噪声分析

1.7.3地面吸收的附加衰减
当声波沿地面传播较长距离时，地面的 声阻抗对传播将有很大影响，一方面是各种 复杂地面条件，如宽阔平坦的公路路面，大 片草地，灌木，树林，起伏的丘陵，河谷等 等，有不同的影响，另一方面，声源和接收 的高度不同，也有不同的影响。 当地面是非刚性面时，会对声波传播有 附加的衰减，但一般在较近的距离内，如 30~50米，这个衰减可以忽略，而在70米以上 应予以考虑。
1 某一车间指定操作岗位上每 2 小时 测量声压级一次，一个班所测量 的四个声压级分别为 79 dB 、91 dB 、 89 dB 、81 dB ，问该操作岗位上的 平均声压级是多少？ 2 机器型号相同，单独测其中一台的 声压级为 65 dB ，几台同时开动后为 72 dB ，问开动的机器共有几台？
1.7声波在传播中的衰减
声源在传播过程中会引起衰减，这些衰减通常包括声能随距离的发散传播引 起的衰减 Ad 和空气吸收引起的衰减 Aa ，地面吸收引起的衰减 Ag ，屏障引起的衰 减 Ab ，气象条件引起的衰减 Am 。总的衰减值 A 则是各种衰减的总和：
A Ad Aa Ag Ab Am

m m Bi 2 2 2 2 或 f 0i
Bi 当倍频程数 m 决定后， 为一常数。 f 0i
Bi 1 Bi 例如， m 1 ， 0.707 ； m ， 0.231 3 f 0i f 0i
1 1 常用的 1 倍频程（习惯上称倍频程， m 1 ）和 倍频程（ m ） （中心频率 3 3 及相应的频率范围见下表。
0.1( LN 40 )
例：在车间某处分别测量4个噪声源的声压
级为80 dB、83 dB、91 dB、84 dB，问总 的声压级是多少？
例2、某车床运转时，在相距1米 处，测得的声压级为85分贝，该车 床停车时，在同一距离处测得的背 景噪声为75分贝，求该车床单独产 生的声压级。
1.4.5 多个声压级的平均 例如，某车间有多个声源，各操作点的声压级不尽相同，如何求车间声压级 的平均值。 设 N 个声压级分别为 Lp1 、 Lp2 ··· LpN ，按照声能叠加原理，N 个声压 ··· 级的平均值 L p 可以表示为：
1000Hz的纯音的响度级等于其声压级。
等响曲线：对各个频率的声音作这样的 试听比较，得出达到同样响度级时频率 与声压级的关系曲线，通常称为等响曲 线。
响度：正常听者判断一个声音比响度级为 40方参考声强响的倍数，规定响度级为40 方时响度为1宋。
LN 40 10log2 N
N 2
1.6噪声的指向特性
声源向四周辐射声音时，在同一距离 但不同方向上，其强弱通常是不一样的， 某一方向可能强一些，某一方向可能弱一 些，这就是声源具有指向特性的含意。 指向特性常用指向性因数或指向性指 数进行描述或评价，某一频率下各方向上 的指向特性常用指向性图案表示。
指向性因数 对声源而言，声源在某一距离和某一 方向上的有效声压的平方值，与同一距离 处但对声源的各个方向进行平均的有效声 压的平方值之比，称为声源在该方向上的 指向性因数。其表达式为

1 n LP n LPi i 1 1 n LP ( n LPi ) 1 i 1


例 3、试求测量值 Lp1 94dB 、Lp2 89dB 、Lp3 99dB 、Lp4 90dB 的平均声压级。
1.5频带和声音的频谱 1.5.1频带和频带声压级
由于可听声频率范围为20~20000Hz，它有 1000倍的变化范围，为了声音的测量，分析 和仪器设计方便起见，把这一频率范围划分 成若干频段，每一个频段称为频带。对任一 个频带而言，都存在一个上限频率和下限频 率，上、下限频率间的距离称为频程。
r2 Ad 20lg r1
1.7.2空气吸收的附加衰减
因空气的粘滞性和热传导，声波在空气 中传播时，在压缩和膨胀过程中，使一部分 声能转化为热能而损耗，称为空气吸收。这 种吸收称为经典吸收。 此外，声波在媒质中传播时，还存在分 子弛豫吸收。是指空气分子转动或振动时存 在固有频率，当声波的频率接近这些频率时 要发生能量交换。能量交换的过程都有滞后 现象，这种现象称为弛豫吸收。
1.7.1随距离的发散衰减
声波从声源向周围空间传播时会产生发 散，最简单的情况是假设以声源为中心的球面 对称地向各个方向辐射声能。对于这种无指向 性声波，声强I和声功率存在简单关系：
I 2 4r
若用声压级表示，可得 r 处的声压： 全空间： LP LW 20lg r 11 半空间： LP LW 20lg r 8 因此，从 r1 处传播到 r2 处的发散衰减：

1 N 0.1L P i L p 10lg N 10 i 1 10 lg 10 10 10 lg N
i 1 N L pi

为方便起见，工程中常用求算术平均值的办法来求得 L P 的近似值，即 当 LPi max LPi min 5dB 时， 当 LPi max LPi min 10dB 时，
Ag 2 0.01f d
1 3
1.7.4声屏障衰减
在声源与接收点之间，插入一个有足够 面密度的密实材料的板或墙，使声波传播有 一种显著的附加衰减，这样的“障碍物”， 称为声屏障。 声波传播遇到障碍物，产生反射、透射 和衍射三种传播现象。屏障的作用就是阻止 直达声的传播，隔离透射声并使衍射声有足 够的衰减。
频率范围 900~1120 1120~1400 1400~1800 1800~2240 2240~2800 2800~3550 3550~4500 4500~5600 5600~7100 7100~9000 9000~11200 11200~14000
1.5.2噪声的频谱
频谱图（声谱）：当以频率为横坐标，以 反映声音强弱的量（如声压级、声强级或声功 率级）为纵坐标而绘制出的图形，称为声音的 频谱图。 如果噪声为仅含有某几种频率成分的周期 性噪声，则其频谱呈离散的线状谱形；如果噪 声中包含有从低到高的频率成分，则其频谱呈 连续谱型；如果噪声中既有某些突出的频率成 分，又在较宽的频率范围内具有声能量，则其 频谱将是离散的线状谱与连续谱的综合。
2
指向性指数可正可负，视所指方向 而定，当不注明所指方向时，则通常认 为是声源的最大声响强度方向。
Q 10
DI / 10
Q 10
( LPd LP ) / 10
例：自由场内距声源3米处的平均声 压级是102dB，而同一距离处某特定 方向上的声压级为104dB，求该声源 在所指特定方向上的指向性因数和指 向性指数。
1.7. 5气象条件对声波传播的影响
雾、雨、雪等，对声波传播的影响很小， 大约每1000米只有不到0.5dB的附加吸收，因 此可以忽略不计。
2噪声的评价和标准 2.1噪声的评价量 2.1.1响度、等响曲线、响度级
为了定量地确定声音的轻或响的程度，通常采用响度级这一参量。当某一频 率的纯音和 1000Hz 的纯音听起来同样响时，这时 1000Hz 纯音的声压级就定义为 该待定声音的响度级。 LN （phon,方）
Pd Q 2 P
2
指向性指数 由于测量直接得到的是声压级，因此根据声 压级来讨论指向特性将会很方便，这就引出了指 向性指数的概念。 指向性指数定义为指向性因数以10为底的对 数乘以10，单位为分贝。
D I 1 0 lg Q P d 1 0 lg P2 2 2 P / P d 0 1 0 lg 2 2 P / P 0 L pd L p
每一频带在频率轴上的位置，用该频带的中心频率 f 0i 表示，并有
foi
f li f hi
结合以上两式，有
f li 2

m 2
f oi
f hi 2
m 2
f oi
频带宽度 Bi 定义为
Bi f hi f li
m m 2 2 2 2
f 0i
1 倍频程的中心频率与频率范围（Hz） 中心频率 频率范围 31.5 22~45 63 45~90 125 90~180 250 180~355 500 355~710 1000 710~1400 2000 1400~2800 4000 2800~5600 8000 5600~11200
1 倍频程的中心频率与频率范围（Hz） 3 中心频率 频率范围 中心频率 50 45~56 1000 1250 63 56~71 80 71~90 1600 100 90~112 2000 2500 125 112~140 160 140~180 3150 200 180~224 4000 5000 250 224~280 310 280~355 6300 400 355~450 8000 10000 500 450~560 630 560~710 11200 800 710~900
声波在厚的草原上面或穿过灌木丛的传播， 在 1000Hz 衰减较大，可高达 25dB/100m， 并且频率每增加一倍，大约每 100 米衰减 增多 5 dB 的规律。附加衰减量的近似计算 公式为：
Ag1 (0.18lg f 0.31)d
声波穿过树林或森林的传播实验表明，不同 树林的衰减相差很大，从浓密的常绿树 1000Hz 时有 23dB/100m 的衰减，到地面上稀疏的树干 只有 3dB/100m，如果对各种树木求一个平均的 附加衰减，大致为：