（环境科学专业论文）城市居住区低频环境噪声烦恼度研究.pdf

a b s t r a c t t h en o i s ep o h u f i o ni so n eo f t h es e r i o u sp r o b l e m si nc i t ys o u n de n v i r o n m e n t a s t h ed e v e l o p i n go f u r b a nm o d e r n i z a t i o n , t h er e s i d e n t i a lf a c i l i t yn o i s e sh a v eb e c o m et h e m o s td i s t i n c tn o i s es e u r e , e , i nw h i c hl o wf r e q u e n c yn o i s ec o n t r i b u t e sal o t h o w e v e r , o u rn o i s ee v a l u a t i o ns y s t e md e p e n d so na - w e i g h ts o u n dl e v e l ，w h i c hi m p a i r st h e e f f e c to fl o wf i e q u e n c y , s oi ti sn o tf i tt or e s i d e n t i a le n v i r o n m e n t a ln o i s ev a r i a t i o ni n s o m ea s p e c t s o na c c o u n to f t h ea b o v er e a s o n s ，i ti sn e c e s s a r yt oc a r r yo nt h es t u d yo n t h ei n v e s t i g a t i o no fr e s i d e n t i a lf a c i l i t yn o i s e s ，f i e q u e n c ya n a l y s i sa n da n n o y a n c e e x p e r i m e n t t ob ei na c c o r dw i t hc h i n e s es i t u a t i o na n dp r o v i d er e f e r e n c em a t e r i a lf o r t h ea d j u s l m e n to f t h ee n v i r o n m e n t a ln o i s ee v a l u a t i o ns y s t e m s i n c e2 0 0 4s o m ew o r k si n c l u d i n gn o i s es o l i i i 冶so n s i t ei n v e r s t i g a t i o n ，m o n i t o r i n g ， n o i s es a m p l e sc o l l e c t i n ga n da n a l y z i n gi nu r b a na r e a sh a v eb e e nc a r r i e do u ti no u r l a b o r a t o r y t h eu r b a ne n v i r o n m e n t a ln o i s ea n n o y a n c el i m i t sh a v eb e e np r o p o s e d t h x o w , ho n s i t ei n v e s t i g a t i o na n dp s y c h o l o g i c a le x p r i m e n to nl o wf i e q u e n c yn o i s e a n n o y a n c e n er e l a t i o n s h i p sb e t w e e na n n o y a n c ea n dd i f f e r e n tw e i g h t i n g c o m n l o n e v a l u a t i o ni n d e x ，c o m t b o ne v a l u a t i o nc b r v ea n dd i f f e r e n tn o i s e s i m p a c t so nh u m a n a c t i o na l s oh a v eb e e ni n v e s t i g a t e d i no r d e rt oq u a n t i t a t ea n n o y a n c e d e g r e ea n d o b t a i n t h ej u d g m e n tc r i t e r i o n sa n dr u l e s ，b a s e do nq u a n t i t a t i v ee s t i m a t em e t h o d ，w ec h o o s ep u r e t o n e s ( 1 0 0 、1 6 0 、2 0 0 、2 5 0 、5 0 0a n di 0 0 0 l z ) , w h i c ha l er e g u l a t e dt os a m el o u d n e s s l e v e l a c c o r d i n gt ot h er e s u l t s ，w es e tl l p 锄e q u a t i o na b o u tf r e q u e n c y , l o u d n e s sa n d a n n o y a n c e ，t h e nc o m eo u tan e wl o wf r e q u e n c yw e i g h t e dc u r v e ，w h i c hh a sd i f f e r e n t a t t e n u a t i o na td i f f e r e n tf r e q u e n c y b e s i d e s 。p a i r - w i s ec o m p a r i s o ni su s e dt oi n v e s t i g a t e t h ea n n o y a n c eo f f o u ri m i t a t i n gn o i s e sa tt h es 锄el o u d n e s sl e v e l ( e l e c t r i cs u b s t a t i o n ： v o l t a g et r a n s f o r m e rn o i s e ；v e n t i l a t i o ns y s t e m ：a x i a lb l o w e rn o i s ea n dd r a i n a g e ： d r e d g ep u m pn o i s e ) t h er e s u l t ss h o wt h a t ，t h ef r e q u e n c yi s t h ec h i e fi n d e xo f a n n o y a n c ei ft h e ya r eu n d e rt h es a m el o u d n e s sl e v e l h o w e v e r , i nt h eo n s i t en o i s e i m i t a t i o n , l a t e n tp e a ki sp i c k e d1 1 pn o to n l ya c c o r d i n gt os o u n dp r e s s u r el e v e l ，b u ta l s o 2 c o n s i d e rt h es a m ea n n o y a n c eo j r v e 5l a t e n tp e a k sa r es u i t a b l ea c c o r d i n gt ot h e 佗l 砒i v ea n n o y a n c ed e g r e e t h ei n n o v a t i o np o i n t st h i sp a p e rh a v ei nt h el o wf r e q u e n c yn o i s ea n n o y a n c e s t u d ya l e 豳f o l l o w ：1 1q u a n t i t a t i v ee s t i m a t em e 幽o di s i n n o d u c e dm t ot o n em m o y a n c e s t u d y t h er e l a t i o n s h i p sb e t w e e na n n o y a n c e a n dn o i s ef i e q u e n c y , l o u d n e s sa i n v e s t i g a t e dr e s p e c t i v e l y ；2 ) t h ei m i t a t i o ns t u d yi s c a r r i e do u tf i r s t l yi no n s i t e s a m p l e s k e yw o r d s ：q u a n t i t a t i v ee s t i m a t em e t h o d ；p a i rc o m p , - i s o n ；a h p ；l o w 姻u e n e yn o i s e ； 蛐o y m m e 第1 章立题背景 城市噪声污染是四大环境公害之一，是2 1 世纪环境污染控制的主要对象。 在我国，城市环境噪声污染已经成为干扰人们正常生活的主要环境闯题之 一。环境监测表明，全国有近三分之二的城市居民在噪声超标的环境中生活和工 作。据全国统计，在反映环境污染的投诉中，关于噪声污染的人民来信和来访 的件数逐年增加，已从1 9 9 1 年的2 7 8 万件增加至1 9 9 5 年的3 9 0 万件，增加了4 0 以上；而反映噪声污染问题的投诉占环境污染投诉的信访比例则从1 9 9 1 年2 5 增 加至r j l 9 9 5 年的3 5 6 ，五年中增加1 0 个百分点。这一比例高居各类污染投诉的首 位 4 1 。 随着我国城市化进程的不断推进，城市噪声影响方式和噪声源种类也都在不 断变化。在我国许多城市，社会生活噪声己取代工业噪声和交通噪声而成为最重 要的噪声污染类型。社会生活噪声来源也发生了很大的变化，以前以人群活动噪 声为主，现在居住区各类配套设备噪声已成为最重要的社会生活噪声。这些噪声 源直接分布在人们的生活环境中，且以辐射低频噪声为主。我国目前的环境噪声 评价体系以及噪声治理验收目标，以等效连续a 声级为主i s - s 。由于a 计权对 5 0 0 h z 以下的低频段有较大的衰减，不能适应对城市居住区低频噪声的评价，因 此研究分析城市居住区低频噪声源的声学特性，对掌握我国城市声环境的发展新 趋势，制定低频噪声情况下的评价标准、改善当今中国城市声环境质量，有着重 要意义。 国内外对低频噪声的影响和评价已经做了大量的工作，但这些方法各有其侧 重，特别是低频噪声对人的烦恼影响，通常是通过社会调查和实验室方法，针对 一定样本数量评价者的主观反应得出。由于我国和西方国家在文化背景、生活习 惯以及心理生理条件方面存在较大差异，因此有必要对我国城市居住区低频噪声 源的分布现状及声源特征进行深入研究，在此基础上，通过对低频环境噪声受众 的调查，实验和分析，提出适合我国情况的评价方法。 4 第2 章国内外研究概况 近十多年来，低频噪声的不利影响逐渐被认识和研究n 1 4 1 ，大量研究表明， 低频噪声对人们的睡眠、工作、情绪和行为产生较大的不利影响n 5 - 2 0 i 。 2 1 低频范围的确定 低频是相对于中频和高频噪声而言的，但它们之间并没有明显的界线。一般 来说，科学家对低频的下限有比较统一的说法，低频的下限被定义在频率2 0 h z 的声音，即是人的可听阈下限；对于低频上限的定义，研究者却没有统一的定论， 在有的文献中低频被定义为频率低于l o o h z 的声音，而在另一些研究中，科学 研究者则根据自己的研究需要，把低频的上限放宽到1 5 0 h z ! 嘲、2 0 0 h z ，甚至是 2 5 0 h z l l 9 1 。在本文中，根据研究需要，我们将低频定义为频率在2 0 - - 2 5 0 h z 之间。 2 2低频噪声的判断 c 计权和a 计权之间的差被认为是低频噪声的特征，因为该差值体现低频 噪声的能量区别( 图2 - 1 所示) 。b r o n e r t 2 1 1 于1 9 7 9 年提出了“d b ( c ) - d b ( a ) ”差值 大于2 0 d b ，就可能存在潜在的低频噪声；而a 蜀e l l b e r g 等口封人的研究将这个指 标定为1 5 d b 。 然而当声级较低时，该差值将会失效，因为此时低频声可能已低于人的听阀 ( 这对于空气气流噪声来说尤为可能【2 3 】) ，因此“d b ( l i n ) - d b ( a ) ”差值和 “c m ( c ) d b ( a ) ”差值不能用于烦恼预测，但是可以作为低频噪声一种简单的初 步判断。 i 。 。 一l 。 im 瑚 妻一 孽 m m m 。 c ”“5”。 。_ 军 ” 1 ” 图2 1c 计权曲线和a 计权曲线的比较 2 3噪声评价曲线的修正研究 目前对低频噪声评价曲线的修正研究主要集中在三方面： ( 一) 对于a 计权声压级进行整体补偿； ( 二) 计权曲线的低频段，减小对低频部分的衰减； ( - - ) 修正n r 曲线： 2 3 1 对于a 计权声压级进行整体补偿 l a n d s n d m 等1 人研究比较了l o o h z 和1 0 0 0 h z 两种纯音以及中心频率为 1 0 0 h z ( 2 个倍频程宽) 和1 0 0 0 h z ( 1 个倍频程宽) 两种窄带噪声对工作效率的影 响。实验中被实验者调节纯音或窄带噪声声级为正常工作可以接受的程度。结果 显示，a 计权声级将1 0 0 h z 的纯音低估了1 4 d b ，但对中心频率为1 0 0 h z 的窄带 噪声的影响则高估了1 0 1 5 5 d b ，对纯音和窄带噪声存在显著不同的感受。 对k p e r s s o n ，m b j t 3 r k n m n 和r r y l a n d e r 等口”6 1 研究结果表明对于频带较宽 的低频噪声，当无计权声压级达到6 5 d b 时，a 计权声压级应获得3 d b 的补偿值， 当无计权声压级达到7 0 d b 时，a 计权声压级应获得6 d b 的补偿值。 a k j e l l b e r g 等【2 刀人于1 9 8 4 年也得出相似的结果。研究中采用了两种宽带噪 声，能量主要集中在1 5 5 0 h z 范围内。2 0 位被测试者比较了5 9 - 8 6 d b a 范围内变 化两种噪声。相同的a 计权情况下，低频为主要成分的噪声感觉上要响4 - 7 d b ， 在烦恼度上要高5 - 8 d b 。并于1 9 9 7 年研究发现：当“d b ( c ) - d b ( a ) ”差值大于1 5 d b 时，只要a 计权声压级获得6 d b 的补偿值时，就可以较好地反映受声者的烦恼 度( 再次研究验证可以达到7 0 7 的预测正确率) 。 6 塑垩盔兰堡主兰竺丝苎盟 篁! 兰璺塑堑堕塞堡翌 2 3 2 修正a 计权曲线的低频段，减小对低频部分的衰减 ( 1 ) l f 曲线与l f 2 曲线 鉴于a 计权曲线对声音的低频部分衰减较大，i n u k a i 等 2 8 1 提出了l f 曲线与 l f 2 曲线，分别用于评价低声压级的低频噪声和高声压级的低频噪声。l f 曲线 与l f 2 曲线相对于a 计权曲线减少了对低频成分的衰减，如图2 - 2 所示。 图2 - 2l f 曲线与l f 2 曲线 ( 2 ) 低频a 计权 v e r c a m m e n l 2 9 3 0 】通过平均阈值减去两个标准偏差得到一条参照曲线。他还建 议采用g 计权评价造声中的次声( i n f r a s o u n d ) 部分，用低频a 计权( l f a ) 评 价噪声中1 0 h z 至1 6 0 h z 的部分，用a 计权评价评价噪声中频率高于1 6 0 h z 的 部分。典型室内评价标准值见表2 1 。 在评价时，声压级计无法直接测量l f a ，应通过测量1 0 h z 至1 6 0 h z 的1 ，3 倍频程声压级来计算l f a 。 表2 - 1 典型室内评价标准 在评价时，声压级计无法直接测量l f a ，应通过测量1 0 h z 至1 6 0 h z 的l 3 倍频程声压级来计算l f a 。 2 3 3 修正n r 曲线 n r 曲线是c w k o s t e n 和v a n o s l 3 1 】基于等响曲线提出的一组噪声评价曲线， 如图2 3 所示，1 9 7 1 年正式被i s o 国际标准化组织接受并推广使用。 7 图2 - 3n r 曲线 c h a l l i s 等1 3 2 】在1 9 7 8 年的研究指出n r 曲线不适合于评价高声压级的低频噪 声。他们拓展了n r 曲线的频谱范围，从3 1 5 h z 延伸至1 6 h z ，建立了n k v i 曲 线。 2 , 3 4l f n r 曲线 叫ur ； j 址一肿j 。 、l 禳： 叫，嘴。、。 j _ 一什、o ： ，； 卟| 一1 、 峄j 。一 lr 1 t ift 1 图2 4l f n r 曲线 l f n r 曲线是b r o n e r 和l e v e n t h a l l 口3 懒据他们自己的研究结果x cn r 曲线进 行修正得到的，如图2 - 4 所示。该曲线加强了低频部分，在1 2 5 i - i z 以上与n r 曲 线一致，但是对较低频率采取了更多的限制。 b r o n e r 和l e v e n t 虹l l 进行了2 5 h z 至8 5 f l z 之间1 0 f l z 宽频带的主观烦恼度实 验，发现当中心频率位于3 5 t - l z 至4 5 1 - k 之问时烦恼度出现一个峰值，由此说明 该频带的声音比其他频带的声音更烦恼。k r a c m c r l 3 q t 垃取得了相似的研究成果。 3 塑坚查兰夔主兰堡堡兰g 盟翌! 兰星空丛堕壅壅墨 2 3 5n c 曲线、p n c 曲线和n c b 曲线 n c 曲线是在语言干扰级s i l 和响度级l l 的基础上发展而来的。其具体求 法是对噪声进行倍频程分析后，再在n c 曲线上画出频谱图，该噪声的n c 值就 等于各个倍频带声压级中，接触到最高n c 曲线的数值。 由于低频噪声具有较大的频率衰减特性，n c 曲线对频率集中的低频声评价 具有缺陷，因此b e r a n e k l 3 5 - ：j ：1 9 7 1 年提出了噪声评价p n c 曲线。它在低频端比 n c 曲线低。如图2 5 所示。 b e r a n e k l 3 6 - 3 7 】又于1 9 8 9 年提出了n c b 曲线。该曲线将n c 曲线和p n c 曲线 的低频端从3 1 5 h z 向下延伸到1 6 h z 。这是因为在低频噪声中，包括空调系统噪 声，低于3 1 5 h z 的成分是不可忽视的。 孓 蕊s 、 蕊 _ - 、_ 、 汰s 、 义 、 一 、 一 0 、 、- 、 、 倍频带中心颓率l l z 图2 5n c 曲线 2 4 国外标准及推荐方法 2 4 1 丹麦 民 蕊孓 、 、 、 心 、之、 、 鋈 、 、 s 、 弋 8 码j 嘞 喁乐韵 陶嘶 州e 矗 倩龋带中心糖卑1 4 z 图2 - 6p n c 曲线 该方法与v e t , _ c a l n m e n 3 8 3 9 推荐方法类似，对低于1 0 h z 的声音采用g 计权声 级，对频率在1 0 h z 至1 6 0 h z 之间的低频声用低频a 计权声级，高于1 6 0 h z 以 上的声音用a 计权声级。表2 - 2 为丹麦室内噪声标准。 丹麦标准规定：在住所，夜间和深夜( 从1 8 ：0 0 至0 7 ：0 0 ) 的a 计权等效声 级不应超过2 0 d b l p a ，l f ，昼间( 从0 7 ：0 0 至1 8 ：0 0 ) 不应超过3 0 d b ，在企业的其 他房间内限值为3 5 d b ，当噪声有脉冲特性，则应严于标准5 d b 执行。 9 表2 2 丹麦标准 2 4 2 瑞典 瑞典国家卫生局推荐方法【加】。该曲线范围为3 1 5 h z - 2 0 0 h z ，如果在任意一 个l 3 倍频程处噪声级超过推荐的方法，健康和环境机构就认定该噪声是一种健 康危害。具体值见表2 - 3 。 表2 - 3 瑞典低频噪声评价方法 2 4 3 德国 德国标准【4 1 】建立在对工业设备调查的基础上【4 2 】。将( d b c - - d b a ) 2 0 d b 作为 是否低频噪声的标志。在特定时问段内测量噪声的l ，3 倍频程并与表l - 4 中阈值 进行比较。如果噪声在频率范围1 0 h z 到8 0 h z 内涵盖较广，则要使用8 h z 和 1 0 0 h z 。该标准还有一种假设，多数工业噪声源产生的低频噪声是有调噪声，所 以8 i - i z 和1 0 0 h z l 3 倍频程很少采用。区分有音调噪声和无音调噪声的标准是： 如某个特性l 3 频段声级比相邻两个频段高5 d b 或者更多，该噪声就被认为是有 调噪声。昼间噪声的评价是在8 h z - 6 3 h z 超过阈值5 d b ，在8 0 h z 超过1 0 d b ，1 0 0 i - ! z 超过1 5 d b 。夜间，所有的标准值降低5 d b 。 1 0 塑垩查堂堡主兰竺丝奎鱼苎! 兰里查丛! 塞堡堡 表2 - 4 德国标准 2 4 4 波兰 波兰标准【4 3 】适用的频率范围是1 0 h z 至2 5 0 h z ，见表2 - 5 。波兰标准在评价 低频噪声时考虑噪声声压级和背景噪声声压级之间的差异，评价包括两个部分： l l 一测量声级和l a i o 之间的差异；b 一噪声声压级和背景噪声声压级之间的差 异。当满足以下条件时噪声被评价为烦恼：l l o 且l 2 1 0 d b ( 针对有调噪声) 或k 6 d b ( 针对宽频噪声) 。 塑垩查兰堡圭兰垡笙壅鱼苎! 兰曼堕丛堡塞蔓翌 表2 - 5 波兰参考声级l a l 0 频率(hz)lal0 i s 0 2 2 6 ( d b ) l o 8 0 4 1 2 5 8 3 4 1 66 6 7 2 0 6 0 57 4 3 2 5 5 4 7 6 5 0 3 1 5 4 9 3 5 6 3 4 0 4 4 6 4 8 4 5 04 0 2 4 1 7 6 3 3 6 23 5 5 8 0 3 2 5 2 9 8 1 0 0 2 9 1 2 5 1 1 2 52 6 1 2 0 7 1 6 0 2 3 4 1 6 ，8 2 0 0 2 0 9 1 3 8 2 5 01 9 6 1 1 2 2 4 5 各国标准及方法比较 各国标准及方法的对照比较见表2 - 6 。 表2 - 6 各国标准对照表 频率( h ：) 垫兰 堡里塑耋壅塑 堡些! ! 丝垄 l a t o ( d b ) d i n 4 5 6 8 0 ( d b )2 0 d b ad b d b 8 1 0 3 1 0 8 0 49 5 9 0 4 1 2 58 3 48 7 9 3 4 1 66 6 7 7 97 6 7 2 0 6 0 57 1 7 0 5 7 4 3 2 5 5 4 76 3 6 4 7 6 5 0 3 1 54 9 3 5 5 55 9 4 5 65 6 3 4 0 4 4 64 8 5 4 64 94 8 4 5 04 0 24 0 5 5 0 24 3 4 1 7 6 3 3 6 2 3 3 54 6 24 1 5 3 5 5 8 03 2 5 2 84 2 5 4 02 9 8 1 0 02 9 1 2 3 53 9 13 8 2 5 i 1 2 52 6 1 3 6 1 3 62 0 7 1 6 0 2 3 4 3 3 43 41 6 8 2 0 02 0 9 3 2 1 3 8 2 5 01 8 6 1 12 第3 章声源录制、特性分析及实验声源准备 3 1声源的选择与录制 3 1 1 声源选择 通过对城市居住区各类配套设施的调查，确定对以下四种噪声源进行采样。 供电系统：变配电房噪声，主要声源为变压器；空调系统：冷冻机组噪声、直燃 机噪声；排水供水系统：排污泵噪声。 3 1 2 声源录制及特性分析 ( i ) 变配电房噪声 本次研究的变配电机房位于朝晖路1 7 9 号的嘉汇大厦地下二层，其中专用变 压器1 2 5 0 k v a 两台，公用变压器8 0 0 k v a 一台，均为千式变压器，图3 - 1 为其 噪声的线性声级频谱图。 a i 尹“ 量r ”a 雾麓嚣 | i 广 盘g 划 、 、 f 、 蕾神o l 、 u 八。j8l 墅 t， m v vv f 川 v n ，” 9 一l “口 1 i i | l y h #*m似 南l 缸粕 也o 幺幽嘲，氟 * 叔斑缘。5 。 图3 - 1 变配电机房噪声线性声级频谱 下表给出了由声望软件分析得到的线性声级倍频程情况。另外，本文根据低、 中、高频的频段划分，分别计算得出各频段的声压级以及噪声的总声压级，然后 利用声压级与能量的关系，得到各频段能量在噪声总能量中所占的比例。 塑垩查兰堡主兰垡堡壅鱼苎：兰苎堡墨型：萱丝坌堑垄壅竺主塑堡鱼 表3 - 1 变配电房噪声线性声级倍频程单位：d b 中心频率( h z ) 6 31 2 5 2 5 0 5 0 0 1 0 0 0 2 0 0 04 0 0 08 0 0 01 6 0 0 0 由表3 - 1 可以看到，该变配电房的噪声能量有9 2 9 集中在2 5 0 h z 以下的低 频范围。另外，软件分析发现噪声峰值频率出现在1 9 9 h z ，因此该变配电房的噪 声频谱为明显低频特征。 ( 2 ) 冷冻机组噪声 严一 j * 一曲9 “ j 扩“8 懈2 i 扩o ”d | j 铲 点 喇 。l 一、 、 v c叽 ny 旷4i 。 雷5 s 0 一一 曼 ”f ”硼 蒜拍。 v 吼 啡 饥 舶 j h 5 口 ， ， 。 。，。，掣 m 瑚”m ”泖i 谧m i ww m 一 图3 - 2 地下室冷冻机组噪声线性声级频谱 上面为位于杭州市中河路与清泰街交叉口的富豪大厦地下二层的冷冻机组 的噪声监测实例。该冷冻机房的主要设备包括2 台y s e a e a s 4 5 c i e 冷水机组、2 台n p l 2 5 3 1 5 v 冷水循环泵、3 台n p l 5 0 3 1 5 v 冷却水循环泵等。其中冷水机组 输入功率2 2 5 k w ，额定制冷量1 3 6 4 k w ，机组尺寸4 1 5 3 m m x l 8 8 0 m m x 2 3 3 0 m m ， 机组净重1 0 8 0 0 k g ；冷水循环泵流量为2 4 0 m 3 h ，扬程3 8 m ，转速1 4 5 0 r m i n ，功 率3 7 l 撕；冷却水循环泵流量为3 5 0 m 3 h ，扬程2 8 m ，转速1 4 5 0 r m i n ，功率3 7 k w 。 监测点位于两台冷水机组中间。 1 4 堑垩盔兰堡主兰垡堡茎鱼 蔓! 童苎翌墨型：丝丝坌堑墨壅竺苎塑堡墨 表3 - 2 地下室冷冻机组噪声线性声级倍频程单位：d b 中心频率( h z ) 6 31 2 52 5 05 0 01 0 0 02 0 0 04 0 0 08 0 0 01 6 0 0 0 由图3 2 和表3 - 2 可以看出，冷冻机组噪声5 2 9 的噪声能量集中在中频领 域，低频成分的能量百分比为4 6 9 ，因此冷冻机组噪声以中频成分为主，低频 成分次之。 ( 3 ) 直燃机噪声 图3 3 是一台制冷量为1 7 5 x 1 0 4 k c a l h ，供热量1 3 5 x 1 0 4 k c a l h 的直燃机的噪 声频谱。直燃机为另一形式的中央空调系统冷热源设备，具备制冷、采暖和卫生 热水功能。 蚰a r “t 盖f - 啊懈r z 盏f - - o v e a s v 3 燕r i 。 l | 八 州 勺 v v舢0 4 r 。 ，s m ? v ， 7 h 萼 笔 g 。 1 ” k m n 鸣 0 ： 。 捌o 。，。，。，t 尉 | |雌雄时衅觚 勰a m 帕“雠雠 2 挑3 麒触艘 善 图3 3 直燃机噪声线性声级频谱 直燃机噪声5 6 9 的噪声能量集中在中频领域，低频成分的能量百分比为 4 2 i ，因此该直燃机的噪声以中频成分为主，低频成分次之。 塑垩查兰堡圭兰垡丝兰苎! 皇苎塑墨型：丝丝坌堑墨壅竺苎堡堡鱼 表3 - 3 直燃机噪声线性声级倍频程单位：d b 中心频率( h z ) 6 31 2 5 2 5 05 0 0 1 0 0 0 2 0 0 04 0 0 08 0 0 0 1 6 0 0 0 声压级 9 1 4 99 7 3 59 2 8 29 2 4 79 9 8 08 6 9 98 2 3 77 5 7 86 0 8 9 能量4 2 1 5 6 9 1 ( 3 ) 排污泵噪声 图3 - 4 为西溪校区教学主楼地下二层一台7 5 k w ，流量1 0 0 r f l 3 h ，转速 1 4 5 0 r m i n 自吸无堵塞排污泵的噪声频谱。 严 f - o f 耕 掣r 恤n ： 越f - 0 r e c i t e 脚r 盖自幽 n1 f f 1 i jil i o y l 。， 、 w v”1 u l ”训卿f 1 1 、， 、 量9 1 v 寿 l | 叫 l _m 肭。 i 们 !。7 立 g , o 氅瞄“ tk t a i f 图3 4排污泵噪声线性声级频谱 表3 - 4 排污泵噪声线性声级倍频程单位：d b 由线性声级频谱分析发现，排污泵的噪声为宽频特性，其中8 1 3 的能量属 于中频范围，即低频和高频成分较少，噪声频谱特性呈现中频特征。 1 6 3 2实验声源准备 调节声源需要用到如下仪器：安装有b s w a 提供的( s p e c t r a l a b ) 频谱分 析软件的计算机l 台，b s w a 生产双通道声学实时分析仪( v s 3 0 2 u s b ) 1 台， a w a 5 8 7 0 a 型功率放大器l 台，十二面体声源l 台，b s w a 生产1 2 ”预极化电 容器麦克风( m p 2 0 1 ) 1 个，以及连接线。仪器连接图见图3 5 。 在调节过程中，保证声源h p l 0 0 1 与麦克风m p 2 0 1 的相对位置与实验中评价 者耳部与声源相对位置相同，声源h p l 0 0 1 悬置于一个3 m 3 m 的房间天花板中 央，高度为2 5 m ，麦克风m p 2 0 1 放置于距声源直线距离约1 5 m ，高度为1 2 m 的位置。 图3 - 5 声源调节仪器连接图 实验声源包括2 类，分别为纯音等响度级、模拟噪声等响度级、其中每类有 3 - 6 个不同的响度级。以下是各组声源的生成及调节方法。 3 2 1 纯音的产生及等响度调节 实验纯音采用以下几个频率，分别为1 0 0 h z 、1 6 0 h z 、2 0 0 h z 、2 5 0 h z 、5 0 0 h z 、 1 0 0 0 h z 6 个频率，将这6 个频率的声音调节为5 5 p h o n 、6 0 p h o n 、6 5 p h o n 、7 0 p h o n 、 7 5 p h o n 、8 0 p h o n 6 个响度级水平，共计3 6 个声源。生成及调节方法如下： 1 将仪器按图3 - 5 连接到计算机后打开s p e c t r a l a b 频谱分析软件。 2 选择u t i l i t i e s 下拉菜单中的s i g n a lg e n e r a t o r 功能打开s p e c t r a l a b 频谱分 析软件中的信号发生功能，在信号发生功能的下拉菜单中选择m u l t i p l et o n e s 模 拟噪声，点击选项d e t a i l s 对需产生信号进行设置。 3 以1 0 0 h z 纯音生成为例，将第一行f r e q u e n c y ( h z ) 中数值改为1 0 0 ，同 1 7 时点击其左面复选框，并点击确定。此时将软件转换到r e c o r d e r 录制模式，点 击信号发生器的r u n 运行按键，此时声源开始发声，同时按下r e c 录音按键， 在评价者头部所处位置的噪声由传感器记录下来。 4 分析记录得到的声文件，并对照图3 - 6 查找该1 0 0 h z 频率下声压级对应 响度级，当从表中的查得的响度级不符合要求时，需在p o s tp m c e s s ( 后处理模 式) 中对声压级进行统一调节，并重复第3 步，直至调节后的声音符合响度级的 要求。 5 当声音符合相应响度级要求后，选择将当前声音保存为w a y 格式的声音 文件。 迤 8 一 坩 翟 。、 、 ，| 、 7 4 心 、 7 、一 、 、 d n、 沁 、 心心 、 、 n 心 、 n 心 心、o 、。 0一，、o 、o 一v 、 ：一 lii ，7 方 m 举h z 图3 - 6 响度和响度级的计算 3 2 2 模拟噪声的产生及响度级调节 模拟噪声的生成是参照3 个现场录制声源的频率及声压级特性调节得到，并 根据现场录制声源将其调节为6 0 p h o n 、6 5 p h o n 、7 0 p h o n3 个响度级水平。参照 的3 个现场录制声源为：变配电房噪声；冷冻机组噪声；直燃机噪声。 1 将仪器按图3 5 连接到计算机后打开s p e c t r a l a b 频谱分析软件。 2 选择u t i l i t i e s 下拉菜单中的s i g n a lg e n e r a t o r 功能打开s p e c t r a l a b 频谱分 析软件中的信号发生功能，在信号发生功能的下拉菜单中选择m u l t i p l et o n e s 模 拟噪声，点击选项d e t a i l s 对需产生信号进行设置。 3 打开需要模拟的噪声源( 以变配电房噪声为例) ，分析其频谱图，得到 1 8 塑坚盔兰堡主竺垡丝塞鱼 苎! 兰皇堡墨型：堑丝坌塑墨壅丝苎塑壅鱼 其峰值声压级及其对应频率( 取前三) ，分析噪声频谱图得到该噪声峰值声压级 与对应频率为： 5 1 4 d b 3 0 1 h z 4 4 3 d b 4 1 4 d b 4 根据分析结果，确定生成的模拟噪声为： 表3 - 5 变配电房各模拟噪声的频率及各频率声压级差 5 对所需生成信号根据上步得到的频率及声压级特性进行设置并点击确定， 此时将软件模式转换到r e c o r d e r 模式，点击信号发生器的r u n 运行按键，同时 按下r e c 录音按键，在评价者头部所处位置的噪声由传感器记录下来。 6 根据得到的倍频程谱各频带的声压级计算总响度级，依据s t e v e n s 法，计 算过程如下： 测量各倍频程带的声压级； 根据各频带中心频率的声压级，利用图3 7 确定各频带晌度指数； 1 9 图3 7 响度和响度级的计算 利用下式计算总响度： ，= 虬+ | | ( m 一以)( 3 ) 式中， k 为各频带中最大响度指数，为第i 个频带的响度指数，露为和频 程宽度有关的常数，对于倍频程等于o 3 ，对于1 2 倍频程等于0 2 ，对于1 3 倍 频程等于0 1 5 ，在这里取0 3 ； 利用上图和下式计算响度级： l = 4 0 + 1 0 l 0 9 2 n = 4 0 + 3 3 3 1 9 n( 4 ) 式中，n 为响度( s o n e ) ，l n 为响度级( p h o n ) 。 7 当通过上述方法记录得到的声音响度级不符合要求，需在p o s tp r o c e s s ( 后 处理模式) 中对声压级进行统一调节，并重复第5 步与第6 步的步骤操作，直至 录制的评价者头部位置的麦克风录制的声音符合响度级的要求。 8 当声音符合相应响度级要求后，选择将当前声音保存为w a y 格式的声音 文件。 ” 霎整 第4 章实验室纯音烦恼度心理实验 响度、频率与烦恼度模拟方程的建立 鉴于实际声源不同频带间的掩蔽效应，本文利用声望软件生成了1 0 0 h z ， 1 6 0 h z ，2 0 0 h z ，2 5 0 h z ，5 0 0 h z ，1 0 0 0 h z 六种纯音，并将各纯音的响度级调节为 5 5 p h o n ，6 0 p h o n ，6 5 p h o n ，7 0 p h o n ，7 5 p h o n ，8 0 p h o n 六个响度级，采用数量估 计法对各个纯音声样本进行烦恼值评定，以求获得频率、响度级与烦恼度之间的 定量关系。 4 1实验设备 实验过程中需要播放特定声压级、响度级的噪声，实验播放设备连接见图4 1 。 图4 1 实验播放设备连接图 计算机将录制的数字声信号输出到声望v s 3 0 2 u s b ，由声望v s 3 0 2 u s b 将 其处理为声信号输出到a w a 5 8 7 0 a 型功率放大器放大后经十二面体声源播放。 实验设备见图4 - 2 。 2 l 图4 - 2v s 3 0 2u s b 双通道声学分析仪、a w a 5 8 7 0 a 型功率放大器和十二面体声源 4 2实验室布置 实验室为3 3 正方形，十二面体声源悬置在实验室天花板中央，高度为 2 5 m 。评价者坐在距声源1 5 m 的位置上，使到达各个评价者的声能量尽量分布 均匀，具体见图4 3 。 图4 - 3 实验室示意图 4 3评价者选择 评价者：共有1 4 人；评价者介于年龄2 1 2 5 岁，其中男性5 名，女性9 名。 所有评价者听力正常。 4 4实验播放声源 利用声望软件生成了1 0 0 h z ，1 6 0 h z ，2 0 0 h z ，2 5 0 h z ，5 0 0 h z ，1 0 0 0 h z 六种 纯音，之后用软件将各纯音的响度级调节为5 5 p h o n ，6 0 p h o n ，6 5 p h o n ，7 0 p h o n ， 7 5 p h o n ，8 0 p h o n 。因此实验的噪声样本个数为6 x 6 共3 6 个。我们把这3 6 个噪声 信号称为实验声源，并逐个加以编号，编号情况见表4 - 1 。 表4 1 实验噪声编号 4 5实验设计 实验员按特定播放次序通过十二面体声源播放特定的实验声源，每个实验声 源播放5 s ，中间停顿3 s ，供样本切换和评价者判断。 评定方法采用数量估计法i 删( 2 0 世纪5 0 年代，美国心理学家斯蒂文斯用数 量估计法研究了刺激强度与感觉大小的关系，本文采用数量估计法来研究声源的 响度级、频率与主观烦恼度的关系) ，即评价者可以随意把第一个播放声源评定 为任何数目( 烦恼值) ，然后按照评价者自身的主观感觉逐个给其他声源标出数 目( 烦恼值) 。在评价过程中，为统一各评价者的评价区度，要求评价者尽量将 评价值限定在1 0 个单位之内。根据预实验，评价者能对6 个实验声源进行有效 打分，因此每组播放6 个声源。 4 6实验组安排 为了分析响度级与烦恼度之间的定量关系，本实验按照“频率相同，响度不 同”的原则将实验噪声分为6 组，每组6 个实验声源；为了分析频率与烦恼度之 问的定量关系，实验按照“响度相同，频率不同”的原则将实验噪声分为6 组， 每组6 个实验声源；则实验总组数为1 2 组。实验组设置见表4 - 2 。 表禾2 实验组安排 4 7声源播放顺序设计 实验程序不当可能会产生次序效果 4 s l ，即由于声源播放先后次序不同导致不 同的实验结果。例如，暴露于锅炉噪声中的评价者，按照4 5 d b 、5 0 r i b 、5 5 d b 、 6 0 d b 的递增次序接受烦恼度实验得出的结果，与按照4 5 d b 、6 0 d b 、5 5 r i b 、5 0 d b 的波动较大顺序进行实验得出的烦恼度会有一定差异，这就是次序效果的一种表 现形式。 为了消除次序效果，参照心理实验的设计方法，采用