第六章噪声和振动污染控制工程概论 .docx
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1、精品名师归纳总结第六章噪声和振动污染掌握工程概论噪声和振动有着特别亲密的关系。很多噪声是由振动引起的,这种振动以弹性波的形式在空气、液体和固体介质中进行传播,分别称为气体声、液体声和固体声,通常将固体声称为振动。噪声和振动污染的掌握原理特别相像:隔振的同时也起到降噪作用。第一节 噪声和噪声污染一、 噪声定义正如水、空气和土壤等是我们生存必要的条件那样,我们必需生活在一个有声的环境之中,声音可以帮忙人们沟通信息、熟悉事物等,成为人们一切生产和生活活动的前提基础。但有些声音对人体有害或者是余外的,便称为噪声,由噪声造成的环境污染称为噪声污染。广义上说来,一切可听的声音都有可能成为噪声。我们所听到的
2、各种声音是否成为噪声与很多条件和因素有关:除与声音本身的基本特性 波长、频率和声级 有关外,仍与人的心理和生理状态有关,因此噪声和非噪声的区分不仅在于其本身特性 频率和强弱 ,更在于接受对象的感受性和条件性。二、 噪声污染的特性1,噪声属于物理性污染:这种污染是局部性的,不会造成区域、全球性污染。2,噪声污染一般没有残余污染物:噪声一旦排除污染问题就得到完全解决。3,噪声污染往往易被人们所忽视:尽管有影响,但我们需要生活在适度的声响环境中。三、 噪声的危害1,听力损害(1) 临时性听域迁移:当人耳短时间暴露于噪声时,会引起人们的听觉疲惫,但此时的听觉器官尚未发生器质性病变。一旦噪声排除,听觉疲
3、惫也就逐步消逝,直至听觉复原到正常状态。(2) 永久性听域迁移:又称为噪声性耳聋,是指人耳长期暴露于强噪声环境之中,听觉反复受到噪声的不断刺激,听域迁移由临时性逐步成为永久性,听觉复原越来越难, 死亡的听觉细胞无法再生,造成永久性耳聋。耳聋有轻重之分,一般以听力缺失进行衡量,如表 61 所示。听力缺失20dB20 40dB40 55dB55 70dB70 90dB90dB耳聋程度耳聋的基准轻度耳聋中度耳聋显著耳聋重度耳聋极端聋表 6 1 听力缺失与耳聋程度2,诱发疾病诱发疾病是噪声污染的一个重要表达。噪声作用于人的中枢神经系统,使得大脑可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结皮层的兴奋
4、和抑制平稳失调、条件反射反常,导致头昏脑胀、疲惫和记忆力衰退以及肠胃功能紊乱等症状,严峻时诱发胃溃疡、冠心病和动脉硬化等疾病。 3,影响人们正常生活降低人们睡眠、学习、工作、语言沟通的效率和成效。严峻时使得这些活动无法进行。 四、噪声分类声音由自然界和人类活动两方面产生。虽然自然界的声音在特定情形下可能成为噪声,如雷鸣声、风的咆哮声等,但噪声通常主要是由于人类的生产和生活活动产生,称为人为噪声。人为噪声的产生途径多种多样,通常有:交通噪声、工业噪声、建筑施工噪声等。交通噪声由交通车辆产生,如大路和城市街道上的各种汽车轰鸣声、喇叭声,喷气式飞机螺旋桨产生的高速气流与空气的摩擦声以及火车车轮与铁轨
5、的撞击声和汽笛声等。工业噪声由各种机器设备的振动、摩擦和管道排气产生。建筑施工噪声由各种施工机械设备造成,如打桩机与桩的撞击声、卷扬机噪声等。噪声仍可以产生于人们的社会活动与生活,如各种电影院、音乐厅、舞会在某些情形下都可能成为噪声的来源。居家的家用设备如空调器、电风扇、洗衣机和电视机等由于影响人们的休息、学习和工作而成为噪声。环境治理系统中常常使用的鼓风机、空压机、水泵、搅拌机等也是噪声的重要来源。依据发声机理,噪声可以分为:机械噪声、空气动力性噪声和电磁噪声三类。机械噪声是由于机械部件在撞击力、非平稳力作用下产生,是由固体振动而产生。空气动力噪声是由于高速或高压气流与四周介质空气 发生猛烈
6、混合而产生。电磁噪声是由于电磁场的交替变化引起机械部件或空间容积振动而产生,如日光灯的整流器、电动机和变压器产生的电磁噪声等。三类噪声中以机械振动噪声最为常见,其次为空气动力性噪声,而电磁噪声较少见。表 6 2 常见的工业设备噪声范畴设备A 声级范畴 dB飞机发动机107 140织布机96 130鼓风机80 126空压机73 116蒸汽锤86 113发电机71 106水泵89 103卷扬机80 90频率是声音的重要参数。依据频率高低,噪声分为:低频噪声f1kHZ三类。噪声对人体的危害与噪声的频率有 关,其中危害最大的当属可听声,其频率范畴为20 HZ 2000 H Z,成为噪声掌握的主要对象。
7、五、噪声污染掌握途径可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结与其它污染掌握相像,噪声污染掌握的途径主要有:行政治理、规划和噪声治理。1,行政治理措施对噪声实行必要的治理方法以限制噪声污染,其基本做法为行政立法。我国对交通噪声、机动车辆噪声、飞机噪声、工厂噪声、建筑施工噪声、消遣场所噪声污染的控制进行立法。如 GB12348-90 中规定:交通干道环境噪声 70-87dBA 。建筑施工场界噪声限值如下表6 3 所示。表 6 3 建筑施工场界噪声限值施工机械昼间夜间土石方推土机、挖掘机、装载机等75 dBA55 dBA打桩打桩机85 dBA禁止施工结构混凝土搅拌机70 dBA55 dBA装
8、修吊车、升降机65 dBA55 dBA2,规划性措施(1) 区域性规划:城市规划部门在确定建设布局时,将飞机场、重工业区等高噪声源布置在远离市区的郊外,并依据噪声从高到低依次进行布局。(2) 道路规划:依据国家声环境质量标准和民用建筑隔声设计规范,合理划定建筑物与交通干道的防噪声距离,并提出相应的规划设计要求。如规定交通干道距离居住区不小于 30m。一级、二级大路和铁路不答应穿越居民区等。2(3) 掌握城市人口密度:入口密度打算了交通流量、商业以及生产活动等产生的噪声高低以及影响程度。噪声A 声级 L dndB 与当的入口密度 人/km 的关系为: L dn10 log 26。(4) 利用各种
9、措施进行隔声,如利用土丘、绿化带等减轻噪声对寂静区域的影响。3,治理措施(1) 噪声源的掌握争论工艺过程:使用低噪声工艺代替高噪声工艺争论降低噪声源辐射噪声的激振力争论降低噪声源中、噪声辐射部件对激振力的响应(2) 噪声传播途径的掌握争论城市、工厂和车间如何全面合理布局争论噪声传播途径上的声学技术措施隔声、吸声和消声 (3) 个人防护措施常用的噪声个人防护用品有:耳塞、耳罩和头盔三种。这些防护用品除减弱噪声危害外,仍有保暖、防冲撞的功能。其次节 声的基本学问噪声也是声音,因此在争论噪声治理和污染掌握前对声的基本学问进行介绍是必要的。一、声波和瞬时声压在各种弹性介质中,物体的机械振动由近而远的传
10、播过程称为声波。依据声音传播可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结的介质不同,声波有空气波、液体波和固体波三种。声波的传播方向与介质有关:空气和液体中声波传播方向与介质质点的振动方向基本相同,构成纵向波。而在固体介质中的声波就既有纵向也有横向。声波在传播时将引起介质中质点所受压强的变化,通常将声场中某一质点在瞬时由静压 未受声波影响时的压强P0 变化为 P所产生的压强增量称为该质点的瞬时声压P,单位为 Pa 或 N/ m 2。P P0 P6 1二、频率、波长、波速声波在介质中传播时,1 秒钟内质点振动的次数就是该声波的频率f,单位为 H Z。 质点往复振动一次所需要的时间称为振动周期
11、T,单位为 s。相邻波对应质点之间的距离称为波长 ,单位为 m。声波在介质中的传播速度称为波速c,单位为 m/s。f、T、 和 c 之间的关系为:f 1/T6 2 c/f cT6 3声波在介质中的传播速度与介质本身亲密相关,如介质类型 气、液、固 、介质温度和密度以及压强等。声波在固体介质中传播最快,其次为液体,而在气体中的传播较慢。表 6 4声波在各种介质中的传播速度21.1 介质空气水软木玻璃钢波速 m/s3441372335336585182三、声波阵面声波在传播过程中,同一时刻由相位相同质点构成的轨迹称为波阵面或波的基本几何外形,波阵面分为平面波和球面波两种。1, 平面波平面波的波阵面
12、与波的传播方向垂直,如活塞在汽缸中产生的声波为典型的平面波。2,球面波在点声源形成的声波中,波阵面为同心的球面,这种波称为球面波,球面波中声源的几何尺寸很小 。四、声强、声功率、声能密度、声阻抗率在物理学上,声波是一种能量形式。单位时间内声波辐射的声能量称为声功率W, 单位为 W。单位时间内透过垂直于声波传播方向单位面积的平均声能量称为声强I,单位为 W/m 2。单位体积介质内所含的声能量称为声能密度D,单位为 W/m 3。瞬时声压 P 与质点振动速度之比即为声阻抗率Zs,单位为 Pas/m, Zs 与介质密度和声速有关,而与声波波长和频率无关。介质温度越高、密度越小、声速越大,就Zs 越小。
13、Zs 0c6 4式中: 0介质密度 kg/m3五、声压级和声强级声压级 LP 和声强级LI 都是衡量声波强度的相对指标,简称为声级,单位均为dB ,可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结其相对基准分别为基准声压P0( 0.2 Pa)和基准声强I010-12W/ m 2 。LP 20 lg P/ P 0。 LI 10 lg I/ I 0声压级和声强级是衡量噪声强弱及其对人影响程度的重要指标,在常温、常压下LP和 LI 在数值上相等。噪声环境有稳态和不稳态之分,通常需要将不稳态噪声采纳能量平均的方法换算为稳态噪声才能与稳态噪声进行比较,换算结果称为等效连续A 声级 L eq,其相互换算公
14、式为:可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结t0Leq 10 lg100.1LA dt65可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结式中: t 不稳态噪声暴露时间,hLA t 时间内的 A 声级, dBA六、 声源的指向性当声源尺寸大于或接近于声波波长时,声源在各方向辐射的声压 或声强 不相同, 成为指向性声源:频率高的声波指向性强,频率低的声波指向性弱。声源的指向性可以用指向性图来表示,类似于气象中的风向玫瑰图,将声源中某质点的声强与同一声功率声源在相同距离同心球辐射面上的平均声强之比称为声源指向性因数 Q。对于点声源, Q1, Q 越大就声源的指向性越明显。七、 声波的叠加
15、通常我们听到的声音都是多种声波的混合,即由各种来源、各种频率、各种外形的很多列简谐波叠加的混合声波。依据各种声波在叠加时是否发生相互干扰将声波分为相干波和不相干波两种。在同始终线、相同方向上的相干玻叠加、合成的结果形成驻波, 驻波属于相干波合成的特例。表 6 5 相干波和不相干波相干波频率相同、有固定相位差频率相同、相位差物规章变化可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结不相干波频率不同、有固定相位差频率不同、无固定相位差可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结相干波的叠加规律:叠加后合成声压等于各相干波的声压之和,即:nPt P1 P2 Pn Pi6 6i=1式中: Pi 第
16、 i 列声波的声压Pt 合成声场的声压n声波列数不相干波叠加规律:叠加后声压的平方等于各不相干波声压平方之和,即:Pt2 P12 P22 Pn2 Pi 26 7可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结八、声波的反射、透射、折射和绕射以及衍射声波向介质中传播又称为入射,入射的声波遇到界面时一部分被反射或折射,另一部分将透过该界面连续传播。入射、透射和反射情形和传播介质有关:介质的Zs 增加, 难透射,易反射。Zs 降低,易透射,难反射。反射和折射的区分在于:反射时反射线在入射面 由入射线和界面构成 内,入射角与反射角相等。折射线在入射面之外的其次种介质内,入射角 1 正弦与折射角 2正弦
17、之比等于介质1 声速 c1 与介质 2 声速 c2 之比, 即:sin 1c16 8sin 2c2图 6 1 声波的入射、反射和折射当声波的波长远远大于障碍物或孔洞尺寸时,声波能够绕过障碍物或孔洞的边缘连续前进并引起传播方向的转变,成为绕射声波或衍射声波。声波的绕射与声波频率、波长和障碍物的相对大小有关,高频率、长波长的声波遇到尺寸较小的障碍物或孔洞时绕射或衍射明显,这是屏障隔声降噪的依据。图 6 2 声波的绕射或衍射九、声波衰减可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结声波在介质中传播,由于扩散作用、空气吸取以及障碍物的存在导致声强、声压和声能减弱,发生声波衰减。1, 扩散引起的衰减声
18、波的传播过程即是声波在介质中的扩散过程,波阵面随扩散距离的增加而逐步扩展,导致声能分散、声强随距离越来越弱,称为扩散衰减。2, 空气吸取引起的衰减声波在空气中传播时,部分声波被空气吸取作用、部分声能将发生转换和迁移,籍此导致声波衰减。传播导致空气质点振动,相邻空气质点由于运动速度不同而产生粘滞力,使得声能转换为热能,紧邻的空气温度越来越高,声能越来越弱。温度的变化将导致相邻的空气质点之间存在温度差,形成温度梯度。相邻空气质点存在显现温度梯度,发生热交换,声能转换为热能进行扩散。由于声波的传播打破了空气中各种气态分子能量的原有平稳状态,从不平稳到重新建立新的平稳的过程称为热驰豫过程,热驰豫使得声
19、能耗散、声波衰减。3, 其它缘由引起的衰减空气中的各种障碍物如尘粒、雾、雨、雪等将引起声波产生散射,导致声波衰减。广义上说,空气中存在的各种大型屏障如土丘、围墙和门窗以及林带等也属于引起声波衰减的障碍物,其作用与空气中的雨雪、尘雾没有本质的区分。声波的衰减程度可以用声压衰减系数 来衡量,即在空气中声波传播1m 所衰减的分贝数,单位为dB/m 。 与声波本身性质 波长、波面、声源类型、频率、声强等 、传播距离、空气的温度和湿度以及障碍物情形亲密有关。点声源由于空气吸取而引起的声波衰减: LP L P1 LP2 20 lg 2/ 1 2- 16 9线声源由于空气吸取而引起的声波衰减: L P L
20、P1 L P210 lg 2 / 1 2- 1 6 10式中: LP声级的衰减量 dBLP1、L P2衰减前后的声级 dB2 、1声波传播的距离m第三节 噪声的测量和评判一、噪声的测量声压计是测量噪声的主要仪器,测量的基本原理是将声信号转换为电信号。依据噪声的声级范畴,一般声级计的频率特性有A 、 B、 C 三档,分别称为A声级、 B 声级和 C 声级,测定噪声声级分别以dBA 、dBB 和 dBC 表示。二、噪声评判噪声评判是城市和工业区规划以及环境治理的重要依据,噪声评判与噪声评判标准以及测量方法亲密相关。噪声评判标准有:工业企业噪声卫生标准、环境噪声标准、工业企业噪声掌握设计标准、机动车
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