环境监测5学习.pptx
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1、第一节第一节 声音和噪声声音和噪声一、噪声的概念一、噪声的概念v声音的本质是波动。受作用得空气发生振动,当震动声音的本质是波动。受作用得空气发生振动,当震动频率在频率在20-20000Hz时,作用于人的耳鼓膜而产生的感时,作用于人的耳鼓膜而产生的感觉称为声音觉称为声音v广义上来讲,这些人们生活和工作所不需要的声音叫广义上来讲,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。号叫噪声。v噪声是相对和谐悦耳、旋律优美的音乐声而言的,从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
2、声,各种交通工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、人的嘈杂声等具的马达声、鸣笛声、人的嘈杂声等第1页/共81页二、噪声污染的特点二、噪声污染的特点v噪声是一种感觉污染;噪声是一种感觉污染;v不带来化学污染物质,只是由于声能不带来化学污染物质,只是由于声能人耳朵人耳朵危害;危害;v噪声的分布广泛而分散,噪声污染的影响范围是有限的,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;传播不远;v能量衰减;能量衰减;v噪声产生的污染没有后效作用,声源停止,噪声消失,无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
3、有累积累现象,不留痕迹。但噪声对人听力造成的损失是有累积性的。积性的。第2页/共81页 交通运输噪声交通运输噪声 工业生产噪声工业生产噪声 社会生活噪声社会生活噪声 施工噪声施工噪声三、噪声来源三、噪声来源第3页/共81页v一般讲城市的噪声污染比农村严重。一般讲城市的噪声污染比农村严重。v城市噪声大体可分为:交通噪声、工业噪声、生活噪声等城市噪声大体可分为:交通噪声、工业噪声、生活噪声等v交通噪声主要来自于汽车行驶中发出的噪声,尤其是我国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
4、鸣叫过多污染更为严重。繁、喇叭鸣叫过多污染更为严重。v工业噪声主要来自于工厂和建筑工地,工厂的机器、工地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、上的推土机、打桩机、搅拌机发出的噪声对工作人员及周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。围的居民造成极大影响。v生活噪声与人们接触时间最长、危害最广泛、治理最困难。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。扰休息工作和其他活动。第4页/共81页噪声来源噪声来源第5页/共81页四、
5、四、噪声危害噪声危害噪噪声声对特殊人群对特殊人群对生理影响对生理影响对心理影响对心理影响病人病人老人老人孕妇孕妇儿童儿童其他其他急慢性急慢性疾病疾病听力听力睡眠睡眠其他其他人体人体动物动物物质物质体体工作工作第6页/共81页噪声会影响人的睡眠质量和数量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,使人连续噪声可以加快熟睡到轻睡的回转,使人 熟睡时间缩短;熟睡时间缩短;突然的噪声可使人惊醒。突然的噪声可使人惊醒。一般一般 40dB连续噪声可使连续噪声可使10%的人受影响,的人受影响,70dB连续噪声可使连续噪声可使50%的人受影响的人受影响突然的噪声突然的噪声 40dB时,使时,
6、使10%的人惊醒;的人惊醒;60dB时,使时,使70%的人惊醒。的人惊醒。(1)对人体的生理影响)对人体的生理影响干扰睡眠,影响工作效率。干扰睡眠,影响工作效率。第7页/共81页损伤听力,造成噪声性耳聋。损伤听力,造成噪声性耳聋。90分贝下分贝下20聋,聋,85分贝下分贝下10耳聋耳聋工作工作40年后噪声性耳聋发病率年后噪声性耳聋发病率噪声噪声/dB(A)国际统计国际统计(ISO)/%美国统计美国统计/%噪声噪声/dB(A)国际统计国际统计(ISO)/%美国统计美国统计/%8000952928851081004140902118(2)对人体的生理影响)对人体的生理影响第8页/共81页第二节声音
7、的物理特性和量度第二节声音的物理特性和量度一、声音的发生、频率、波长和声速一、声音的发生、频率、波长和声速1.声音的发生声音的发生 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,且这种振动频率在向外传递,且这种振动频率在20-20000Hz之间,人耳可以之间,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。频率低于的声波。频率低于20Hz的叫次声,高于的叫次声,高于20000Hz的叫超声,的叫超声,它们作用到人的听觉器官时不引起声音的感觉,所以不能听它们作用到
8、人的听觉器官时不引起声音的感觉,所以不能听到。到。第9页/共81页2.频率频率fv声源在每秒钟内振动的次数,以声源在每秒钟内振动的次数,以 f 表示(表示(frequency),单),单位为赫兹,简称赫,符号为位为赫兹,简称赫,符号为Hz,即,即1赫赫=1次次/秒;秒;v声音:人耳能听到的声波,频率范围声音:人耳能听到的声波,频率范围2020000赫,这一赫,这一频率范围的声音叫音频声;频率范围的声音叫音频声;v次声:次声:f20000Hz;v次声和超声人耳都不能听到,但有一些动物却能听到。例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。如老鼠
9、能听到次声振动,蝙蝠和狗则能听超声振动。vf的单位为的单位为Hz,2020000Hz可听到声音;可听到声音;第10页/共81页3.波长波长v相邻两个波相似振动状态质点之间的距离相邻两个波相似振动状态质点之间的距离,的单位为的单位为m;v波长与频率和速度间存在如下的关系:波长与频率和速度间存在如下的关系:=C/f=CTv其中其中T为周期,是物体来回振动一次所需的时间;为周期,是物体来回振动一次所需的时间;v波长是声音在一个周期的时间中所进行的距离。波长是声音在一个周期的时间中所进行的距离。第11页/共81页声音的发生声音的发生第12页/共81页二、声功率、声强和声压二、声功率、声强和声压v1、声
10、功率、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。面积的声能量。在噪声监测中,声功率是指声源总声功率。单位为单位为W。(2)声源辐射声音本领的大小声源辐射声音本领的大小v2、声强、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。面积上的声能量。(2)声场中的强弱声场中的强弱 (3)I=W/4r2,距声源远,声能弱(,距声源远,声能弱(W/s2)第13页/共81页v3、声强、声强P (1)定义:声源振
11、动时,空气介质中压力的改变量。牛顿定义:声源振动时,空气介质中压力的改变量。牛顿/米米2或帕(或帕(Pa)(2)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(声压(声压P易测,易测,W、I不易测量、以后的不易测量、以后的“声级声级”即指声压即指声压级)级)第14页/共81页v1.分贝分贝v定义:指两个相同的物理量(例如定义:指两个相同的物理量(例如A1和和A0)之比取以)之比取以10 为底的对数并乘以为底的对数并乘以10(或(或20),单位为),单位为dB N10lgA1/A0 A0是基准量(或参考值)是基准量(或参考值)A1是被量度量是被量度量三、分贝、声功率级、
12、声强级和声压级三、分贝、声功率级、声强级和声压级第15页/共81页v 2.声功率级声功率级 LW10lgW/W0 LW-声功率级(声功率级(dB););W-声功率(声功率(W););W0-基准声功率,为基准声功率,为10-12W v 3.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);I-基准声强,为基准声强,为10-12W/m2。第16页/共81页v4.声压级声压级 Lp10lgP2/P0220lgP/P0 Lp声功率级(声功率级(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1000
13、Hz声音人耳刚能听到的最低声压。声音人耳刚能听到的最低声压。第17页/共81页v1.噪声的叠加噪声的叠加 P1Lp1,P2Lp2,求合成声压级,求合成声压级Lp I1P12/c I2P22/c P总总2P12+P22 又又(P1/P0)210Lp1/10 (P2/P0)210Lp2/10 LP=10lg(P12+P22)/P02=10lg(10Lp1/10+10Lp2/10)四、噪声的叠加和相减四、噪声的叠加和相减第18页/共81页v以上方法不好计算,可改用下列方法:以上方法不好计算,可改用下列方法:v1、Lp1=Lp2时时,Lp=10lg(P12+P22)/P02=10lg(10Lp1/10
14、+10Lp2/10=10lg(210Lp1/10)=10lg2+Lp1 LpLp1+3 例例1 两个两个96dB noise合成,合成,L总总=96+3=98第19页/共81页v2、当、当Lp1Lp2(设设Lp1Lp2)时,求时,求Lp 可查曲线见可查曲线见图图7-1v步骤:步骤:(1)先求先求Lp1与与Lp2的差值:的差值:Lp1-Lp2;(2)由所得差值从表中查分贝和增值由所得差值从表中查分贝和增值 L (3)由由LpLp1+L,求出合成声压级值,求出合成声压级值第20页/共81页第21页/共81页v例例2,已知两个声压级分别为,已知两个声压级分别为Lp1=90dB,Lp2=84dB,求合
15、成声压级,求合成声压级Lp;解解:(1)Lp1-Lp2=90-84=6dB (2)查图查图 6dB L=1.0dB (3)Lp=Lp1+L=90+1.0=91dB第22页/共81页小结:小结:v1、两个声压级相等时,合成、两个声压级相等时,合成L=Lp1+3dBv2、两个声压级不等时,最大不超过多出、两个声压级不等时,最大不超过多出3dB。(。(Lp1Lp2,LpLp1+3)v3、两个声压级不等时,相差、两个声压级不等时,相差10dB以上时,增值很小,可以上时,增值很小,可以忽略不计,仍等于以忽略不计,仍等于L1v 例例3:Lp1=90dB,Lp2=75dB,合成,合成Lp=90dBv4、多声
16、源叠加时,逐次两两叠加,与次序无关、多声源叠加时,逐次两两叠加,与次序无关(例子见书例子见书P332-333)。)。第23页/共81页v2.噪声的相减噪声的相减 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噪声相减的问题,图图7-2为背景噪声修正曲线为背景噪声修正曲线,使用方法,使用方法见下例。见下例。v例例4:为测定某车间中一台机器的噪声大小,从声级计上: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测得声级为104dB,当机器停止工作:测得背景噪声为,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。,求
17、该机器噪声的实际大小。v解;由题可知解;由题可知104dB是指机器噪声和背景噪声之和是指机器噪声和背景噪声之和(Lp),而背景噪声是而背景噪声是l00 dB(Lp1)。vLP LP1 4dB,从图,从图7-2中可查得相应之中可查得相应之 Lp=2.2dB,因此该机器的实际噪声声级因此该机器的实际噪声声级LP2为:为:vLP2=LP-Lp=101.8dB。第24页/共81页第25页/共81页第三节第三节 噪声的物理量和主观听觉的关系噪声的物理量和主观听觉的关系一、一、响度和响度级响度和响度级v1、响度、响度(N)定义:定义:40dB,1000Hz,来自正前方的平面波形的响,来自正前方的平面波形的
18、响度定义为度定义为1个响度单位个响度单位(宋宋)(另一个声音听起来比它大几倍,就叫几宋另一个声音听起来比它大几倍,就叫几宋)v2、响度级、响度级(LN)定义:用定义:用1000Hz纯音作标准,使其和某一声音纯音作标准,使其和某一声音(noise)听起来一样响,这个听起来一样响,这个1000Hz纯音的声压级,就是该声纯音的声压级,就是该声音音(noise)的响度级。单位为方的响度级。单位为方第26页/共81页v3、等响曲线等响曲线(图图7-3):人耳听觉范围内一系列响度相):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等的声压级与频率关系曲线 例如例如LpfLN效果效果82dB20Hz20
19、方方感觉响度一样,感觉响度一样,但但Lp不同,当不同,当然然f也不同,也不同,但但LN一样一样35dB100Hz20方方20dB1000Hz20方方30dB10000Hz20方方第27页/共81页第28页/共81页v 4.响度与响度级的关系响度与响度级的关系 它们的关系可用下列数学式表示;它们的关系可用下列数学式表示;N=2(LN-400)/10)或或 LN=40+33lgN 响度级的合成不能直接相加,而响度可以相加。响度级的合成不能直接相加,而响度可以相加。例题(例题(P335)第29页/共81页二、计权声级给声级计设计的三种计权网络二、计权声级给声级计设计的三种计权网络AACAB滤波器滤波
20、器声级计声级计传声器传声器 前置放大前置放大器器计权网络计权网络输出放大输出放大器器检波器检波器指示器指示器输输出出第30页/共81页v为了能用仪器直接反映人的主观响度感觉的评价量,就模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。权网络测得的声压级叫计权声压级或计权声级,简称声级。通用的有通用的有A、B、C和和D计权声级计权声级vA计权声级是模拟人
21、耳对计权声级是模拟人耳对55分贝以下低强度噪声的频率特分贝以下低强度噪声的频率特性性vB计权声级是模拟计权声级是模拟55-85分贝的中等强度噪声的频率特性;分贝的中等强度噪声的频率特性;vC计权声级是模拟高强度噪声的频率特性;计权声级是模拟高强度噪声的频率特性;vD计权声级是对噪声参量的模拟,专用于飞机噪声的测量计权声级是对噪声参量的模拟,专用于飞机噪声的测量;第31页/共81页三、等效连续声级、噪声污染级和昼夜等效声三、等效连续声级、噪声污染级和昼夜等效声级级1.等效连续声级等效连续声级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定义:用噪声能量按时间平均方法来评价
22、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用一个相同时间内声能与之相等的连续稳定的A声级声级宋表示该段时间内的噪声的大小。宋表示该段时间内的噪声的大小。计算公式计算公式 LPA-某时刻某时刻t的瞬时的瞬时A声级声级 L10情况的测点情况的测点,普遍存在着普遍存在着L10-L50 与与L50-L90 相差较大相差较大,Lmax-L10的值也较大的值也较大(一一般在般在20dB(A)以上以上)。Leq值与值与L10和和Lmax有很大关系有很大关系,由表由表3可以看出可以看出,L10-Leq一般小于一般小于4dB(A).第38页/共81页 2.噪声污染级噪声污染级LNP 1、定义:在、定
23、义:在Leq上加一项表示上加一项表示noise变化幅变化幅 度的量。度的量。2、公式:、公式:LNPLAeq+2.56 为测量过程中瞬时声级的标准偏差为测量过程中瞬时声级的标准偏差 3、意义:涨落的、意义:涨落的noise对人们烦恼度对人们烦恼度第39页/共81页4、简易计算公式、简易计算公式 LNPLAeq+d d=L10-L90或或 LNPL50+dd2/60 d=L10-L90第40页/共81页 3.昼夜等效声级昼夜等效声级Ldn 定义:它是表示社会噪声定义:它是表示社会噪声昼夜间的变化情况。昼夜间的变化情况。公式公式 (Ld 昼昼 6:0022:00;Ln 夜夜 22:006:00)第
24、41页/共81页第四节第四节 噪声测量仪器噪声测量仪器一、声级计一、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。性的强度特性。因此,声级计是一种主观性的电子仪器。因此,声级计是一种主观性的电子仪器。第42页/共81页分类:声级计整机灵敏度区分,声级计分类有两类方法:分类:声级计整机灵敏度区分,声级计分类有两类方法:
25、一类是普通声级计一类是普通声级计 另一类是精密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,即近年来又有人将声级计分为四类,即0型、型、1型、型、2型和型和3型。它们的精度分别为型。它们的精度分别为0.4分贝、分贝、0.7分贝、分贝、1.0分贝和分贝和1.5分贝。分贝。第43页/共81页声级计的工作原理声级计的工作原理 v声级计主要由传声器、放大器、衰减器、计权网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组成。其工作原理是:络、电表电路及电源等部分组成。其工作原理是:输出的信号由输出衰减器减到定额值,随即送到输出的信号由输出衰减器减到定额值,随即送到输出放大器
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