 可能已经受到噪声影响的人，却不认为有什么问题。
（4）普通公民均以国家科技的进步为荣，他们都很 高兴看到快速运输工具、节省人力的设施和新的娱 乐设施的出现。不幸的是，科技进步却往往伴随着 环境噪声的增加，而大部分人往往容易接受额外增 加的噪声，将其作为技术进步代价的一部分。
2.1 正Leabharlann Baidu听力
（1）频率范围和敏感性
年轻且听力健康的成年男性，其耳朵可感受到频率 范围为20~16000Hz的声波。幼童和妇女则经常具 有感受高达20000Hz频率声波的能力。讲话的频率 范围为500~2000Hz。耳朵对2000~5000Hz的频率范 围最敏感，在此频率范围内可以感受到的最小声压 为20Pa。
2019年深圳研究生院《环境工程概论》 —— 籍国东
噪声污染与控制
北京大学环境工程系 2019年03月21日
内容设置
1 概述 2 噪声对人的影响 3 等级评估系统 4 社区噪声源及其标准 5 室外声音的传播 6 噪声控制
噪声污染与控制
1. 概述
噪 声 通 常 定 义 为 “ 不 需 要 的 声 音”(unwanted sound)，是一种环境现象。 人一生都暴露在有噪声的环境中。噪声也 可看成是一种环境污染物，一种由人类各 种活动产生的废物。它会对个人造成生理 或心理上的不良影响，或可能干扰个人或 团体的社会活动，包括语言交流、工作、 休息、娱乐、睡眠等活动。
1933年，Fletcher和Munson进行了一系列的实验， 以确定频率与响度间的关系。基准声和测试声交替 地呈现给被测试者，调整测试声的声级直到听起来 与基准声的响度一样。把以分贝表示的声压级对测 试 声 频 率 作 图 得 到 一 曲 线 ， 该 曲 线 称 为 FletcherMunson曲线或等响度曲线。参考声频率为1000Hz。
常见的声压级范 围如右图所示：
（4）声压级计算
由于声压级的对数特性，所以分贝值之间的加和不能按 照加减运算法进行。其计算过程为：将各个分贝值先转 化成声功率，然后相加，相加后再将其转回分贝单位。 “图7-4”提供了一个计算噪声值的图解方法。
分贝和的增值表：
声压级差 (L1-L2, dB) 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
取最接近的整数值，得到答案为81dB。
此题也可先转换成声功率，相加后再转换成分贝而计算：
L p 1 lg 0 ( 1 6 [ / 1 8 0 1 0 7 / 1 5 0 1 0 7 / 1 ] 9 0 0 8 . 7 d 0B
声压级分贝相加的公式：
Lp,1

20lg
prms的计算步骤为：先计算平均时间区段内每一瞬间 振幅值的二次方，然后将此二次方值加起来，再除以 平均时间，最后开二次方求得：
prms(p2)1/2[T 11/2
TP2(t)d]1t/2
0
公式中符号上方横线表示对时间加权平均，而T是测 量的时间周期。
1.2声功率和声强
功：物体位移的距离与作用在位移方向上力的乘积。 因此声波沿着声波传播的方向传送能量。其作功的速 率定义为声功率(sound power，W)。
空气密度与声音速度均为温度的函数，当温度
与压力确定后，空气密度则可查得。在压力为
101.325kPa的空气中，声音速度可由下列公式
计算：
c20.05T
式中：T-热力学温度，K。
1.3 声级和分贝
一个正常的健康人所能听到的最弱声压约为0.00002Pa。 土星火箭(Saturn rocket)离地升空时产生的声压大于200Pa。 即使在科学纪录史上，这也是一个“天文数字”。为处 理这个问题，使用一种基于测量数字间比例的对数值的 尺度来表示噪声，并将所测量的数值称为级(1evels)，其 单 位 则 根 据 Alexander Graham Bell 的 名 字 命 名 为 贝 [尔](bel)，单位符号为B，用公式表示L' 如 l下g Q：
HTL是一种标尺,使每一个纯声的响度经过频 率调整后,“0dB”成为一般正常年龄耳朵刚好 听得到的声级.可以ISO R 389-1964 ANSI1969 作为参照标准.
2.2 听力损伤
（1）机制
除了激烈的噪声引起鼓膜破裂外，外耳和中耳很少被 噪声伤害。一般情况下，听力损失是由于毛细胞被伤 害引起神经损伤而造成的。有两种理论可用来解释噪 声引起的伤害：第一种理论认为过大的剪切力使毛细 胞受到机制性损伤；第二种理论认为强烈的噪声刺激 迫使毛细胞新陈代谢活动加剧，从而使这些毛细胞因 负荷过度而死亡。毛细胞一旦被破坏便不能再生。
Q0
式中：L’-声级，B；Q-测量数值；Q0-基准数值。 由于贝[尔]是一个相当大的单位，为了方便起见，又将
其分成10个小单位，此小单位称为分贝(decibel，dB)。 声级用分贝表示时计算公式如下：
Q L 10lg
Q0
（1）声功率级
若基准声功率(Q0)已指定，则dB具有物理意义。对于噪 声的测量，基准声功率规定为1pW，因此声功率级可以