环境监测课件5

第五章 噪声监测,本章主要内容 了解主要噪声标准和监测测试仪器；掌握声音和噪声的物理特性及其物理量；重点掌握噪声监测方法及分析评价方法。,第一节 声音和噪声,一、噪声的概念 声音的本质是波动。受作用得空气发生振动，当震动频率在20-20000Hz时，作用于人的耳鼓膜而产生的感觉称为声音 广义上来讲，这些人们生活和工作所不需要的声音叫噪声；从物理现象判断，一切无规律的或随机的声信号叫噪声。 噪声是相对和谐悦耳、旋律优美的音乐声而言的，从环境保护的角度来说，如机器的轰鸣声，各种交通工具的马达声、鸣笛声、人的嘈杂声等,二、噪声污染的特点,噪声是一种感觉污染； 不带来化学污染物质，只是由于声能人耳朵危害； 噪声的分布广泛而分散，噪声污染的影响范围是有限的，传播不远； 能量衰减； 噪声产生的污染没有后效作用，声源停止，噪声消失，无积累现象，不留痕迹。但噪声对人听力造成的损失是有累积性的。,交通运输噪声 工业生产噪声 社会生活噪声 施工噪声,三、噪声来源,一般讲城市的噪声污染比农村严重。 城市噪声大体可分为：交通噪声、工业噪声、生活噪声等 交通噪声主要来自于汽车行驶中发出的噪声，尤其是我国城市道路狭窄拥挤，自行车数量多，使得汽车刹车启动频繁、喇叭鸣叫过多污染更为严重。 工业噪声主要来自于工厂和建筑工地，工厂的机器、工地上的推土机、打桩机、 搅拌机发出的噪声对工作人员及周围的居民造成极大影响。 生活噪声与人们接触时间最长、危害最广泛、治理最困难。 虽然不会对人产生生理危害，但会使人烦躁、心神不定干扰休息工作和其他活动。,噪声来源,四、 噪声危害,噪声会影响人的睡眠质量和数量 连续噪声可以加快熟睡到轻睡的回转，使人 熟睡时间缩短； 突然的噪声可使人惊醒。 一般 40dB连续噪声可使10%的人受影响， 70dB连续噪声可使50%的人受影响 突然的噪声 40dB时，使10%的人惊醒； 60dB时，使70%的人惊醒。,（1）对人体的生理影响,干扰睡眠，影响工作效率。,损伤听力，造成噪声性耳聋。 90分贝下20聋，85分贝下10耳聋,（2）对人体的生理影响,第二节声音的物理特性和量度,一、声音的发生、频率、波长和声速 1.声音的发生 当物体在空气中振动，使周围空气发生疏、密交替变化并向外传递，且这种振动频率在20-20000Hz之间，人耳可以感觉，称为可听声，简称声音，噪声监测的就是这个范围内的声波。频率低于20Hz的叫次声，高于20000Hz的叫超声，它们作用到人的听觉器官时不引起声音的感觉，所以不能听到。,2.频率f 声源在每秒钟内振动的次数，以 f 表示（frequency），单位为赫兹，简称赫，符号为Hz，即1赫=1次/秒； 声音：人耳能听到的声波，频率范围2020000赫，这一频率范围的声音叫音频声； 次声：f20000Hz； 次声和超声人耳都不能听到，但有一些动物却能听到。例如老鼠能听到次声振动，蝙蝠和狗则能听超声振动。 f的单位为Hz，2020000Hz可听到声音；,3.波长 相邻两个波相似振动状态质点之间的距离 ，的单位为m； 波长与频率和速度间存在如下的关系： =C/f=CT 其中T为周期，是物体来回振动一次所需的时间； 波长是声音在一个周期的时间中所进行的距离。,声音的发生,二、声功率、声强和声压,1、声功率W (1)定义：在单位时间内，声波通过垂直于传播方向某指定面积的声能量。在噪声监测中，声功率是指声源总声功率。单位为W。 (2)声源辐射声音本领的大小 2、声强I (1)定义：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能量。 (2)声场中的强弱 (3)I=W/4r2，距声源远，声能弱（W/s2）,3、声强P (1)定义：声源振动时，空气介质中压力的改变量。牛顿/米2或帕（Pa） (2)声压与声强关系 IP2/c 空气密度；c声速 （声压P易测，W、I不易测量、以后的“声级”即指声压级）,1.分贝 定义：指两个相同的物理量（例如A1和A0）之比取以10 为底的对数并乘以10（或20），单位为dB N10lgA1/A0 A0是基准量（或参考值） A1是被量度量,三、分贝、声功率级、声强级和声压级,2.声功率级 LW10lgW/W0 LW-声功率级（dB）； W-声功率（W）； W0-基准声功率，为10-12W 3.声强级 LI10lgI/I0 LI-声强率级（dB）； I-声强（W/m2）; I-基准声强，为10-12W/m2。,4.声压级 Lp10lgP2/P0220lgP/P0 Lp声功率级（dB）； P声压（Pa）； P0基准声压，为2×10-5Pa，该值是对1000Hz声音人耳刚能听到的最低声压。,1.噪声的叠加 P1Lp1，P2Lp2，求合成声压级Lp I1P12/c I2P22/c P总2P12+P22 又（P1/P0）210Lp1/10 （P2/P0）210Lp2/10 LP=10lg (P12+P22)/P02=10lg(10Lp1/10+ 10Lp2/10),四、噪声的叠加和相减,以上方法不好计算，可改用下列方法： 1、 Lp1=Lp2时 ， Lp=10lg (P12+P22)/P02=10lg(10Lp1/10+ 10Lp2/10=10lg(2×10Lp1/10)=10lg2+Lp1 LpLp1+3 例1 两个96dB noise合成，L总=96+3=98,2、当Lp1Lp2(设Lp1Lp2)时，求Lp 可查曲线见图7-1 步骤：(1)先求Lp1与Lp2的差值：Lp1-Lp2； (2) 由所得差值从表中查分贝和增值L (3)由LpLp1+ L，求出合成声压级值,例2，已知两个声压级分别为Lp1=90dB， Lp2=84dB，求合成声压级Lp； 解: (1)Lp1 - Lp2=90-84=6dB (2)查图 6dB L =1.0dB (3) Lp=Lp1+ L=90+1.0=91dB,小结： 1、两个声压级相等时，合成L=Lp1+3dB 2、两个声压级不等时，最大不超过多出3dB。（Lp1Lp2，LpLp1+3） 3、两个声压级不等时，相差10dB以上时，增值很小，可以忽略不计，仍等于L1 例3: Lp1=90dB，Lp2=75dB，合成Lp=90dB 4、多声源叠加时，逐次两两叠加，与次序无关(例子见书P332-333）。,2.噪声的相减 噪声测量中经常碰到如何扣除背景噪声问题，这就是噪声相减的问题，图7-2为背景噪声修正曲线，使用方法见下例。 例4：为测定某车间中一台机器的噪声大小，从声级计上测得声级为104dB，当机器停止工作：测得背景噪声为100dB，求该机器噪声的实际大小。 解；由题可知104dB是指机器噪声和背景噪声之和(Lp)，而背景噪声是l00 dB(Lp1)。 LP LP1 4dB，从图7-2中可查得相应之Lp =2.2dB，因此该机器的实际噪声声级LP2为： LP2 = LP - Lp = 101.8dB。,第三节 噪声的物理量和主观听觉的关系,一、 响度和响度级 1、响度(N) 定义：40dB，1000Hz，来自正前方的平面波形的响度定义为1个响度单位(宋) (另一个声音听起来比它大几倍，就叫几宋) 2、响度级(LN) 定义：用1000Hz纯音作标准，使其和某一声音(noise)听起来一样响，这个1000Hz纯音的声压级，就是该声音(noise)的响度级。单位为方,3、等响曲线（图7-3）：人耳听觉范围内一系列响度相等的声压级与频率关系曲线 例如,4.响度与响度级的关系 它们的关系可用下列数学式表示； N = 2(LN-400)/10) 或 LN = 40 + 33lgN 响度级的合成不能直接相加，而响度可以相加。 例题（P335）,二、计权声级给声级计设计的A.B.C三种计权网络,输出,为了能用仪器直接反映人的主观响度感觉的评价量，就模拟人耳听觉在不同频率有不同的灵敏性，在噪声测量仪器声级计中设计一种特殊滤波器，叫计权网络，通过计权网络测得的声压级叫计权声压级或计权声级，简称声级。通用的有A、B、C和D计权声级 A计权声级是模拟人耳对55分贝以下低强度噪声的频率特性 B计权声级是模拟55-85分贝的中等强度噪声的频率特性； C计权声级是模拟高强度噪声的频率特性； D计权声级是对噪声参量的模拟，专用于飞机噪声的测量；,三、等效连续声级、噪声污染级和昼夜等效声级,1.等效连续声级Leq(LAeq,T) 定义：用噪声能量按时间平均方法来评价噪声对人影响;用一个相同时间内声能与之相等的连续稳定的A声级宋表示该段时间内的噪声的大小。 计算公式 LPA-某时刻t的瞬时A声级dB); T -规定的测量时间(s)。,简易计算公式,LAeqL50+d2/60，d=L10-L90,L10,L50,L90分别表示10%,50%,90%时间超过 的噪声（峰、中、本底值）,L10、L50、L90的求法 （1）作图，查找 （2）将Data（100个Data）从大到小排列， 第10，50，90个为L10、L50、L90,10、50、90 -统计声级。表示测量时段内的百分之几所超过的噪声级。如10 60 ，就是表示测量时段内有10的时间其噪声超过60 。10相当于噪声的峰值。90 相当于交通噪声的本底值。许多国家用10 作为交通噪声的评价量 噪声分布-噪声布测量可体现产生总噪声值的能量在各声级段所占的百分比 e-等效连续声级。表示在测量时段内用能量平均的方法体现的噪声大小,等效连续A 声级是指在规定时间内A声级的能量平均值,按此定义 式中:LAi为第i 次采样测得的A 声级; n 为采样总数 由上式可以看出,当采样时间确定后,也就确定了采样总数n ,实际上Leq的值就取决于LAi ,尤其取决于L10或者是大于L10的那些高噪声值,因此,有的国家直接选用L10作为评价标准,问题分析,等效连续A声级是指在规定时间内A声级的能量平均值, 按此定义:正常情况下,等效连续A声级在L10 ,L50 区间L90 Leq L10 。对于符合正态分布的 事实上,测点只是近似于正态分布,使用上式对一般测点进行计算,Leq计算值与实测值相对误差平均在4 %,对于出现Leq L10情况的测点,普遍存在着L10 - L50 与L50 - L90 相差较大,Lmax - L10的值也较大(一般在20dB (A) 以上) 。Leq值与L10和Lmax有很大关系,由表3可以看出,L10 - Leq一般小于4dB(A).,2.噪声污染级LNP 1、定义：在Leq上加一项表示noise变化幅 度的量。 2、公式： LNPLAeq+2.56 为测量过程中瞬时声级的标准偏差 3、意义：涨落的noise对人们烦恼度,4、简易计算公式 LNPLAeq+d d=L10 - L90 或 LNPL50+dd2/60 d=L10 - L90,3.昼夜等效声级Ldn 定义：它是表示社会噪声昼夜间的变化情况。 公式 （Ld 昼 6:0022:00；Ln 夜 22:006:00）,第四节 噪声测量仪器,一、声级计 定义：声级计是最基本的噪声测量仪器，在把声信号转换成电信号时，可以模拟人耳对声波反应速度的时间特性；对高低频有不同灵敏度的频率特性以及不同响度时改变频率特性的强度特性。 因此，声级计是一种主观性的电子仪器。,分类：声级计整机灵敏度区分，声级计分类有两类方法： 一类是普通声级计 另一类是精密声级计 近年来又有人将声级计分为四类，即0型、1型、2型和3型。它们的精度分别为±0.4分贝、±0.7分贝、±1.0分贝和±1.5分贝。,声级计的工作原理,声级计主要由传声器、放大器、衰减器、计权网络、电表电路及电源等部分