噪声控制技术 教案 魏明宝
噪声控制技术 教案 魏明宝
绪论 噪声定义:人们不需要的声音。它包括杂乱无章的和影响人们工作、休息、睡眠的各种 不协调声音,甚至谈话声、脚步声、不需要的音乐声都是噪声。与人们接触时间最长、危害 最广泛、治理最因难的噪声是生活和社会活动所产生的噪声。生活噪声虽然不会对人产生生 理危害,但会使人烦噪、心神不定,干扰休息和工作。 1.《噪声控制技术》课程的性质和内容 噪声控制技术是声学理论在环境科学中的应用,是一门迅速发展的边线性应用学科,它 涉及机械、建筑、材料、电子、环境、仪器乃至医学等多个领域,呈现多元化的发展趋势 通过本门课程的学习,培养学生具有噪声控制仪器设备使用、选型和噪声治理方案选择 的能力,掌握隔声、吸声、消声及隔振阻尼等控制技术的原理、特点、计算及应用,学会噪 声影响评价的原则方法。 2.噪声控制技术的发展 随着社会经济科技的发展,环境问题已被国际社会公认为是影响21世纪可持续发展的 关键性问题,而噪声污染更是成为21世纪首要攻克的环境问题之一。人类社会在进步,科 技在发展,人们的环境意识也在不断增强。近几年来,在噪声污染控制领域,无论在技术上, 还是政策管理方面,都有长足的进步,效果非常显著。从20世纪70年代到90年代,噪声 控制技术日益成热,目前世界上常用的噪声控制技术有消声、吸声、消声、隔振阻尼等。主 要是在声源、噪声传播途径及接受点上进行控制和处理。从噪声源和振动源上进行噪声控制, 既是最积极主动、有效合理的措施,也是工业生产中噪声控制的努力方向之 有源降噪技术自1947年美国H.F.奥尔森首次提出后,引起了世界各国的广泛兴趣。 1953年,H.F.奥尔森等人又提出了“电子吸声器”,并付之实用。20世纪60-70年代 英、法、苏等国把单个有源消声扩展为多通道系统和组合次级声源,并成功地将其应用于管 道消声。1980年,法国特配有微处理的有源泊声器装置应用于2.2kw的实验室柴油机,在 20—250Hz范围内可降低噪声20dB 近年来,国内不少大专院校、科研设计单位及工厂企业开展了产品低噪声化研究、实践, 深入分析硏究各种噪声源的发声机理及其传播途径,研制成功并批量生产了20余种低噪声 产品.例如低噪声轴流风机、低噪声离心风机、低噪声罗茨鼓风机等 噪声控制的进步还体现在政策管理方面,我国早在20世纪70年代就特保护环境确立为 一项基本国策,并制定了各种环境规划,努力实现经济效益、社会效益和环境效益相统 近10年来,国家和地方各级政府建立健全了环境保护管理机构、环境监测管理系统以及环 保产品质员监督检验体系,颁布了环境噪声污染防治法和各种噪声与振动限值标准及测民方 法,使噪声控制有法可依,有标准可循。 3.《噪声控制技术》课程的学习要求和方法 (1)学习要求 《噪声控制技术》是一一门理论性和实践性非常强的课程,学习要求如下: 掌握噪声的产生、传播相接收的原理、噪声的物理量度、噪声的传播特性危害、噪声 源的分类、噪声控制的基本途径; ②掌握噪声测设仪器的使用、测点的选择、测量方法的选择、噪声源声功级的测量和声 压级差的测量 ③掌握隔声声原理、隔声装置的类型、特点及选择; ④掌握消声原理、消声器的类型、特点及选择
绪论 噪声定义：人们不需要的声音。它包括杂乱无章的和影响人们工作、休息、睡眠的各种 不协调声音，甚至谈话声、脚步声、不需要的音乐声都是噪声。与人们接触时间最长、危害 最广泛、治理最因难的噪声是生活和社会活动所产生的噪声。生活噪声虽然不会对人产生生 理危害，但会使人烦噪、心神不定，干扰休息和工作。 1．《噪声控制技术》课程的性质和内容 噪声控制技术是声学理论在环境科学中的应用，是一门迅速发展的边线性应用学科，它 涉及机械、建筑、材料、电子、环境、仪器乃至医学等多个领域，呈现多元化的发展趋势。 通过本门课程的学习，培养学生具有噪声控制仪器设备使用、选型和噪声治理方案选择 的能力，掌握隔声、吸声、消声及隔振阻尼等控制技术的原理、特点、计算及应用，学会噪 声影响评价的原则方法。 2．噪声控制技术的发展 随着社会经济科技的发展，环境问题已被国际社会公认为是影响 21 世纪可持续发展的 关键性问题，而噪声污染更是成为 21 世纪首要攻克的环境问题之一。人类社会在进步，科 技在发展，人们的环境意识也在不断增强。近几年来，在噪声污染控制领域，无论在技术上， 还是政策管理方面，都有长足的进步，效果非常显著。从 20 世纪 70 年代到 90 年代，噪声 控制技术日益成热，目前世界上常用的噪声控制技术有消声、吸声、消声、隔振阻尼等。主 要是在声源、噪声传播途径及接受点上进行控制和处理。从噪声源和振动源上进行噪声控制， 既是最积极主动、有效合理的措施，也是工业生产中噪声控制的努力方向之一。 有源降噪技术自 1947 年美国 H．F．奥尔森首次提出后，引起了世界各国的广泛兴趣。 1953 年，H．F．奥尔森等人又提出了“电子吸声器”，并付之实用。20 世纪 60 一 70 年代， 英、法、苏等国把单个有源消声扩展为多通道系统和组合次级声源，并成功地将其应用于管 道消声。1980 年，法国特配有微处理的有源泊声器装置应用于 2．2kw 的实验室柴油机，在 20—250Hz 范围内可降低噪声 20dB 。 近年来，国内不少大专院校、科研设计单位及工厂企业开展了产品低噪声化研究、实践， 深入分析研究各种噪声源的发声机理及其传播途径，研制成功并批量生产了 20 余种低噪声 产品．例如低噪声轴流风机、低噪声离心风机、低噪声罗茨鼓风机等。 噪声控制的进步还体现在政策管理方面，我国早在 20 世纪 70 年代就特保护环境确立为 一项基本国策，并制定了各种环境规划，努力实现经济效益、社会效益和环境效益相统一。 近 10 年来，国家和地方各级政府建立健全了环境保护管理机构、环境监测管理系统以及环 保产品质员监督检验体系，颁布了环境噪声污染防治法和各种噪声与振动限值标准及测民方 法，使噪声控制有法可依，有标准可循。 3．《噪声控制技术》课程的学习要求和方法 (1)学习要求 《噪声控制技术》是——门理论性和实践性非常强的课程，学习要求如下； ①掌握噪声的产生、传播相接收的原理、噪声的物理量度、噪声的传播特性危害、噪声 源的分类、噪声控制的基本途径； ②掌握噪声测设仪器的使用、测点的选择、测量方法的选择、噪声源声功级的测量和声 压级差的测量； ③掌握隔声声原理、隔声装置的类型、特点及选择； ④掌握消声原理、消声器的类型、特点及选择；
⑤掌握吸声原理、吸声材料与结枃、了解吸声设计的原则、程序、计算 ⑥掌握隔振原理、隔振器的类型及特点,了解隔振设计,掌握阻尼原理及常见阻尼材料 的性质; ⑦掌握噪声环境影响评价的评价对象、现状调査、评价标度、预测评价以及控制方案的 选择 ⑧熟练掌握有关噪声监测与控制的操作。 (2)学习方法 为了学好本门课程,建议学生采用以下学习方法 ①切实掌据有关课程的相关知识,特别是物理学中的声学知识机械设备、材料科学、建 筑知识有密切关系,建议在学习时注意 ②本课程是实践性较强的课程,学习时要特别重视理论联系实际,要多观察、多分析: )在学习的过程中,应注意加强动手能力的培养,掌握常见仪器设备的使用维护
⑤掌握吸声原理、吸声材料与结构、了解吸声设计的原则、程序、计算； ⑥掌握隔振原理、隔振器的类型及特点，了解隔振设计，掌握阻尼原理及常见阻尼材料 的性质； ⑦掌握噪声环境影响评价的评价对象、现状调查、评价标度、预测评价以及控制方案的 选择； ⑧熟练掌握有关噪声监测与控制的操作。 (2)学习方法 为了学好本门课程，建议学生采用以下学习方法。 ①切实掌据有关课程的相关知识，特别是物理学中的声学知识机械设备、材料科学、建 筑知识有密切关系，建议在学习时注意； ②本课程是实践性较强的课程，学习时要特别重视理论联系实际，要多观察、多分析； ③在学习的过程中，应注意加强动手能力的培养，掌握常见仪器设备的使用维护
噪声控制基础 1.1噪声及其类型 随着现代工业、建筑业和交通运输业的迅速发展,各种机械设备、交通运输工具在急剧 增加,噪声污染日益严重,它影响和破坏人们的正常工作和生活,危害人体健康,已经成为 当今社会四大公害之一。在《中华人民共和国环境噪声污染防治法》中,环境噪声是指在工 业生产、建筑施工、交通运输和社会生活中所产生的影响周围生活环境的声音 1.1.1声音的产生 在日常生活中充满着各种各样的声音,有谈话声、广播声、各种车辆运动声、工厂的汽 笛声和各种机器声等等。人们的一切活动离不开声音,正因为有了声音,人们才能进行交谈, 才能从事生产和社会实践活动。如果没有声音,整个世界将处于难以想像的寂静之中。可见 声音对人类是非常重要的。那么,声音是怎样产生的呢?空气中的各种声音,不管它们具有 何种形式,它们都是由于物体的振动所引起的。敲鼓时听到了鼓声,同时能摸到鼓面的振动。 喇叭发出声音是由于纸盆或音膜在振动。人能讲话是由于喉头声带的振动。汽笛声、喷气飞 机的轰鸣声,是因为排气时气体振动而产生的。总之,物体的振动是产生声音的根源。发出 声音的物体称为声源。声源发出的声音必须通过中间媒质才能传播出去。人们最熟悉的传声 媒质就是空气。除了气体外,液体和固体也都能传播声音。 声音是如何通过媒质传播的呢?以音箱的纸盆为例,当声音信号通人音箱时,纸盆在它 原来静止住置附近来回振动,带动了它相邻近的空气层质点,使它们产生压缩或膨胀运动。 由于空气分子间有一定的弹性,这一局部区域的压缩或膨胀又会影响和促使下一邻近空气层 质点发生压缩或膨胀的运动。如此由近及远相互影响,就会把纸盆的这一振动以一定的速度 沿着媒质向各方向传播出去。这种振动传到耳朵,引起耳内鼓膜的振动,通过听觉神经使我 们感觉到声音。这种向前推进着的空气振动称为声波。有声波传播的空间叫声场。当声振动 在空气中传播时空气质点并不被带走,它只是在原来位置附近来回振动,所以声音的传播是 指振动的传递 物体振动产生声音,如果物体振动的幅度随时间的变化如正弦曲线那样,那么这种振动 称为简谐振动。物体作简谐振动时周围的空气质点也作简谐振动。物体离开静止位置的距离 称位移x,最大的位移叫振幅a,简谐振动位移与时间的关系可表示为ⅹ=sin(2nft+φ),其 中f为频率,(2nnf+d)叫简谐振动的相位角,它是决定物体运动状态的重要物理量,中表 示t=o时的相位角叫初相位。振幅a的大小决定了声音的强弱。 物体在ls内振动的次数称为频率,单位为赫兹(Hz),简称赫。每秒钟振动的次数愈多 其频率愈高,人耳听到的声音就愈尖,或者说音调愈高。人耳并不是对所有频率的振动都能 感受到的。一般说来。人耳只能听列频率为20一20000Hz的声音,通常把这一频率范围的 声音叫音频声:低于20Hz的声音叫次声,高于2000H的声音叫超声。次声和超声人耳都 不能听到,仅有一些动物却能听到,例如老鼠能听到次声,蝙蝠能感受到超声 振动在媒质中传播的速度叫声速。在任何一种媒质中的声速取决于该媒质的弹性和密 度。声音在空气中的传播速度还随空气温度的升高而增加。声音在不同媒质中传播的速度也 是不同的,在液体和固体中的传播速度一般要比在空气中快得多,例如在水中声速为1450m /s,而在钢中则为500m/s 声波中两个相邻的压缩区或膨胀区之间的距离称为波长λ,单位为m。波长、频率和速 度间存在如下的关系: λ=c/f=cT
1 噪声控制基础 1．1 噪声及其类型 随着现代工业、建筑业和交通运输业的迅速发展，各种机械设备、交通运输工具在急剧 增加，噪声污染日益严重，它影响和破坏人们的正常工作和生活，危害人体健康，已经成为 当今社会四大公害之一。在《中华人民共和国环境噪声污染防治法》中，环境噪声是指在工 业生产、建筑施工、交通运输和社会生活中所产生的影响周围生活环境的声音。 1．1．1 声音的产生 在日常生活中充满着各种各样的声音，有谈话声、广播声、各种车辆运动声、工厂的汽 笛声和各种机器声等等。人们的一切活动离不开声音，正因为有了声音，人们才能进行交谈， 才能从事生产和社会实践活动。如果没有声音，整个世界将处于难以想像的寂静之中。可见 声音对人类是非常重要的。那么，声音是怎样产生的呢?空气中的各种声音，不管它们具有 何种形式，它们都是由于物体的振动所引起的。敲鼓时听到了鼓声，同时能摸到鼓面的振动。 喇叭发出声音是由于纸盆或音膜在振动。人能讲话是由于喉头声带的振动。汽笛声、喷气飞 机的轰鸣声，是因为排气时气体振动而产生的。总之，物体的振动是产生声音的根源。发出 声音的物体称为声源。声源发出的声音必须通过中间媒质才能传播出去。人们最熟悉的传声 媒质就是空气。除了气体外，液体和固体也都能传播声音。 声音是如何通过媒质传播的呢?以音箱的纸盆为例，当声音信号通人音箱时，纸盆在它 原来静止住置附近来回振动，带动了它相邻近的空气层质点，使它们产生压缩或膨胀运动。 由于空气分子间有一定的弹性，这一局部区域的压缩或膨胀又会影响和促使下一邻近空气层 质点发生压缩或膨胀的运动。如此由近及远相互影响，就会把纸盆的这一振动以一定的速度 沿着媒质向各方向传播出去。这种振动传到耳朵，引起耳内鼓膜的振动，通过听觉神经使我 们感觉到声音。这种向前推进着的空气振动称为声波。有声波传播的空间叫声场。当声振动 在空气中传播时空气质点并不被带走，它只是在原来位置附近来回振动，所以声音的传播是 指振动的传递。 物体振动产生声音，如果物体振动的幅度随时间的变化如正弦曲线那样，那么这种振动 称为简谐振动。物体作简谐振动时周围的空气质点也作简谐振动。物体离开静止位置的距离 称位移 x，最大的位移叫振幅 a，简谐振动位移与时间的关系可表示为 x＝sin(2лft+φ)，其 中 f 为频率，(2ллft+ф)叫简谐振动的相位角，它是决定物体运动状态的重要物理量，φ表 示 t=o 时的相位角叫初相位。振幅 a 的大小决定了声音的强弱。 物体在 1s 内振动的次数称为频率，单位为赫兹(Hz)，简称赫。每秒钟振动的次数愈多， 其频率愈高，人耳听到的声音就愈尖，或者说音调愈高。人耳并不是对所有频率的振动都能 感受到的。一般说来。人耳只能听列频率为 20 一 20000Hz 的声音，通常把这一频率范围的 声音叫音频声：低于 20Hz 的声音叫次声，高于 20000Hz 的声音叫超声。次声和超声人耳都 不能听到，仅有—些动物却能听到，例如老鼠能听到次声，蝙蝠能感受到超声。 振动在媒质中传播的速度叫声速。在任何一种媒质中的声速取决于该媒质的弹性和密 度。声音在空气中的传播速度还随空气温度的升高而增加。声音在不同媒质中传播的速度也 是不同的，在液体和固体中的传播速度一般要比在空气中快得多，例如在水中声速为 1450m ／s，而在钢中则为 5000m／s。 声波中两个相邻的压缩区或膨胀区之间的距离称为波长λ，单位为 m。波长、频率和速 度间存在如下的关系： λ=c/f=cT
其中T为周期是物体来回振动一次所需的时间。因此波长是声音在一个周期的时间中所 行进的距离。波长和频率成反比,频率愈高,波长愈短,频率愈低,波长愈长。 1.1.2噪声的概念 物体的振动能产生声音,声波经空气媒介的传递使人耳感觉到声音的存在。但是,我们 听到的声音有的很悦耳,有的却很难听甚至使人烦躁,那是什么道理呢?从物理学的角度讲, 声音可分为乐音和噪声两种。当物体以某一固定频率振动时,耳朵听到的是具有单一音调的 声音,这种以单一频率振动的声音称为纯音。但是,实际物体产生的振动是很复杂的,它是 由各种不同频率的许多简谐振动所组成的,把其中最低的频率称为基音,比基音高的各频率 称为泛音。如果各次泛音的频率是基音频率的整数倍,那么这种泛音称为谐音。基音和各次 谐音组成的复合声音听起来很和谐悦耳,这种声音称为乐音。钢琴、提琴等各种乐器演奏时 发出的声音就具有这种特点。这些声音随时间变化的波形是有规律的,而它所包含的频率成 分中基音和谐音之间成简单整数比。所以凡是有规律振动产生的声音就叫乐音 振咡 U时间 f635f07f。9 图1-1乐音与噪声的波形及其频谱 (a)乐吝(单簧作)的波形及其频诺;(b)噪声的泼形及其频谱 如果物体的复杂振动有许许多多频率组成,而各频率之间彼此不成简单的整数比,这样 的声音听起来就不悦耳也不和谐,还会使人产生烦噪。这种频率和强度都不同的各种声音杂 乱地组合而产生的声音就称为噪声。图1-1是乐音与噪声的波形及其频谱。各种机器噪声 之间的差异就在于它所包含的领率成分和其相应的强度分布都不相同,因而使噪声具有各种 不同的种类和性质。从环境和生理学的观点分析,凡使人厌烦的、不愉快的和不需要的声音 都统称为噪声,它包括危害人们身体健康的声音,干扰人们学习、工作和休息的声音及其他 不需要的声音。 1.1.3噪声的类型 般来说,噪声主要分为过响声、妨碍声、不愉快声、无影响声等几类。过响声是指很响 的声音,如喷气发动机排气声,大炮射击的轰鸣声等。妨碍声是指一些声音虽不太响但它妨 碍人们的交谈、思考、学习和睡眠的声音。像摩擦声、刹车声、吵闹声等噪声称为不愉快声 人们生活中习以为常的如室外风声、雨声、虫呜声等声音称为无影响声。 根据噪声源的不同,噪声可分为工业噪声、交通噪声和生活噪声三种 工业噪声是指工厂在生产过程中由于机械层动、摩擦撞击及气流扰动产生的噪声。例如 像化工厂的空气压缩机、鼓风机和锅炉排气放空时产生的噪声,都是由于空气振动而产生的 气流噪声。球磨机、粉碎机和织布机等产生的噪声,是由于固体零件杋械振动或摩擦撞击产 生的机械噪声
其中 T 为周期,是物体来回振动一次所需的时间。因此波长是声音在一个周期的时间中所 行进的距离。波长和频率成反比，频率愈高，波长愈短， 频率愈低，波长愈长。 1．1．2 噪声的概念 物体的振动能产生声音，声波经空气媒介的传递使人耳感觉到声音的存在。但是，我们 听到的声音有的很悦耳，有的却很难听甚至使人烦躁，那是什么道理呢?从物理学的角度讲， 声音可分为乐音和噪声两种。当物体以某一固定频率振动时，耳朵听到的是具有单一音调的 声音，这种以单一频率振动的声音称为纯音。但是，实际物体产生的振动是很复杂的，它是 由各种不同频率的许多简谐振动所组成的，把其中最低的频率称为基音，比基音高的各频率 称为泛音。如果各次泛音的频率是基音频率的整数倍，那么这种泛音称为谐音。基音和各次 谐音组成的复合声音听起来很和谐悦耳，这种声音称为乐音。钢琴、提琴等各种乐器演奏时 发出的声音就具有这种特点。这些声音随时间变化的波形是有规律的，而它所包含的频率成 分中基音和谐音之间成简单整数比。所以凡是有规律振动产生的声音就叫乐音。 如果物体的复杂振动有许许多多频率组成，而各频率之间彼此不成简单的整数比，这样 的声音听起来就不悦耳也不和谐，还会使人产生烦噪。这种频率和强度都不同的各种声音杂 乱地组合而产生的声音就称为噪声。图 l－1 是乐音与噪声的波形及其频谱。各种机器噪声 之间的差异就在于它所包含的领率成分和其相应的强度分布都不相同，因而使噪声具有各种 不同的种类和性质。从环境和生理学的观点分析，凡使人厌烦的、不愉快的和不需要的声音 都统称为噪声，它包括危害人们身体健康的声音，干扰人们学习、工作和休息的声音及其他 不需要的声音。 1．1．3 噪声的类型 一般来说，噪声主要分为过响声、妨碍声、不愉快声、无影响声等几类。过响声是指很响 的声音，如喷气发动机排气声，大炮射击的轰鸣声等。妨碍声是指一些声音虽不太响但它妨 碍人们的交谈、思考、学习和睡眠的声音。像摩擦声、刹车声、吵闹声等噪声称为不愉快声。 人们生活中习以为常的如室外风声、雨声、虫呜声等声音称为无影响声。 根据噪声源的不同，噪声可分为工业噪声、交通噪声和生活噪声三种。 工业噪声是指工厂在生产过程中由于机械层动、摩擦撞击及气流扰动产生的噪声。例如 像化工厂的空气压缩机、鼓风机和锅炉排气放空时产生的噪声，都是由于空气振动而产生的 气流噪声。球磨机、粉碎机和织布机等产生的噪声，是由于固体零件机械振动或摩擦撞击产 生的机械噪声
交通噪声是指飞机、火车、汽车和拖拉机等交通运输工具在飞行和行驶中所产生的噪声。 生活噪声是指街道以及建筑物内部各种生活用品设备和人们日常活动所产生的噪声。 工业噪声、城市交通噪声和生活噪声也是构成环境噪声的三个主要来源。噪声使人感到 烦恼,强的噪声还会给人体健康带来危害。 1.1.4噪声的危害 噪声的危害是多方面的,噪声不仅对人们正常生活和工作造成极大干扰,影响人们交谈 思考,影响人的睡眠,使人产生烦躁、反应迟钝,工作效率降低,分散人的注意力,引起工 作事故,更严重的情况是噪声可使人的听力和健康受到损害。噪声的强度愈大、频率愈高、 作用时间愈长、个人耐力愈小,则危害愈严重。据统计资料表明,80dB(A)以下的噪声不会 引起噪声性耳聋:80—85dB(A)的噪声会造成轻微的听力损伤:85-100doB(A)的噪声会造 成一定数量的噪声性耳聋:而在100dB(A)以上时,则造成相当大数量的噪声性耳聋。人在 没有思想准备的情况下,强度极高的暴震性噪声(如突然放炮、爆炸时)可使听力在一瞬间永 久丧失,即产生爆震性耳聋,这时,人的听觉器官将遭受严重创伤 噪声对人体健康的影响是多方面的。噪声作用于人的中枢神经系统,使人们大脑皮层的 兴奋与抑制平衡失调,导致条件反射异常,使脑血管张力遭到损害。这些生理上的变化,在 早期能够恢复原状,但时间一久,就会导致病理上的变化,使人产生头痛、脑胀、耳鸣、失 眠、心慌、记亿力衰退和全身疲乏无力等症状。噪声作用于中枢神经系统还会影响胎儿发育, 造成胎儿畸形,并且妨碍儿童智力发育。 噪声对消化系统、心血管系统也有严重不良影响,会造成消化不良、食欲不振、恶心呕 吐,从而导致胃病及胃溃疡病的发病率提高,使高血压、动脉硬化和冠心病的发病率比正常 情况高出2一3倍。噪声对视觉器官也会造成不良影响。据调査,在高噪声环境下工作的人 常有眼病、视力减退、眼花等症状 同时噪声对仪器设备的使用也会有严重影响,强噪声会使机械结构因声疲劳而断裂酿成 事故,使建筑物遭受破坏,如墙壁开裂、屋顶掀起、玻璃展碎、烟肉倒塌等。 1.2噪声的声学特征 噪声与乐音相比,它们具有许多相同的声学特征,也有不同的特点。为了对噪声进行控 制和治理,必须对噪声的声学特征、噪声频谱进行分析。本节主要学习噪声的物理度量和噪 声的主观评价量、包括声压、声强、声功率、声压级、声强级、声功率级、响度和响度级等 基本概念 1.2.1噪声的物理量度 1.2.1.1声压与声压级 当没有声波存在、大气处于静止状态时,其压强为大气压强p。当有声波存在时,局部 空气产生压缩或膨胀,在压缩的地方压强增加,在膨胀的地方压强减少,这样就在原来的大 气压上又叠加了一个压强的变化。这个叠加上去的压强变化是由于声波而引起的,称为声压 用p表示。一般情况下,声压与大气压相比是极弱的。声压的大小与物体的振动有关,物体 振动的振幅愈大,则压强的变化也愈大,因而声压也愈大,我们听起来就愈响,因此声压的 大小表示了声波的强弱 当物体作简揩振动时,空间各点产生的声压也是随时间作简谐变化,某一瞬间的声压称 为瞬时声压。在一定时间间隔中将瞬时声压对时间求方均根值即得有效声压。一般用电子仪 器测得的声压即是有效声压。因此习惯上所指的声压往往是指有效声压,用pe表示,它与声 压幅值pA之间的关系为p=20 衡量声压大小的单位在国际单位制中是帕斯卡,简称帕,符号是Pa 日常生活中所遇到的各种声音,其声压数据举例如下 正常人耳能听到的最弱声音2x10-Pa
交通噪声是指飞机、火车、汽车和拖拉机等交通运输工具在飞行和行驶中所产生的噪声。 生活噪声是指街道以及建筑物内部各种生活用品设备和人们日常活动所产生的噪声。 工业噪声、城市交通噪声和生活噪声也是构成环境噪声的三个主要来源。噪声使人感到 烦恼，强的噪声还会给人体健康带来危害。 1．1．4 噪声的危害 噪声的危害是多方面的，噪声不仅对人们正常生活和工作造成极大干扰，影响人们交谈、 思考，影响人的睡眠，使人产生烦躁、反应迟钝，工作效率降低，分散人的注意力，引起工 作事故，更严重的情况是噪声可使人的听力和健康受到损害。噪声的强度愈大、频率愈高、 作用时间愈长、个人耐力愈小，则危害愈严重。据统计资料表明，80dB(A)以下的噪声不会 引起噪声性耳聋；80－ 85dB(A)的噪声会造成轻微的听力损伤；85 一 100dB(A)的噪声会造 成一定数量的噪声性耳聋；而在 100dB(A)以上时，则造成相当大数量的噪声性耳聋。人在 没有思想准备的情况下，强度极高的暴震性噪声(如突然放炮、爆炸时)可使听力在一瞬间永 久丧失，即产生爆震性耳聋，这时，人的听觉器官将遭受严重创伤。 噪声对人体健康的影响是多方面的。噪声作用于人的中枢神经系统，使人们大脑皮层的 兴奋与抑制平衡失调，导致条件反射异常，使脑血管张力遭到损害。这些生理上的变化，在 早期能够恢复原状，但时间一久，就会导致病理上的变化，使人产生头痛、脑胀、耳鸣、失 眠、心慌、记亿力衰退和全身疲乏无力等症状。噪声作用于中枢神经系统还会影响胎儿发育， 造成胎儿畸形，并且妨碍儿童智力发育。 噪声对消化系统、心血管系统也有严重不良影响，会造成消化不良、食欲不振、恶心呕 吐，从而导致胃病及胃溃疡病的发病率提高，使高血压、动脉硬化和冠心病的发病率比正常 情况高出 2—3 倍。噪声对视觉器官也会造成不良影响。据调查，在高噪声环境下工作的人 常有眼病、视力减退、眼花等症状。 同时噪声对仪器设备的使用也会有严重影响，强噪声会使机械结构因声疲劳而断裂酿成 事故，使建筑物遭受破坏，如墙壁开裂、屋顶掀起、玻璃展碎、烟囱倒塌等。 1．2 噪声的声学特征 噪声与乐音相比，它们具有许多相同的声学特征，也有不同的特点。为了对噪声进行控 制和治理，必须对噪声的声学特征、噪声频谱进行分析。本节主要学习噪声的物理度量和噪 声的主观评价量、包括声压、声强、声功率、声压级、声强级、声功率级、响度和响度级等 基本概念。 1．2．1 噪声的物理量度 1．2．1．1 声压与声压级 当没有声波存在、大气处于静止状态时，其压强为大气压强 po。当有声波存在时，局部 空气产生压缩或膨胀，在压缩的地方压强增加，在膨胀的地方压强减少，这样就在原来的大 气压上又叠加了一个压强的变化。这个叠加上去的压强变化是由于声波而引起的，称为声压， 用 p 表示。一般情况下，声压与大气压相比是极弱的。声压的大小与物体的振动有关，物体 振动的振幅愈大，则压强的变化也愈大，因而声压也愈大，我们听起来就愈响，因此声压的 大小表示了声波的强弱。 当物体作简揩振动时，空间各点产生的声压也是随时间作简谐变化，某一瞬间的声压称 为瞬时声压。在一定时间间隔中将瞬时声压对时间求方均根值即得有效声压。一般用电子仪 器测得的声压即是有效声压。因此习惯上所指的声压往往是指有效声压，用 pe表示，它与声 压幅值 pA 之间的关系为 衡量声压大小的单位在国际单位制中是帕斯卡，简称帕，符号是 Pa。 日常生活中所遇到的各种声音，其声压数据举例如下。 正常人耳能听到的最弱声音 2x10—5Pa
织布车间2Pa 普通说话声(1m远处)2x102Pa 柴油发动机、球磨机20Pa 公共汽车内 0.2Pa 喷气飞机起飞 200Pa 从以上列举的数据可以看到,正常人耳能听到的最弱声压为2x10-Pa,称为人耳的“听”。 当声压达到20Pa时,人耳就会产生疼痛的感觉,20Pa为人耳的“痛阈”。“听”与“痛”的 声压之比为一百万倍 由于正常人耳能听到的最弱声音的声压和能使人耳感到疼痛的声音的声压大小之间相 差一百万倍,表达和应用起来很不方便。同时,实际上人耳对声音大小的感受也不是线性的, 它不是正比于声压绝对值的大小,而是同它的对数近似成正比。因此如果将两个声音的声压 之比用对数的标度来表示,那么不仅应用简单,而且也接近于人耳的听觉特性。这种用对数 标度来表示的声压称为声压级,它用分贝来表示。某一声音的声压级定义是:该声音的声压 A与一某参考声压AM的比值取以10为底的对数再乘20,即 Lp=20lgp/po Lp为声压级,单位分贝,记作dB,po是参考声压,国际上规定P。=2×10-Pa这就是人耳 刚能听到的最弱声音的声压值。 当声压用分贝表示时,巨大的数字就可以大大地简化。听的声压为2x103Pa,其声压级 就是0。普通说话声的声压是2x10-2Pa,代入上式可得与此声压相应的声压级为60dB。使 人耳感到疼痛的声压是20Pa,它的声压级则为120dB。由此可见,当采用声压级的概念后, 听与痛的声压之比从100万倍的变化范围变成0一120dB的变化。所以“级”的大小能衡量 声音的相对强弱。 1.2.1.2声强与声强级 声波的强弱可以用好几种不同的方法来描述,最方便的一般是测量它的声压,这要比测 量振动位移、振动速度更方便更实用。但是有时我们却需要直接知道机器所发出噪声的声功 率,这时就要用声能量和声强来描述。 任何运动的物体包括振动物体在内都能够作劝,通常说他们具有能量,这个能量来自振 动的物体,因此声波的传播也必须伴随着声振动能量的传递。当振动向前传播时,振动的能 量也跟着转移。在声传播方向上单位时间内垂直通过单位面积的声能量,称为声音的强度或 简称声强,用I表示,单位是w/m2。声强的大小可用来衡旦声音的强弱,声强愈大,我们 听到的声音愈响:声强愈小,我们感觉的声音愈轻。声强与离开声源的距离有关,距离越远, 声强就越小。例如火车开出月台后,愈走愈远,传来的声音也原来愈轻。 与声压一样,声强也可用“级”来表示,即声强级L,它的单位也是分贝(dB),定义为: Li=101gl/o=101gl+120 其中I。为参考声强,Io=10712w/m2,它相当于人耳能听到最弱声音的强度。声强级与声压 级的关系是: L=Lp+101g400/°c 媒质的ρc随媒介的温度和气压而改变。如果在测量条件时恰好Pc=400,则L=L 对一般情况,声强级与声压级相差一修正项10lg400/°c,数值是比较小的 例如在室温20℃和标推大气压下,声强级比声压级约小0.1dB,这个差别可略去不计 因此在一般情况下认为声强级与声压级的值相等 1.2.1.3声功率与声功率级 声功率为声源在单位时间内辐射的总能量,用符号W表示,通常采用瓦(w)功率的单位 声强和声源辐射的声功率有关,声功率愈大,在声源周围的声强也大,两者成正比,它们的
织布车间 2Pa 普通说话声(1m 远处) 2x10—2Pa 柴油发动机、球磨机 20Pa 公共汽车内 0．2Pa 喷气飞机起飞 200Pa 从以上列举的数据可以看到，正常人耳能听到的最弱声压为 2x10—5Pa，称为人耳的“听”。 当声压达到 20Pa 时，人耳就会产生疼痛的感觉，20Pa 为人耳的“痛阈”。“听”与“痛”的 声压之比为一百万倍。 由于正常人耳能听到的最弱声音的声压和能使人耳感到疼痛的声音的声压大小之间相 差一百万倍，表达和应用起来很不方便。同时，实际上人耳对声音大小的感受也不是线性的， 它不是正比于声压绝对值的大小，而是同它的对数近似成正比。因此如果将两个声音的声压 之比用对数的标度来表示，那么不仅应用简单，而且也接近于人耳的听觉特性。这种用对数 标度来表示的声压称为声压级，它用分贝来表示。某一声音的声压级定义是：该声音的声压 A 与一某参考声压 A M 的比值取以 10 为底的对数再乘 20，即 Lp＝20lgp/p0 L p 为声压级，单位分贝，记作 dB，p o 是参考声压，国际上规定 P。=2×10—5Pa 这就是人耳 刚能听到的最弱声音的声压值。 当声压用分贝表示时，巨大的数字就可以大大地简化。听的声压为 2xl0-5Pa，其声压级 就是 0。普通说话声的声压是 2x l0－2Pa，代入上式可得与此声压相应的声压级为 60dB。使 人耳感到疼痛的声压是 20Pa，它的声压级则为 120dB。由此可见，当采用声压级的概念后， 听与痛的声压之比从 100 万倍的变化范围变成 0 一 120dB 的变化。所以“级”的大小能衡量 声音的相对强弱。 1．2．1．2 声强与声强级 声波的强弱可以用好几种不同的方法来描述，最方便的一般是测量它的声压，这要比测 量振动位移、振动速度更方便更实用。但是有时我们却需要直接知道机器所发出噪声的声功 率，这时就要用声能量和声强来描述。 任何运动的物体包括振动物体在内都能够作劝，通常说他们具有能量，这个能量来自振 动的物体，因此声波的传播也必须伴随着声振动能量的传递。当振动向前传播时，振动的能 量也跟着转移。在声传播方向上单位时间内垂直通过单位面积的声能量，称为声音的强度或 简称声强，用 I 表示，单位是 w／m2。声强的大小可用来衡旦声音的强弱，声强愈大，我们 听到的声音愈响；声强愈小，我们感觉的声音愈轻。声强与离开声源的距离有关，距离越远， 声强就越小。例如火车开出月台后，愈走愈远，传来的声音也原来愈轻。 与声压一样，声强也可用“级”来表示，即声强级 LI，它的单位也是分贝(dB)，定义为： LI＝101gI/I0＝10lgI+120 其中 Io 为参考声强，I0＝l0－12w／m2，它相当于人耳能听到最弱声音的强度。声强级与声压 级的关系是： LI＝Lp＋10lg400/ρс 媒质的ρc 随媒介的温度和气压而改变。如果在测量条件时恰好 Pc＝400，则 LI＝Lp。 对一般情况，声强级与声压级相差一修正项 10lg400/ρс，数值是比较小的。 例如在室温 20℃和标推大气压下，声强级比声压级约小 0.1dB，这个差别可略去不计， 因此在一般情况下认为声强级与声压级的值相等。 1．2．1．3 声功率与声功率级 声功率为声源在单位时间内辐射的总能量，用符号 W 表示，通常采用瓦(w)功率的单位。 声强和声源辐射的声功率有关，声功率愈大，在声源周围的声强也大，两者成正比，它们的
关系为: I=W/S 其中,S为波阵面面积。如果声源辐射球面波,那么在离声源为r处的球面上各点的声 强为 I=W4πr2 从这个式子可以知道,声源辐射的声功率是恒定的,但声场中各点的声强是不同的,它与距 离的平方成反比。如果声源放在地面上,声波只向空中辐射,这时 I=W/2πr2 声功率是衡量噪声源声能输出大小的基本量。声压依赖于很多外在因素,如接收者的距 离、方向、声源周围的声场条件等,而声功率不受上述因素影响,可广泛用于鉴定和比较各 种声源。但是在声学测量技术中,到目前为止,可以直接测量声强和声功率的仪器比较复杂 和昂贵,它们可以在某种条件下利用声压测量的数据进行计算得到。当声音以平面波或球面 波传播时声强与声压问的关系为 I=p/pc 因此,利用公式根据声压的测量值就可以计算声强和声功率。 声功率用级来表示时称为声功率级Lw单位也是dB,其声功率级为 Lw=10lgw/wo 其中W0为参考声功率,取W0=10-w 由此我们可以看到,分贝是一个相对比较的对数单位。其实任何一个变化范围很大的声 物理量都可以用分贝这个单位来描述它的相对变化 1.2.1.4噪声的频谱与频带 从噪声与乐音的概念分析可知,它们的区别除了主观感觉上有悦耳和不悦耳之分外,在 物理测量上可对它进行频率分析,并根据其频率组成及强度分布的特点来区分。对复杂的声 音进行频率分析并用横轴代表频率、纵轴代表各频率成分的强度(声压级或声强级),这样画 出的图形叫频谱图。乐音的频谱图是由不连续的离散频谱线构成,见图1-l(a)。在噪声的频 谱图上各频率成分的谱线排列得非常密集,具有连续的频谱特性。在这样的频谱中声能连续 地分布在整个音频范围内,见图—(b)大多数机器具有连续的噪声频诺,也称无调噪声。有 些机器如鼓风机、感应电动机等所发声音的频谱中,既具有连续的噪声频语,也具有非常明 显的离散频率成分,这种成分一般是由电动机转子或减速器齿轮等旋转构件的转数决定,它 使噪声具有明显的音调,但总的说来它仍具有噪声的性质,称为有调噪声 噪声的频率从2020000z,高音和低音的频率相差1000倍。为实际应用方便起见, 般把这一宽广的频率变化范围划分为一些较小的段落,这就是频带。一般只需测出各频带 的噪声强度就可画出噪声频谱图。那么,频带是怎样划分的呢?用于分析噪声的滤波器可把 某一频带的低于截止频率f1以下和高于截止频率f以上的讯号滤掉,只让f一f之间的讯 号通过。因此这一中间区域称为通带,Δf=f2一f1,就是频带宽度,简称带宽。为测量噪声 而设计的滤波器有倍频带、1/2倍频带和1/3倍频带滤波器。一般对n倍频带作如下定义: f2/f1=2 当n=1时,f/fi=2,即高低截止频率之比为2:1,这样的频率比值所确定的频程称为倍 频程,这种频带称倍频带。同此,当n=1/2时,f/f1=22,称为1/2倍频带。目前,各种 测量中经常使用1/3倍频带,即n=1/3,此时每一频带的高低截止频率之比为f/f1=21/3。 频带的高低截止频率f和f1与中心频率f间有下列关系。 f6=√f1f2 从上式可得到倍频带和1/3倍频带的带宽△f分别为 n=1时,△f=f2-f=0.707f0
关系为： I＝W/S 其中，S 为波阵面面积。如果声源辐射球面波，那么在离声源为 r 处的球面上各点的声 强为： I＝W/4πr 2 从这个式子可以知道，声源辐射的声功率是恒定的，但声场中各点的声强是不同的，它与距 离的平方成反比。如果声源放在地面上，声波只向空中辐射，这时 I＝W/2πr 2 声功率是衡量噪声源声能输出大小的基本量。声压依赖于很多外在因素，如接收者的距 离、方向、声源周围的声场条件等，而声功率不受上述因素影响，可广泛用于鉴定和比较各 种声源。但是在声学测量技术中，到目前为止，可以直接测量声强和声功率的仪器比较复杂 和昂贵，它们可以在某种条件下利用声压测量的数据进行计算得到。当声音以平面波或球面 波传播时声强与声压问的关系为 I＝p 2 /ρc 因此，利用公式根据声压的测量值就可以计算声强和声功率。 声功率用级来表示时称为声功率级 L w 单位也是 dB，其声功率级为： Lw＝10lgW/W0 其中 W0 为参考声功率，取 W0=10－12w。 由此我们可以看到，分贝是一个相对比较的对数单位。其实任何一个变化范围很大的声 物理量都可以用分贝这个单位来描述它的相对变化。 1．2．1．4 噪声的频谱与频带 从噪声与乐音的概念分析可知，它们的区别除了主观感觉上有悦耳和不悦耳之分外，在 物理测量上可对它进行频率分析，并根据其频率组成及强度分布的特点来区分。对复杂的声 音进行频率分析并用横轴代表频率、纵轴代表各频率成分的强度(声压级或声强级)，这样画 出的图形叫频谱图。乐音的频谱图是由不连续的离散频谱线构成，见图 1—l(a)。在噪声的频 谱图上各频率成分的谱线排列得非常密集，具有连续的频谱特性。在这样的频谱中声能连续 地分布在整个音频范围内，见图 l—l(b)大多数机器具有连续的噪声频诺，也称无调噪声。有 些机器如鼓风机、感应电动机等所发声音的频谱中，既具有连续的噪声频语，也具有非常明 显的离散频率成分，这种成分一般是由电动机转子或减速器齿轮等旋转构件的转数决定，它 使噪声具有明显的音调，但总的说来它仍具有噪声的性质，称为有调噪声。 噪声的频率从 20—20000Hz，高音和低音的频率相差 1000 倍。为实际应用方便起见， 一般把这一宽广的频率变化范围划分为一些较小的段落，这就是频带。一般只需测出各频带 的噪声强度就可画出噪声频谱图。那么，频带是怎样划分的呢?用于分析噪声的滤波器可把 某—频带的低于截止频率 f1 以下和高于截止频率 f2 以上的讯号滤掉，只让 f2 一 f1 之间的讯 号通过。因此这一中间区域称为通带，Δf＝f2—f1，就是频带宽度，简称带宽。为测量噪声 而设计的滤波器有倍频带、1／2 倍频带和 1／3 倍频带滤波器。一般对 n 倍频带作如下定义： f2/f1＝2 n 当 n＝1 时，f2／f1＝2，即高低截止频率之比为 2：1，这样的频率比值所确定的频程称为倍 频程，这种频带称倍频带。同此，当 n＝1/2 时，f2／f1＝2 1/2，称为 1/2 倍频带。目前，各种 测量中经常使用 1／3 倍频带，即 n＝l／3，此时每一频带的高低截止频率之比为 f2／f1＝2 1/3。 频带的高低截止频率 f2 和 f1 与中心频率 f0 间有下列关系。 从上式可得到倍频带和 1/3 倍频带的带宽 Δf 分别为： n＝1 时，Δf＝f2—f1＝0.707f0
n=l/3时,△f=f2-f1=023fo 在噪声测量中经常使用的频带是倍频带和1/3频带 般说来,测量时用的频带宽度不同,所测得的声压级就不同,也即窄频带不允许有宽 频带那样多的噪声通过。为了对不同噪声进行比较,可将1/3倍频带的声压级与倍频带声 压级进行换算。一般将△f宽度的频带声压级换算到△f宽度的频带声压级,可由下式计算: L△r=L△r10g△f△f 由上式可算出1/3倍频带声压级加48dB后即可得倍频带声压级 1.2.2噪声的主观评价 对噪声进行评价,是一个比较复杂的问题。一方面是各种不同的噪声有各自的物理特性 另一方面在不同环境下,人们对噪声控制的目的也不同,如为了保护人体健康、语言的传递 和机器的质量控制等等。要根据不同情况,拟定不同的噪声评价量,以制订不同的噪声控制 标准。现在国际上已经提出的各种噪声评价量已有上百种,大部分的评价量是在某些基本评 价目的基础上作些变化或修正。主要介绍几种最基本和常用的评价量。 1.2.2.1响度与响度级 从刚能听见的听阔到感觉疼痛的痛阈之间,人耳对强度相同而频率不同的声音有不同的 响度感觉。响度是用来描述声音大小的主观感觉量,响度的单位是“宋”(sone),定义1千 赫(kHz)纯音声压级为40dB时的响度为 I sone. 如果把某个频率的纯音与一定响度的kHz纯音很快地交替比较,当听者感觉两者为一 样响时,把该频率的声强标在图上,便可画出一条等响曲线。把1kHz纯音时声强的分贝数 称为这条等响曲线的以“方”为单位的响度级 响度级只是反映了不同频率声音的等响感觉,它的量度单位“方”仍基于客观量“分贝”, 所以不能表示一个声音比另一个声音响多少倍的那种主观感觉 对许多人的平均结果,大约响度级每改变10phon,响度感觉就增减1倍。在20phon至 120phon之问的纯音或窄带噪声,响度级LN与响度N之间近似有如下关系 或LN=40十101gN=40+33.22lgN 对于纯音的响度值,我们可以在测出它声压级后,从等响曲线图中查出它的响度级,再 从上式计算出它的响度值 1.2.2.2计权声级 如上所述,相同强度的纯音,如果频率不同,则人们主观感觉到的响度是不同的,而且 不同响度级的等响曲线也是不平行的,即在不同声强的水平上,不同频率的响度差别也有不 同。在评价一种声音的大小时,为了要考虑到人们主观上的响度感觉,人们设计一种仪器, 把300Hz40dB左右的响度降低10dB,从而使仪器反映的读数与人的主观感觉相接近。其他 频率也根据等响曲线作一定的修正。这种对不同频率给以适当增减的方法称为频率计权。经 频率计权后测量得到的分贝数称为计权声级。因为在不同声强水平上的等响曲线不同,要使 仪器能适应所有不同强度的响度修正值是困难的。常用的有A、B、C三种计权网络。A计 权曲线近似于响度级为40phon等响曲线的倒置。经过A计权曲线测量出的分贝读数称A计 权声级,简称A声级或LA,表示为dB(A)。同样,B计权曲线近似于70phon等响曲线的倒 置。C计权曲线近似于10 Phon等响曲线的倒置。测得的分贝读数分别为B计权声级和c计 权声级。如果不加频率计权,即仪器对不同频率的响应是均匀的,即线性响应,测量的结果 就是声压级,直接以分贝或dB表示,记作Ln称为L计权声级 经验表明,时间上连续、频谱较均匀、无显著纯音成分的宽频带躁声的A声级,与人们 的主观反映有良好的相关性,即测得的A声级大,人们听起来也觉得响。当用A声级小型 化的手持仪器即可进行。所以,A声级是目前广泛应用的一个噪声评价量,已成为国际标准
n＝1/3 时，Δf＝f2—fl＝0.23fo 在噪声测量中经常使用的频带是倍频带和 1／3 频带。 一般说来，测量时用的频带宽度不同，所测得的声压级就不同，也即窄频带不允许有宽 频带那样多的噪声通过。为了对不同噪声进行比较，可将 1／3 倍频带的声压级与倍频带声 压级进行换算。一般将 Δf 宽度的频带声压级换算到 Δf΄宽度的频带声压级，可由下式计算： LΔf΄＝LΔf—101gΔf/Δf΄ 由上式可算出 1／3 倍频带声压级加 4.8dB 后即可得倍频带声压级。 1．2．2 噪声的主观评价 对噪声进行评价，是一个比较复杂的问题。一方面是各种不同的噪声有各自的物理特性， 另一方面在不同环境下，人们对噪声控制的目的也不同，如为了保护人体健康、语言的传递 和机器的质量控制等等。要根据不同情况，拟定不同的噪声评价量，以制订不同的噪声控制 标准。现在国际上已经提出的各种噪声评价量已有上百种，大部分的评价量是在某些基本评 价目的基础上作些变化或修正。主要介绍几种最基本和常用的评价量。 1．2．2．1 响度与响度级 从刚能听见的听阔到感觉疼痛的痛阈之间，人耳对强度相同而频率不同的声音有不同的 响度感觉。响度是用来描述声音大小的主观感觉量，响度的单位是“宋”(sone)，定义 1 千 赫(kHz)纯音声压级为 40dB 时的响度为 l sone。 如果把某个频率的纯音与一定响度的 lkHz 纯音很快地交替比较，当听者感觉两者为一 样响时，把该频率的声强标在图上，便可画出一条等响曲线。把 1kHz 纯音时声强的分贝数 称为这条等响曲线的以“方”为单位的响度级。 响度级只是反映了不同频率声音的等响感觉，它的量度单位“方”仍基于客观量“分贝”， 所以不能表示—个声音比另—个声音响多少倍的那种主观感觉。 对许多人的平均结果，大约响度级每改变 10phon，响度感觉就增减 1 倍。在 20phon 至 120phon 之问的纯音或窄带噪声，响度级 LN 与响度 N 之间近似有如下关系 N＝2 (L N ＝40)、/10、、 或 L N＝40 十 1010g2N＝40 十 33．221gN 对于纯音的响度值，我们可以在测出它声压级后，从等响曲线图中查出它的响度级，再 从上式计算出它的响度值。 1．2．2．2 计权声级 如上所述，相同强度的纯音，如果频率不同，则人们主观感觉到的响度是不同的，而且 不同响度级的等响曲线也是不平行的，即在不同声强的水平上，不同频率的响度差别也有不 同。在评价一种声音的大小时，为了要考虑到人们主观上的响度感觉，人们设计一种仪器， 把 300Hz40dB 左右的响度降低 10dB，从而使仪器反映的读数与人的主观感觉相接近。其他 频率也根据等响曲线作一定的修正。这种对不同频率给以适当增减的方法称为频率计权。经 频率计权后测量得到的分贝数称为计权声级。因为在不同声强水平上的等响曲线不同，要使 仪器能适应所有不同强度的响度修正值是困难的。常用的有 A、B、C 三种计权网络。A 计 权曲线近似于响度级为 40phon 等响曲线的倒置。经过 A 计权曲线测量出的分贝读数称 A 计 权声级，简称 A 声级或 LA，表示为 dB(A)。同样，B 计权曲线近似于 70phon 等响曲线的倒 置。C 计权曲线近似于 100phon 等响曲线的倒置。测得的分贝读数分别为 B 计权声级和 c 计 权声级。如果不加频率计权，即仪器对不同频率的响应是均匀的，即线性响应，测量的结果 就是声压级，直接以分贝或 dB 表示，记作 Lin 称为 L 计权声级。 经验表明，时间上连续、频谱较均匀、无显著纯音成分的宽频带躁声的 A 声级，与人们 的主观反映有良好的相关性，即测得的 A 声级大，人们听起来也觉得响。当用 A 声级小型 化的手持仪器即可进行。所以，A 声级是目前广泛应用的一个噪声评价量，已成为国际标准
化组织和绝大多数国家用作评价噪声的主要指标。许多环境噪声的容许标准和机器噪声的评 价标准都采用A声级或以A声级为基础。 但是,A声级并不反映频率信息,即同一A声级值的噪声,其频谱差别可能非常大。所 以对于相似频谱的噪声,用A声级排次序是完全可以的。但若要比较频谱完全不同的噪声, 那就要注意到A声级的局限性。如果要评价有纯音成分或频谱起伏很大的噪声的响度,以及 要分析噪声产生原因,研究噪声对人体生理影响、噪声对语言通信的干扰等工作,就必须进 行频谱分析或其他信息处理 c计权曲线在主要音频范围内基本上是平直的,只在最低与最高频段略有下跌,所以声 级与线性声压级是比较接近的。在低频段,C计权与A计权的差别最大,所以根据c声级与 A声级的相差大小,可以大致上判断该噪声是否以低频成分为主。D计权测得的分贝数称D 计权声级,表示为dB(D)。D声级主要用于航空噪声的评价 际噪声很少是稳定地保持固定声级的.而是随时间有忽高忽低的起伏。对于这种非 稳态的噪声如何来评价呢?常用的方法是采用声能按时间平均的方法,求得某一段时间内随 时间起伏变化的各个A声级的平均能量,并用一个在相同时间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。称这一连续稳定的A声级为该不稳定噪声的等效连续 声级,记为L这相当于在这段时间内,一直有Le这么大的A声级在作用,也称为等效连 续A声级,或简称为等效A声级或等效声级。其定义式为 现在的自动化测量仪器,例如积分式声级计,可以直接测量出一段时间内的L值。 般的测量方法是在一段足够长的时间内等间隔地取样读取A声级,再求它的平均值。要注意 是将A声级换算到A计权声压的平方求平均。如果在该段时间内一共有n个离散的A声级 读数,则等效连续A声级的计算公式为: 式中L为第j个A声级值。 为了指数运算的方便,我们还可任意选择一个较小值作为参考声级L0 L+10g>,21 1.3噪声的传播特性 噪声源总是安装在一定的空间中(在开阔空间或室内空间),因此必须研究声音在空间中 传播的特性,包括声波传播过程中的衰减、反射、折射、绕射和干涉等现象 1.3.1声场 传播声波的空间称为声场,声场分自由声场、扩散声场和半自由声场。声波的传播方 向称为声线或波线:某一时刻声波到达各点所连成的曲面称为波阵面,按照波阵面的形状 声波可分为平面波、球面波和柱面等 1.3.1.1自由声场 声波在介质中传播时,在各个方向上都没有反射,介质中任何一点接受的声音.都只是 来自声源的直达声.这种可以忽略边界影响,由各向同性均匀介质形成的声场称为自由声场。 自由声场是一种理想化的声场.严格地说在自然界中不存在这种声场,但是我们可以近似地 将空旷的野外看成是自由声场。在声学研究中为了克服反射声和防止外来环境噪声的干扰 专门创造一种自由声场的环境,即消声室,它可以用做听力实验,检验各种机器产品的噪声 指标,测量声源的声功率,校准一些电声设备等 3.1.2扩散声场
化组织和绝大多数国家用作评价噪声的主要指标。许多环境噪声的容许标准和机器噪声的评 价标准都采用 A 声级或以 A 声级为基础。 但是，A 声级并不反映频率信息，即同一 A 声级值的噪声，其频谱差别可能非常大。所 以对于相似频谱的噪声，用 A 声级排次序是完全可以的。但若要比较频谱完全不同的噪声， 那就要注意到 A 声级的局限性。如果要评价有纯音成分或频谱起伏很大的噪声的响度，以及 要分析噪声产生原因，研究噪声对人体生理影响、噪声对语言通信的干扰等工作，就必须进 行频谱分析或其他信息处理。 c 计权曲线在主要音频范围内基本上是平直的，只在最低与最高频段略有下跌，所以声 级与线性声压级是比较接近的。在低频段，C 计权与 A 计权的差别最大，所以根据 c 声级与 A 声级的相差大小，可以大致上判断该噪声是否以低频成分为主。D 计权测得的分贝数称 D 计权声级，表示为 dB(D)。D 声级主要用于航空噪声的评价。 实际噪声很少是稳定地保持固定声级的．而是随时间有忽高忽低的起伏。 对于这种非 稳态的噪声如何来评价呢?常用的方法是采用声能按时间平均的方法，求得某一段时间内随 时间起伏变化的各个 A 声级的平均能量，并用一个在相同时间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。称这一连续稳定的 A 声级为该不稳定噪声的等效连续 声级，记为 Leq,这相当于在这段时间内，一直有 Leq 这么大的 A 声级在作用，也称为等效连 续 A 声级，或简称为等效 A 声级或等效声级。其定义式为： 现在的自动化测量仪器，例如积分式声级计，可以直接测量出一段时间内的 Leq 值。一 般的测量方法是在一段足够长的时间内等间隔地取样读取 A 声级，再求它的平均值。要注意 是将 A 声级换算到 A 计权声压的平方求平均。如果在该段时间内一共有 n 个离散的 A 声级 读数，则等效连续 A 声级的计算公式为： 式中 Lj 为第 j 个 A 声级值。 为了指数运算的方便，我们还可任意选择—个较小值作为参考声级 L0。 1．3 噪声的传播特性 噪声源总是安装在一定的空间中(在开阔空间或室内空间)，因此必须研究声音在空间中 传播的特性，包括声波传播过程中的衰减、反射、折射、绕射和干涉等现象。 1．3．1 声场 传播声波的空间称为声场，声场分自由声场、扩散声场和半自由声场。声波的传播方 向称为声线或波线：某—时刻声波到达各点所连成的曲面称为波阵面，按照波阵面的形状， 声波可分为平面波、球面波和柱面等。 1．3．1．1 自由声场 声波在介质中传播时，在各个方向上都没有反射，介质中任何一点接受的声音．都只是 来自声源的直达声．这种可以忽略边界影响，由各向同性均匀介质形成的声场称为自由声场。 自由声场是一种理想化的声场．严格地说在自然界中不存在这种声场，但是我们可以近似地 将空旷的野外看成是自由声场。在声学研究中为了克服反射声和防止外来环境噪声的干扰， 专门创造一种自由声场的环境，即消声室，它可以用做听力实验，检验各种机器产品的噪声 指标，测量声源的声功率，校准一些电声设备等。 l ．3．1．2 扩散声场