物理性污染控制-学习指南.doc

物理性污染控制学习指南一、名词解释物理环境，拍频现象，阻尼比，城市热岛效应，平面声波，干涉现象，共振烈度，危险度, 声能密度，指向性声源，振动传递系数，关键人群组，声阻抗率，混响时间，振动加速度级，关键照射途径二、简答题1. 人工物理环境是如何形成的？它与天然物理环境有何关系？ 2. 说明多孔吸声材料的吸声原理和影响因素。3. 简述抗性消声器的消声原理及适用对象。4. 振动源的控制方法有哪些？ 5. 简述我国电磁辐射标准的分类。6. 噪声都有哪些评价方法，试说明各自的适用范围。7. 常用的吸声结构有哪些？并分别说明它们的吸声机理。8. 对机械振动进行控制时有哪些措施？ 9. 简述电磁辐射防护形式的种类。10. 简述物理性污染的特点及主要研究内容。11. 解释吻合效应。12. 简述单层墙和双层墙的隔声原理。13. 试述振动波的种类及其传递特性。14. 试述电磁波在不同介质中的衰减情况。15. 什么是随机性效应和确定性效应？说明随机性效应和确定性效应的特征。16. 环境物理学的分支学科有哪些？简单介绍各自的研究内容？ 17. 简述斜入射声波的折射定律。18. 简述隔声屏的作用及结构形式。19. 结合下面的振动传递系数图说明弹性减振的原理。20. 多层复合板的隔声量较组成它的同等重量的单层板明显改善的原因有哪些？ 21. 简述微穿孔板消声器的结构和消声原理。22. 为防止地铁振动污染，选线与城市规划时应考虑哪些防振对策？23. 接地抑制电磁辐射的机理是什么？三、计算题 1. 有7台机器工作时，每台在某测点处的声压级都是92 dB，求该点的总声压级。2. 假设机械本身的重量为785 N，转速为600 rpm，不平衡力为每转58.8 N，作用于垂直方向。此时，若使支承台架之下为弹性支承，系统的固有频率为5 Hz，机械的最大位移振幅控制在0.2 mm以下时，则支承台架的重量不得低于何值时，可起到减振作用。3. 在某测点处测得一台噪声源的声压级如下表所示，试求测点处的总声压级。中心频率/Hz631252505001000200040008000声压级/dB84879095969185804. 质量70 的机械转速为600 rpm,每转一圈在垂直方向产生60 N的激振力。该机械固定在水泥台上，欲通过架台下的弹性支撑（如下图）传递1/3的激振力。在无阻尼情况下试求 系统的固有频率； 将机械的许可位移控制在0.2 mm的水泥台质量。5. 在某点测得机器运转时声压级为90 dB，当机器停止时声压级为86 dB，求机器真实的声压级。（用图、表法计算）表：分贝“相减的修正值”12345678910116.94.432.31.71.310.80.60.450.346. 规定工厂边界的振动级为60 dB，点查结果表明，地基的劲度系数k=0.3。若在某机械5 m处测得的振动级为75 dB，该机械至少应设置在距厂界多远处？7. 设在室内地面中心处有一声源，已知500 Hz的声功率级为90 dB，同频带下的房间常数为50 m2，求距声源10 m处之声压级。（公式法求解）8. 2台机器各自工作时，在某点测得的振动加速度有效值分别为2.6810-2 m/s2和3.6210-2 m/s2，试求2台机器同 时工作时的振动加速度级。答案一、名词解释物理环境在地球表面自然环境系统中存在的重力场、地磁场、电场、辐射场等物理因素的作用下，自然界中各种物质都在以不同的运动形式进行能量的交换和转化，这一过程即构成了物理环境。拍频现象两个频率相近的振动合成时产生振幅周期性变化的现象。阻尼比振动系统的阻尼系数与振动消失时的对应的临界阻尼系数之比值。城市热岛效应在人口稠密、工业集中的城市地区，由人类活动排放的大量热量与其他自然条件共同作用致使城区气温普遍高于周围郊区的现象。平面声波波阵面与传播方向垂直的波称平面声波。干涉现象两列相干声波始终以相反相位到达，声波减弱的现象即为干涉现象。共振烈度振动产生的最大位移振幅，表示共振点处振幅扩大为静态位移的倍数。危险度是指某个组织或器官接受单位剂量照射后引起第i种有害效应的概率。声能密度单位体积介质所含的声波能量，用D表示。指向性声源绝大多数声源，既不是点声源，也不是面声源，声源向周围辐射的声能也不均等，有些地方强些，有些地方弱些，这种声源即为指向性声源。振动传递系数描述和评价隔振效果的最常用物理量，通过隔振元件传递的力与激振力的比值来表示。关键人群组在某一给定实践所涉及的各受照人群组中，预期将受到最大辐射照射的人群组。声阻抗率在声场中某位置的声压与该位置质点振动的速率之比, 亦称声特性阻抗，单位：Pas/m。混响时间室内声场达到稳态后，声源立即停止发声，室内声能密度衰减到原来的百万分之一，即声压级衰减60 dB所需要的时间。振动加速度级在环境振动测量中用来衡量振动强度的参数，定义为La=20lgae/aref 。关键照射途径某种辐射实践对人产生照射剂量的各种途径(食入、吸入、外照射等)中最具重要的意义的某一种照射途径。二、简答题1. 答：人工物理环境是人类活动的物理因素不同程度地干预天然物理环境所生成的次生物理环境。各种人工物理环境与天然物理环境在地球表层交叠共存，相互作用。2. 答：吸声原理声波入射到多孔吸声材料的表面时，部分声波反射，部分声波透入材料内部微孔内，激发孔内空气与筋络发生振动，空气与筋络之间的摩擦阻力使声能不断转化为热能而消耗；空气与筋络之间的热交换也消耗部分声能，从而达到吸声的目的。影响因素受入射声波性质和材料性质两方面的影响。声波性质包括：入射角度、频率；材料性质包括：厚度、孔隙率与密度、空腔、护面层和使用环境。3. 答： 扩张室消声器主要是利用声抗的大小来消声, 依靠管道截面的突变或旁接共振腔等在声传播过程中引起阻抗的改变，而产生声波的反射、干涉现象，从而降低由消声器向外辐射的声能，达到消声的目的。因其选择性强，故只适于窄带噪声和低、中频噪声的消声； 共振消声器是利用亥姆霍兹共振吸声原理进行消声的，适合于低、中频突出的噪声的消声。4. 答：包括对机械振动进行控制、弹性减振、阻尼减振和冲击减振。其中机械振动控制又分为：降低机械的振动加速度；利用支撑台架质量进行减振；利用动力吸振进行减振。5. 答：作业场所电磁辐射安全卫生标准；电磁辐射环境安全卫生标准；干扰控制标准。6. 噪声都有哪些评价方法，试说明各自的适用范围。答：A声级可较好的对连续稳态宽频带噪声进行评价。国际公认其为保护听力和健康、以及环境噪声的评价量。等效连续A声级主要用来评价非稳态噪声。 昼夜等效声级用来评价区域环境噪声。 统计声级一般只用于有较好正态分布的噪声评价。 更佳噪声标准（PNC）曲线常用作室内噪声控制设计标准。 噪声评价数（NR）曲线常用作评价室内噪声。7. 答：常用的吸声结构有薄板共振吸声结构、穿孔板共振吸声结构和微穿孔板吸声结构。 薄板共振吸声结构吸声机理：声波入射引起薄板振动，薄板振动克服自身阻尼和板-框架间的摩擦力，使部分声能转化为热能而耗损。当入射声波的频率与振动系统的固有频率相同时，发生共振，薄板弯曲变形最大，振动最剧烈，声能消耗最多。 穿孔板共振吸声结构吸声机理：入射声波激发孔颈中的空气柱做往复运动，与颈壁的摩擦阻尼使部分声能转化为热能而耗损，达到吸声的目的。当入射声波的频率与共振器的固有频率相同时，发生共振，颈中空气柱运动加剧，振幅和振速达最大，因而阻尼最大，消耗声能也就最多，穿孔板共振吸声器吸声性能也最好。 微穿孔板吸声结构吸声机理：对于频率较高的声波，微孔板相当于多孔吸声材料耗损声能；对频率较低的声波，微孔板相当于薄板共振吸声结构，因而是优良的宽频带吸声结构。8. 答：降低机械的振动加速度；利用支撑台架质量进行减振；利用动力吸振进行减振。9. 答： 在泄漏和辐射源层面采取防护措施； 在作业人员层面（包括其工作环境）采取防护措施。10. 答：特点： 声、光、热、放射性、电磁等物理因素在环境中永远存在，其本身对人无害，只有当强度过高或过低时，会危害人的健康和生态环境，造成污染或异常； 局部性，在环境中不残留。主要研究内容：物理性污染的机理及规律、评价方法和标准、测试和监测、环境影响评价、物理性污染控制基本方法和技术。11. 答：当一定频率的声波以一定入射角投射到墙板上时，激起构件弯曲振动。若入射声波的波长在墙板上的投影正好与墙板的固有弯曲波波长相等，墙板弯曲波振动的振幅便达到最大，声波向墙板的另面辐射较强，墙板隔声量明显下降的现象。12. 答：单层匀质墙隔声原理：声波在空气中传播，入射到匀质屏蔽物时，部分声能被反射，部分被吸收，还有部分声能可以透过屏蔽物。设置适当的屏敝物可阻止声能透过，降低噪声的传播。双层墙的隔声原理：空气与墙板特性阻抗不同，当声波透过第一墙时，声波经空气与墙板两次反射衰减，且空气层的弹性和附加吸收作用增强声能衰减；声波传至第二墙，再经两次反射，透射声能再次衰减，总透射损失更大。13. 答：种类：分为实体波和表面波两大类。实体波包括纵波（P波）和横波（S波），表面波包括瑞利波（R波）和乐甫波。传递特性：(1) P波在空间传播最快，S波次之，二者都以振源为中心呈球面波传播；R波稍滞后，以振源为中心呈圆柱波传播；(2) R波能量最强，是振动公害处理首要考虑的波，横波次之，纵波能量最小；(3) 振动随波动距离的增加逐渐减小，直至衰灭。波的形态不同，波动随距离的衰减也不同。14. 答： 在无损介质中的衰减：均匀介质（如空气）中，无能量损耗，电磁波的波形不随距离改变。电场和磁场在时间上同相，在空间上互相垂直，均作正弦函数的周期性变化，而且也都与传播方向垂直； 在有损介质中的衰减：金属等传导介质中，自由电子在电磁场的作用下定向运动形成电流，引起电磁波能量的损耗、衰减，电磁波只在传导介质的表面层或界面上传播，波形为衰减正弦波。15. 答： 随机性效应是指发生几率与剂量大小有关的效应。随机性效应发生几率极低，在一般辐射防护所遇到的剂量水平下，随机性效应与剂量的关系是“线性”、“无阈”的； 确定性效应是一种有“阈值”的效应。受照剂量大于阈值，就会发生确定性效应，其严重程度与所受的剂量大小有关，剂量越大后果越严重。具体的阈值大小与个体情况有关。16. 答: 环境物理学按其研究的对象可分为环境声学、环境振动学、环境电磁学、环境放射学、环境热学和环境光学。研究内容： 环境声学声音的产生、传播和接收；声音对人体产生的生理、心理效应；改善和控制声环境质量的技术和管理措施；与振动有关的理论与控制技术。 环境振动学振动的产生、传播、测试、评价及消除振动危害的技术措施。 环境电磁学提高电子仪器和电气设备在强电磁干扰环境中的工作稳定性及可靠性；高强度电磁辐射的物理、化学和生物效应，特别是对人体的作用和危害。 环境放射学放射性核同位素污染及其特点；核污染的来源、控制核辐射危害；洗消核污染的对策和措施原则。 环境热学研究适宜于人类的热环境；揭示热环境和人类活动的相互作用；控制热污染，为人类创造舒适的热环境。 环境光学研究天然光环境和人工光环境对人的生理和心理的影响；光污染的危害和防治措施；控制和改善人类需要的光环境。17. 答：折射线与入射线在同一垂直平面内，入射角正弦与折射角正弦之比等于两种媒质中的声速之比，即。18. 答：作用：阻挡声波直接通过并将高频声反射回去，在屏障后形成的声影区内噪声明显降低。结构形式：二边形、三边形、遮檐式、双重式屏障。19. 答：在ff0的区域1，传递力小于激振力，有防振效果。频率越高，越小；阻尼越大，越大；=0 时，最小，防振效果最大。此即弹性减振的原理：用弹性材料支撑机械，使传递到基础的激振力减少。20. 答： 使用厚度或材质不同的多层板，可以错开共振与临界吻合频率，改善共振区与吻合区的隔声低估现象； 分层材料的阻抗各不相同，使声波在分层界面上产生多次反射，阻抗相差愈大，反射声能越多，透射声能的损耗就越大； 夹层材料的阻尼和吸声作用，致使声能减弱，并削弱共振与吻合效应。21. 答：微穿孔消声器的结构：在厚度小于1 mm的金属板上钻许多孔径为0.51 mm的微孔，穿孔率一般为1%3%，孔板后留有一定的空腔，构成微穿孔板吸声结构。微穿孔消声器即利用这种微穿孔板吸声结构制成的一种高声阻、低声质量新型消声器。微穿孔板消声原理即微穿孔板吸声结构的吸声原理： 对于较高的声波，微孔板相当于多空吸声材料耗损声能； 对频率较低的声波，微孔板相当于共振薄板耗损声能22. 答： 线路走向尽量与城市高速路、主干道或次干道相重合。 合理控制地铁线路两侧建筑物类型和建设距离，同时按项目环境影响评价的要求预留相应的防护距离，并加强建筑物的抗震性能。 在轨道交通规划布局中，应充分利用振动波的天然屏障，如河流、高大建筑物等，来阻隔振动的影响。23. 答：接地技术分为射频接地和高频接地两类。前者是将场源屏蔽体或屏蔽体部件内感应电流加以迅速引流以形成等电势分布，避免屏蔽体产生二次辐射。后者是将设备屏蔽体和大地之间，或者与大地上可视为公共点的某些构件之间，采用低电阻导体连接起来，形成电气通路，使屏蔽系统与大地之间形成一个等电势分布。三、计算题1. 解：根据公式，有。2. 解：系统总质量则支承台架的重量不得低于1009.8（N/kg） 785 N= 195 N 时，可起到减振作用。 3. 解：根据式，有4. 解： 由式可知，即，得系统的固有频率f0= 5 Hz