1、 环境声学环境声学 是研究噪声对人们日常生活和社会活动产是研究噪声对人们日常生活和社会活动产 生各种影响的科学。生各种影响的科学。 1.1 噪声及其危害噪声及其危害 1.1.1 噪声概念噪声概念 噪声噪声是指人们不需要的声音。从物理学上是指人们不需要的声音。从物理学上 分就是由不规律的振幅和频率组成的声音。分就是由不规律的振幅和频率组成的声音。 第一章第一章 绪论绪论 1.1.2 1.1.2 噪声污染及其特点噪声污染及其特点 当声音超过人们生活和社会活动所允许的当声音超过人们生活和社会活动所允许的 程度时就成为程度时就成为噪声污染噪声污染。 噪声污染的特点：噪声污染的特点： a. 噪声污染是一
2、种物理污染。与水、气和固体废物噪声污染是一种物理污染。与水、气和固体废物 的污染相比，它具有以下特点：的污染相比，它具有以下特点： b. 污染面大，噪声源分布广，污染轻重不一。污染面大，噪声源分布广，污染轻重不一。 c. 就某一单一污染源来讲，其污染具有局限性。一就某一单一污染源来讲，其污染具有局限性。一 般的噪声源只能影响其周围的一定区域，它不会般的噪声源只能影响其周围的一定区域，它不会 像大气中的飘尘，能扩散到很远的地方。像大气中的飘尘，能扩散到很远的地方。 d. 噪声源停止，污染随即消失。噪声源停止，污染随即消失。 e. 噪声污染在环境中不会造成积累，声能量最后完噪声污染在环境中不会造成
3、积累，声能量最后完 全转变成热能散失掉。全转变成热能散失掉。 1.1.3 1.1.3 噪声的危害噪声的危害 噪声对听力的损伤；噪声对听力的损伤； 噪声对睡眠的干扰；噪声对睡眠的干扰； 噪声对人体的生理影响；噪声对人体的生理影响； 噪声对语言交谈和通讯联络的干扰；噪声对语言交谈和通讯联络的干扰； 特强噪声对仪器设备和建筑结构的危害。特强噪声对仪器设备和建筑结构的危害。 1.2 1.2 环境声学的研究内容环境声学的研究内容 噪声污染的规律噪声污染的规律 噪声评价方法和标准噪声评价方法和标准 噪声控制技术噪声控制技术 噪声测试技术和仪器噪声测试技术和仪器 噪声对人体的影响和危害噪声对人体的影响和危害
4、 1.2.1 噪声污染规律噪声污染规律 环境噪声污染环境噪声污染是指被测试环境的噪声级超过国家是指被测试环境的噪声级超过国家 或地方规定的噪声标准限值，并影响人们的正常或地方规定的噪声标准限值，并影响人们的正常 生活、工作或学习的声音。生活、工作或学习的声音。 城市环境的主要噪声按其产生源可分为：城市环境的主要噪声按其产生源可分为：工业噪工业噪 声声、交通噪声交通噪声、建筑施工噪声建筑施工噪声和和社会生活噪声社会生活噪声； 按其产生的机理又可分为按其产生的机理又可分为:机械噪声机械噪声、气流噪声气流噪声和和 电磁噪声电磁噪声。 污染规律的研究内容包括噪声辐射和传播过程中污染规律的研究内容包括噪
5、声辐射和传播过程中 的声衰减与各有关参量的关系、噪声的时间分布的声衰减与各有关参量的关系、噪声的时间分布 和空间分布等。和空间分布等。 1.2.2 噪声评价方法和标准噪声评价方法和标准 不同的评价量适用于不同类别的噪声源、使用不同的评价量适用于不同类别的噪声源、使用 场合和时段。目前，基本上得到公认的有评价场合和时段。目前，基本上得到公认的有评价 人耳对不同频率和强度的声音的响度级，各种人耳对不同频率和强度的声音的响度级，各种 计权声级、描述噪声干扰程度的噪声指数等。计权声级、描述噪声干扰程度的噪声指数等。 其中采用最为普遍的评价量是其中采用最为普遍的评价量是A计权声级计权声级。 1.2.3
6、噪声控制技术噪声控制技术 环境噪声污染由环境噪声污染由声源声源、传声途径传声途径和和受主受主三个基三个基 本环节组成。本环节组成。 在噪声控制工程中经常采用的有效技术有吸声、在噪声控制工程中经常采用的有效技术有吸声、 隔声、阻尼和隔振等。隔声、阻尼和隔振等。 常见的吸声墙面（吊顶）、声屏障、隔声门常见的吸声墙面（吊顶）、声屏障、隔声门 （窗）、消声器和隔振地板等，则是这些治理（窗）、消声器和隔振地板等，则是这些治理 （控制）技术的具体应用。（控制）技术的具体应用。 第六章第六章 噪声控制技术概述噪声控制技术概述 6.1 噪声控制基本原理与原则噪声控制基本原理与原则 6.1.1 噪声控制的基本原
7、理噪声控制的基本原理 声学系统一般是由声源、传播途径和接收器三声学系统一般是由声源、传播途径和接收器三 环节组成的，即：环节组成的，即： 声源传播途径接收器 根据上述三环节，分别采取措施：根据上述三环节，分别采取措施： （1）在声源处抑制噪声：包括降低激发力，减小系）在声源处抑制噪声：包括降低激发力，减小系 统各环节对激发力的响应以及改变操作程序或改造统各环节对激发力的响应以及改变操作程序或改造 工艺过程等。工艺过程等。 （2）在声传播途径中的控制：包括隔声、吸声、消）在声传播途径中的控制：包括隔声、吸声、消 声、阻尼减振等措施。声、阻尼减振等措施。 （3）接收器的保护措施：对于人，可佩带耳塞
8、、耳）接收器的保护措施：对于人，可佩带耳塞、耳 罩、有源消声头盔等。对于精密仪器设备，可将其罩、有源消声头盔等。对于精密仪器设备，可将其 安置在隔声间内或隔振台上。安置在隔声间内或隔振台上。 耳塞、耳罩、帽盔耳塞、耳罩、帽盔 6.1.2 噪声控制的一般原则噪声控制的一般原则 噪声控制设计一般应坚持科学性、先进性和经济性的噪声控制设计一般应坚持科学性、先进性和经济性的 原则。原则。 （1）科学性：首先应正确分析发声机理和声源特性，）科学性：首先应正确分析发声机理和声源特性， 是空气动力性噪声、机械噪声或电磁噪声；还是高频是空气动力性噪声、机械噪声或电磁噪声；还是高频 噪声或中低频噪声。然后确定针
9、对性的响应措施。噪声或中低频噪声。然后确定针对性的响应措施。 （2）控制技术的先进性：这是设计追求的重要目标，）控制技术的先进性：这是设计追求的重要目标， 但应建立在有可能实施的基础上。控制技术不能影响但应建立在有可能实施的基础上。控制技术不能影响 原有设备的技术性能，或工艺要求。原有设备的技术性能，或工艺要求。 （3）经济性：经济上的合理性也是设计追求的目标之）经济性：经济上的合理性也是设计追求的目标之 一。噪声污染属物理污染，即声能量污染，控制目标一。噪声污染属物理污染，即声能量污染，控制目标 为达到允许的标准值，但国家制订标准有其阶段性，为达到允许的标准值，但国家制订标准有其阶段性， 必
10、须考虑当时在经济上的承受能力。必须考虑当时在经济上的承受能力。 6.1.3 6.1.3 噪声控制的基本程序噪声控制的基本程序 噪声源测量和分析 声源分布、频率特性、时间特性 传播途径调查和分析 受影响区域调查 降噪量确定 制定控制方案 设计施工 工程评价 传播途径有空气声、固体声 危害状况、本底噪声、允许标准 总降噪量、声源、途径降噪量 声源控制、途径控制 声质量评价、经济性、适应性评价 图1 噪声控制基本程序示意图 6.2 噪声源分析噪声源分析 噪声源的发声机理可分为噪声源的发声机理可分为机械噪声机械噪声、空气动力性噪空气动力性噪 声和电磁噪声声和电磁噪声。 6.2.1 机械噪声机械噪声 机
11、械噪声是由于机械设备运转时，部件间的摩擦力、机械噪声是由于机械设备运转时，部件间的摩擦力、 撞击力或非平衡力，使机械部件和壳体产生振动而撞击力或非平衡力，使机械部件和壳体产生振动而 辐射噪声。辐射噪声。 织布机、球磨机、车床等发出的噪声是典型的机械织布机、球磨机、车床等发出的噪声是典型的机械 噪声。噪声。 提高机器制造的精度，改善机器的传动系统，减少提高机器制造的精度，改善机器的传动系统，减少 部件间的撞击和摩擦，正确地校准中心调整好平衡，部件间的撞击和摩擦，正确地校准中心调整好平衡， 适当提高机壳的阻尼等待，都可以使机械振动尽可适当提高机壳的阻尼等待，都可以使机械振动尽可 能的减低，这也是从
12、声源上降低噪声的办法。能的减低，这也是从声源上降低噪声的办法。 6.2.2 空气动力性噪声空气动力性噪声 它是一种由于气体流动过程中的相互作用，或气它是一种由于气体流动过程中的相互作用，或气 流和固体介质之间的相互作用而产生的噪声。流和固体介质之间的相互作用而产生的噪声。 常见的气流噪声有风机噪声、喷气发动机噪声、常见的气流噪声有风机噪声、喷气发动机噪声、 高压锅炉放气排空噪声和内燃机排气噪声等。高压锅炉放气排空噪声和内燃机排气噪声等。 从声源上降低气流噪声可由几方面着手：降低流从声源上降低气流噪声可由几方面着手：降低流 速，减少管道内和管道口产生扰动气流的障碍物，速，减少管道内和管道口产生扰
13、动气流的障碍物， 适当增加导流片，减小气流出口处的速度梯度，适当增加导流片，减小气流出口处的速度梯度， 调整风扇叶片的角度和形状，改进管道连接处的调整风扇叶片的角度和形状，改进管道连接处的 密封性等。密封性等。 6.2.3 电磁噪声电磁噪声 它是由电磁场交替变化而引起某些机械部件或它是由电磁场交替变化而引起某些机械部件或 空间容积振动而产生的。空间容积振动而产生的。 电动机、发电机、变压器和霓虹灯镇流器等发电动机、发电机、变压器和霓虹灯镇流器等发 出的噪声是典型的电磁噪声。出的噪声是典型的电磁噪声。 我国各省市调查统计的结果表明，三类噪声中我国各省市调查统计的结果表明，三类噪声中 机械噪声源所
14、占的比例最高，空气动力性噪声机械噪声源所占的比例最高，空气动力性噪声 源次之，电磁性噪声源较小。源次之，电磁性噪声源较小。 6.3 城市环境噪声控制城市环境噪声控制 6.3.1 城市环境噪声源分类城市环境噪声源分类 城市环境噪声按噪声源的特点分类，可分为四城市环境噪声按噪声源的特点分类，可分为四 大类：大类：工业生产噪声、建筑施工噪声、交通运工业生产噪声、建筑施工噪声、交通运 输噪声和社会生活噪声输噪声和社会生活噪声。 1.工业生产噪声是指工业企业在生产活动中使用固定工业生产噪声是指工业企业在生产活动中使用固定 的生产设备或辅助设备所辐射的声能量。的生产设备或辅助设备所辐射的声能量。 2.交通
15、运输噪声来源于地面、水上和空中，这些声源交通运输噪声来源于地面、水上和空中，这些声源 流动性大，影响面广。流动性大，影响面广。 3.建筑施工噪声主要来源于各种建筑机械噪声。建筑施工噪声主要来源于各种建筑机械噪声。 4.社会生活噪声是指人为活动所产生的除工业生产噪社会生活噪声是指人为活动所产生的除工业生产噪 声、交通运输噪声和建筑施工噪声之外的干扰周围声、交通运输噪声和建筑施工噪声之外的干扰周围 生活环境的声音；商业、文娱、体育活动场所等的生活环境的声音；商业、文娱、体育活动场所等的 空调设备、音响系统、保龄球等发出的噪声。空调设备、音响系统、保龄球等发出的噪声。 6.3.2 城市规划与噪声控制
16、城市规划与噪声控制 1.居住区规划中的噪声控制居住区规划中的噪声控制 （1）居住区中道路网的规划）居住区中道路网的规划 （2）工业区远离居住区）工业区远离居住区 （3）居住区中人口控制规划。）居住区中人口控制规划。 2.道路交通噪声控制道路交通噪声控制 （1）低噪声车辆。）低噪声车辆。 （2）道路设计）道路设计 （3）合理城市规划）合理城市规划 6.3.3 噪声管理噪声管理 6.3.4 城市绿地降噪城市绿地降噪 1.2.4 噪声测试技术噪声测试技术 噪声测量系统，不管其如何复杂和先进，都可以归噪声测量系统，不管其如何复杂和先进，都可以归 纳成三个部分：接受部分、分析部分和显示（记录）纳成三个部
17、分：接受部分、分析部分和显示（记录） 部分。部分。 接受部分是指传声器和前置放大器。接受部分是指传声器和前置放大器。 分析部分可以分为两种不同的方式：采用模拟分析分析部分可以分为两种不同的方式：采用模拟分析 技术的装置，采用数字信号分析技术的装置。技术的装置，采用数字信号分析技术的装置。 最简单的显示方式是将分析部分的输出信号经检波最简单的显示方式是将分析部分的输出信号经检波 后由电表指示。近期大多采用液晶数字显示。后由电表指示。近期大多采用液晶数字显示。 声学测量中最常用的基本仪器是声学测量中最常用的基本仪器是声级计声级计它通常需它通常需 要较长的分析时间，适用于相对稳定的连续信号。要较长的
18、分析时间，适用于相对稳定的连续信号。 实时分析仪具有快速分析的特点，可用于瞬态信号实时分析仪具有快速分析的特点，可用于瞬态信号 或迅变信号的分析。或迅变信号的分析。 1.2.5 对人体的影响和危害对人体的影响和危害 这方面的研究包括噪声的这方面的研究包括噪声的生理效应生理效应和和心理效应心理效应两部分。两部分。 噪声引起的心理影响主要是噪声引起的心理影响主要是烦躁烦躁。 总之，环境声学是一门以声学知识为核心，涉及生理总之，环境声学是一门以声学知识为核心，涉及生理 学、心理学、社会学、经济学和管理学等内容的综合学学、心理学、社会学、经济学和管理学等内容的综合学 科。研究环境声学问题既要求有高度的
19、科学性，也要求科。研究环境声学问题既要求有高度的科学性，也要求 有高度艺术性；既要关心研究成果的经济效益，更应注有高度艺术性；既要关心研究成果的经济效益，更应注 重研究成果的社会效益。重研究成果的社会效益。 视频视频 一 、声波的形成 物体的振动是产生声音的根源。 第二章 声波的基本特性及其传播规律 声源： 我们把产生声音的振动物体称作声源。 一 、声波的形成 声波：这种向前推进着的空气振动称为声波。 声场：有声波传播的空间叫声场。 声音传播的实质：物体振动形式的传播。 波的分类波的分类 根据媒质质点的振动根据媒质质点的振动方向方向与声波传播方向的关系与声波传播方向的关系 （1）横波横波：质点
20、的振动方向与声波传播方向：质点的振动方向与声波传播方向相互垂直相互垂直 （2）纵波纵波：质点的振动方向与声波传播方向：质点的振动方向与声波传播方向一致一致 横波纵波（空气） 一 、声波的形成 二 描述声波的基本物理量 1.1.周期： 质点振动每往复一次所需要的时间，单位为秒（s） 2 2.声波频率： 一秒钟内媒质质点振动的次数，单位为赫兹(Hz) 频率范围 (Hz) 20000 声音 次2000超 低频声 中频声 高频 定义 声音频声声 3.波长： 声波两个相邻密部或两个相邻疏部之间的距 离叫做波长，或者说声源每振动一次，声波 的传播距离。 cT f c Tf1 二 描述声波的基本物理量 4.
21、声速：振动在介质中传播的速度。 介质特性的函数，取决于该媒质的弹性和密度； 媒质 名称 空气水混凝土 玻璃铁铅软木硬木 声速3441372 304836535182121933534267 表2-1 室温下声速近似值（m/s） 二 描述声波的基本物理量 声速会随环境的温度有一些变化。声速会随环境的温度有一些变化。 在空气中声波的传播速度在空气中声波的传播速度c与温度与温度t 的关系：的关系： c = 331.4 + 0.61 t t媒质温度媒质温度 / 没有特别指明空气温度时，空气中没有特别指明空气温度时，空气中c取取 340 m/s 二 描述声波的基本物理量 1.频谱和频程 2.声能密度 3
22、.声压与声压级 4. 声强与声强级 5. 声功率与声功率级 三 声波的物理量度声波的物理量度 1.1.频程和频谱：频程和频谱： a.频谱图：频谱图： 以频率为横轴，以声压为纵轴，绘出的图叫声音 的频谱图。 常见噪声的频谱图 1.频程和频谱： b. 频程： 为方便起见，通常将宽广的音频变化范围划分 为若干个较小的频段，称为频段或频程。 n f f 2 1 2 120 fff 012 ) 2 1 2(ffff n n 人耳可以听到的声音的频率 范围：20-20000Hz f1下限频率 f2上限频率 f0中心频率 f带宽 f1 下限 频率 F2 上限 频率 F0 中心 频率 3.声压和声压级声压和声
23、压级： )( 0 PPp 静态压强 空气压缩或膨胀 3.声压和声压级声压和声压级 a.瞬时声压瞬时声压p：某一瞬间的声压。 b.有效声压有效声压（pe）：）：在一定时间间隔中将 瞬时声压对时间求方均根值即得有效声压。 t e dttp t p 0 2 )( 1 3.声压和声压级声压和声压级： 声音种类声压 (声压级) 声音种类声压 （声压级） 正常人耳能 听到最弱声 210-5 （0） 织布车间2 （100） 普通说话声 （1m远处） 210-2 （40） 柴油发动机、 球磨机 20 （120） 公共汽车内0.2 （80） 喷气飞机起飞200 （140） 日常生活中声音的声压数据 (Pa) 痛
24、 阈 闻 阈 c. 声压级声压级: : 该声音的声压与基准声压的比值取以10为底 的对数再乘20，即： 0 lg20 p p Lp a pp 5 0 102 3.声压和声压级： 声压级单位：分贝 2.声能密度 定义： 声场中单位体积介质所含有的声能量。 对于在自由空间内传播的平面声波而言： 2 0 2 c p D e 4.声强和声强级： a.声强声强: : 在声传播方向上单位时间内垂直通过单位面 积的声能量，称为声音的强度，简称为声强， 单位是瓦每平方米 。 c P I 2 b.声强级: 该声音的声强与基准声强的比值取以10为底 的对数再乘10，即： 0 lg10 I I LI 212 0 1
25、0mWI 4.声强和声强级： 声强级单位：分贝。 5.声功率和声功率级 a.声功率 W : 声源在单位时间内辐射的总能量，单位是瓦。 意义： 声功率是衡量声源声能量输出大小的基本物理量； 声功率可用于鉴定各种声源。 b.声功率与声强的关系 S W I 球面辐射时： 2 4 r W I 波阵面面积 c.声功率级 0 lg10 W W LW WW 12 0 10 声功率级单位：分贝。 基准声功率 四、声压级的计算 a.声压级相加（公式法）(根据波动方程) 当n个声源互不干涉时： 22 2 2 1 2 . nT pppp 当n=2时， 2 2 2 1 2 pppT a.声压级相加（公式法） 由于：
26、0 lg20 p p Lp 2 0 1 . 0 2 10pp p L 代入上式： )1010( 1010 21 21 1 . 01 . 0 2 0 2 0 1 . 0 2 0 1 . 0 2 2 2 1 2 pp pp LL LL T p ppppp a.声压级相加（公式法） 当n个声源时， 21 1 . 01 . 0 2 0 2 1010lg10lg10 pp T LL T p p p L n i L p i p T L 1 1 . 0 10lg10 表示为声压级： a.声压级相加（查表、图法）： 21 ppp LLL令： ppp T LLL p L 11 1 . 01 . 0 1010lg
27、10 21 1 . 01 . 0 1010lg10 pp T LL p L 则： ppp LLL 12 代入下式中： 可得： a.声压级相加（查表P20 表2-3、图法表2-4）： 1 . 0 101lg10 1 p T L pp LL 令： ppp T LLL p L 11 1 . 01 . 0 1010lg10 1 LLL ppT p L L 1 . 0 101lg10 较大值 a.声压级相加 p L L 1 . 0 101lg10 Lp 1 LLL ppT b.级的相减 S p B p T LL p L 1 . 01 . 0 1010lg10 B p T p S LL p L 1 . 0
28、1 . 0 1010lg10 仪器测 的噪声 声源真 实噪声 背景 噪声 b.声压级相减 BTB ppp LLL令： B p STS L ppp LLL 1 . 0 101lg10 b.声压级相减： STS ppp LLL BT pp LL B p S L p L 1 . 0 101lg10 作业：作业： 已知某设备启动时测量该设备所已知某设备启动时测量该设备所 在地点声压级为在地点声压级为70分贝，设备静置分贝，设备静置 时该点声压级为时该点声压级为65分贝，求该设备分贝，求该设备 本身的声压级是多少？本身的声压级是多少？ 五、五、声波的类型声波的类型 波阵面:是指空间同一时刻相位相同的各点
29、 的轨迹曲线。 根据波振面的形状可将声波分为不同的类 型。 声线：常称为声射线，就是声源发出的代 表能量传播方向的直线，在各向同性的介 质中，声线就是代表波的传播方向且处处 与波阵面垂直波阵面垂直的直线。 声波的类型声波的类型 1.平面声波： 声波的波阵面是垂直于传播方向的一系列平 面时，称其为平面声波。 1.平面声波： d.声线： 相互平行的一系列直线。 2.球面声波： 波阵面是以任何值为半径的球面。 声线： 是由声源点发出的半径线。 3.柱面声波： 波阵面为同轴圆柱面同轴圆柱面的声波称为柱面声波。 声线：是由线声源发出的径向线。 声波的类型 声波的类型 类型波阵面声线声源类型 平面声波垂直
30、于传播方 向的平面 相互平行 的直线 平面声源 球面声波以任何值为 半径的球面 由声源发出的 半径线 点声源 柱面声波同轴圆柱面线声源发出的 半径线 线声源 六、声波的反射、透射、 折射 11c i 22c a pi ptpr r t ? ? 1.斜入射声波的反射定律 与折射定律 ri a 入射声波、反射声波与折射声波的传播方 向应该满足Snell定律： 211 sinsinsin ccc tri a.反射定律： b.折射定律： 2 1 sin sin c c r i c.与折射定律有关的讨论 由折射定律可知： 声波的折射是由声速决定的。 思考题： 1.为什么声音在晚上要比晴朗的白天传播 的远
31、一点？ 2.为什么逆风传播的声音难以听清？ 思考题1.为什么声音在晚 上要比晴朗的白天传播的 远一点？ 思考题2.为什么逆风传播 的声音难以听清？ 声波入射到两种介质界面时， 一部分由界面反射回原来的介质中，称 为反射声波 一部分进入另一种介质中，称为透射声 波 2.2.垂直入射反射系数和透垂直入射反射系数和透 射系数射系数 2.垂直入射反射系数和透 射系数 a.声压的反射系数和透射系数 声压的反射系数反射系数的定义为反射声压与入射声压的 比值。 声压的透射系数透射系数为透射声压与入射声压的比值。 i r p p p r i t p p p b.声强的反射系数和透射系数 七七 声波在传播中的衰
32、减 1.扩散引起的衰减（Ad） 2.空气吸收引起的附加衰减 （Aa） 3.地面吸收的附加衰减（Ag） 4.声屏障衰减（Ab） 5.气象条件的影响（Am ） mbgad AAAAAA 1.扩散引起的衰减 扩散衰减的定义扩散衰减的定义： 由于波阵面波阵面的扩展而引起的声强随距离而减随距离而减 弱的现象称为扩散衰减。 和声源的形状有关 a.点声源的扩散衰减 1 2 lg20 r r A d 因此从r1处传播到r2处时的发散衰减： 1.扩散引起的衰减 r1 r2 声源 Ad 1 2 12 lg20 r r LL PP LP2 LP1 1 2 b.线声源的扩散衰减 1 2 lg10 r r A d r0
33、L/，线声源视为 无限长线声源： r0L/，线声源视为 点声源。 L A r0 1 2 12 lg10 r r LL PP c.矩形面声源的扩散衰减 r r0 0a /a /，声源辐射平面 声波，声压不衰减。 a /a /rr0 0 b /b /,面声源 视为无限长线声源来计算。 r r0 0b /b /，面声源视为点 声源。 L a b A r0 ab 2.2.空气吸收引起的附加衰减空气吸收引起的附加衰减 空气压缩和膨胀，出现温度梯度，热传导方式 发生热交换 空气中相邻质点的运动速度不同产生粘性力 平动能、转动能、振动能平衡被破坏，建立新 平衡耗费能量，该过程为热弛豫过程。 21 1 2 1
34、2 lg20rr r r LL PP 衰减声压常数P28 表2-5 3.3.地面吸收的附加衰减地面吸收的附加衰减 当地面是非刚性表面时： 地面吸收将会对声传播产生附加衰减，但短 距 离其衰减可以忽略，而在70m以上应予以考 虑。 4.植被引起的衰减 声波穿过树木或者森林时，不同树林的衰减 相差很大，在1000赫兹时： 浓密的常绿树树冠 23 dB100m 地面上稀疏的树干 3 dB100m 4.声屏障衰减 当声源与接收点之间存在密实材料形成的障碍物时 会产生显著的附加衰减，这样的障碍物称为声屏障。 5.气象条件的影响 雨、雪、露等对声波的散射会引起声 能的衰减。但这种因素引起的衰减量 很小，大
35、约每1000m1000m衰减不到衰减不到0.5dB0.5dB， 因此可以忽略不计。 八、声源的指向八、声源的指向 性性 声源的指向性声源的指向性：声源发出的声波，在各个方向上 的声压分布并不一定相同，这种随方向分布方向分布的不 均匀性，称为声源的指向性。 指向性因数指向性因数：在离声源中心不同距离处，测量球 面上各点的声强，求得所有方向上的平均声强， 将某一方向上得声强与其相比就是该方向的指向 性因数： 2 2 p p I I Q 2 2 lg10lg10lg10 p p I I QDI DI-指向性指数 DI = Lp- Lp 几种典型声源的辐射特性 声源类型 辐射特性声压空 间分布 辐射效
36、率 点声源无指向性均匀高 线声源有一定的指向性 声偶极子有很强的方向性不均匀低 平面声源复杂的指向性分 布 第三节 噪声的评价和标 准 3.1 噪声的评价量和评价方法 3.2 环境噪声的评价标准与法规 3.1 噪声的评价量和评价方 法 噪声的评价量的建立原则： 不同频率的声音对人的影响不同； 噪声出现的时间不同对人的影响不同； 同样的声音对不同心理和生理特征的人群 反应不同； 。 3.1.1 响度和响度级 1.响度级：响度级： 当某一频率某一频率的纯音与1000Hz的纯音听起来同样 响 时，这时1000Hz纯音的声压级声压级就定义为该声音 的 响度级响度级。响度级的符号为LN，单位为方 (ph
37、on）。 2.等响曲线：等响曲线： 对各个频率的声音作试听比较，得到达到同样同样 响响 度级度级时频率与声压级的关系曲线，通常称为等 响 曲线。 比如试验测试结果表明：比如试验测试结果表明：100Hz100Hz的的 纯音声压级为纯音声压级为6767分贝，它与分贝，它与1000Hz1000Hz 声压级为声压级为6060分贝的声音听起来一样分贝的声音听起来一样 响，响度级就为响，响度级就为6060方方 图3-1 等响曲线 3. 响度响度 正常听者判断一个声音比响度级为40 phon参 考 声强响的倍数，规定为响度级为规定为响度级为40 phon时时 响度响度 为为1sone。响度是与主观轻响程度成
38、正比的响度是与主观轻响程度成正比的 参参 量，量，符号为N，单位是“宋” (sone)。 响度与响度级的关系： NLN 2 log1040 )40(1 .0 2 N L N 4.斯蒂文斯响度斯蒂文斯响度 对宽频带的噪声考虑了计权因素： 响度指数最大的频带贡献最大，而其他频带由于最大响 度指数频带声音的掩蔽效应，他们对总响度的贡献应乘 上一个小于1的修正因子。 频带与修正因子的关系 频带宽度倍频带1/2倍频带1/3倍频带 修正因子F0.300.200.15 图图2-11 斯蒂文斯响度指数曲线斯蒂文斯响度指数曲线 斯蒂文斯响度计算方法：斯蒂文斯响度计算方法： 测出频带声压级； 从图上查出各频带声压
39、级 应的响度指数； 取其中最大值，将其从响 度指数总和中扣除，乘以 频带修正因子F，最后与最 大值相加即得响度指数； max 1 max NNFNN n i i 2.1.4 复合音的响度计算复合音的响度计算 响度指数法（响度指数法（Stevens法法ISO标准方法）标准方法） 计算方法：计算方法： 1、对噪声进行倍频程或、对噪声进行倍频程或1/3倍频程的分析，记下各频带的倍频程的分析，记下各频带的 声压级。声压级。 2、从、从P32图图211或从或从响度指数、响度与响度级换算表响度指数、响度与响度级换算表查出各频带声查出各频带声 压级所对应的响度指数。压级所对应的响度指数。 3、根据下面的公式
40、计算总响度：、根据下面的公式计算总响度： max 1 max NNFNN n i i 式中：Nt复合音的总响度（宋） Ni响度指数，各频带对应的响度（宋） Nm各频带中的最大响度指数（宋） F带宽因子，当频带宽是倍频程时，F=0.3， 当频带宽是1/2倍频程时，F=0.2， 当频带宽是1/3倍频程时，F=0.15 max 1 max NNFNN n i i 例题：例题：已知已知：测得某风机噪声的倍频程声压级如下表：测得某风机噪声的倍频程声压级如下表： 求求： 该噪声的响度和响度级该噪声的响度和响度级 解解：根据上表噪声各倍频程声压级，由图2-11或表查得响应的响度指数， 并填入上表。 由公式计
41、算出该噪声的总响度： 中心频率中心频率 （赫兹）（赫兹） 631252505001000200040008000 声声 压压 级级 （分贝）（分贝） 9899939997918575 响度指数响度指数 （宋）（宋） 24.732.526.55256 Nmax 4435.321.4 92.126 )564.292(3.056 max 1 max NNFNN n i i 响度指数、响度与响度级换算表响度指数、响度与响度级换算表 倍频带倍频带 声压级声压级 （分贝）（分贝） 倍频带响度指数倍频带响度指数 响度响度 （宋）（宋） 响度级响度级 （方）（方） 31.5631252505001000200
42、04000800 0 919.414.818.723.028.535.344567134.391 9210.116.020.024.730.53848617736.892 9310.617.321.426.532.94152668339.493 9411.718.723.028.535.34456719042.294 9512.620.024.730.5384861779745.395 9613.621.426.532.94152668310548.596 9714.823.028.535.34456719011352.097 9816.024.730.5384861779712155.798
43、 9917.326.532.54152668310513059.799 图图2-11 等响度指数图等响度指数图 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 631252505001000200040008000 频率（Hz） 声压级（dB） 25 20 21 1、 A声级 计权声级计权声级： 通常对不同频率声音的声压级经某一特定的加权修 正后，再叠加计算可得到噪声的总声压级，此声压 级称为计权声级。 计权网络计权网络： 是近似以人耳对纯音的响度即频率特性而设计的。 国际电工委员会规定了四种计权网络： A、B、C、D ApAp LLL （二） 计权声级和等效连续
44、A声级 A声级声级国内外普遍采用国内外普遍采用A声级作为噪声测量和评价声级作为噪声测量和评价 的基本量的基本量 为什么？为什么？ 经多年研究工作和实践经验表明： A声级基本上与人耳对声音的感觉相一致，能较好地 反映噪声对人吵闹的主观感觉和人耳听力损伤程度， 而且便于对不同的测量结果进行比较，现在国内外 声学界和医学界普遍采用A声级作为噪声测量和评价 的基本量 2.2.等效连续等效连续A A声级声级 2 1 2 1 )(1 . 0 12 2 0 2 12 10 1 lg10 )(1 lg10 t t tL t t A eq dt tt dt p tp tt L pA 定义定义：某时段内的的非稳态
45、非稳态噪声的A声级，用能量平均的方 法以一个连续不变连续不变的A声级来表示该时段内噪声的声级。 在同样的采样时间同样的采样时间间隔下： N i L t L eq i A A N dt T L 1 1 . 0 0 1 . 0 10 1 lg1010 1 lg10 实际问题中，如噪声随时间作阶梯形变化： 式中：LAi 第i个时间段内的A声级 Pi 第i个时间段的时间与总时间之比 10 10log()(10) Ai L leqPi 例题：例题： 已知：已知：某工厂的每小时平均A声级随时间变化的实测结果如下表。 计算：计算：24小时内的等效声级。 时 间 （h）0551515202024 平均A声级
46、（dB）44656855 40 50 60 70 051015202530 时间（h） A声级（dB） 44656855 10101010 51054 10log10101010 24242424 Leq 10 10log( )(10 ) Ai L leqPi =64.3 5h 10h 5h 4h 等效连续声级考虑了噪声能量的累积效应。 8小时内，人能容忍的稳态稳态噪声90分贝 噪声源发出的功率加倍，A声级由9093分贝，不能忍受不能忍受8小时。小时。 时间减为4小时： 可以忍受可以忍受 9 3 1 0 4 1 0 lo g (1 0)9 0 8 L e q 工业企业噪声卫生标准（试行草案）工
47、业企业噪声卫生标准（试行草案） 每个工作日噪声暴露时间 （h） 8421最高限 现有企业允许噪声级 (dB) 90939699115 新建改扩建企业允许噪声级 (dB) 85889194115 （三）昼夜等效声（三）昼夜等效声 级级 Ld: 昼间（06:00-22:00)测得的噪声能量平均A声级； Ln: 夜间（22:00-06:00)测得的噪声能量平均A声级。 )10(1 . 01 . 0 1081016 24 1 lg10 ndLL dn L （四）（四） 统计声级统计声级 累积分布声级累积分布声级LN 评价非稳态、起伏噪声 非稳态、起伏噪声 定义：定义： 用统计的方法、用不同的噪声级出现
48、的概率或累积出现概用统计的方法、用不同的噪声级出现的概率或累积出现概 率来表示非稳态的起伏噪声。率来表示非稳态的起伏噪声。 LN表示某一表示某一A声级在整个测量时间内大于此声级的出现概率为声级在整个测量时间内大于此声级的出现概率为N%。 如：如： L10 = 70dB，表示在整个测量时间内噪声超过，表示在整个测量时间内噪声超过70dB的概率占的概率占10% L50 = 60dB，表示在整个测量时间内噪声超过，表示在整个测量时间内噪声超过60dB的概率占的概率占50% 常用的累积分布声级：常用的累积分布声级： 作为评价城市区域环境噪声的分析依据作为评价城市区域环境噪声的分析依据 L90 背景（本
49、底）噪声背景（本底）噪声 L50 平均噪声平均噪声 L10 峰值噪声峰值噪声 求法求法：在某一固定测点，等间隔时间固定测点，等间隔时间连续测取100个瞬时值，代表在 整个测量时间T内的噪声状况，将测得的100个数据由大到小由大到小依次排 列，则第10个数据为L10，第50个数据为L50，第90个数据为L90。 92,92,91,90,90,90,89,88,88,87,87,87,87,86, 77,76, ,75,75,74,7367, ,60,60,59,58,54,53 用累积分布声级计算等效声级用累积分布声级计算等效声级 当噪声级的统计特性符合正态分布统计特性符合正态分布时，等效声级可
50、用 下式计算： 2 1090 50 () 60 LL LeqL 如何确定噪声级是否符合正态分布？如何确定噪声级是否符合正态分布？ 标准偏差标准偏差 2 1 1 () 1 N i i LL N 式中：Li 测得的第i个声级 L 测得声级的算术平均值 N 测得声级的总个数 (五五)PNC曲曲 线线 a.a.更佳噪声标准（更佳噪声标准（PNCPNC）曲线）曲线 适于室内活动场所稳态噪声的评价，以 及有特别噪声环境要求的场所的设计。 计算方法： 测得的噪声各频带的 声压级； 将各频带的声压级与 图中声压级比较既可 以得到各频带对应的 PNC曲线号数； 其中最大号数即为所 测环境的噪声评价 值 。 更佳
