环境工程学_第十二章_噪声_电磁辐射_放射性与其他污染防治技术

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第十二章
噪声、电磁辐射、放射性 与其他污染防治技术
噪声的基本概念
物理学:是声波的频率和强弱变化毫无规律, 杂乱无章的声音.
心理学: 人们不需要,使人烦躁的声音 种类: 空气动力性;机械性;电磁性;电声性 噪声污染的特点:
◦ 相对性 ◦ 局部性 ◦ 时间性 ◦ 慢性和间接性
噪声之源
噪声的频谱
(一)噪声分析的基本知识
声音的频率就是声源振动的频率; 人耳听到的声音有的低沉,有的尖锐主要是声音的音
调的高低引起的,而音调是人耳对声源振动频率的主 观感受。
声音可按频率分为:次声(<20Hz)、可听声(20~ 20000Hz)、超声(>20000Hz);
噪声控制主要研究可听声,可听声可分为:低频声 (<500Hz)、中频声(500~2000Hz)、高频声 (>2000Hz)。
会被环境噪声完全掩盖; 当噪声级超过90dB时,即使大喊大叫也难以进
行正常交谈。
噪声的危害
5、特强噪声会对仪器设备和建筑结构造成危害 当噪声级超过135dB时,电子仪器的连接部位
会出现错动,微调元件发生偏移,使仪器发 生故障而失效; 当超过150dB时,仪器的元件可能失效或损坏; 当噪声超过140dB时,轻型建筑物会遭受损伤。
声场:空间中存在声波的区域。 声能密度D:声场中单位体积媒质所含有的声能量,
单位:J/m3。
(一)声压、声能量、声强和声功率
3、声强I
单位时间内,通过和声波射线垂直的单位面积内的声 能量称为声强,即在传播方向上通过单位面积上的声 功率。单位:W/m2。
声强与离开声源的距离有关:
(一)声压、声能量、声强和声功率
有效声压pe:一段时间内声压的均方根值。由于人耳无 法感受声压的起伏,只能感受一个稳定的有效声压。
声压级:将待测声压有效值与参考声压的比值取常用对 数,再乘以20,即:SPL=20LOG(10)[p(e)/p(ref)],其 单位是分贝(dB)。
(一)声压、声能量、声强和声功率
2、声能量
由于声扰动,声波在媒质中传播,产生动能和形变的 势能。动能和势能之和即为声能量。单位:J
X X0
r=10时,级的单位为贝(耳),级表示的量与功率
成正比。工程上常用分贝表示级,是贝的十分之一,
符号为dB。
r=e时,级的单位为奈培(Np)。1Np=8.686dB
主要声学量的级和基准
名称
定义
基准值
声压级(气体中) Lp=20lg(p/p0) P0=20μPa
声压级(液体中) Lp=20lg(p/p0) P0=1μPa
+10 0.1L2)/ 10 0.1L1 ]= 10lg [1+ 10 —0.1(L1-L2 )] 设噪声合成的附加值△L= 10lg [1+ 10 —0.1(L1-L2 )],
则 L=L1+ △L 其中△L可查表,根据表可知,当L1-L2>6dB时,
△L<1dB,所以当两个声源中的一个噪声级超出另一 个噪声级6~8dB,则较弱的噪声可以忽略不计。
当n=2时, L=L1+10lg2= L1+3 即表示两个相同的声压级相加,能量增加一倍,
声级增加3dB。
(三)噪声级的合成
5、不同噪声级的合成
假设存在两个噪声源,声压级分别为L1、L2,且L1>L2 , 则有:
L-L1=10lg( 10 0.1L1+10 0.1L2)- L1 =10lg[ 10 0.1L1
4、声功率W
声功率就是指声源在单位时间内辐射出来的总声能量。 单位:W。
对于自由空间的点声源:W球=4πr2p2/ρc 对于放在具有反射的地面上的点声源:W半球=
2πr2p2/ρc
(二)声波的测量单位
1、级的概念
1个量的级是这个量与同类基准值之比的对数,用L
表示。
பைடு நூலகம் 表达式:
L log r
(一)人耳的听觉特性与A声级
2、响度
响度是人耳判别声音由轻到响的强度等级概念,是描 述声音大小 的主观感觉量。
不仅取决于声音的强度(如声压级),还与它的频率及 波形有关。
响度 的单位是宋(sone),符号是“N”。 1宋的定义为声压级为40dB,频率为1000Hz,且来自听
者正前方的平面行波的强度。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。
当声音信号进入A网络,中、低频声音按比例衰减通过, 1000Hz声音无衰减通过。通过A声级计测定的声压级称 为A声级,记做dBA或dB(A)。
(一)人耳的听觉特性与A声级
4、B、C、D声级
A、B和C计权声级的主要差别在于对低频成分的衰减 程 度,A衰减最多,B其次,C最少。
A计权声级是模拟人耳 对55分贝以下低强度噪声的频 率特性;B计权声级是模拟55分贝到85分贝的中等强 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。
振动加速度级 La=20lg(a/a0) P0=1μm/s2
振动速度级 Lv=20lg(v/v0) v0=1nm/s
振动位移级 Ld=20lg(d/d0) d0=1×10-12m
力级
LF=20lg(F/F0)
F0=1μN
声功率级 LW=10lg(W/W0) W0=1 ×10-12W
声强级
LI=10lg(I/I0)
工业噪声
:发动机运转声,电锯、 机床、电钻、工地爆破声 等等。
建筑噪声
工厂噪音
噪声之源
交通噪声
:汽车、摩托车的鸣叫声, 车轮与路面的摩擦声,火 车、飞机等巨大响声。
飞机噪音
交通噪声
噪声之源
居民噪声
:家用电器的工作声, 人的说话、哭笑声等。
春运
市场
歌舞厅
噪声对人体的危害
听力损失 干扰语言交流 烦恼 睡眠干扰 对工作效率的影响 对儿童和胎儿的影响 对视力,动物和物质结构的影响
如果有一台机器发出的噪声,含有从低到高频声,其 噪声一进人耳就失真了,或被滤去了一部分低频成分, 也可以说被人耳计权了。
由于人耳的听觉无法测定声音的频率成分和相应的强 度,只能利用测量仪器——声级计来测定,为了模拟 人耳的听觉特性,在声级计中安装了一个滤波器使它 对频率的判别与人耳相似,这个滤波器称为A计权网络, 该声级计称为A声级计。
响度级的单位是方(phon),符号是“LN”。 响度与响度级的关系:声压级每增加10方,响度值
加倍 N=2(LN-40)/10 或 LN=40+33.3lgN
等响曲线:对各频率进行试听分析,达到同样响度 级时,频率与声压级的关系曲线。
(一)人耳的听觉特性与A声级
3、A声级
由等响曲线可以看出,人耳能听到的最小的声音与频 率有关,频率低,人耳的灵敏度差;频率高,人耳灵 敏度好。
2、声强级:声强与能量成正比。总声强 等于各声强之和。
(三)噪声级的合成
3、声压级:能量与声压的平方成正比。总 声压的平方等于各声压排放之和。
(三)噪声级的合成
4、n个相同噪声级合成的总噪声级
L=10lg( 10 0.1L1+10 0.1L2+… +10 0.1Ln ) =10lg(n 10 0.1L1 )=L1+10lgn
A计权声级表征人耳主观听觉较好,故实 际中较常采 用A计权声级。
(二)等效连续声级(Leq)
A计权声级能较好评价连续稳态 噪声,但对一个起 伏的或不连续的噪声,A计权声级就不合适 了。
用噪声能量按时间平均方法来评价噪声对人影响, 即等效连续声级,符号“Leq”。它是用一个相同时 问内声能与之相等的连续稳定的A声级来表示该段时 间内噪 声的大小。
60dB时,可使70%的人惊醒。
噪声的危害
3、噪声能诱发疾病 长期暴露在强噪声环境下,会引起人体的紧张
反应,使肾上腺素分泌增加,引起心率加快, 血压升高; 噪声会引起消化系统的疾病,引起消化不良, 诱发胃肠粘膜溃疡; 会引起疲劳、头晕及记忆力衰退,诱发神经衰 弱症。
噪声的危害
4、噪声影响语言交谈和通讯联络的干扰 当人们交谈距离为1米时,平均声级为65dB; 当环境噪声级高于语言声级10dB时,谈话声音
数学表达式:
Leq


10
lg

t
2
1
t1
t2 t1
100.1L
pA
(t
)
dt

(二)等效连续声级(Leq)
如果测量是在同样的采样时间间隔,则表达式变为:
Leq

10
lg

1 N
N
100.1LAi

i1

昼夜等效声级Ldn
Ldn

10
lg

5 8
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
噪声的危害
2、噪声对睡眠的干扰 40dB的连续噪声可使10%的人睡眠受到影响;
70dB的连续噪声可使50%的人受到影响; 40dB的突发性噪声可使10%的人惊醒,到

10
0.1L
d

3 8
10
0.1( Ln 10)

注:昼间为07:00-22:00,共16小时;夜间为22:00-
7:00,共8小时,考虑夜间噪声对人们的影响更大,
可听
声压(Pa)声压级(dB)
200
140
63
130
20
120
6.3
110
0.63
90
0.20
80
0.063
70
0.020
60
0.0063
50
0.0020
40
0.00063
30
0.00020
20
0.000063
10
0.000020
0
(二)声波的测量单位
3、声强级LI
LI=10lg(I/I0) LI为声强级,单位dB;I为声强,瓦/米2;基准声强I0
I0=1 ×10- 12W/m2
(二)声波的测量单位
2、声压级Lp
Lp为声压级,单位dB;p为有效声压,Pa;基 准声压p0=2×10-5 Pa。
某些环境下的声压和声压级
环境
锅炉排气放空,距喷口1米 铆钉枪,大型罗茨风机
汽车喇叭,距人1米,大型球磨机 柴油机
离心风扇 公共汽车上 城市噪声,街道上 普通说话 电风扇,微电机附近 安静房间 轻声耳语 树叶飘动声 农村静夜
噪声的测量
噪声的物理量度 声强与声强级 声压与声压级 声功率与声功率级 噪声的评价 噪声的测量
噪声的物理量度
(一)声压、声压级、声能量、声强和声功率
1、声压p
当有声波存在时,在媒质中产生的压强的增量。
单位:Pa或μbr;1Pa=10 μbr。
当声频为1000Hz时,人耳可听声压范围为2×10-5~20Pa。
=1×10-12瓦/米2 。 在一般情况下,空气中的声波LI与 Lp 的值相差
±0.2dB,故LI≈Lp
(二)声波的测量单位
4、声功率级LW
LW=10lg(W/W0) LW为声功率级,单位dB;W为声功率,瓦;基
准声功率W0=1×10-12瓦。
(三)噪声级的合成
1、噪声级合成是按照能量的叠加规律进 行叠加的。
(一)人耳的听觉特性与A声级
2、响度级
响度级是用来定量地确定声音的轻或响的程度的参 数;
响度级是建立在两个声音的主观比较上的。定义 1000Hz纯音声压级的分贝值为响 度级的数值,任何 其它频率的声音,当调节1000Hz纯音的强度使之与 这声音一样响时,该1000Hz纯音的声压级分贝数定 义为这一声音的响度级。
人们在生活中听到的声音是不同频率、强度的纯音复 合而成的。
噪声评价
(一)人耳的听觉特性与A声级
1、人耳的听觉特性 不同频率的声音,即使声压级相同,人耳感觉的响亮
程度不同,如同样60dB, 100Hz 和1000Hz的两种声 音,1000Hz的声音人耳听起来响一些,而要100Hz的 声音听起来与1000Hz,60dB的声音一样响,声压级要 达到67dB; 人耳对1000~5000Hz的声音最敏感。 人耳的听觉系统具有滤波的功能—“酒会效应”,即 人耳能在有其他噪声存在的环境下听出某些频率的声 音。
噪声的危害
1、噪声对听力的损伤
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;——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)。
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