第12章 噪声污染防治技术.ppt

第十二章噪声污染防治技术 声音的基本概念环境噪声的分类环境噪声评价量及其计算环境噪声预测 一 声音的基本概念 声物理学意义主观听觉音是有调的声噪声环境噪声污染环境噪声污染指所产生的环境噪声超过国家规定的环境噪声排放标准 并干扰他人正常生活 工作和学习的现象 一 声音的基本概念 环境噪声指在工业生产 建筑施工 交通运输和社会生活中所产生的 干扰周围生活 环境的声音 环境噪声的主要特征感觉公害局限性和分散性暂时性 二 环境噪声及其分类 1 按产生机理分 机械声源空气动力性声源电磁噪声源2 按照噪声随时间的变化关系 稳态噪声非稳态噪声3 按噪声的来源交通噪声工业噪声施工噪声生活噪声其它噪声工业噪声调查表明 电子工业和一般轻工业产生的噪声为90dB 纺织工业的噪声为90 106dB 机械工业的噪声为80 120dB 大型鼓风机 凿岩机等产生的噪声都在120dB以上 二 环境噪声及其分类 4 声源类型对噪声源按其辐射特性及其传播距离 点声源小型设备 其自身的几何尺寸比噪声影响的距离小得多 或影响距离远大于噪声源本身的尺度 线声源是指声源呈线性 如呈线性排列的水泵 矿山和选煤场的输送系统 繁忙的交通线等 其噪声是以近似线装的形式向外传播的 所以此类声源在近距离范围内总体上可以视作为线声源 面声源是指体积较大的设备或地域性的噪声发生体 这种声源发出的噪声往往是从一个面或几个面均匀地向外辐射 在近距离范围内 实际上是按面声源的传播规律向外传播 二 环境噪声及其分类 4 噪声的影响 1 噪声损伤听觉如小白鼠在160分贝的环境中 几分钟就会死亡 人在喷气发动机5米处 几分钟就变成聋子 一般认为40分贝是正常的环境声音 在此以上就是有害的噪声 2 睡眠干扰研究结果表明 连续噪声可以加快熟睡到轻睡的回转 使人多梦 并使熟睡的时间缩短 突然的噪声可以使人惊醒 一般来说 40分贝连续噪声可使10 的人受到影响 70分贝可影响50 而突发动噪声在40分贝时 可使10 的人惊醒 到60分贝时 可使70 的人惊醒 长期干扰睡眠会造成失眠 疲劳无力 记忆力衰退 以至产生神经衰弱症候群等 在高噪声环境里 这种病的发病率可达50 60 以上 二 环境噪声及其分类 4 噪声的影响 3 对交谈 工作思考的干扰 4 噪声引起的心理影响主要是烦恼 使人激动 易怒 甚至失去理智 噪声可以引起心绪不宁 心情紧张 心跳加快和血压增高 噪声还会使人的唾液 胃液分泌减少 胃酸降低 从而易患胃溃疡和十二指肠溃疡 例如 当噪声在80 85dB A 时 往往很易激动 感觉疲劳 头痛 95 120dB A 时 作业人员常前头部钝性痛 并伴有易激动 睡眠失调 头晕 记忆力减退 噪声强到140 150dB A 时不但引起耳病 而且发生恐惧和全身神经系统紧张性增高 二 环境噪声及其分类 5 有关的环境噪声标准 我国环境噪声允许范围 单位 分贝 三 环境噪声评价量及其计算 1 声音的产生振动和声源 物体的振动产生了声音 只有振动频率在20 20000Hz的范围内产生的声音 人耳才能听到 这一频率范围的振动称为声振动 振动的传播描述声波的基本物理量与概念可听声 次声 超声 波长频率声速 三 环境噪声评价量及其计算 2 计量声音的物理量 1 声压和声压级声压当由声波存在时 媒质中的压强超过静止的压强值 声波通过媒质时引起的媒质压强的变化 即瞬时压强减去静止压强 变化的压强称为声压 瞬时声压某瞬时媒质中内部压强受到声波作用后的改变量 即单位面积的压力变化 有效声压瞬时声压的均方根值 听阈人耳能听到的最小的声压 声压值为2 10 5Pa 痛阈使人耳产生疼痛感觉的声压 称为人耳的痛阈 声压为20Pa 三 环境噪声评价量及其计算 2 计量声音的物理量 1 声压和声压级声压级听阈和痛阈之间相差100万倍 显然用声压的绝对值表示声音的大小是不方便的 为了方便应用 人们便根据人耳对声音强弱变化响应的特性 引出一个对数量来表示声音的大小 这就是声压级 所谓声压级就是声压的平方与一个基准的声压平方比值的对数值 式中 Lp 对应声压P的声压级 dB P 声压 N m2 P0 基准声压 等于2 10 5N m2 2 计量声音的物理量 2 声功率和声功率级声功率是声源在单位时间内向空间辐射声的总能量 W E t仍以10 12W为基准 则声功率定义为 dB 式中 Lw对应声功率W的声功率级 dB W对应声功率 W W0基准声功率 等于10 12W 三 环境噪声评价量及其计算 三 环境噪声评价量及其计算 2 计量声音的物理量 3 声强与声强级声强 即单位面积上的声功率 是在单位时间内通过与传播方向垂直的单位面积的声能量 单位为W m2 即 I W s在自由声场中 对于平面波和球面波某处的声强与该处声压的平方成正比 即如以人的听阈声强值10 12W m2为基准 则声强级定义为 LI 10lg I I0 dB 式中 LI 对应声强I的声强级 dB I 声强 W m2 I0 基准声强 等于10 12W m2 例题一个点声源S 声源大小可不考虑 声功率为W 位于没有反射的空间 自由声场 求距声源r远处M点的声强 典型环境的声压和声压级 三 环境噪声评价量及其计算 3 分贝的运算 几个不同的噪声源同时作用在声场中同一点上 这点的总声压级如何计算呢 从声压级的定义出发 则有 A 假设存在两个声源 而且LP1 LP2 即两个声源得声压级相等 则总声压级 LPT LP1 10lg2 LP1 3 dB 也就是说 作用于某一点得两个声源声压级相等 其合成得总声压级比一个声源得声压级增大3dB 1 噪声的叠加 B 当声压级不相等时 当两个不同的噪声源同时作用在声场中同一点上 如果两个声源单独作用产生的声压级分别为Lp1和Lp2 且Lp1 Lp2 为计算方便 列出Lp1 Lp2差值相对应的增值 L 这点的总声压级LpT为 两个声源Lp1 Lp2差值与增值 L的对应关系 例题6 1 两声源作用于某点得声压级分别为LP1 96dB LP2 93dB 由于LP1 LP2 3dB 按表查的 Lp 1 8dB 则LPT 96 1 8 97 8 98 例如 有8个声源作用于一点 声压分别为70 70 76 82 85 73 79 100 已知两个声源在M点产生的总声压级LPT及其中一个声源在该点产生的声压级LP1 则另一个声源在该点产生的声压级LP2可按定义 得LP2 LPT Lp 例 为测定某车间中一台机器得噪声大小 从声级计上测得声级为104dB 当机器停止工作 测得背景噪声为100dB 求该机器噪声得实际大小 解 由题可知104dB是指机器噪声和背景噪声之和LPT 而背景噪声LP1为100dB 由LPT LP1 4dB 从表知道 Lp 2 2dB 因此机器噪声为104 2 2 101 8 102 2 噪声减法 4 频谱图及倍频程 频谱图 除音叉等之外 各种声源发出的声音很少是单一频率的纯音 大多是由许多不同强度 不同频率的声音复合而成 统称复音 在复音中 不同频率 或频段 的成分的声波具有不同的能量 这种频率成分与能量分布的关系称为声的频谱 5 倍频程 由于一般噪声的频率分布宽阔 在实际的频谱分析中 不需要也不可能对每个频率成分进行具体分析 为了方便 人们把20 20000Hz的声频范围分为几个段落 划分的每一个具有一定频率范围的段落称做频带或频程 频程的划分方法 恒定带宽 即每个频程的上 下限频率之差为常数 恒定相对带宽 即保持频带的上 下限之比为一常数 实验证明 当声音的声压级不变而频率提高一倍时 听起来音调也提高一倍 音乐上称提高八度音程 为此 将声频范围划分为这样的频带 使每一频带的上限频率比下限频率高一倍 即频率之比为2 这样划分的每一个频程称1倍频程 简称倍频程 为了简明 每个倍频程用其中心频率 fc来表示 fu和fd 分别为该频程的上限和下限频率 6 噪声的主观评价 等响曲线与响度级 通常 声音愈响 对人的干扰愈大 实践证明 人耳对高频声较低频声敏感 同样声压级的声音 中 高频声显得比低频声更响一些 这是人耳的听觉特性所决定的 为此人们提出响度级这一概念用以定量地描述声音在人主观上引起的 响 的感觉 用实验的方法可以得到整个声频范围内纯音的响度级 将频率不同 响度级却相同的点连成曲线 便可得到一簇曲线 如图6 1所示 因为每一条曲线上各点的声音都一样响 因此这种曲线称做等响曲线 昼夜等效声级 主要是考虑到夜间噪声具有更大得烦扰程度 故提出一个新的评价指标 昼夜等效声级 作为表达社会噪声 昼夜间得变化情况 7 统计噪声级某点噪声有较大波动时 采用得一种描述噪声变化情况得统计物理量 L10表示在取样时间内10 得时间超过的噪声级 相当于噪声平均峰值 L50表示在取样时间内50 得时间超过的噪声级 相当于噪声的平均值 L90表示在取样时间内90 得时间超过的噪声级 相当于噪声背景值 方法 将测得的100个数据按大小顺序排列 总数为100个的第10个数据为L10 同理确定其他两个 8 噪声评价量 噪声源评价量可用声压级或倍频带声压级 声功率级 A声级 A计权声功率级 噪声的影响还同其持续的时间有关 即和人们接收的噪声能量有关 在更多情况下 环境噪声往往是起伏的 因此又提出了等效A声级的评价量 以弥补A声级的不足 声场中某点在一段时间内A计权能量的平均值即该点在这段时间的等效A声级 表达式为 四 环境噪声预测模型 r 点声源至受声点的距离 m 当r2 2r1时 L1 6dB 即点声源声传播距离增加1倍 衰减值是6dB l 线声源长度 m 当r2 2r1时 L1 3dB 即点声源声传播距离增加1倍 衰减值是3dB 点声源衰减值 线声源衰减值 1 测量条件a 在室外测量时 声级计的传声器应加防风罩 b 室外测量的气象条件应满足无雨 无雪 风力小于四级 5 5m s 量程 30 130dB精度 1 5dB 五 环境噪声现状测量 噪声测量常用的仪器 有声级计 频谱分析仪 声级记录仪与磁带记录仪等 根据不同的测量目的与要求 可选择不同的测量仪器和不同的测量方法 声级计是噪声现场测量的一种基本测试仪器 主要用来测试噪声的声级 若和相应的仪器配套 还可进行频谱分析和振动的测量 声级计体积小 重量轻 便于携带 适用于现场快速测定 声级计主要由传声器 放大器 衰减器 频率计权网络及有效值指示表头组成 声级计的基本工作原理是 声压信号首先通过传声器被转换成电压信号 经放大器放大 再通过具有一定频率响应的计权网络 经过有效值检波器进入指示器 从表头得到相应的声级读数 目前使用的较先进声级计在获得电压信号后 经模数转换 用计算机进行数据处理 根据导则要求 噪声测量 使用GB2875 83 声级计电声性能及测试方法 或IEC651 声级计 规定的2型或性能优于2型的声级计及性能相当的其它声学仪器 评价工作等级为一级或二级 必须使用积分声级计或具有相同功能的其它测量仪器测量等效连续A声级 若噪声评价工作等级为三级 也可用非积分式声级计测量连续等效A声级 2 噪声测量仪器 3 监测规范 环境噪声的测量 应按下列现行有关的国家标准进行 GB T14623 93城市区域环境噪声测量方法GB9661 88机场周围飞机噪声测量方法GB12349 90工业企业厂界噪声测量方法GB12524 90建筑施工场噪声测量方法GB12525 90铁路边界噪声限值及其测量方法GBJ122 88工业企业噪声测量规范国家环境保护局环境监测技术规范 第三册噪声部分 4 布点原则 现状测点布置一般要覆盖整个评价范围 但重点要布置在现有噪声源对敏感区有影响的那些点上 对于建设项目包含多个呈现点声源性质 声源波长比声源尺寸大得多的情况下 可认为是点声源 的情况 环境噪声现状测量点应布置在声源周围 靠近声源处测量点密度应高于距声源较远处的测点密度 对于建设项目呈现线状声源性质 许多点声源连续地分布在一条直线上 如 繁忙的道路上的车辆流 可以认为是线声源 的情况 应根据噪声敏感区域分布状况和工程特点确定若干噪声测量断面 在各个断面上距声源不同距离处布置一组测量点 如15m 30m 60m 120m 240m 对于新建工程 当评价范围内没有明显的噪声源 如没有工业噪声 道路交通噪声 飞机噪声和铁路噪声 且声级较低 50dBA 噪声现状测量点可以大幅度减少或不设测量点 对于改 扩建工程 若要绘制噪声现状等声级图 可以采用网格法布置测点 为了便于绘制等声级图 需要用网格法确定测点 网格的大小应根据具体情况确定 对于建设项目包含呈线状声源特征的情况 平行于线状声源走向的网格间距可大些 如100 300m 垂直于线状声源走向的网格间距应小些 如20 60m 对于建设项目包含呈点声源特征的情况 网格的大小一般在20 20m 100m 100m范围 5 噪声源的测量标准 对于噪声源的测量 我国也有相应的测量标准 GB3767 83噪声源声功率级的测定 工程法及准工程法 GB3768 83噪声源声功率级的测定 简易法 GB3770 83木工机床噪声声功率级的测定 GB4215 84金属切削机床噪声声功率级的测定 GB7022 86容积式压缩机噪声声功率级的测定 简易法 GB4980 85容积式压缩机噪声声功率级的测定 工程法 GB7111 86纺织机械噪声声功率级的测定方法 GB5898 86凿岩机械与气功工具噪声测量方法 工程法 GB1496 79机动车辆噪声测量方法 GB1859 80内燃机噪声测定方法 GB2806 81电机噪声测量方法 GB2888 82风机和罗茨风机噪声测量方法 GB5111 85铁路机车