第七章--环境学课件.ppt
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1、LOGO第第7章章 物理性污染及防治物理性污染及防治第一节第一节 噪声污染及防治噪声污染及防治一一 环境声学的基本概念环境声学的基本概念(一)噪声的定义(一)噪声的定义(二)(二)噪声的物理量度噪声的物理量度(三)(三)噪声的频谱噪声的频谱(四)(四)声波的传播声波的传播(五)(五)噪声评价噪声评价Company Logo一、环境声学的基本概念一、环境声学的基本概念(一)(一)噪声的定义噪声的定义凡是不需要的声音,就是噪声。凡是不需要的声音,就是噪声。w过响声;过响声;w妨碍声;妨碍声;w不愉快声;不愉快声;w无影响声无影响声 其中,过响声、不愉快声属于客观的噪声;妨碍声和其中,过响声、不愉快
2、声属于客观的噪声;妨碍声和无影响声属于主观的噪声。无影响声属于主观的噪声。Company Logo声压、声能量、声强和声功率声压、声能量、声强和声功率当有声波存在时,在媒质中产生的压强的增量。当有声波存在时,在媒质中产生的压强的增量。w单位:单位:Pa或或br;1Pa10 br。w当声频为当声频为1000Hz时,人耳可听声压范围为时,人耳可听声压范围为210-520Pa,其中,其中,210-5Pa称为听阈,称为听阈,20Pa称为痛阈。称为痛阈。w有效声压有效声压pe:一段时间内声压的均方根值。由于人耳无法感受声压的:一段时间内声压的均方根值。由于人耳无法感受声压的起伏,只能感受一个稳定的有效声
3、压。起伏,只能感受一个稳定的有效声压。w媒质的声阻抗率媒质的声阻抗率Zsp/uc,u为质点速度,为质点速度,c为声速。为声速。(1)、声压)、声压pCompany Logo(3)、声强)、声强Iw单位时间内,通过和声波射线垂直的单位面积内的声能量称单位时间内,通过和声波射线垂直的单位面积内的声能量称为声强,即在传播方向上通过单位面积上的声功率。单位:为声强,即在传播方向上通过单位面积上的声功率。单位:W/m2。w对于自由空间的平面声波和球面波:对于自由空间的平面声波和球面波:IW/Spup2/cw声强与离开声源的距离有关:声强与离开声源的距离有关:对于自由空间的点声源:对于自由空间的点声源:I
4、球球W/(4r2)对于放在具有反射的地面上的点声源:对于放在具有反射的地面上的点声源:I球球W/(2r2)Company Logo(4)、声功率)、声功率Ww声功率就是指声源在单位时间内辐射出来的总声能量。声功率就是指声源在单位时间内辐射出来的总声能量。单位:单位:W。w对于自由空间的点声源:对于自由空间的点声源:W球球4r2p2/cw对于放在具有反射的地面上的点声源:对于放在具有反射的地面上的点声源:W半球半球2r2p2/cCompany Logo、声波的测量单位、声波的测量单位(1)、级的概念)、级的概念1.1个量的级是这个量与同类基准值之比的对数,用个量的级是这个量与同类基准值之比的对数
5、,用L表示。表示。2.表达式:表达式:r10时,级的单位为贝(耳),级表示的量与功率成正比。时,级的单位为贝(耳),级表示的量与功率成正比。工程上常用分贝表示级,是贝的十分之一,符号为工程上常用分贝表示级,是贝的十分之一,符号为dB。re时,级的单位为奈培(时,级的单位为奈培(Np)。)。1Np8.686dBCompany Logo、声波的测量单位、声波的测量单位(2)、声压级)、声压级LpLp20lg(p/p0)Lp为声压级,单位为声压级,单位dB;p为有效声压,为有效声压,Pa;基准声压;基准声压p02105 Pa。对于听阈对于听阈Lp0;对于痛阈;对于痛阈Lp120dB。Company
6、Logo某些环境下的声压和声压级某些环境下的声压和声压级环境环境声压声压(Pa)声压级(声压级(dB)锅炉排气放空,距喷口锅炉排气放空,距喷口1米米200140铆钉枪,大型罗茨风机铆钉枪,大型罗茨风机63130汽车喇叭,距人汽车喇叭,距人1米,大型球磨机米,大型球磨机20120柴油机柴油机6.3110离心风扇离心风扇0.6390公共汽车上公共汽车上0.2080城市噪声,街道上城市噪声,街道上0.06370普通说话普通说话0.02060电风扇,微电机附近电风扇,微电机附近0.006350安静房间安静房间0.002040轻声耳语轻声耳语0.0006330树叶飘动声树叶飘动声0.0002020农村静
7、夜农村静夜0.00006310可听可听0.0000200Company Logo(4)、声功率级)、声功率级LWLW10lg(W/W0)LW为声功率级,单位为声功率级,单位dB;W为声功率,瓦;基准声功率为声功率,瓦;基准声功率W011012瓦。瓦。LW=10lg(W/W0)=10lg(IS/W0)=10lg I/10-12+10lgS=LI+10lgSLP+10lgS对于球面声波,距离声源半径微对于球面声波,距离声源半径微r,则有:,则有:LW=LP+10lg4r2 LP+20lgr11对于半球面声波,距离声源半径微对于半球面声波,距离声源半径微r,则有:,则有:LW=LP+10lg2r2
8、LP+20lgr8 Company Logo(3)、声压级:能量与声压的平方成正比。总声压的)、声压级:能量与声压的平方成正比。总声压的平方等于各声压排放之和。平方等于各声压排放之和。假设有假设有n个噪声源同时存在,声压与声压级分别为个噪声源同时存在,声压与声压级分别为p1、p2、pn和和L1、L2、Ln。则:。则:Lp120lg p1/p0,Lp220lg p2/p0,Lpn20lg pn/p0。(p1/p0)210 0.1Lp1,(p1/p0)2 10 0.1Lp2,(p1/p0)210 0.1Lpn 。所以,总声压级所以,总声压级Lp10lg(10 0.1L110 0.1L2 10 0.
9、1Ln)Company Logo(4)、)、n个相同噪声级合成的总噪声级个相同噪声级合成的总噪声级L10lg(10 0.1L110 0.1L2 10 0.1Ln)10lg(n 10 0.1L1)L110lgn当当n2时,时,LL110lg2 L13即表示两个相同的声压级相加,能量增加一倍,声级增即表示两个相同的声压级相加,能量增加一倍,声级增加加3dB。Company Logo两噪声级合成的附加值两噪声级合成的附加值L1-L2(dB)L=10lg 1+10 0.1(L1-L2)(dB)0312.522.131.841.551.261.070.880.690.5100.4Company Logo
10、(6)、计算例题)、计算例题例例1 强度为强度为80dB的噪声,其相应的声压为多少?的噪声,其相应的声压为多少?解:解:Lp20lg(p/p0),则,),则,pp010 Lp/20所以,所以,p210510 80/200.2Pa例例2 声强为声强为106 W/m2时的声强级是多少?时的声强级是多少?解:解:L10lg(I/I0)10lg(106/1012)所以,所以,L60dBCompany Logo例例3 室内洗衣机工作时,测得噪声声压室内洗衣机工作时,测得噪声声压p0.02Pa;电冰箱单独;电冰箱单独开动时声压级是开动时声压级是54dB,试计算两者同时开动时的合成声压级。,试计算两者同时开
11、动时的合成声压级。解:洗衣机单独工作时声压级为:解:洗衣机单独工作时声压级为:L120lg0.02/(2105)20360dB电冰箱声压级电冰箱声压级L254dBL1-L26dB,所以,所以L1dB则两者同时工作时则两者同时工作时L60161dBCompany Logo、噪声级的相减、噪声级的相减(1)、噪声级相减是按照能量的相减进行的。)、噪声级相减是按照能量的相减进行的。例:室内有两个噪声源,同时工作时总声压级例:室内有两个噪声源,同时工作时总声压级为为82dB,当其中一个声源停止工作时,测得室,当其中一个声源停止工作时,测得室内声压级为内声压级为81dB,试求另一声源的声压级。,试求另一
12、声源的声压级。解:由于解:由于82811dB,则另一声源声压级则另一声源声压级81675dB。噪声级的相减与相加类似,实质都是声能的加和减。噪声级的相减与相加类似,实质都是声能的加和减。Company Logo(三)、噪声的频谱(三)、噪声的频谱噪声分析的基本知识噪声分析的基本知识w声音的频率就是声源振动的频率;声音的频率就是声源振动的频率;w人耳听到的声音有的低沉,有的尖锐主要是声音的音调的高低引人耳听到的声音有的低沉,有的尖锐主要是声音的音调的高低引起的,而音调是人耳对声源振动频率的主观感受。起的,而音调是人耳对声源振动频率的主观感受。w声音可按频率分为:次声(声音可按频率分为:次声(20
13、000Hz););w噪声控制主要研究可听声,可听声可分为:低频声(噪声控制主要研究可听声,可听声可分为:低频声(2000Hz)。)。w人们在生活中听到的声音是不同频率、强度的纯音复合而成的。人们在生活中听到的声音是不同频率、强度的纯音复合而成的。Company Logo(2)、频程的表示方法)、频程的表示方法一般用高频和低频的频率比的对数来表示,对数以一般用高频和低频的频率比的对数来表示,对数以2为底,单为底,单位为倍频程。表达式为:位为倍频程。表达式为:f2/f12n 或或 nlog2(f2/f1)f1、f2分别成倍频程关系的低频和高频频率,即上、下限分别成倍频程关系的低频和高频频率,即上、
14、下限截止频率,截止频率,Hz;n为两个频率相距的倍数。为两个频率相距的倍数。中心频率中心频率f0(f2f1)1/2,所以有,所以有f22n/2f0,f12n/2f0;频带宽度频带宽度f f2f1(2n/2 2n/2)f0。n1时,即两个频率相距时,即两个频率相距1倍时,称为一倍频程;倍时,称为一倍频程;f/f0=0.707;n1/3时,称时,称1/3倍频程;倍频程;f/f0=0.231 。Company Logo一倍频程的中心频率和频率范围一倍频程的中心频率和频率范围中心频率中心频率(Hz)31.563125250500频率范围频率范围(Hz)22.444.744.789.169.117817
15、8355355708中心频率中心频率(Hz)100020004000800016000频率范围频率范围(Hz)708141014102820282056205620112001120022400Company Logo1/3倍频程的中心频率和频率范围倍频程的中心频率和频率范围中心频率(中心频率(Hz)频率范围(频率范围(Hz)中心频率(中心频率(Hz)频率范围(频率范围(Hz)50455810008001120635671125011201400807190160014001800100901122000180022401251121402500224028001601401803150280
16、0355020018022440003550450025022428050004500560031028035563005600710040035545080007100900050045056010000900011200630560710125001120014000800710800160001400018000Company Logo线谱(离散谱)线谱(离散谱)连续谱连续谱复合谱复合谱Company Logo(四)、(四)、声波的传播声波的传播、距离衰减、距离衰减(1)、声源)、声源1.点声源:当声源的尺寸远小于测点到声源的距离时,声波以球面点声源:当声源的尺寸远小于测点到声源的距离时
17、,声波以球面波的形状较均匀地向各个方向辐射。波的形状较均匀地向各个方向辐射。2.线声源:如一列较长的列车;公路上长的车队等。线声源:如一列较长的列车;公路上长的车队等。3.面声源:如透过一个壁面向开阔空间传播。面声源:如透过一个壁面向开阔空间传播。Company Logo(3)、线声源的距离衰减)、线声源的距离衰减w面积面积S2rl;声强:;声强:IW/(2rl););w声功率级:声功率级:LW LP+10lg(2rl)1)当)当r/l1时,距离加倍,声压级衰减时,距离加倍,声压级衰减6dB。Company Logo空气吸收的衰减空气吸收的衰减w声波在空气中传播时,因空气的粘滞性和热传导,在压
18、声波在空气中传播时,因空气的粘滞性和热传导,在压缩和膨胀过程中,使一部分声能转化为热能而损耗,成为缩和膨胀过程中,使一部分声能转化为热能而损耗,成为空气吸收。空气吸收。w衰减的大小与声源的频率、空气的湿度和温度有关。如衰减的大小与声源的频率、空气的湿度和温度有关。如在标准大气压下,在标准大气压下,20下,湿度为下,湿度为50时,声源频率为时,声源频率为250、500、1000、2000、4000Hz的空气吸收引起的衰减分的空气吸收引起的衰减分别为别为0.12、0.28、0.5、1.04、2.65dB/100m。w高频噪声比低频噪声衰减得快。高频噪声比低频噪声衰减得快。Company Logo、
19、地面吸收的衰减、地面吸收的衰减w声波在传播过程中,会受到各种复杂的地面条件的影响。遇声波在传播过程中,会受到各种复杂的地面条件的影响。遇到树木(草地、灌木)会引起衰减,衰减的大小与树木的种到树木(草地、灌木)会引起衰减,衰减的大小与树木的种类、树叶的繁茂程度和树木的高度有关。类、树叶的繁茂程度和树木的高度有关。w一般来说,短距离(一般来说,短距离(3050米)衰减可忽略,米)衰减可忽略,70米以上应考米以上应考虑。虑。w对于较茂密的树林,每对于较茂密的树林,每10米衰减米衰减23dB;每;每100米,衰减米,衰减2030dB。w对于厚的草地或穿过灌木丛,频率为对于厚的草地或穿过灌木丛,频率为1
20、000Hz的衰减可高达的衰减可高达25dB/100m。Company Logo、噪声的传播途径、噪声的传播途径(1)、声波的反射;)、声波的反射;(2)、声波的折射)、声波的折射服从服从Snell定律;定律;(3)、声波的干涉)、声波的干涉相干波发生叠加的现象;相干波发生叠加的现象;(4)、声波的衍射)、声波的衍射声波遇到障碍物或空洞时声波遇到障碍物或空洞时(波长远大于障碍物和空洞)发生绕流的现象,也(波长远大于障碍物和空洞)发生绕流的现象,也称为称为“漏声漏声”现象。现象。Company Logo(五)、噪声评价(五)、噪声评价、人耳的听觉特性与、人耳的听觉特性与A声级声级(1)、人耳的听觉
21、特性)、人耳的听觉特性w不同频率的声音,即使声压级相同,人耳感觉的响亮程度不同,不同频率的声音,即使声压级相同,人耳感觉的响亮程度不同,如同样如同样60dB,100Hz 和和1000Hz的两种声音,的两种声音,1000Hz的声音人耳的声音人耳听起来响一些,而要听起来响一些,而要100Hz的声音听起来与的声音听起来与1000Hz,60dB的声音的声音一样响,声压级要达到一样响,声压级要达到67dB;w人耳对人耳对10005000Hz的声音最敏感。的声音最敏感。w人耳的听觉系统具有滤波的功能人耳的听觉系统具有滤波的功能“酒会效应酒会效应”,即人耳能在有,即人耳能在有其他噪声存在的环境下听出某些频率
22、的声音。其他噪声存在的环境下听出某些频率的声音。Company Logo(2)、响度)、响度w响度是人耳判别声音由轻到响的强度等级概念,是描述声响度是人耳判别声音由轻到响的强度等级概念,是描述声音大小音大小 的主观感觉量。的主观感觉量。w不仅取决于声音的强度不仅取决于声音的强度(如声压级如声压级),还与它的频率及波形有,还与它的频率及波形有关。关。w响度响度 的单位是宋的单位是宋(sone),符号是,符号是“N”。w1宋的定义为声压级为宋的定义为声压级为40dB,频率为,频率为1000Hz,且来自听者,且来自听者正前方的平面行波的强度。如果另一个声音听起来比这个大正前方的平面行波的强度。如果另
23、一个声音听起来比这个大n倍,即声音的响度为倍,即声音的响度为n宋。宋。Company Logo(2)、响度级)、响度级w响度级是用来定量地确定声音的轻或响的程度的参数;响度级是用来定量地确定声音的轻或响的程度的参数;w响度级是建立在两个声音的主观比较上的。定义响度级是建立在两个声音的主观比较上的。定义1000Hz纯音纯音声压级的分贝值为响声压级的分贝值为响 度级的数值,任何其它频率的声音,当调度级的数值,任何其它频率的声音,当调节节1000Hz纯音的强度使之与这声音一样响时,该纯音的强度使之与这声音一样响时,该1000Hz纯音纯音的声压级分贝数定义为这一声音的响度级。的声压级分贝数定义为这一声
24、音的响度级。w响度级的单位是方响度级的单位是方(phon),符号是,符号是“LN”。w响度与响度级的关系:响度与响度级的关系:声压级每增加声压级每增加10方,响度值加倍方,响度值加倍 N2(LN-40)/10 或或 LN4033.3lgNw等响曲线:对各频率进行试听分析,达到同样响度级时,频率等响曲线:对各频率进行试听分析,达到同样响度级时,频率与声压级的关系曲线。与声压级的关系曲线。Company LogoCompany Logo(3)、)、A声级声级w由等响曲线可以看出,人耳能听到的最小的声音与频率有关,由等响曲线可以看出,人耳能听到的最小的声音与频率有关,频率低,人耳的灵敏度差;频率高,
25、人耳灵敏度好。频率低,人耳的灵敏度差;频率高,人耳灵敏度好。w如果有一台机器发出的噪声,含有从低到高频声,其噪声一如果有一台机器发出的噪声,含有从低到高频声,其噪声一进人耳就失真了,或被滤去了一部分低频成分,也可以说被人进人耳就失真了,或被滤去了一部分低频成分,也可以说被人耳计权了。耳计权了。w由于人耳的听觉无法测定声音的频率成分和相应的强度,只由于人耳的听觉无法测定声音的频率成分和相应的强度,只能利用测量仪器能利用测量仪器声级计来测定,为了模拟人耳的听觉特性,声级计来测定,为了模拟人耳的听觉特性,在声级计中安装了一个滤波器使它对频率的判别与人耳相似,在声级计中安装了一个滤波器使它对频率的判别
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- 第七 环境学 课件
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