第六章-噪声污染与防治.ppt

单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,第五章 噪声污染与防治,第一节 环境声学的基本概念,第二节 噪声的危害和噪声标准,第三节 噪声的来源与防治,第一节 环境声学的基本概念,一 噪声的定义,二 噪声的物理量度,三 噪声的频谱,四 声波的传播,五 噪声评价,第一节 环境声学的基本概念,一 噪声的定义,凡是不需要的声音，就是噪声。,过响声；,妨碍声；,不愉快声；,无影响声,其中，过响声、不愉快声属于客观的噪声；妨碍声和无影响声属于主观的噪声。,二 噪声的物理量度,（一）声压、声能量、声强和声功率,1、声压p,当有声波存在时，在媒质中产生的压强的增量单位：Pa或br；1Pa10 br。,当声频为1000Hz时，人耳可听声压范围为210,-5,20Pa，其中，210,-5,Pa称为听阈，20Pa称为痛阈。,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起伏，只能感受一个稳定的有效声压。,媒质的声阻抗率Zsp/uc，u为质点速度，c为声速。,（一）,声压、声能量、声强和声功率,2、声能量,由于声扰动，声波在媒质中传播，产生动能和形变的势能。动能和势能之和即为声能量。单位：J,声场：空间中存在声波的区域。,声能密度D：声场中单位体积媒质所含有的声能量，单位：J/m,3,。,对于自由空间的平面声波：DW/cSI/cp,2,/c2,（一）,声压、声能量、声强和声功率,3、声强I,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：W/m,2,。,对于自由空间的平面声波和球面波：IW/Spup,2,/c,声强与离开声源的距离有关：,对于自由空间的点声源：I,球,W/（4r,2,）,对于放在具有反射的地面上的点声源：I,球,W/（2r,2,）,（一）,声压、声能量、声强和声功率,4、声功率W,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：W。,对于自由空间的点声源：W,球,4r,2,p,2,/c,对于放在具有反射的地面上的点声源：W,半球,2r,2,p,2,/c,（二）声波的测量单位,1、级的概念,1个量的级是这个量与同类基准值之比的对数，用L表示。,表达式：,r10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dB。,re时，级的单位为奈培（Np）。1Np8.686dB,主要声学量的级和基准,名称,定义,基准值,声压级（气体中）,Lp20lg（p/p,0,）,P,0,20Pa,声压级（液体中）,Lp20lg（p/p,0,）,P,0,1Pa,振动加速度级,La20lg（a/a,0,）,P,0,1m/s,2,振动速度级,Lv20lg（v/v,0,）,v,0,1nm/s,振动位移级,Ld20lg（d/d,0d,0,110,12,m,力级,L,F,20lg（F/F,0,）,F,0,1N,声功率级,L,W,10lg（W/W,0,）,W,0,1 10,12,W,声强级,L,I,10lg（I/I,0,）,I,0,1 10,12,W/m,2,（二）声波的测量单位,2、声压级L,p,Lp20lg（p/p,0,）,Lp为声压级，单位dB；p为有效声压，Pa；基准声压p,0,210,5,Pa。,对于听阈Lp0；对于痛阈Lp120dB。,某些环境下的声压和声压级,环境,声压（Pa）,声压级（dB）,锅炉排气放空，距喷口1米,200,140,铆钉枪，大型罗茨风机,63,130,汽车喇叭，距人1米，大型球磨机,20,120,柴油机,6.3,110,离心风扇,0.63,90,公共汽车上,0.20,80,城市噪声，街道上,0.063,70,普通说话,0.020,60,电风扇，微电机附近,0.0063,50,安静房间,0.0020,40,轻声耳语,0.00063,30,树叶飘动声,0.00020,20,农村静夜,0.000063,10,可听,0.000020,0,（二）声波的测量单位,3、声强级L,I,L,I,10lg（I/I,0,）,L,I,为声强级，单位dB；I为声强，瓦/米,2,；基准声强I,0,110,12,瓦/米,2,。,L,I,=10lg(I/I,0,)=10lg(p,2,/p,0,2,)+10lg p,0,2,/(I,0,c)=L,P,+10lg400/c,当在1atm，38.9时，空气的c 400Pas/m，L,I,L,p,在一般情况下，空气中的声波L,I,与 L,p,的值相差0.2dB，故L,I,L,p,（二）声波的测量单位,4、声功率级L,W,L,W,10lg（W/W,0,）,L,W,为声功率级，单位dB；W为声功率，瓦；基准声功率W,0,110,12,瓦。,L,W,=10lg(W/W,0,)=10lg(IS/W,0,),=10lg I/10,-12,+10lgS=L,I,+10lgSL,P,+10lgS,对于球面声波，距离声源半径微r，则有：L,W,=L,P,+10lg4r,2,L,P,+20lgr11,对于半球面声波，距离声源半径微r，则有：L,W,=L,P,+10lg2r,2,L,P,+20lgr8,（三）噪声级的合成,1、噪声级合成是按照能量的叠加规律进行叠加的。,2、声强级：声强与能量成正比。总声强等于各声强之和。,假设有n个噪声源同时存在，声强与声强级分别为I,1,、I,2,、I,n,和L,1,、L,2,、L,n,。则：,L,1,10lg I,1,/I,0,，L,2,10lg I,2,/I,0,，L,n,10lg I,n,/I,0,。,I,1,/I,0,10,0.1L,1,，I,2,/I,0,10,0.1L,2,，I,n,/I,0,10,0.1L,n所以，总声强级L10lg（I,1,/I,0,I,2,/I,0,I,n,/I,0,）10lg（10,0.1L,1,10,0.1L,2,10,0.1L,n,）,（三）噪声级的合成,3、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。,假设有n个噪声源同时存在，声压与声压级分别为p,1,、p,2,、p,n,和L,1,、L,2,、L,n,。则：,L,p1,20lg p,1,/p,0,，L,p2,20lg p,2,/p,0,，L,pn,20lg p,n,/p,0,。,（p,1,/p,0,）,2,10,0.1L,p1,，（p,1,/p,0,）,2,10,0.1L,p2,，（p,1,/p,0,）,2,10,0.1L,pn 。,所以，总声压级Lp10lg（10,0.1L,1,10,0.1L,2,10,0.1L,n,）,（三）噪声级的合成,4、n个相同噪声级合成的总噪声级,L10lg（10,0.1L,110,0.1L,2 10,0.1L,n）,10lg（n 10,0.1L,1）L,1,10lgn,当n2时，,LL,1,10lg2 L,1,3,即表示两个相同的声压级相加，能量增加一倍，声级增加3dB。,（三）噪声级的合成,5、不同噪声级的合成,假设存在两个噪声源，声压级分别为L,1,、L,2,，且L,1,L,2,，则有：,LL,1,10lg（10,0.1L,110,0.1L,2）L,1,10lg 10,0.1L,1,10,0.1L,2）/10,0.1L,1 10lg 1+10,0.1(L,1-,L,2,),设噪声合成的附加值L 10lg 1+10,0.1(L,1-,L,2,),，则,LL,1,L,其中L可查表，根据表可知，当L,1,-L,2,6dB时，L1dB，,所以当两个声源中的一个噪声级超出另一个噪声级68dB，则较弱的噪声可以忽略不计。,两噪声级合成的附加值,L,1,-L,2,（dB）,L=10lg 1+10,0.1(L,1-,L,2,),（dB）,0,3,1,2.5,2,2.1,3,1.8,4,1.5,5,1.2,6,1.0,7,0.8,8,0.6,9,0.510,0.4,（三）噪声级的合成,6、计算例题,例1 强度为80dB的噪声，其相应的声压为多少？,解：L,p,20lg（p/p,0,），则，pp,0,10,Lp/20,所以，p210,5,10,80/20,0.2Pa,例2 声强为10,6,W/m,2,时的声强级是多少？,解：L10lg（I/I,0,）10lg（10,6,/10,12,）,所以，L60dB,（三）噪声级的合成,例3 室内洗衣机工作时，测得噪声声压p0.02Pa；电冰箱单独开动时声压级是54dB，试计算两者同时开动时的合成声压级。,解：洗衣机单独工作时声压级为：,L,1,20lg0.02/（210,5,）20360dB,电冰箱声压级L,2,54dB,L,1,-L,2,6dB，所以,L1dB,则两者同时工作时L60161dB,（三）噪声级的合成,例4、声压级分别为70、76、77、80、83dB，试计算合成声压级。,解：L86dB,例5、声压级分别为70、84、78、82、86、89dB，试计算合成声压级。,解,（1）,首先将声压级按从大到小顺序排列：89、86、84、82、78、70；,（2）89与86合成：合成声压级891.890.8dB；,（3）90.8与84合成：90.80.8491.64dB；,（4）91.64与82合成：91.640.4692.1dB,（5）由于92.17814.1dB，因而78、70dB两个声源可忽略不计。则总声压级为92.1dB。,（四）噪声级的相减,1,、噪声级相减是按照能量的相减进行的。,噪声级的相减与相加类似，实质都是声能的加和减。,例：室内有两个噪声源，同时工作时总声压级为82dB，当其中一个声源停止工作时，测得室内声压级为81dB，试求另一声源的声压级。,解：由于82811dB，,则另一声源声压级81675dB。,三、噪声的频谱,（一）,噪声分析的基本知识,声音的频率就是声源振动的频率；,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。,声音可按频率分为：次声（20000Hz）；,噪声控制主要研究可听声，可听声可分为：低频声（2000Hz）。,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。,（二）频程,1、频程的概念,由于从低频到高频变化高达1000倍，一般不可能也没有必要对每一个频率逐一测量，为方便和实用，通常把声频的变化范围划分为若干个段落，称为频程（频段或频带）；,频程有上、下限截止频率、中心频率值和带宽；,带宽（频带宽度）就是上、下限截止频率之差。,2、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2为底，单位为倍频程。表达式为：,f,2,/f,1,2,n,或 nlog,2,（f,2,/f,1,）,f,1,、f,2,分别成倍频程关系的低频和高频频率，即上、下限截止频率，Hz；n为两个频率相距的倍数。,中心频率f,0,（f,2,f,1,）,1/2,，所以有f,2,2,n/2,f,0,，,f,1,2,n/2,f,0,；,频带宽度f f,2,f,1,（2,n/2,2,n/2,）f,0,。,n1时，即两个频率相距1倍时，称为一倍频程；f/f,0,=0.707；,n1/3时，称1/3倍频程；f/f,0,=0.231 。,（二）频程,一倍频程的中心频率和频率范围,中心频率（Hz）,31.5,63,125,250,500,频率范围（Hz）,22.444.7,44.789.1,69.1178,178355,355708,中心频率（Hz）,1000,2000,4000,800016000,频率范围（Hz）,7081410,14102820,28205620,562011200,1120022400,1/3倍频程的中心频率和频率范围,中心频率（Hz）,频率范围（Hz）,中心频率（Hz）,频率范围（Hz）,50,4558,1000,8001120,63,5671,1250,11201400,80,7190,1600,14001800,100,90112,2000,18002240,125,112140,2500,22402800,160,140180,3150,28003550,200,180224,4000,35504500,250,224280,5000,45005600,310,280355,6300,56007100,400,355450,8000,71009000,500,450560,10000,900011200,630,560710,12500,1120014000,800,710800,16000,1400018000,1、频谱的概念,纯音：声源作简谐振动所产生的声波为简谐波，声压与时间的关系是正弦曲线，这种只有单一频率的声音称为纯音。具有单一音调的声觉。,自然界纯音很少见，只有个别仪器或乐器能发出纯音。,复音：由一些频率不同的简单正弦式成分合成的声波。具有一个音调以上的声觉。,频谱：组成复音的声压与频率的关系图，通常以倍频程或1/3倍频程等划分的频带为横坐标，以倍频带声压级为纵坐标，绘出的噪声的测量图形来描述声频谱。,（三）频谱,线谱（离散谱）,连续谱,复合谱,四、声波的传播,（一）距离衰减,1、声源,点声源：当声源的尺寸远小于测点到声源的距离时，声波以球面波的形状较均匀地向各个方向辐射。,线声源：如一列较长的列车；公路上长的车队等。,面声源：如透过一个壁面向开阔空间传播。,（一）距离衰减,2、点声源的距离衰减,对于自由空间,（球面波）,声强：IW/（4r,2,）；,声功率级：L,W,L,P,+20lgr11,对于半自由空间,（球面波）,声强：IW/（2r,2,）；,声功率级：L,W,L,P,+20lgr8,距离r1与r2之间的声级差为：,L,W,=L,P,(r1)20lgr111（8）L,P,(r2)20lgr211（8）,即：,L,P,L,P,(r1)L,P,(r2)20lgr2/r1,当,r2/r12，衰减6dB，即距离增加1倍，声压级衰减6dB。,（一）距离衰减,3、线声源的距离衰减,面积S2rl；声强：IW/（2rl）；,声功率级：L,W,L,P,+10lg（,2rl,）,（1）,当r/l1时，距离加倍，声压级衰减6dB。,（一）距离衰减,4、实例,实例1：距锅炉房2米处测得声压级为80dB，且锅炉房距离居民楼16米；距冷却塔5米处测得声压级为80dB，且冷却塔距离居民楼20米。求两设备噪声对居民楼造成共同影响？,解：,L,P,L,P,(r1)L,P,(r2)20lgr2/r1,锅炉房对居民楼的影响：L1=80-20lg16/2=80-36=62dB;,冷却塔对居民楼的影响：L2=80-20lg20/5=80-26=68dB;,共同影响：L=68169dB,（一）距离衰减,实例2：有一列500米火车正在运行。,（1）距铁路中心线20米处测得声压级为90dB，距铁路中心线40米处有一居民楼，试求该列火车噪声对居民楼的影响。,（2）若距铁路中心线500米处测得声压级为75dB，距铁路中心线1000米处有疗养院，试求该列火车噪声对疗养院的影响。,解：（1）r/l2040/500 1/10，则按无限长线声源计算：,火车对居民楼的影响：L1=L,P,(20)-20lg40/20=90-6=84dB。,（2）,r/l5001000/500 1，则现场工作人员接受的噪声超过标准。,如果接受的噪声不是一固定噪声级，则：,D T,实1,/T,1,T,实2,/T,2,（三）听力保护标准工业企业噪声卫生标准（GBJ8785）,实例1：某现有企业某车间有一台机床，运转时A声级为111dB，试问工人在该噪声环境下，每日累积最长工作时间为多少？,解：根据工业企业噪声卫生标准，99dB时为1小时，声级每升高3dB，工作时间缩短一半，则：1119912dB，12/34，即工作时间为1/2,4,1/16小时4分钟实例2：某工人在车床上工作，8小时定额生产140个零件，每个零件加工2分钟，车床 工作时声级为93dB(A)。试计算噪声剂量(D)，并以现有企业标准评价是否超过安全标准。,解：完成定额工作量所需时间：T,实,1402280分钟,噪声剂量D280/（460）1.17 1，超标。,（四）机动车辆噪声标准,第三节 噪声的来源与控制,一、噪声的来源与特性,二、噪声的控制,一、噪声的来源与特性,1、噪声的来源,（1）交通噪声城市环境噪声70的来源,汽车噪声一般为8992dB；电喇叭为90110dB；汽喇叭（火车）105110dB。,（2）工厂噪声,来自生产过程和市政施工过程中机械振动、摩擦、撞击以及气流扰动产生的声音。,一般纺织厂噪声为90106dB，机械工业80120dB，大型球磨机120dB，风铲、风镐、大型鼓风机130dB以上。,（3）生活噪声,一、噪声的来源与特性,2、噪声的特性,噪声的公害特性,噪声的声学特性,二、噪声的控制,（一）噪声的控制原理,噪声传播的三个阶段：噪声源、传播途径和接受者；,噪声控制原理：在噪声到达耳膜之前，采取阻尼、隔振、吸声、隔声、消声器、个人防护和建筑布局等七大措施，尽力减弱或降低声源的振动，或将传播中的声能吸收掉，或设置障碍，使声音全部或部分反射出去，减弱噪声对耳膜的作用。,（二）噪声的控制途径,1、从声源上降低噪声最根本的方法,研制和采用噪声低的设备和加工工艺,。,（二）噪声的控制途径,2、在传播途径上控制噪声,（1）吸声,声波在传播过程中发生摩擦和阻尼，能降低1015dB。,吸声材料（内部要多孔、孔孔要相连通且这些孔要与外界连通）：玻璃棉、泡沫塑料、吸声砖等；,吸收结构：共振吸声、薄板吸声、微孔板吸声结构等。,（2）隔声,使声能受到阻挡而不能直接通过，能降低1035dB。,隔声墙、隔声罩、隔声间和声屏障等,（3）隔振防止振动能量从振源传播出去。如金属弹簧、橡胶垫等。,（4）消声器只能降低空气动力设备的进排气口噪声或沿管道传播的噪声，可降低2040dB。主要有阻性、抗性及复合性消声器等。,（二）噪声的控制途径,3、在接受点阻止噪声最后的办法,上述两种方法失效后，采用的方法；,主要有耳塞、耳罩、防声蜡棉和防护面具等。,