噪声及振动环境分析PPT课件

1、1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？第1页/共42页2一、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 声音及其度量第2页/共42页3 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202020000Hz20000Hz范围内，频率越高声音越尖锐。 人耳的听觉具有对高频声（1000Hz1000Hz）

2、较敏感，而对低频声（300Hz300Hz）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 声音及其度量第3页/共42页4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fc第4页/共42页5二、声音的物理度量 （一）声压、声压级单个声源1 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（PaPa）。 听阈声压是2 21010-5-5PaPa，痛阈声压是20Pa20Pa，而火箭发射时可产生630Pa。 第一节 声音及其度量第5

3、页/共42页62 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=210-5帕。 听阈的声压级是0dB0dB，痛阈的声压级是120dB.120dB.第一节 声音及其度量0lg20ppLp第6页/共42页7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） niitPP122第7页/共42页8第一节 声音及其度量niitPP1220lg

4、20ppLp和由如何计算合成声压级LPt？第8页/共42页9第一节 声音及其度量niLPtPiL11.010lg10)1010lg(101 . 01 . 0PbptLLPiL222bitPPP （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第9页/共42页10（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 声音及其度量第10页/共42页11（

5、三）频谱分析1 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 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 声音及其度量第11页/共42页123 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122logfnf122nff或210fff第12页/共42页13第一节 声音及其度量 表1 倍频程的频率范围中心频率/Hz31.563125250500频率范围/Hz22.545459090180

6、180354354707中心频率/ Hz100020004000800016000频率范围/Hz7071414141428282828565656561121211212 22424第13页/共42页14三、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 声音及其度量第14页/共42页15三、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

7、，用LN表示，单位为方(phon)第一节 声音及其度量第15页/共42页16第一节 声音及其度量第16页/共42页17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30004000Hz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。第17页/共42页18三、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

8、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 声音及其度量第18页/共42页19第一节 声音及其度量0.1(40 )4033.22 lg2NNLLNN3、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。第19页/共42页20第一节 声音及其度量()tmtmNNFNN4、多种频率复合音的总响度 Nt为总响

9、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=0.15iN第20页/共42页21第一节 声音及其度量（二）计权声级声压级和频率声压级和频率响度级响度级40dB，1000Hz40dB，100Hz40方方25方方100dB，1000Hz100dB，100Hz100方方98方方第21页/共42页22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

10、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。第22页/共42页23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。第23页/共42页24第一节 声音及其度量频率Hz相对响度dB第24页/共42页25第一节 声音及其度量（三）

11、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)。TtLeqdtTLPA0)(1.0101lg10第25页/共42页26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

12、统计特征符合正态分布，则 ：25060eqdLL1090dLL第26页/共42页27 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第27页/共42页28第二节 噪声及其对人的影响一、噪声及其来源 （一）

13、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。第28页/共42页29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。l 听觉疲劳：听觉敏感性降低，但可恢复。l 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。l 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。第29页/共42

14、页30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。第30页/共42页31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。第31页/共42页32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

15、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第32页/共42页33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 第33页/共42页34第三节

16、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30100cm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100500cm左右。 第34页/共42页35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第35页/共42页36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 第36页/共42页37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 第37页/共42页38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 减少涡流第38页/共42页39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、充分利用天然地形