第六章-噪声及振动环境.ppt

1 第一节声音及其度量 第二节噪声及其对人的影响 第三节噪声测量及评价标准第四节噪声控制 第五节振动环境 第六节特殊工作环境 第十章噪声及振动环境 2 第六章噪声及振动环境 本章重点 1 声音的物理度量与主观度量2 噪声对人的影响以及如何进行噪声的控制 本章难点 1 如何理解声音的物理度量与主观度量之间的关系 3 一 声音的基本概念1 声源的概念 物体的振动产生声音 振动发声的物体被称为声源 2 声音的形成 声音的形成是由振动的发生与传播这两个环节组成 3 描述声音的三个重要物理量频率 波长和声速 第一节声音及其度量 4 频率声源每秒钟振动的次数称为频率 以f表示 单位为赫 Hz 在可听声20 20000Hz范围内 频率越高声音越尖锐 人耳的听觉具有对高频声 1000Hz 较敏感 而对低频声 300Hz 不敏感的特性 波长声波在一个波动的周期内传播的距离称为波长 记作 单位为m 第一节声音及其度量 5 声速声波在媒介中传播的速度称为声速 用c表示 单位为m s 频率 波长和声速之间的关系 第一节声音及其度量 6 二 声音的物理度量 一 声压 声压级 单个声源1 声压声波在空气传播过程中 引起空气质点振动导致空气压强变化叫声压 声压是表示声音强弱的物理量 用P表示 单位是帕 Pa 听阈声压是2 10 5Pa 痛阈声压是20Pa 而火箭发射时可产生630Pa 第一节声音及其度量 7 2 声压级声压级是声压与基准声压之比的以10为底的对数乘以20 用符号Lp表示 单位是分贝dB P是需要测定的声音的声压 P0 2 10 5帕 听阈的声压级是0dB 痛阈的声压级是120dB 第一节声音及其度量 8 第一节声音及其度量 二 合成声压级 多个声源1 几个不同的声源同时作用在声场中同一点上 它们产生的总声压可以通过能量合成的原则进行计算 2 若在某点分别测得几个声源的声压为P1 P2 Pn 该点总声压Pt满足 i 1 2 n 9 第一节声音及其度量 和 由 如何计算合成声压级LPt 10 第一节声音及其度量 i 1 2 n 4 考虑背景声源影响的多个声源的总声压级某一声源声压级 3 多个声源的总声压级 11 三 频谱分析任何机器运转时的噪声都是不只一个频率的声音 它们是从低频到高频无数频率成分的声音的大合奏 在噪声控制工作中 了解噪声源的频谱很重要 降低不同频率成分的噪声 采用的控制方法及选用的声学材料不一样 对症下药 才能有效合理地降低噪声 第一节声音及其度量 12 三 频谱分析1 频谱具有不同频率 或频段 成分的声波具有不同的能量 这种频率成分与声强分布的关系称为声的频谱 2 频谱分析将声源发出的声音强度按频率顺序展开 使其成为频率的函数 并考察变化规律 称为频谱分析 第一节声音及其度量 13 3 频程声频范围被人为划分为几个小的频段 在每一个频段中 上限频率与下限频率之间的距离称为频程 倍频程 几何中心频率 第一节声音及其度量 或 14 第一节声音及其度量 表1倍频程的频率范围 15 三 声音的主观感觉由于人耳受声音频率选择特性的影响 对于相同声压级 不同频率的声音 感到的响度也不一样 如 50Hz 78dB的声音与1000Hz 78dB的声音不一样响 而与1000Hz 60dB的声音一样响 为了反映人耳的这一特性 引入声音主观度量的物理量 第一节声音及其度量 16 三 声音的主观感觉 一 声音的响度级与响度1 响度级 人们对噪声进行主观评价的一个基本量 用LN表示 单位为方 phon 第一节声音及其度量 17 第一节声音及其度量 18 第一节声音及其度量 等响度曲线上的各点 声压级 频率不同 但响度相同 从等响度曲线可以看出 人耳对高频声音 特别是3000 4000Hz的声音比较敏感 而对于低频声音 则频率越低越不敏感 当响度级比较低时 这种人耳的主观感觉大为明显 人耳的响度级听觉范围是4 2方 120方 19 三 人耳对声音的主观感觉 一 声音的响度级与响度2 响度 是人耳对声音强度所产生的主观感觉量 它与人对声音响亮程度的主观感觉成正比 以N表示 单位为宋 sone 响度级虽然定量地确定了响度感与频率 声压级的关系 但是由于响度级是一种对数刻度单位 不同响度级的声音并不能直接比较 即通过响度级并不能确定两个声音的响度感相差多少 第一节声音及其度量 20 第一节声音及其度量 3 响度与响度级的关系式 纯音的响度计算响度级每增加10方 响度增加1倍 40方为1宋 50方为2宋 60方为4宋 通过响度可以直接计算出声音响度增加或减少的百分数 因此用响度的变化来反映降噪措施的主观效果比较直观 能使人更容易理解和接受 21 第一节声音及其度量 4 多种频率复合音的总响度Nt为总响度指数 宋 Nm为各频带中响度指数最大者 为所有频带的响度指数之和 F为倍频程选择系数 对倍频程 F 0 3 对1 3倍频程 F 0 15 22 第一节声音及其度量 二 计权声级 23 第一节声音及其度量 二 计权声级在噪声测量中 为了使声音的客观物理量与人耳听觉的主观感受近似取得一致 在测量仪器中对不同频率的客观声压级人为给予适当增减 这种修正的方法称为频率计权 通俗地说 频率计权就是模拟人耳听觉在不同频率上的不同感受性而对被测声音进行计权 实现这种频率计权的放大线路称为计权网络 24 第一节声音及其度量 二 计权声级1 声级 通过计权网络测得的声压级 是在人耳可听范围内按特定频率计权而合成的声压级 2 四种计权网络 A计权网络 模拟人耳对40方纯音的响应 B计权网络 模拟人耳对70方纯音的响应 C计权网络 模拟人耳对100方纯音的响应D计权网络 主要用于航空噪声的测量3 噪声评价指标 A声级A声级较好地反映了人耳对连续稳定噪声的频率特性和主观感觉 25 第一节声音及其度量 频率Hz 相对响度dB 26 第一节声音及其度量 三 等效连续声级 起伏的不连续的噪声生产实际中的噪声往往随时间呈阶梯性变化 如在一段时间内噪声近似为稳态 A声级变化不大 在另一段时间内 A声级却有明显的变化 例如 纺织机运转台数不同 车间内A声级就会有明显的差异 等效连续声级指某一段时间内的A声级能量平均值 用符号Leq表示 单位是dB A 27 第一节声音及其度量 四 统计声级 不规则且变化幅度较大的噪声有时环境噪声往往不规则 且大幅度变动 如交通噪声 此时 需要用不同的噪声级所出现的概率或累计概率进行噪声评价 统计声级为达到或大于某一声级的概率 用符号Ls表示 噪声的统计特征符合正态分布 则 28 现实生活中 把所听到的声音分为三种类型 语言 音乐和噪声 通常把不希望听到的声音称为噪声 噪音在工作环境和公共生活中无处不在 形成噪音污染 随着现代工业技术的迅速发展 噪声污染问题越来越严重 作业的噪声环境对人的影响往往具有一定的潜伏期 因此容易被忽视 事实上 这种影响的危害经常不可逆转会带来终身伤害 据世界卫生组织统计 仅美国由于工业噪声造成的低效率 缺勤 工伤事故和听力损失赔偿等费用每年高达40亿美元 第二节噪声及其对人的影响 29 第二节噪声及其对人的影响 一 噪声及其来源 一 工业噪声1 空气动力噪声2 机械噪声3 电磁噪声 二 交通噪声主要指的是机动车辆 火车 飞机和船舶噪声 三 建筑施工噪声声音强度很高 露天作业 四 社会噪声主要指社会活动和家庭生活所引起的噪声 30 第二节噪声及其对人的影响 二 噪声对听力的影响噪声可使人产生听觉疲劳 在强噪声环境中如不采取保护措施 听觉疲劳继续发展 可导致听力下降或损害 甚至噪声性和爆发性耳聋 听觉疲劳 听觉敏感性降低 但可恢复 噪声性耳聋 平均听力损失超过25dB 分为轻度 中度和严重耳聋 爆发性耳聋 当声音高达150dB 导致鼓膜破裂或听小骨损伤 双耳完全失听 31 第二节噪声及其对人的影响 三 噪声对其他生理机能的影响1 对神经系统的影响2 对内分泌和心血管系统的影响3 对消化系统的影响噪声除影响听觉系统外 还影响神经系统 心血管系统 消化系统 内分泌及免疫系统等 造成植物性神经系统功能紊乱 血压不稳 肠胃功能紊乱等 32 第二节噪声及其对人的影响 四 噪声对心理的影响1 噪声对心理的影响主要是使人产生烦恼 焦急 讨厌 生气等不愉快的情绪 2 噪声引起的烦恼与声强 频率及稳定性有直接关系 3 人的作业或活动性质不同 噪声所引起的烦恼程度也不同 33 第二节噪声及其对人的影响 五 噪声对语言交流的影响1 声音的掩蔽效应 一个声音由于其他声音的干扰而使听觉发生困难 需要提高声音的强度才能产生听觉的现象 研究表明当讲话声音比噪音高10分贝时 我们可以听懂40 50 的音节 即可以听懂一句话的93 97 当涉及不熟悉的话题或依靠谈话交换信息时 要能听清楚80 的音节 要求讲话声音与噪音之间有20分贝的差异 65dB的噪声就能影响谈话 当噪声达到90dB时 大喊大叫也没用了 2 语言干扰级 SIL 评价噪声对语言通信的干扰程度 34 第二节噪声及其对人的影响 六 噪声对作业能力和工效的影响1 噪声直接或间接地影响工作效率2 噪声干扰对人的脑力劳动的影响 35 第三节噪声测量及评价标准 一 噪声的测量 一 室内噪声的测量 声级计 二 机器设备噪声的测量1 外形尺寸小于30cm的小型设备 测点距其表面30cm左右 2 外形尺寸在30 100cm的中型设备 测点距其表面50cm左右 3 外形尺寸大于100cm的较大型设备 测点距其表面100cm左右 4 大型或特大型设备 测点距其表面100 500cm左右 36 第四节噪声测量及评价标准 三 交通车辆噪声的测量1 测量行驶中的车辆的噪声2 测量行驶时车内的噪声3 测量行驶时车外的噪声 噪声测量的关键 测点位置的选择和测点数量的选择 37 第三节噪声测量及评价标准 二 噪声评价标准 一 控制标准1 以等效连续声级为指标 作业者听力保护2 以等效连续声级 统计声级为指标 人对环境噪声的烦恼度3 以语言干扰声级为指标 改善环境 提高工效 二 国外噪声标准1 听力保护的噪声标准 A声级 2 环境噪声标准 三 中国噪声标准 38 第四节噪声控制 一 声源控制1 降低机械噪声 选择发声小的材料 改变机械传动方式 改进设备机械结构 39 第四节噪声控制 2 降低空气动力性噪声 降低气流速度 减少压力脉冲 减少涡流 40 第四节噪声控制 二 控制噪声的传播1 对工厂各区域合理布局2 调整声源的指向3 充分