第一章噪声的声学特性
80页1、第一节声音的产生 1 声源声音是由物体的振动产生的发出声音的物体称为 声源 声源发出的声音必须通过中间媒质才能传播出去 2声音的传播根据传播的媒质的不同 可以将声分成空气声 水声和固体声等类型 在空气中 声波是一种纵波 这时的媒质质点振动方向是与声波的传播方向相一致 反之 将质点振动方向与声波传播方向相垂直的波称为横波 纵波和横波都是通过质点间的动量传递 来传播能量的 而不是有物质的迁移来传播能量的 物体振动的幅度随时间的变化如正弦曲线 则这种振动称为简谐振动 物体离开静止位置的距离称为位移 最大位移称为振幅a 振幅a的大小取决于声音的强弱 描述声波的基本物理量声压p P P0 帕斯卡 Pa 波长 c f米 m 周期T秒 s 频率f 1 T赫兹 Hz 声速c米每秒 m s 空气中c 331 45 0 61t340m st为空气温度 331 45为0度时的声速 第二节噪声的声学特性 为了对噪声进行控制和治理 必须对噪声的声学特征 噪声频谱进行分析 本节主要内容 声压 声强 声功率 声压级 声强级 声功率级 分贝 响度 响度级 计权声级 噪声污染级 交通污染指数 昼夜等效声级等基本概念 噪
2、声叠加的计算 分贝的相减等 1 噪声的物理量度 1 1声压和声压级声压 用声扰动在空气中所产生的逾量压强p来表述声波的状态 p P P0 这个逾量压强p称为该点的瞬时声压 单位是帕斯卡 PA 区分有效声压 听阈 Yu 为 2 10 5Pa痛阈为 20Pa表示不方便引出声压级 声压级 声压的平方与一个基准声压平方比值的对数再乘10 单位分贝 计作dB 其中p0 2 10 5pa 1 2声强和声强级声强 单位时间内通过垂直于声波传播方向单位面积的平均声能量叫声强 一般用I表示 单位为W m2 声强级 声强级常用LI表示 定义为 声压级和声强级之间的关系 1 3声功率和声功率级声功率 声源在单位时间内辐射的声能量叫声功率 声功率用W表示 单位为瓦 声功率级 声强与声功率之间的关系 1 4噪声的频谱与频带 频谱 线状谱线状谱由频率离散的一些单音组成 一般波形呈周期性的声音的频谱为线状谱 一些乐器所发出声音的频谱也为线状谱 连续谱连续谱是由频率在一定范围内的连续的分音组成 在这样的频谱中 声能连续地分布在频率很广的一个范围内 组成一条连续的曲线 环境噪声的频谱一般多为连续谱 复合谱 由线状谱和连
3、续谱叠加而成 倍频程 频带 中心频率 2 噪声的主观评价 对噪声进行评价是一个比较复杂的问题 主要是由于各种不同的噪声有各自的物理性质 并且不同环境下 人们进行噪声控制的目的不同 要根据不同情况 拟定不同的噪声评价量 以制定不同的噪声控制标准 现在国际上已经提出的各种噪声评价量已有上百种 大部分的评价量是在某些基本评价量的基础上作些变化或修正 2 1响度 响度级和等响曲线响度 响度的单位是 宋 sone 定义1000Hz纯音声压级为40dB时的响度为1sone 响度级 把1000Hz纯音时声强的dB数称为这条等响曲线的以 方 为单位的响度级 响度级LN和响度N之间的关系N 2 LN 40 10LN 40 10log2N 40 33 22lgN 2 2计权声级从等响曲线看出 人耳对低频声不敏感 对高频声敏感 为模拟人耳的听觉特性 在测量仪器中安装一套滤波器 亦称计权网络 对不同频率的声音进行一定的衰减或放大 一般设A B C D四种计权网络 D计权网络主要用于航空噪声的评价 A计权网络称为A声级 单位dB A 或分贝 A B计权网络称为B声级 单位dB B 或分贝 B C计权网络称为C声
4、级 单位dB C 或分贝 C D计权网络称为D声级 单位dB D 或分贝 D 2 3等效连续A声级 Leq 定义 在某段时间内随时间起伏变化的各个A声级的平均能量 并用一个在相同时间内声能与之相等的连续稳定的A声级来表示该段时间内噪声的大小 这一连续稳定的A声级为该不稳定噪声的等效连续声级 记为Leq 例1 某人一天工作8h 其中4h在90dB A 的噪声下工作 3h在85dB A 的噪声下工作 1h在80dB A 的噪声下工作 计算等效连续A声级 解 82 4dB 2 4日夜等效声级Ldn日夜等效声级用来评价区域环境噪声 表示一日夜 24h 噪声的等效作用 日间一般指6h到22h 夜间指22h至次日6h 若日间等效声级为Ld 夜间等效声级为Ln 则定义日夜等效声级Ldn为 统计声级一般用Lx表示 指x 的测量时间所超过的声级 如L90 70dB 表示整个测量时间内有90 的测量时间噪声都超过70dB 通常把它看作背景噪声 L50 74dB 表示整个测量时间内有50 的测量时间噪声都超过74dB 通常把它看作中间值噪声 平均噪声 L10 80dB 表示整个测量时间内有10 的测量时间噪
5、声都超过80dB 通常把它看作峰值噪声 求统计噪声的方法将测得的声压级从大到小排列 若100个数据 第10个为L10 第50个为L50 第90个为L90 若200个数据 第20个为L10 第100个为L50 第180个为L90 Leq和L50之间的关系 Leq L50 d2 60 其中d L10 L90 2 4噪声污染级噪声污染级用来评价噪声对人体的影响 它用等效声级和标准差表示 综合了能量平均值和变动特性两者的影响 标准偏差越大 表示噪声离散程度越大 即噪声起伏越大 噪声污染级用LNP表示 表达式为LNP Leq k Leq 指定的测量时间内A计权声级的等能量声级值 声级的标准偏差k 常数 为2 56 2 5交通噪声指数 交通污染指数TNI 4 L10 L90 L90 30 dB 噪声评价指数PNI Li 75 环境噪声影响等级 2 6昼夜等效声级 昼夜等效声级是考虑到噪声夜间对人的影响比白天严重 而对夜间噪声进行增加10dB加权处理后的等效连续A声级 昼夜等效声级自使用以来 获得很大成功 人们发现 受噪声烦扰的居民百分数与昼夜等效声级有很好的相关性 第三节声波的传播特性 1 声场
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