1、Chap.4 矿山噪声污染及防治矿山噪声污染及防治 随着矿山机械化水平的提高和强化开采的结果矿山环境随着矿山机械化水平的提高和强化开采的结果矿山环境的特殊性，使矿山特别是井下工作面噪声问题日益突出。的特殊性，使矿山特别是井下工作面噪声问题日益突出。矿矿山安全条例第五十四条规定：山安全条例第五十四条规定：“井下工人作业地点，噪声井下工人作业地点，噪声不得超过不得超过90分贝分贝(A)。超过时应采取消音或其它防护措施。超过时应采取消音或其它防护措施。”测定表明，在采矿环境中工作的人有测定表明，在采矿环境中工作的人有50-80遭受听觉损坏，遭受听觉损坏，而美国而美国60岁以上的矿工岁以上的矿工100
2、有不同程度耳聋。有不同程度耳聋。噪声污染不仅危及矿山工人的身体健康、降低工作效率噪声污染不仅危及矿山工人的身体健康、降低工作效率和劳动生产率，而且容易发生工伤事故和干扰通风系统的正和劳动生产率，而且容易发生工伤事故和干扰通风系统的正常运行。常运行。p4.1 振动、声波和噪声振动、声波和噪声p4.2 噪声的物理量度噪声的物理量度p4.3 噪声的主观评价噪声的主观评价p4.4 噪声危害、容许标准和测量技术噪声危害、容许标准和测量技术p4.5 噪声的控制原理和方法噪声的控制原理和方法p4.6 矿山机械设备噪声控制矿山机械设备噪声控制目目 录录4.1 振动、声波和噪声振动、声波和噪声 4.1.1 振动
3、与声波振动与声波 4.1.2 描述振动的三个物理量描述振动的三个物理量 4.1.3 描述波动的三个物理量描述波动的三个物理量 4.1.4 噪声噪声 4.1.5 声波的传播与衰减特性声波的传播与衰减特性4.1.1 振动与声波振动与声波在我们生活的环境中每时每刻都能听到各种各样的在我们生活的环境中每时每刻都能听到各种各样的声音，如汽车声音、说话声音等。声音，如汽车声音、说话声音等。很多信息是通过声音传播的，如唱歌很多信息是通过声音传播的，如唱歌-人的心情，说人的心情，说话话-人的感情或意愿，听到火车声音人的感情或意愿，听到火车声音-反应等。反应等。声音与人类的关系如此密切，那么它是怎么产生的声音与
4、人类的关系如此密切，那么它是怎么产生的呢？又是怎么传播的呢？怎么样来度量？呢？又是怎么传播的呢？怎么样来度量？?声音是怎样产生的声音是怎样产生的将手指按住自己的喉头两侧后说话将手指按住自己的喉头两侧后说话用手拔动张紧的琴弦用手拔动张紧的琴弦用手搅动水用手搅动水风吹动树叶哗哗响风吹动树叶哗哗响结论：结论：声是由物体的振动产生的。声是由物体的振动产生的。一切发声物体都在振动，振动停止，声音停止。一切发声物体都在振动，振动停止，声音停止。4.1.1 振动与声波振动与声波4.1.1 振动与声波振动与声波 敲击锣面时，锣面敲击锣面时，锣面向外向外（右）运动，靠近锣面的空气受压（右）运动，靠近锣面的空气受
5、压缩，空气介质的缩，空气介质的质点密集质点密集，空气，空气密度加大密度加大；当锣面向内；当锣面向内（左）运动时，又使这部分空气介质体积增大，质点变稀，（左）运动时，又使这部分空气介质体积增大，质点变稀，空气密度减小。空气密度减小。如此往返，靠近锣面的空气如此往返，靠近锣面的空气时疏时密时疏时密，带动带动邻近空气质点邻近空气质点由近及远依次推动起来由近及远依次推动起来，这一密一疏的空气层就形成了传，这一密一疏的空气层就形成了传播的声波，作用于人耳，产生声音。播的声波，作用于人耳，产生声音。图3-1 声音的产生和传播4.1.1 振动与声波振动与声波注意：注意：声音在介质中传播的只是运动的形式，而介
6、声音在介质中传播的只是运动的形式，而介质本身并不被传走，只是在它平衡的位置来回振动。质本身并不被传走，只是在它平衡的位置来回振动。声音的传播就是物体声音的传播就是物体振动形式的传播振动形式的传播，故称声音为，故称声音为声波。声波。产生声波的振动源为产生声波的振动源为声源声源；介质中有声波存在的区；介质中有声波存在的区域称为域称为声场声场。声波传播方向称为。声波传播方向称为声线声线。4.1 振动、声波和噪声振动、声波和噪声 4.1.1 振动与声波振动与声波 4.1.2 描述振动的三个物理量描述振动的三个物理量 4.1.3 描述波动的三个物理量描述波动的三个物理量 4.1.4 噪声噪声 4.1.5
7、 声波的传播与衰减特性声波的传播与衰减特性4.1.2 描述振动的三个物理量描述振动的三个物理量声音来自声源的振动，故振动特性对声的性质影响声音来自声源的振动，故振动特性对声的性质影响很大。而物体的振动通常用很大。而物体的振动通常用振幅振幅、频率频率和和相位相位表示。表示。x=Asin(2ft+0)这三个物理量是互相独立的。这三个物理量是互相独立的。图3-2 振动示意图x4.1 振动、声波和噪声振动、声波和噪声 4.1.1 振动与声波振动与声波 4.1.2 描述振动的三个物理量描述振动的三个物理量 4.1.3 描述波动的三个物理量描述波动的三个物理量 4.1.4 噪声噪声 4.1.5 声波的传播
8、与衰减特性声波的传播与衰减特性4.1.3 描述波动的三个物理量描述波动的三个物理量振动在介质中的传播称为波。振动在介质中的传播称为波。波动与振动不同，波动与振动不同，振动振动是振动质点的位移随是振动质点的位移随时间时间而而变化，变化，波动波动则是介质中各处质点的位移随则是介质中各处质点的位移随时间和空时间和空间间分布不同而变化。分布不同而变化。波速波速c=频率频率f波长波长 其中任两个与振幅一起构成描述波动的三个物理量。其中任两个与振幅一起构成描述波动的三个物理量。4.1.3 描述波动的三个物理量描述波动的三个物理量声音在不同的介质中传播速度不同。声音在不同的介质中传播速度不同。在在空气空气中
9、的传播速度与温度有关，中的传播速度与温度有关，0-332m/s，每升，每升高高1 ，声速约增加，声速约增加0.6m/s。c=332+0.6T 水中水中：1450m/s，钢铁钢铁中：中：5000m/s。当波速一定时，频率低的波长越长。当波速一定时，频率低的波长越长。在控制低频声在控制低频声和高频声的技术措施上不同。和高频声的技术措施上不同。4.1 振动、声波和噪声振动、声波和噪声 4.1.1 振动与声波振动与声波 4.1.2 描述振动的三个物理量描述振动的三个物理量 4.1.3 描述波动的三个物理量描述波动的三个物理量 4.1.4 噪声噪声 4.1.5 声波的传播与衰减特性声波的传播与衰减特性4
10、.1.4 噪声噪声物理学：物理学：声强和频率杂乱无章、没有规律的声音。声强和频率杂乱无章、没有规律的声音。广义：广义：人们生活和工作所不需要的声音叫噪声；人们生活和工作所不需要的声音叫噪声；噪声是声波的一种，具有声波的一切特性。噪声是声波的一种，具有声波的一切特性。根据不同的分类依据进行分类。根据不同的分类依据进行分类。4.1.4 噪声噪声声源声源 不同不同空气动力性噪声空气动力性噪声机械性噪声机械性噪声电磁性噪声电磁性噪声 由于气体中有了涡流或由于气体中有了涡流或发生了压力突变，引起气体发生了压力突变，引起气体扰动而产生，扰动而产生，如凿岩机、扇风机、鼓如凿岩机、扇风机、鼓风机、空气压缩机等
11、产生的风机、空气压缩机等产生的噪声。噪声。4.1.4 噪声噪声声源声源 不同不同空气动力性噪声空气动力性噪声机械性噪声机械性噪声电磁性噪声电磁性噪声 由于撞击、摩擦、交变的由于撞击、摩擦、交变的机械应力作用下，机械的金属机械应力作用下，机械的金属板、轴承、齿轮等发生振动而板、轴承、齿轮等发生振动而产生的。产生的。如球磨机、破碎机、电锯等如球磨机、破碎机、电锯等产生的噪声。（由此判断机器产生的噪声。（由此判断机器运行情况）运行情况）4.1.4 噪声噪声声源声源 不同不同空气动力性噪声空气动力性噪声机械性噪声机械性噪声电磁性噪声电磁性噪声 由于磁场脉动、磁场伸由于磁场脉动、磁场伸缩、引起电气部件振
12、动而缩、引起电气部件振动而产生的。产生的。如电动机、变压器等产如电动机、变压器等产生的噪声。生的噪声。4.1.4 噪声噪声频谱频谱不同不同有调噪声有调噪声无调噪声无调噪声 含有非常明显的基频和伴随含有非常明显的基频和伴随着基频的谐波，这种噪声大部分着基频的谐波，这种噪声大部分是由是由旋转机械旋转机械（如扇风机、空气（如扇风机、空气压缩机）产生的。压缩机）产生的。没有明显的基频和谐波的噪没有明显的基频和谐波的噪声，如脉冲爆破声、排气放空等。声，如脉冲爆破声、排气放空等。4.1 振动、声波和噪声振动、声波和噪声 4.1.1 振动与声波振动与声波 4.1.2 描述振动的三个物理量描述振动的三个物理量
13、 4.1.3 描述波动的三个物理量描述波动的三个物理量 4.1.4 噪声噪声 4.1.5 声波的传播与衰减特性声波的传播与衰减特性4.1.5 声波的传播与衰减特性声波的传播与衰减特性声学概念声学概念声波的反射、折射、绕射和干涉声波的反射、折射、绕射和干涉声波的自然衰减声波的自然衰减声学概念声学概念波线波线：声波的传播方向：声波的传播方向波前波前：某一时刻，相位相同的各点连成的轨迹曲线面：某一时刻，相位相同的各点连成的轨迹曲线面 球面波：球面波：波前为球面波前为球面平面波：平面波：波前为平面波前为平面图3-3 波前、波面、波线示意图波线波线波面波面波前波前波前波前声学概念声学概念声场声场：声波影
14、响和波及范围：声波影响和波及范围自由声场自由声场扩散声场扩散声场大多数场合为大多数场合为半扩散半扩散，介于前两者之间，介于前两者之间，如工矿企业、住宅等。如工矿企业、住宅等。半扩散声场半扩散声场无边界无边界、媒质均匀媒质均匀且且各向同性各向同性的声场的声场此声场中的声波在任何方向传播都无反射，此声场中的声波在任何方向传播都无反射，如室外开阔的旷野、消声室等。如室外开阔的旷野、消声室等。与自由声场完全相反，声波接近全反射。与自由声场完全相反，声波接近全反射。声波的发射、折射、绕射和干涉声波的发射、折射、绕射和干涉 反射和折射反射和折射声波在传播过程中，遇到障碍物、不均匀介质和不同介质时的现象。声
15、波在传播过程中，遇到障碍物、不均匀介质和不同介质时的现象。121c12c2sinc1=sinc1sinc2=12 当两种介质的当两种介质的声阻抗率声阻抗率c接近接近时，时，声波几乎全部由第一种介质进入第二声波几乎全部由第一种介质进入第二种介质，种介质，全部透射全部透射出去；出去；当第二种介质的当第二种介质的声阻抗率远远大于声阻抗率远远大于第一种介质的声阻抗率第一种介质的声阻抗率时，声波大部时，声波大部分都会被分都会被反射反射回去，透射到第二种介回去，透射到第二种介质的声波能量是很小的。质的声波能量是很小的。图3-4 声波的入射、反射和折射声波的发射、折射、绕射和干涉声波的发射、折射、绕射和干涉
16、反射和折射反射和折射温度和风速温度和风速图3-5 声在空气中传播的折射温度增加温度增加温度降低温度降低声源声源白天白天地面吸收太阳热能，自地面吸收太阳热能，自地面向上，温度降低，地面向上，温度降低，声速变小声速变小夜晚夜晚地面温度下降的快，靠地面温度下降的快，靠近地面声速小近地面声速小风速风速顺风顺风声速随高度增加声速随高度增加逆风逆风有声影区有声影区风速风速声影区声影区声波的发射、折射、声波的发射、折射、绕射和干涉绕射和干涉绕射和干涉绕射和干涉 当声波频率低、波长较长、当声波频率低、波长较长、障障碍物尺寸比波长小碍物尺寸比波长小得多时，声波得多时，声波将将绕过绕过障碍物继续向前传播。障碍物继
17、续向前传播。若障碍物上有若障碍物上有小孔小孔洞，声波仍能透过小孔洞，声波仍能透过小孔扩散向前传播。扩散向前传播。障碍物障碍物声影区声影区障碍物障碍物声影区声影区图3-6 声在空气中传播的绕射声波的发射、折射、声波的发射、折射、绕射和干涉绕射和干涉绕射和干涉绕射和干涉 当几个声源发出当几个声源发出的的声波声波在同一种介在同一种介质中传播时，它们质中传播时，它们可能会在空间某点可能会在空间某点上上相遇相遇，相遇处质，相遇处质点的振动是各波引点的振动是各波引起振动的合成。起振动的合成。当两个频率相同的声波，当两个频率相同的声波，以以同样的相位同样的相位到达某一定点时，到达某一定点时，两个声波两个声波
18、加强加强，其合成振幅为，其合成振幅为两个波幅之和；当两个波的两个波幅之和；当两个波的相相位相反位相反，互相，互相减弱减弱，其合成振，其合成振幅为两个波幅之差。这种现象幅为两个波幅之差。这种现象称为称为波的干涉波的干涉。声波的自然衰减声波的自然衰减声波在任何声场中传播都会有衰减，原因有二：声波在任何声场中传播都会有衰减，原因有二：一是声波传播中，波一是声波传播中，波前的面积随传播距离的前的面积随传播距离的增加而不断扩大，使增加而不断扩大，使单单位面积上通过的声能相位面积上通过的声能相应减少应减少，这种随距离增，这种随距离增加而衰减，叫加而衰减，叫扩散衰减扩散衰减。二是声波在介质中传播时，二是声波
19、在介质中传播时，由于介质的内摩擦、黏滞性、由于介质的内摩擦、黏滞性、导热性等特性使声能不断被介导热性等特性使声能不断被介质吸收质吸收转化为其他形式的能量转化为其他形式的能量，是声强逐渐衰减，称为是声强逐渐衰减，称为吸收衰吸收衰减减。声波的自然衰减声波的自然衰减声源的形状和大小不同时，其衰减的快慢不同。声源的形状和大小不同时，其衰减的快慢不同。根据根据声源的形状和大小声源的形状和大小，分为：，分为：点、线、面点、线、面声源。声源。图3-7 声源类型（点、线、面）声波的自然衰减声波的自然衰减图3-8 声源随距离增加的扩散衰减-6dBr0r点声源在自由声点声源在自由声场中传播，距离场中传播，距离每增
20、加一倍，声每增加一倍，声压级衰减压级衰减6dB。l-6dBr0r0=l/-3dBrl/，r 每增加一倍，每增加一倍，声压级衰减声压级衰减3dB；rl/，r 每增加一倍，每增加一倍，声压级衰减声压级衰减6dB；-6dBra/-3dBb/0dBabrra/，声压级无变化；，声压级无变化；a/b/，r 每增加一倍，声压级衰减每增加一倍，声压级衰减6dB声波的自然衰减声波的自然衰减声波的吸收衰减声波的吸收衰减 声波在介质中传播，能量声波在介质中传播，能量会不断地被介质吸收而转化会不断地被介质吸收而转化为其他形式的能量。为其他形式的能量。这种衰减与这种衰减与声波声波的频率的频率()、介质介质的成分、温度
21、的成分、温度()、湿度、湿度()等有关。等有关。Lp=LW-Ar-AcLp：离开声源某个距离上的声压级LW：声源的声功率级Ar：由声波扩散带来的衰减Ac：由介质吸收带来的衰减p4.1 振动、声波和噪声振动、声波和噪声p4.2 噪声的物理量度噪声的物理量度p4.3 噪声的主观评价噪声的主观评价p4.4 噪声危害、容许标准和测量技术噪声危害、容许标准和测量技术p4.5 噪声的控制原理和方法噪声的控制原理和方法p4.6 矿山机械设备噪声控制矿山机械设备噪声控制目目 录录4.2.1 声压与声压级声压与声压级4.2.2 声强与声强级声强与声强级4.2.3 声功率与声功率级声功率与声功率级4.2.4 分贝
22、的运算方法分贝的运算方法4.2.5 频谱分析频谱分析 4.2 噪声的物理量度噪声的物理量度 声压声压P：声源振动时，空气介质中声源振动时，空气介质中压力压力的改变量。牛顿的改变量。牛顿/米米2或帕（或帕（Pa）声压越大，人耳感觉越响，反之则小。声压越大，人耳感觉越响，反之则小。人耳能听到的声音最低界限称人耳能听到的声音最低界限称闻阈闻阈，对于对于1000Hz的基音，的基音，正常人的闻阈声压为正常人的闻阈声压为210-5Pa；能使人耳产生疼痛感觉的界限称能使人耳产生疼痛感觉的界限称痛阈痛阈，正常人的痛阈声压，正常人的痛阈声压为为20Pa，如果痛阈声压超过，如果痛阈声压超过20Pa后，人耳在此声压
23、作用下，后，人耳在此声压作用下，就会破裂出血，造成耳聋。就会破裂出血，造成耳聋。二者相差百万倍，故用声压的绝对值来衡量声音的强弱，二者相差百万倍，故用声压的绝对值来衡量声音的强弱，不是很方便，而且人耳对此范围内的微小变化、分辨力又不是很方便，而且人耳对此范围内的微小变化、分辨力又差，因此，采用声压级来表示。差，因此，采用声压级来表示。4.2.1 声压和声压级声压和声压级声压级声压级 Lp10lgP2/P0220lgP/P0 Lp声压级（声压级（dB）；）；p声压（声压（Pa）；）；p0基准声压，为基准声压，为210-5Pa，该值是对，该值是对1000Hz声音人耳刚能听到的最低声压。声音人耳刚能
24、听到的最低声压。用声压级代替声压的好处是把闻阈与痛阈声压差值从用声压级代替声压的好处是把闻阈与痛阈声压差值从数百万倍改为数百万倍改为0120 dB的范围，这样就简单多了。的范围，这样就简单多了。4.2.1 声压和声压级声压和声压级4.2.1 声压与声压级声压与声压级4.2.2 声强与声强级声强与声强级4.2.3 声功率与声功率级声功率与声功率级4.2.4 分贝的运算方法分贝的运算方法4.2.5 频谱分析频谱分析 4.2 噪声的物理量度噪声的物理量度 声强声强I：在单位时间内，通过与声波传播方向垂直的单位面在单位时间内，通过与声波传播方向垂直的单位面积上的声积上的声能量能量。用。用I表示，单位为
25、表示，单位为W/m2。声压与声强关系声压与声强关系 IP2/c 空气密度；空气密度；c 声速。声速。声强级声强级 LI10lgI/I0 LI声强率级（声强率级（dB）；）；I声强（声强（W/m2）;I0基准声强，基准声强，1000Hz时纯音的闻阈声强为时纯音的闻阈声强为10-12W/m2。4.2.2 声强和声强级声强和声强级4.2.1 声压与声压级声压与声压级4.2.2 声强与声强级声强与声强级4.2.3 声功率与声功率级声功率与声功率级4.2.4 分贝的运算方法分贝的运算方法4.2.5 频谱分析频谱分析 4.2 噪声的物理量度噪声的物理量度4.2.3 声功率和声功率级声功率和声功率级声功率：
26、声功率：是表示声源特性的物理量，是指声源在是表示声源特性的物理量，是指声源在单位时单位时间内向外辐射出间内向外辐射出的总声能的总声能。在噪声监测中，声功率是指。在噪声监测中，声功率是指声源总声功率。单位为声源总声功率。单位为W。声源辐射声音本领的大小声源辐射声音本领的大小声功率与声强的关系声功率与声强的关系 I=W/4r2 r测试点到辐射中心（如产生噪声的机器）距离，测试点到辐射中心（如产生噪声的机器）距离，m。可见，声强大小随着与声源距离的增大而迅速降低。可见，声强大小随着与声源距离的增大而迅速降低。4.2.3 声功率和声功率级声功率和声功率级声功率级：声功率级：声源发射的声功率声源发射的声
27、功率W与基准声功率与基准声功率W0的的比值取常用对数再乘以比值取常用对数再乘以10的数值，用的数值，用LW表示。表示。LW=10lgW/W0 W0基准声功率，基准声功率，1000Hz时纯音的闻阈声强为时纯音的闻阈声强为10-12W。声功率级与声强级一样，声功率级与声强级一样，无法直接测定无法直接测定，需要在特定，需要在特定条件下测出声压级进行推算。条件下测出声压级进行推算。4.2.1 声压与声压级声压与声压级4.2.2 声强与声强级声强与声强级4.2.3 声功率与声功率级声功率与声功率级4.2.4 分贝的运算方法分贝的运算方法4.2.5 频谱分析频谱分析 4.2 噪声的物理量度噪声的物理量度4
28、.2.4 分贝的运算方法分贝的运算方法分贝定义：分贝定义：（dB）decibel 声音的单位，指两个相同的物理量（例如声音的单位，指两个相同的物理量（例如A1和和A0）之）之比取以比取以10 为底的对数并乘以为底的对数并乘以10（或（或20）。）。n10lgA1/A0 其中：其中：A0基准量（或参考值）基准量（或参考值）A1被量度量被量度量分贝运算：分贝运算：声压级的相加声压级的相加、声压级相减声压级相减、声压级平均值声压级平均值声压级的相加声压级的相加当几个性质相同的声源相加时，其总声压仍是各个声压当几个性质相同的声源相加时，其总声压仍是各个声压的均方根值，则有的均方根值，则有p2=p12+
29、p22+p32+pn22232221nppppp2np声压级的相加声压级的相加不是简单地算术值相加不是简单地算术值相加，必须，必须按对数运按对数运算算的规律进行。例如几个声压相等的声压，其总声压则的规律进行。例如几个声压相等的声压，其总声压则为为 ，而总声压级为，而总声压级为nLLnpppnppplg10lg10/lg20/lg20L002当当n=2时，时，Lp=L+3，即：比一个噪声源的声压级高，即：比一个噪声源的声压级高3dB。声压级的相加声压级的相加若求两个不同的声压级分贝的和，其运算则为：若求两个不同的声压级分贝的和，其运算则为：20211lg10Lpp10/2021110LppMLL
30、LLLLpppppppLppppLLLpLLpp1112121)101(10lg10)101 10lg10)1010lg(10)lg(10lg1010/)10/(10/10/10/2022202120222110/2022210Lpp20222lg10Lpp取反对数，得取反对数，得，得，得声压级的相加声压级的相加不同分贝值的两个噪声合成时，合成后的分贝值是原不同分贝值的两个噪声合成时，合成后的分贝值是原较大的分贝值再加增值较大的分贝值再加增值M，而增值，而增值M可由表查出：可由表查出：L1-L201234567M32.52.11.81.51.21.00.8L1-L289101112131415
31、M0.60.50.40.30.30.20.20.1当所要相加的噪声源较多，最好先按大小顺序排列，当所要相加的噪声源较多，最好先按大小顺序排列，然后两个两个计算，步骤如下：然后两个两个计算，步骤如下：首先首先，计算两个声源的，计算两个声源的差值差值L1-L2，然后然后据此查表得据此查表得M，最后最后在最大声源的分贝在最大声源的分贝数加上增值数加上增值M，就是两个声源的合成。，就是两个声源的合成。声压级的相加声压级的相加【例【例4.1】求】求92、93、88、90分贝的总声压级。分贝的总声压级。88 90 92 93（2）2.190+2.1=92.1（0.1）392.1+3=95.1（2.1）2.
32、195.1+2.1=97.2取取97声压级相减声压级相减在在具有环境噪声具有环境噪声条件下测出来的机条件下测出来的机器噪声，为了器噪声，为了测得该机器的纯噪声测得该机器的纯噪声，就需要计算总噪声和环境噪声的差数。就需要计算总噪声和环境噪声的差数。Lp=Lp1-N，N值随值随L1-L2而变化，经而变化，经计算各计算各L1-L2相应相应N值，见下表。值，见下表。L1-L20.112345N9.574.3432.21.65L1-L2678910N1.2510.750.60.46声压级平均值声压级平均值先求出能量平均值，再求分贝值，最后求声压级平均值。先求出能量平均值，再求分贝值，最后求声压级平均值。
33、)lg(10L0321nIIIIIncpnsumplg10L对于工业噪声测定，可按如下近似方法计算声压级平均值。对于工业噪声测定，可按如下近似方法计算声压级平均值。当分贝值相差当分贝值相差0-5dB，可直接取算术平均值；，可直接取算术平均值；当分贝值相差在当分贝值相差在5-10dB，可取算术平均值再加，可取算术平均值再加1dB。4.2.1 声压与声压级声压与声压级4.2.2 声强与声强级声强与声强级4.2.3 声功率与声功率级声功率与声功率级4.2.4 分贝的运算方法分贝的运算方法4.2.5 频谱分析频谱分析 4.2 噪声的物理量度噪声的物理量度频谱分析频谱分析声源声源振动的快慢振动的快慢决定
34、了其发声决定了其发声音调的高低音调的高低。可听音：可听音：20-20000Hz的声音（次的声音（次/秒）秒）次音：低于次音：低于20Hz的声音的声音超音：高于超音：高于20000Hz的声音的声音从从20-20000Hz的可听音，具有的可听音，具有1000倍的变化范围。为倍的变化范围。为了了方便表示方便表示，将其分为几个频段，称为频带或频程。，将其分为几个频段，称为频带或频程。噪声测量中，最常用的是噪声测量中，最常用的是倍频程倍频程（2:1）和）和1/3频程频程。频谱分析频谱分析目前，常用的倍频程中心频率：目前，常用的倍频程中心频率：31.5、63、125、250、500、1000、2000、4
35、000、8000、16000，单位为，单位为Hz。如某倍频程的如某倍频程的中心频率为中心频率为fc，该频带，该频带上下限上下限分别为分别为fu、fl，则中心频率则中心频率 ，。这十个倍频程将可听音全部表示出来，大大简化了噪声这十个倍频程将可听音全部表示出来，大大简化了噪声测定工作。实际现场只用测定工作。实际现场只用63-8000Hz这这8个倍频程。个倍频程。中心频率63125250500频率范围45-9090-180180-335335-710中心频率1000200040008000频率范围710-14001400-2800 2800-5600 5600-11200lucfff cuff2cl
36、ff21噪声噪声声压声压和和声压级声压级是噪声的是噪声的物理参数物理参数。但是，在实际生活中，人耳对声音的感觉不仅与声压级但是，在实际生活中，人耳对声音的感觉不仅与声压级有关，而且和频率有直接关系。有关，而且和频率有直接关系。声压级相同而频率不同声压级相同而频率不同的两种声音，听起来不一样响。的两种声音，听起来不一样响。人耳人耳对高频声敏感，对低频声迟钝对高频声敏感，对低频声迟钝。如：空气压缩机和。如：空气压缩机和汽车内的噪声，声压级都是汽车内的噪声，声压级都是90dB，但对人耳的感觉，前者，但对人耳的感觉，前者比后者要响，只因为前者是高频音，后者是低频音。比后者要响，只因为前者是高频音，后者
37、是低频音。客观存在的物理量与人耳的主观感觉量客观存在的物理量与人耳的主观感觉量相统一相统一。p4.1 振动、声波和噪声振动、声波和噪声p4.2 噪声的物理量度噪声的物理量度p4.3 噪声的主观评价噪声的主观评价p4.4 噪声危害、容许标准和测量技术噪声危害、容许标准和测量技术p4.5 噪声的控制原理和方法噪声的控制原理和方法p4.6 矿山机械设备噪声控制矿山机械设备噪声控制目目 录录4.3.1 等响曲线、响度和响度级等响曲线、响度和响度级4.3.2 声级计的计权网络、声级计的计权网络、A声级、声级、和等效连续和等效连续A声级声级 噪声评价数噪声评价数NR 4.3 噪声的主观评价噪声的主观评价4
38、.3.1 等响曲线、响度和响度级等响曲线、响度和响度级主客观的差异主要是由主客观的差异主要是由声波频率不同声波频率不同引起的，与波形引起的，与波形有一定关系。有一定关系。当当声音频率变化声音频率变化时，就需要在各种条件下进行人的听时，就需要在各种条件下进行人的听力试验，这种实验得出的曲线称为力试验，这种实验得出的曲线称为等响曲线等响曲线。等响曲线就是根据大量典型听者认为等响曲线就是根据大量典型听者认为响度响度(人耳对声音人耳对声音强弱的主观感觉强弱的主观感觉)相同相同的纯音声压级与频率关系而得出的。的纯音声压级与频率关系而得出的。由于人耳对不同频率的声音主观感觉不同，所以对应由于人耳对不同频率
39、的声音主观感觉不同，所以对应每个频率都有各自的闻阈声压级和痛阈声压级每个频率都有各自的闻阈声压级和痛阈声压级。4.3.1 等响曲线、响度和响度级等响曲线、响度和响度级响度级单位为方（响度级单位为方（phon）。闻阈线为零方）。闻阈线为零方 响度线，痛阈线为响度线，痛阈线为 120方方 响度线。响度线。凡在凡在同一条曲线同一条曲线上各点，代表着上各点，代表着不同频率和声压级不同频率和声压级但但响度相响度相同同，每条等响曲线所代表响度级（方）值的大小，是由该曲线，每条等响曲线所代表响度级（方）值的大小，是由该曲线在在1000Hz时的声压级的时的声压级的dB值而定的。值而定的。即：选取即：选取100
40、0Hz纯音作为基准音，其噪声听起来与基准纯音纯音作为基准音，其噪声听起来与基准纯音一样响，则噪声响度级（方）值就是等于该纯音的声压级值。一样响，则噪声响度级（方）值就是等于该纯音的声压级值。如某噪声听起来与频率1000Hz的声压级85dB的基准音一样响，则该噪声响度级就是85方。因此，因此，响度级响度级就将就将声压级和频率声压级和频率用一个单位用一个单位统一起来统一起来，它，它既既考虑了声音的物理效应，又考虑了声音对人耳听觉的生理效应，考虑了声音的物理效应，又考虑了声音对人耳听觉的生理效应，是人们对噪声的主观评价的基本量之一。是人们对噪声的主观评价的基本量之一。4.3.1 等响曲线、响度和响度
41、级等响曲线、响度和响度级由图可知：由图可知：人耳人耳对高频音敏感，对低频音不敏感对高频音敏感，对低频音不敏感。如如60方，方，100Hz67dB，3000-4000Hz52dB。当声压级小和频率低时，声压级值当声压级小和频率低时，声压级值(dB)和响度级值和响度级值(方方)的差别很大的差别很大。如声压级为。如声压级为40dB的的50Hz的低频音是听不到的，响度的低频音是听不到的，响度级还不到级还不到1方。方。当声压级当声压级高于高于100dB时，等响曲线已渐时，等响曲线已渐拉平。说明声音达到一定程度时，拉平。说明声音达到一定程度时，人耳已人耳已不易分辨高、低频声，不易分辨高、低频声，此时声音的
42、响度只此时声音的响度只决定于它的声压级而与频率无关。决定于它的声压级而与频率无关。图中，横坐标为频率，纵坐图中，横坐标为频率，纵坐标为声压级，二者都是声音的标为声压级，二者都是声音的客观物理量。客观物理量。而每条曲线代表而每条曲线代表不同频率和不同频率和声压级但响度相同声压级但响度相同4.3.1 等响曲线、响度和响度级等响曲线、响度和响度级用响度表示噪声的大小比用响度表示噪声的大小比较较直观直观，可直接算出声音增可直接算出声音增加或减少的百分比加或减少的百分比。如，噪。如，噪声源经消声处理后，响度级声源经消声处理后，响度级从从120方方(响度为响度为256宋宋)降低降低到到90方方(响度为响度
43、为32宋宋)，则总，则总响度降低为响度降低为响度级是一个相对量，有时需响度级是一个相对量，有时需要用绝对量来表示，即要用绝对量来表示，即响度响度，单，单位为宋位为宋(sone)。1宋响度宋响度=40方的响度级，响度方的响度级，响度级每增加级每增加10方，响度增加方，响度增加1倍，即倍，即50方方=2宋，宋，60方方=3宋。宋。其换算关系：其换算关系：S响度，宋；响度，宋；LS响度级，方响度级，方SLs2log1040%.487256322564.3.1 等响曲线、响度和响度级等响曲线、响度和响度级一般噪声总响度计算：一般噪声总响度计算：先先测出测出噪声的频带声压级，噪声的频带声压级，然后然后从
44、相应从相应的表中查出各频带的响度指数，的表中查出各频带的响度指数，再按再按下式计算总响度。下式计算总响度。)(SSitmmSSFSt总响度；Sm频带中最大的响度指数；Si所有频带响度指数和；F常数，对倍频带、1/2倍频带和1/3倍频带分别为0.3、0.2和0.15。【例【例3.2】长宁号客轮机舱噪声测定如下：】长宁号客轮机舱噪声测定如下：中心频率63 125 250 500 1000200040006000声压级4240475460586072响度指数0.160.371.442.84 4.8 5.2 7.0 17.5解：总响度解：总响度St=Sm+0.3(39.31-17.5)=24 sone
45、再将总响度再将总响度24sone，换算成响度级，换算成响度级为为86phon。4.3.1 等响曲线、响度和响度级等响曲线、响度和响度级4.3.2 声级计的计权网络、声级计的计权网络、A声级、声级、和等效连续和等效连续A声级声级 噪声评价数噪声评价数NR 4.3 噪声的主观评价噪声的主观评价计权网络和计权网络和A声级声级噪声控制工程中，为使声音的客观物理量和人耳听觉主观感受近似一致，人噪声控制工程中，为使声音的客观物理量和人耳听觉主观感受近似一致，人们在们在声级计中设置了四档声级计中设置了四档，其中一档称，其中一档称线性网络线性网络，用来反映客观声压级，用来反映客观声压级，对任对任何频率均无衰减
46、何频率均无衰减；其他三档是参考等响曲线设置的；其他三档是参考等响曲线设置的A、B、C三条计权网络。三条计权网络。C C网络是模拟网络是模拟100phon100phon的等响曲线的等响曲线倒立倒立后的形后的形状，在状，在整个可听频率范围内整个可听频率范围内有有近乎平直近乎平直的特的特性。即性。即对可听声频率基本不衰减对可听声频率基本不衰减，故，故C C计权计权网络代表总声压级；网络代表总声压级；B B网络是模拟网络是模拟70phon70phon的等响曲线倒立形状，的等响曲线倒立形状，对低频段对低频段500Hz500Hz以下的声压级有较大衰减。以下的声压级有较大衰减。A A网络与网络与40phon
47、40phon的等响曲线倒立形状接近，的等响曲线倒立形状接近，它它对高频敏感，对低频不敏感对高频敏感，对低频不敏感，这正与人耳，这正与人耳对噪声的主观感觉近似一致。对噪声的主观感觉近似一致。因此，近年来，在噪声测量中，因此，近年来，在噪声测量中，人们就用人们就用A A网络测得声压级代表网络测得声压级代表噪声响度大小，称噪声响度大小，称A A声级或分贝。声级或分贝。图图4-15 几种计权网络的频率响应几种计权网络的频率响应计权网络和计权网络和A声级声级利用利用A、B、C三档声级读数可三档声级读数可略了解噪声频谱特性。略了解噪声频谱特性。由图可见：由图可见：当当LALB=LC时，时，表明噪声的表明噪
48、声的高频高频成分较突出；成分较突出；当当LC=LBLA时，时，表明噪声的表明噪声的中频中频成分较多；成分较多；当当LCLBLA时，时，表明噪声是表明噪声是低频低频特性。特性。图图4-15 几种计权网络的频率响应几种计权网络的频率响应计权网络和计权网络和A声级声级A声级：声级：可用仪器直接测量。可用仪器直接测量。可从测量的可从测量的8个倍频带声压级，个倍频带声压级，查该表求出相应中心频率的衰查该表求出相应中心频率的衰减值，然后再分别将减值，然后再分别将8个倍频带个倍频带声压级加上相应的衰减值，并声压级加上相应的衰减值，并将将8个声压级求和，即为个声压级求和，即为A声级，声级，表达式为：表达式为：
49、曲线中有关频率处的具体数值如下：曲线中有关频率处的具体数值如下：频率频率HzHz 曲线曲线A/dBA/dB 曲线曲线B/dBB/dB 曲线曲线C/dBC/dB31.5-39.5-17-363-26-9-1125-16-40250-8.5-10500-3.000100000020001.00040001.0-1-18000-1.0-3-316000-6.58981)(1.0A10lg10LiALipiLAA声级，dB;Lpi某倍频带声压级，dB；Ai不同频率计权衰减，dB；i1，2，8代表倍频带中心频率63，125，250，500，1000，2000，4000，8000Hz。等效连续等效连续A声
50、级声级有间歇暴露的几个不同声级噪声，如何来表有间歇暴露的几个不同声级噪声，如何来表示该段时间的噪声大小？示该段时间的噪声大小？某工人，有时在某工人，有时在A车间，有时在车间，有时在B车间，如何车间，如何来计算或表示其受噪声影响状况？来计算或表示其受噪声影响状况？等效连续等效连续A声级声级在声场中的某一位置上，用某一段时间内能量平均的在声场中的某一位置上，用某一段时间内能量平均的方法，将方法，将间歇暴露间歇暴露的的几个不同几个不同A声级噪声声级噪声，用一个用一个A声声级来表示该段时间的噪声大小级来表示该段时间的噪声大小，这个声级即为等效连续，这个声级即为等效连续A声级。用声级。用Leq表示，单位
