第六章-噪声及振动环境分析课件

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1、1 第一节第一节 声音及其度量声音及其度量 第二节第二节 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 噪声控制噪声控制 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2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控制？、噪声对人的影响以及如何进行噪声的控制？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

2、之间的关系？3一、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4 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

3、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5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fc6二、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v 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化叫声压。v 声压是表示声音强弱声音强弱的物理量，用P表示，单位是帕（帕（PaPa）。听阈声压是听阈声压是2 21010-5-5PaPa，痛阈声压是，痛阈声压是20Pa20Pa，而火箭发射时可产生63

4、0Pa。第一节第一节 声音及其度量声音及其度量72 2、声压级、声压级 声压级是声压与基准声压之比的以10为底的对数乘以20，用符号Lp表示，单位是分贝dB。P是需要测定的声音的声压，P0=210-5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0lg20ppLp8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、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。2、若在某点分别测得几个声源的声压为P1，P2，Pn，该点总声压

5、Pt满足（i=1，2，n）niitPP1229第一节第一节 声音及其度量声音及其度量niitPP1220lg20ppLp和和由由如何计算合成声压级如何计算合成声压级L LPtPt？10第一节第一节 声音及其度量声音及其度量niLPtPiL11.010lg10)1010lg(101.01.0PbptLLPiL222bitPPP （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11（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，它们是从低频到高频无数频率成分的声音的大合奏。在噪声控制工作中，了解噪声源的频谱很重要，降低不同频

6、降低不同频率成分的噪声，采用的控制方法及选用的声学材料不一样。率成分的噪声，采用的控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。对症下药，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12（三）频谱分析（三）频谱分析1 1、频谱、频谱 具有不同频率(或频段)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声音强度按频率顺序展开，使其成为频率频率的函数，并考察变化规律，称为频谱分析。第一节第一节 声音及其度量声音及其度量133 3、频程、频程 声频范围被人为

7、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122logfnf122nff或或210fff14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

8、频率范围频率范围/Hz/Hz707707141414141414282828282828565656565656565611212112121121211212 224242242415三、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16三、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、

9、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17第一节第一节 声音及其度量声音及其度量18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，特别是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4.24.2方方120120方。方。19三、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、响度响度：是人耳

10、对声音强度所产生的主观感觉量，它与人对声音响亮程度的主观感觉成正比。以以N表示，单位为宋表示，单位为宋（sone）响度级虽然定量地确定了响度感与频率、声压级的关系响度感与频率、声压级的关系，但是由于响度级是一种对数刻度单位，不同响度级的声音并不能直接比较，即通过响度级并不能确定两个声音的响度感相差多不能确定两个声音的响度感相差多少。少。第一节第一节 声音及其度量声音及其度量20第一节第一节 声音及其度量声音及其度量0.1(40)4033.22 lg2NNLLNN3 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10方，响度增加1倍，40方为1宋，50方

11、为2宋，60方为4宋通过响度可以直接计算出声音响度增加或减少的百通过响度可以直接计算出声音响度增加或减少的百分数分数，因此用响度的变化来反映降噪措施的主观效果比较直观，能用响度的变化来反映降噪措施的主观效果比较直观，能使人更容易理解和接受。使人更容易理解和接受。21第一节第一节 声音及其度量声音及其度量()tmtmNNFNN4 4、多种频率复合音的总响度、多种频率复合音的总响度 Nt为总响度指数总响度指数（宋）；Nm为各频带中响度指数最大者；为所有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=0.15iN22第一节第一节 声音及其度量声音及其度量（二）计权声

12、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使声音的客观物理量与人耳听觉的主观感受近似取得一致受近似取得一致，在测量仪器中对不同频率的客观声压级人为给予适当增减，这种修正的方法称为频率计权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计权。实现这种频率计权的放大线路称为计权网络。24第一节第一

13、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。25第一节第一节 声音及其度量声音及其度量频率频率HzHz相对响度相对响度dBdB26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

14、）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化，如在一段时间内噪声近似为稳态，A声级变化不大，在另一段时间内，A声级却有明显的变化。例如，纺织机运转台数不同，车间内A声级就会有明显的差异。等效连续声级指某一段时间内的某一段时间内的A A声级能量平均值声级能量平均值，用符号Leq表示，单位是dB(A)。TtLeqdtTLPA0)(1.0101lg1027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化幅度较大的噪声不规则且变化幅度较大的噪声 有时环境噪声往往不规则，且大幅度变动，如交通噪声。此时，需要用不同的噪声级所出现的

15、概率或累计概率进行噪声评价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Ls表示。噪声的统计特征符合正态分布，则：25060eqdLL1090dLL28 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迅速发展，噪声污染问题越来越严重。作业的噪声环境对人的影响往往具有一定的潜伏期，因此容易被忽视。事实上，这种影响的危害经常不可逆转会带来终身伤害。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4

16、0亿美元。第二节第二节 噪声及其对人的影响噪声及其对人的影响29第二节第二节 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。30第二节第二节 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劳听觉疲劳，在强噪声环境中如不采取保护措施，听觉疲劳继续发展，可

17、导致听力下降或损害，听力下降或损害，甚至噪声性和噪声性和爆发性耳聋爆发性耳聋。l 听觉疲劳：听觉敏感性降低，但可恢复。l 噪声性耳聋：平均听力损失超过25dB，分为轻度、中度和严重耳聋。l 爆发性耳聋：当声音高达150dB，导致鼓膜破裂或听小骨损伤，双耳完全失听。31第二节第二节 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。32第二节第二节

18、 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、噪声对心理的影响主要是使人产生烦恼、焦急、讨厌、生气等不愉快的情绪。2、噪声引起的烦恼与声强、频率及稳定性有直接关系。3、人的作业或活动性质不同，噪声所引起的烦恼程度也不同。33第二节第二节 噪声及其对人的影响噪声及其对人的影响五、噪声对语言交流的影响五、噪声对语言交流的影响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发生困难，需要提高声音的强度才能产生听觉的现象。研究表明当讲话声音比噪音高10分贝时,我们可以听懂40-50%的音节，即可以听懂一句话的93-97%。当涉及不熟悉的话题或

19、依靠谈话交换信息时，要能听清楚80%的音节,要求讲话声音与噪音之间有20分贝的差异。65dB的噪声就能影响谈话，当噪声达到90dB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34第二节第二节 噪声及其对人的影响噪声及其对人的影响六、噪声对作业能力和工效的影响六、噪声对作业能力和工效的影响1、噪声直接或间接地影响工作效率 2、噪声干扰对人的脑力劳动的影响 35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

20、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。36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37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（

21、一）控制标准（一）控制标准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保护 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烦恼度 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(二二)国外噪声标准国外噪声标准1、听力保护的噪声标准（A声级）2、环境噪声标准(三三)中国噪声标准中国噪声标准 38第四节第四节 噪声控制噪声控制一、一、声源控制声源控制1 1、降低机械噪声、降低机械噪声 选择发声小的材料 改变机械传动方式 改进设备机械结构 39第四节第四节 噪声控制噪声控制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 减少压力

22、脉冲 减少涡流40第四节第四节 噪声控制噪声控制二、控制噪声的传播二、控制噪声的传播1、对工厂各区域合理布局 2、调整声源的指向3、充分利用天然地形 4、采用吸声、隔声、消声等措施 5、采用隔振与减振措施41第四节第四节 噪声控制噪声控制三、操作者听力保护三、操作者听力保护 使用护耳器 护耳器是个体防护噪声的常用工具，种类有耳塞、防声棉、耳罩、帽盔等。坦克头盔坦克头盔防噪声耳塞防噪声耳塞42第四节第四节 噪声控制噪声控制四、音乐调节四、音乐调节 乐音能够减轻作业者的精神紧张，缓解单调感和精神疲劳，提高作业效率和生产安全。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背景音乐和产业音乐。