第六章-噪声及振动环境分析优秀PPT.ppt

第一节第一节 声音及其度量声音及其度量 其次节其次节 噪声及其对人的影响噪声及其对人的影响 第三节第三节 噪声测量及评价标准噪声测量及评价标准 第四节第四节 噪声限制噪声限制 第五节第五节 振动环境振动环境 第六节第六节 特殊工作环境特殊工作环境 第十章第十章 噪声及振动环境噪声及振动环境1第六章第六章 噪声及振动环境噪声及振动环境本章重点本章重点1 1、声音的物理度量与主观度量、声音的物理度量与主观度量2 2、噪声对人的影响以及如何进行噪声的限制？、噪声对人的影响以及如何进行噪声的限制？本章难点本章难点1 1、如何理解声音的物理度量与主观度量之间的关系？、如何理解声音的物理度量与主观度量之间的关系？2一、声音的基本概念一、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声源。2、声音的形成：声音的形成是由振动振动的发生与传播传播这两个环节组成。3、描述声音的三个重要物理量 频率、波长和声速频率、波长和声速第一节第一节 声音及其度量声音及其度量3 频率频率v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。v人耳的听觉具有对高频声（高频声（1000Hz1000Hz）较敏）较敏感，而对低频声低频声（300Hz300Hz）不敏感）不敏感的特性。波长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。第一节第一节 声音及其度量声音及其度量4声速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频率、波长和声速之间的关系第一节第一节 声音及其度量声音及其度量5二、声音的物理度量二、声音的物理度量 （一）声压、声压级（一）声压、声压级单个声源单个声源1 1、声压、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更叫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更叫声压。声压。声压是表示声音强弱的物理量，用声压是表示声音强弱的物理量，用P P表示，单位是帕（表示，单位是帕（PaPa）。）。听阈声压是听阈声压是210-5Pa210-5Pa，痛阈声压是，痛阈声压是20Pa20Pa，而火箭放射时可产生，而火箭放射时可产生630Pa630Pa。第一节第一节 声音及其度量声音及其度量62 2、声压级、声压级 声压级是声压与基准声压之比的以声压级是声压与基准声压之比的以1010为底的对数乘以为底的对数乘以2020，用符号用符号LpLp表示，单位是分贝表示，单位是分贝dBdB。P P是须要测定的声音的声压，是须要测定的声音的声压，P0=210-5P0=210-5帕。帕。听阈的声压级是听阈的声压级是0dB0dB，痛阈的声压级是，痛阈的声压级是120dB.120dB.第一节第一节 声音及其度量声音及其度量7第一节第一节 声音及其度量声音及其度量（二）合成声压级（二）合成声压级多个声源多个声源1 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、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。压可以通过能量合成的原则进行计算。2 2、若在某点分别测得几个声源的声压为、若在某点分别测得几个声源的声压为P1P1，P2P2，PnPn，该点总，该点总声压声压PtPt满足满足 （i=1i=1，2 2，n n）8第一节第一节 声音及其度量声音及其度量和和由由如何计算合成声压级如何计算合成声压级L LPtPt？9第一节第一节 声音及其度量声音及其度量 （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10（三）频谱分析（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多数频率成分的声音的大合奏。频到高频多数频率成分的声音的大合奏。在噪声限制工作中，了解噪声源的频谱很重要，降低不同频率在噪声限制工作中，了解噪声源的频谱很重要，降低不同频率成分的噪声，接受的限制方法及选用的声学材料不一样。对成分的噪声，接受的限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。症下药，才能有效合理地降低噪声。第一节第一节 声音及其度量声音及其度量11（三）频谱分析（三）频谱分析1 1、频谱、频谱 具有不同频率具有不同频率(或频段或频段)成分的声波具有不同的能量，这种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。频率成分与声强分布的关系称为声的频谱。2 2、频谱分析、频谱分析 将声源发出的声音强度按频率依次绽开，使其成为频率的将声源发出的声音强度按频率依次绽开，使其成为频率的函数，并考察变更规律，称为频谱分析。函数，并考察变更规律，称为频谱分析。第一节第一节 声音及其度量声音及其度量123 3、频程、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第一节 声音及其度量声音及其度量或或13第一节第一节 声音及其度量声音及其度量 表表1 1 倍频程的频率范围倍频程的频率范围中心频率中心频率/Hz/Hz31.531.56363125125250250500500频率范围频率范围/Hz/Hz22.522.54545454590909090180180180180354354354354707707中心频率中心频率/HzHz100010002000200040004000800080001600016000频率范围频率范围/Hz/Hz707707141414141414282828282828565656565656565611212112121121211212 224242242414三、声音的主观感觉三、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。第一节第一节 声音及其度量声音及其度量15三、声音的主观感觉三、声音的主观感觉（一）声音的响度级与响度（一）声音的响度级与响度 1、响度级响度级：人们对噪声进行主观评价的一个基本量，用LN表示，单位为方方(phon)第一节第一节 声音及其度量声音及其度量16第一节第一节 声音及其度量声音及其度量17第一节第一节 声音及其度量声音及其度量 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，特殊是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。18三、人耳对声音的主观感觉三、人耳对声音的主观感觉（一）声音的响度级与响度（一）声音的响度级与响度 2 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、响度：是人耳对声音强度所产生的主观感觉量，它与人对声音洪亮程度的主观感觉成正比。以洪亮程度的主观感觉成正比。以N N表示，单位为宋（表示，单位为宋（sonesone）响度级虽然定量地确定了响度感与频率、声压级的关响度级虽然定量地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干脆比较，即通过响度级并不能确定两个声音的响度感并不能干脆比较，即通过响度级并不能确定两个声音的响度感相差多少。相差多少。第一节第一节 声音及其度量声音及其度量19第一节第一节 声音及其度量声音及其度量3 3、响度与响度级的关系式、响度与响度级的关系式纯音的响度计算纯音的响度计算 响度级每增加响度级每增加1010方，响度增加方，响度增加1 1倍，倍，4040方为方为1 1宋，宋，5050方为方为2 2宋，宋，6060方为方为4 4宋宋通过响度可以干脆计算出声音响度增加或削减的百通过响度可以干脆计算出声音响度增加或削减的百分数，因此用响度的变更来反映降噪措施的主观效果比较直观，能分数，因此用响度的变更来反映降噪措施的主观效果比较直观，能使人更简洁理解和接受。使人更简洁理解和接受。20第一节第一节 声音及其度量声音及其度量4、多种频率复合音的总响度 Nt为总响度指数（宋）；Nm为各频带中响度指数最大者；为全部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=0.1521第一节第一节 声音及其度量声音及其度量（二）计权声级（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22第一节第一节 声音及其度量声音及其度量（二）计权声级（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样，在测量仪器中对不同频率的客观声压级人为赐予近似取得一样，在测量仪器中对不同频率的客观声压级人为赐予适当增减，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在不同频率上的不同感受性而对被测声音进行就是模拟人耳听觉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。计权。实现这种频率计权的放大线路称为计权网络。23第一节第一节 声音及其度量声音及其度量（二）计权声级（二）计权声级1、声级声级：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 3、噪声评价指标、噪声评价指标AA声级声级 A声级较好地反映了人耳对连续稳定噪声连续稳定噪声的频率特性和主观感觉。24第一节第一节 声音及其度量声音及其度量频率频率HzHz相相对对响响度度d dB B25第一节第一节 声音及其度量声音及其度量（三）等效连续声级（三）等效连续声级起伏的不连续的噪声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更，如在一段时间内生产实际中的噪声往往随时间呈阶梯性变更，如在一段时间内噪声近似为稳态，噪声近似为稳态，A A声级变更不大，在另一段时间内，声级变更不大，在另一段时间内，A A声级却有声级却有明显的变更。例如，纺织机运转台数不同，车间内明显的变更。例如，纺织机运转台数不同，车间内A A声级就会有明声级就会有明显的差异。显的差异。等效连续声级指某一段时间内的等效连续声级指某一段时间内的A A声级能量平均值，用符号声级能量平均值，用符号LeqLeq表示，单位是表示，单位是dB(A)dB(A)。26第一节第一节 声音及其度量声音及其度量（四）统计声级（四）统计声级不规则且变更幅度较大的噪声不规则且变更幅度较大的噪声 有时环境噪声往往不规则，且大幅度变动，如交通噪声。有时环境噪声往往不规则，且大幅度变动，如交通噪声。此时，须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。此时，须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，用符号统计声级为达到或大于某一声级的概率，用符号LsLs表示。表示。噪声的统计特征符合正态分布，则噪声的统计特征符合正态分布，则 ：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快速发展，噪声污染问题越来越严峻。作业的噪声环境对人的影响往往具有确定的潜藏期，因此简洁被忽视。事实上，这种影响的危害常常不行逆转会带来终身损害。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。其次节其次节 噪声及其对人的影响噪声及其对人的影响28其次节其次节 噪声及其对人的影响噪声及其对人的影响一、噪声及其来源一、噪声及其来源（一）工业噪声（一）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（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（三）建筑施工噪声 声音强度很高、露天作业（四）社会噪声（四）社会噪声 主要指社会活动和家庭生活所引起的噪声。29其次节其次节 噪声及其对人的影响噪声及其对人的影响二、噪声对听力的影响二、噪声对听力的影响 噪声可使人产生听觉疲惫，在强噪声环境中如不实行爱护措噪声可使人产生听觉疲惫，在强噪声环境中如不实行爱护措施，听觉疲惫接着发展，可导致听力下降或损害，甚至噪声性和施，听觉疲惫接着发展，可导致听力下降或损害，甚至噪声性和爆发性耳聋。爆发性耳聋。听觉疲惫：听觉敏感性降低，但可复原。听觉疲惫：听觉敏感性降低，但可复原。噪声性耳聋：平均听力损失超过噪声性耳聋：平均听力损失超过25dB25dB，分为轻度、中度和严峻耳，分为轻度、中度和严峻耳聋。聋。爆发性耳聋：当声音高达爆发性耳聋：当声音高达150dB150dB，导致鼓膜裂开或听小骨损伤，导致鼓膜裂开或听小骨损伤，双耳完全失听。双耳完全失听。30其次节其次节 噪声及其对人的影响噪声及其对人的影响三、噪声对其他生理机能的影响三、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。31其次节其次节 噪声及其对人的影响噪声及其对人的影响四、噪声对心理的影响四、噪声对心理的影响1 1、噪声对心理的影响主要是使人产生苦恼、焦急、厌烦、生气、噪声对心理的影响主要是使人产生苦恼、焦急、厌烦、生气等不开心的心情。等不开心的心情。2 2、噪声引起的苦恼与声强、频率及稳定性有干脆关系。、噪声引起的苦恼与声强、频率及稳定性有干脆关系。3 3、人的作业或活动性质不同，噪声所引起的苦恼程度也不同。、人的作业或活动性质不同，噪声所引起的苦恼程度也不同。32其次节其次节 噪声及其对人的影响噪声及其对人的影响五、噪声对语言沟通的影响五、噪声对语言沟通的影响1 1、声音的掩蔽效应、声音的掩蔽效应一个声音由于其他声音的干扰而使听觉一个声音由于其他声音的干扰而使听觉发生困难，须要提高声音的强度才能产生听觉的现象。发生困难，须要提高声音的强度才能产生听觉的现象。探讨表明当讲话声音比噪音高探讨表明当讲话声音比噪音高1010分贝时分贝时,我们可以听懂我们可以听懂40-40-50%50%的音节，即可以听懂一句话的的音节，即可以听懂一句话的93-97%93-97%。当涉及不熟悉的话题。当涉及不熟悉的话题或依靠谈话交换信息时，要能听清晰或依靠谈话交换信息时，要能听清晰80%80%的音节的音节,要求讲话声音要求讲话声音与噪音之间有与噪音之间有2020分贝的差异。分贝的差异。65dB 65dB的噪声就能影响谈话，当噪的噪声就能影响谈话，当噪声达到声达到90dB90dB时，大喊大叫也没用了。时，大喊大叫也没用了。2 2、语言干扰级、语言干扰级(SIL)(SIL)评价噪声对语言通信的干扰程度评价噪声对语言通信的干扰程度33其次节其次节 噪声及其对人的影响噪声及其对人的影响六、噪声对作业实力和工效的影响六、噪声对作业实力和工效的影响1 1、噪声干脆或间接地影响工作效率、噪声干脆或间接地影响工作效率 2 2、噪声干扰对人的脑力劳动的影响、噪声干扰对人的脑力劳动的影响 34第三节第三节 噪声测量及评价标准噪声测量及评价标准一、一、噪声的测量噪声的测量（一）室内噪声的测量（一）室内噪声的测量声级计声级计（二）机器设备噪声的测量（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。35第四节第四节 噪声测量及评价标准噪声测量及评价标准（三）交通车辆噪声的测量（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 噪声测量的关键噪声测量的关键测点位置的选择和测点数量的选择测点位置的选择和测点数量的选择36第三节第三节 噪声测量及评价标准噪声测量及评价标准二、噪声评价标准二、噪声评价标准（一）限制标准（一）限制标准1 1、以等效连续声级为指标、以等效连续声级为指标作业者听力爱护作业者听力爱护 2 2、以等效连续声级、统计声级为指标、以等效连续声级、统计声级为指标人对环境噪声的苦恼度人对环境噪声的苦恼度 3 3、以语言干扰声级为指标、以语言干扰声级为指标改善环境，提高工效改善环境，提高工效 (二二)国外噪声标准国外噪声标准1 1、听力爱护的噪声标准（、听力爱护的噪声标准（A A声级）声级）2 2、环境噪声标准、环境噪声标准 (三三)中国噪声标准中国噪声标准 37第四节第四节 噪声限制噪声限制一、一、声源限制声源限制1 1、降低机械噪声、降低机械噪声 选择发声小的材料选择发声小的材料 变更机械传动方式变更机械传动方式 改进设备机械结构改进设备机械结构 38第四节第四节 噪声限制噪声限制2 2、降低空气动力性噪声、降低空气动力性噪声 降低气流速度降低气流速度 削减压力脉冲削减压力脉冲 削减涡流削减涡流39第四节第四节 噪声限制噪声限制二、限制噪声的传播二、限制噪声的传播1 1、对工厂各区域合理布局、对工厂各区域合理布局 2 2、调整声源的指向、调整声源的指向3 3、充分利用自然地形、充分利用自然地形 4 4、接受吸声、隔声、消声等措施、接受吸声、隔声、消声等措施 5 5、接受隔振与减振措施、接受隔振与减振措施40第四节第四节 噪声限制噪声限制三、操作者听力爱护三、操作者听力爱护 运用护耳器运用护耳器 护耳器是个体防护噪声的常用工具，种类有耳塞、防声棉、护耳器是个体防护噪声的常用工具，种类有耳塞、防声棉、耳罩、帽盔等。耳罩、帽盔等。坦克头盔坦克头盔防噪声耳塞防噪声耳塞41第四节第四节 噪声限制噪声限制四、音乐调整 乐音能够减轻作业者的精神惊惶，缓解单调感和精神疲惫，提高作业效率和生产平安。1921年美国的E.L.Gatewood曾经成功利用音乐提高了建筑工人的制图作业效率。二战时期，为了提高作业效率，还产生了背景音乐和产业音乐。42