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1 第七章噪声污染监测 2 一 基本概念二 等效噪声三 噪声标准四 噪声的测量 声级计五 噪声监测方法 第七章噪声污染监测 3 本章教学目的 要求1 掌握噪声的物理量和主观听觉的关系 复习2 了解噪声测量仪器结构 原理 操作方法3 掌握噪声监测方法 本章重点分贝 声功率级 声强级 声压级 等效连续声级 计权声级 声级计和噪声监测 4 第一节基本概念 一 声音声音 受作用的空气发生振动 当振动频率在20 20000Hz时 作用于人的耳鼓膜而产生的感觉 本质 波动 声音的作用 是人类认识世界 表达思想与感情 开展交流活动不可缺少的 一 声音和噪声 5 二 噪声 噪声的物理学观点 杂乱无章 难听而不协调 人们不需要 令人厌烦的声音的组合 噪声的生理学观点 凡是干扰人们工作 学习和休息的声音 噪声取决于声音的客观物理性质 人的主观感觉 生理特征和心理特征 6 三 噪声的来源及危害 7 环境噪声的来源1 交通噪声2 工厂噪声3 建筑施工噪声4 社会生活噪声 8 四 噪声对人体健康的影响 1噪声的 特异性 病变长时间遭受过强的噪声刺激 将会使听力由功能性影响变为器质性损伤 造成听力下降 引起内耳的退行性变 即噪声性耳聋 2噪声对机体影响的非特异性作用2 1对心血管系统的影响在噪声的作用下 植物神经调节功能发生变化 表现为心率加快或减慢 血压不稳2 2对血液成分的影响噪声可致血清Mg2 降低 心肌Ca2 明显升高2 3强噪声对大鼠血液粘度 血糖及几种酶的影响2 4噪声对人体免疫的影响 9 五 噪声污染的特点 与水和大气污染相比 噪声污染的主要特点 1污染方式的直观性 水和大气污染是化学污染 是人类活动将某些有害物质排放到环境中产生的 污染源排除后 这些污染物仍存在 而噪声污染则不同 它属于物理污染 噪声本源清楚简单 传播途径单纯迅速 污染危害直接明显 是一种直观式污染 2污染危害的直接性 噪声通过人的耳朵来感受 所以尽管噪声本身能量很少 但对人的刺激和影响却非常尽管严重 水和大气污染就没有噪声污染对人的危害那么直接 3噪声源的广泛性 噪声污染是非常广泛的 不仅种类多 分布广 而且时间 空间变化大 对于水和大气污染源来说是远远不及 4污染控制的艰巨性 由于噪声污染源存在的广泛性 点多面广 控制量非常广 10 二 声音频率 波长和声速 频率 空气质点1秒钟内来回振动的次数 Hz 可听声 振动频率在20Hz 20000Hz之间次声 频率低于20Hz超声 频率高于20000Hz波长 沿声波传播方向 振动一个周期所产生的距离声速 c 一秒内声波传播的距离常温下为345m s三者之间的关系 c f 11 三 声功率 声强 声压和声压级 一 声功率 W 指单位时间内 声波通过垂直于传播方向某指定面积的声能量 在噪声监测中 声功率是指声源总声功率 单位为W 二 声强 I 声强是指单位时间内 声波通过垂直于传播方向单位面积的声能量 单位为W m2 12 三 声压 P 声压是由于声波的存在而引起的压力增值 单位 Pascal 1Pa 1N m2正常人刚能听到的声音的声压为2 10 5 听阈 基准声压 p0 人耳产生疼痛的声音的声压为20Pa 痛阈声压声压与声强的关系是 I P2 c 13 四 声压级 分贝 两个相同的物理量 例如A1和A0 之比取以10为底的对数并乘以10 相对单位 无量纲代表被量度量比基准量高出多少 级 声功率级与声强级声压级 人耳的声音感觉与声压大小成对数关系用声压比的对数值来表示声音的强弱声压级Lp 10log p p0 2 20log p p0 声压与基准声压之比再取以10为底的对数并乘以20 14 声压级的分贝标度 办公室 公共交通 空压机 喷气飞机 痛阈 耳语 安静 吵 很吵 十分吵 痛阈 很安静 50 80 100 110 120 30 15 四 噪声的叠加和相减 1 噪声的叠加p p1 p2 声强可以代数相加I I1 I2I p2 c声压不能直接相加p p12 p22 1 2Lp 10log 10Lp1 10 10Lp2 10 机场噪声p2 16 见图7 1俩声源叠加曲线1 当Lp1 Lp2 Lp Lp1 10lg2 Lp1 3 dB 2 当Lp1 Lp2 6 Lp Lp1 1 dB Lp Lp1 Lp Lp在0 3之间 当声压级相差20以上时 Lp为0 练习 查图7 1 叠加顺序 计算以下噪声相叠加后的结果 62 68 74 71 65 62 67 17 2 噪声的相减 在噪声测量中扣除背景噪声Lp2 Lp Lp参见图7 2背景噪声修正曲线 18 P333下例 为测定某车间中一台机器的噪声大小 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 求该机器噪声的实际大小 解 设有背景噪声时测得的噪声为LP 背景噪声为LP1 机器实际噪声级为LP2由题意可知LP LP1 4dB从上图中可查得 LP 2 2dB 因此该机器的实际噪声声级为 LP2 LP LP 104dB 2 2dB 101 8d 19 第二节噪声的物理量和主观感觉的关系 一 响度和响度级 1 响度 N 响度是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 响度的单位为 宋 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波形的强度 2 响度级 LN 响度级是建立在两个声音主观比较的基础上 选择1000Hz的纯音作基准音 若某一噪声听起来与该纯音一样响 则该噪声的响度级在数值上就等于这个纯音的声压级 dB 响度级用LN表示 单位是 方 3 响度与响度级的关系根据大量的实验得到 响度级每改变10方 响度加倍或减半 数学关系式为 N 2 LN 40 10 或LN 40 33lgN 20 二 计权声级 计权声级 通过计权网络 特殊滤波器 测得的声压级 分为四种计权声级 A 模拟人耳对低强度噪声 55dB以下 的频率特性B 模拟中等强度噪声 55 85dB 的频率特性C 模拟高强度噪声的频率特性D 专用于飞机噪声的测量 21 三 等效连续噪声级 污染噪声级 昼夜等效噪声级 1 等效连续声级用噪声能量按时间平均方法来评价噪声对人影响的问题 符号 Leq 它用一个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的噪声的大小 P336下2 噪声污染级经实验证明 在等效连续声级的基础上加上一项表示噪声变化幅度的量 更能反映实际污染程度 噪声污染级 LNP 公式为 LNP Leq K 3 昼夜等效声级Ldn 用来表达社会噪声昼夜间的变化情况 表达式为 22 四 噪声的频谱分析 P339图7 5 除频率单的纯音外 一般声音都是由许多不同频率 不同强度的纯音组合而成 以声压级为纵坐标 频率的横坐标绘制成的噪声特性曲线称为噪声频谱图 噪声频谱能形象地反映出声音的频率分布和声级大小的关系 在噪声监测中 将动态范围内大的连续声谱 20 20000Hz 划分为若干个部分 每个部分叫做频带 f0 f1 f2分别为该频节的中心频率 最低频率 最高频率 n决定频带的倍频程数 n 1时称为倍频程 n 1 3时称为1 3频程 23 第四节噪声的测量 噪声测量仪器的测量强度 主要是声场中的声压 至于声强 声功率的直接测量较麻烦 故较少直接测量 其次是测量噪声的特征 即声压的各种频率组成成分 常用的测量仪器有声级计 声级频谱仪 自动记录仪 录音机和实时分析仪 24 AWA5633D型声级计 AWA6270A噪声频谱分析仪 AWA6270噪声频谱分析仪 AWA6218C噪声统计分析仪 图7 7各种声级计实物照片 25 1 声级计 测量噪声的基本仪器组成 传声器 放大器 计权网络和有效值检波器原理 声压大小经传声器后转换成电压讯号 此讯号经前置放大器放大后 最后从显示仪表上指示出声压级的分贝数值根据设计精密度和测定范围的不同 声级计分为普通型和精密测两种 1 声级计 26 1 声级计 其工作原理是 声压大小经传声器后转换成电压信号 此信号经前置放大器放大后 最后从显示仪上指示出声压级的分贝数值 Microphone 放大 滤波器 指示表 27 传声器传声器又称话筒 是将声压转变为电压的换能元件优质的传声器应满足如下要求 灵敏度高 工作稳定 频率响应特性平直 位相畸变小 受外界环境 如温度 湿度 振动 电磁波等 影响小 动态范围大根据换能原理和结构的不同 常用的传声器分为电容式 压电式和动圈式三种 1 声级计 28 放大器放大器是声级计和频谱分析仪内部放大电讯号的电子线路用于声级测量的放大器应满足下面几个条件 要有足够大的增益而且稳定频率响应特性要平直在声频范围 20一20000Hz 内要有足够的动态范围放大器的固有噪声要低 耗电量小 1 声级计 29 计权网络 它是由电阻和电容组成的 具有特定频率响应的滤波器 它能使欲测定的频带顺利地通过 而把其它频率的波尽可能地除去有效值检波器声级计中 由放大器输出的都是交流讯号 为取得推动指示仪表的直流讯号 在声级计中设有检波器指示器声级计的指示方式有两种 即电表指示和数字显示 目前生产的声级计大部分采用电表指示 1 声级计 30 2 频谱分析仪频谱分析仪是测量噪声频谱的仪器 它的基本组成大致与声级计相似 但是频谱分析仪中 设置了完整的计权网络 滤波器 借助于滤波器的作用 可以将声频范围内的频率分成不同的频带 决定于频程数M 进行测量3 自动记录仪自动记录仪与声级计或频谱分析仪联合使用时 可以连续测量 记录声级与频谱 并能将噪声随时间的变化情况记录下来 所以它能给噪声测量和研究带来很大的方便4 磁带录音机用于录制噪声的录音机 与家用录音机不同 应具有 频率响应特性平直 线性动态范围宽 信噪噪比大等特点 同时不能有自动电平控制电路 31 干扰睡眠和休息的噪声级阈值白天为50dB 夜间为45dB 我国提出环境噪声允许范围见表7 2 表7 2我国环境噪声允许范围单位 dB 第五节噪声标准 32 环境噪声标准制定的依据是环境基本噪声 各国大多参考ISO推荐的基数 如睡眠为30dB 根据不同时间 不同地区和室内噪声受室外噪声影响的修正值以及本国具体情况来制定 表7 3一天不同时间对基数的修正单位 dB 33 表7 4不同地区对基数的修正值单位 dB 表7 5室内噪声受室外噪声影响的修正值单位 dB 34 表7 6城市区域环境噪声标准值单位 等效声级Leq dB A 选自 城市区域环境噪声标准 GB3096 93 35 适用于疗养区 高级别墅区 高级宾馆区等特别需要安静的区域 位于城郊和乡村的这一类区域分别按严于0类标准5dB执行 表7 6城市区域环境噪声标准值单位 等效声级Leq dB A 36 适用于以居住 文教机关为主的区域 乡村居住环境可参照执行该类标准 表7 6城市区域环境噪声标准值单位 等效声级Leq dB A 37 适用于居住 商业 工业混杂区 表7 6城市区域环境噪声标准值单位 等效声级Leq dB A 38 适用于工业区 表7 6城市区域环境噪声标准值单位 等效声级Leq dB A 39 适用于城市中的道路交通干线道路的两侧区域 穿越城区的内河航道两侧区域 穿越城区的铁路主 次干线两侧区域的背景噪声 指不通过列车时的噪声水平 限值也执行该类标准 表7 6城市区域环境噪声标准值单位 等效声级Leq dB A 40 我国工业企业噪声标准见表7 7和表7 8 表7 8现有企业暂行标准 表7 7新建 扩建 改建企业标准 41 我国机动车辆允许噪声标准见表7 9 表7 11 p344D表7 9汽车定置噪声限值 GB16170 1996 单位 dB A 注 P 按生产厂家规定的额定功率 42 表7 10汽车加速行驶车外噪声限值 GB1495 2002 注 GVM 最大的总质量 t P 发动机额定功率 kW 43 表7 11摩托车和轻便摩托车噪声限值 GB116169 1996 单位 dB A 44 表7 12机场周围飞机噪声标准单位 dB 一类区域 指特殊住宅区 居住 文教区 二类区域 指除一类区域以外的生活区 45 表7 13船舶分类 表7 14各类船舶不同舱室噪声级最大限制值单位 dB 注 机舱内任一测点的噪声级不得大于110dB 客舱参照执行 46 表7 15海洋船舶各舱室噪声级最大限制值 注 机舱内任一测点的噪声级不得大于110dB 客舱参照执行 47 第六节噪声监测方法 测城市环境噪声 网格法测交通噪声 两路口之间 人行道上20厘米测机动车噪声 距车体中心7 5米测工厂 车间噪声 占地境界内测机器噪声 离机体1米 小机器 10 50厘米 大机器 5 10米 高度 距地面1 2m 48 1 城市环境噪声监测内容 城市区域环境噪声监测 城市交通噪声监测 城市环境噪声长期监测和城市环境中扰民噪声源的调查测试等 2 基本测量仪器 精密声级计或普通声级计3 布点 将要普查测量的城市分成等距离网格 测量点设在每个网格中心 网格数不应少于100个 4 测量 测量时一般应选在无雨 无雪时 声级计应加风罩以避免风噪声干扰 同时也可保持传声器清洁 5 测量时间 分为白天 6 00 22 00 和夜间 22 00 6 00 两部分 随地区和季节不同 上述时间可稍作更改 6 测点选择 测点选在受影响者的居住或工作建筑物外1米 传声器高于地面1 2m以上的噪声影响敏感处 城市区域环境噪声监测 49 7 数据处理 测量数据一般用统计噪声级或等效连续A声级表示 把测定数据代入有关公式 计算L10 L50 L90 Leq的算术平均值 L 和最大值及标准偏差 确定城市区域环境噪声污染情况 8 评价方法 1 数据平均法 将全部网点测得的连续等效A声级做算术平均运算 所得到的算术平均值就代表某一区域或全市的总噪声水平 2 图示法 用区域噪声污染图表示 城市区域环境噪声监测 50 在测定城市噪声污染分布情况后 可在城市地图上用不同颜色或阴影线表示噪声带 每一噪声带代表一个噪声等级 每级相差5dB 各等级的颜色和阴影线规定见表7 16 表7 16各噪声带颜色和阴影线表示规定 城市区域环境噪声监测 51 城市交通噪声监测 1 布点 在每两个交通路口之间的交通线上选择一个测点 测点设在马路边的人行道上 离马路20cm 2 测量 测量时应选在无雨 无雪的天气进行 3 数据处理 测量结果一般用统计噪声级和等效连续A声级来表示 如果城市交通噪声测量值基本符合正态分