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第七章 噪声监测


第七章 物理性污染监测
第一节 噪声污染监测

7.1 声音和噪声 7.2 声音的物理特性和量度 7.3 噪声测量仪器 7.4 噪声标准 7.5 噪声监测

7.1 声音和噪声
一、声音的定义
声音的本质是波动。受作用的空气发生振动, 当振动频率在20~20000Hz时,作用于人的耳鼓膜而 产生的感觉称为声音。

二、噪声及其主要危害
人们生活和工作所不需要的声音叫噪声。 损伤听力、干扰人们的睡眠和工作,诱发疾病, 干扰语言交流,强噪声还会影响设备正常运转和损 环建筑结构。

三、环境噪声的来源

1.交通噪声 2.工厂噪声 3.建筑施工噪声 4.社会生活噪声

7.2

声音的物理特性和量度

一、声音的发生、频率、波长和声速
1.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 变化并向外传递,且这种振动频率在20~20000HZ之间, 人耳可以感觉,称为可听声,简称声音。
2.频率/周期 声源在一秒钟内振动的次数叫频率,记作F,单位 为HZ。

3.波长

沿声波传播方向,振动一个周期所传播的距 离,或在波形上相位相同的相邻两点间的距离称 为波长,用λ表示,单位为m。 4.声速
一秒时间内声波传播的距离叫声波速度,简 称声速,记作c,单位为m/s。 频率、波长和声速三者的关系:

c ? f?

在空气中,C=331.4+0.607t

二、声功率、声强和声压
1.声功率(W) 声功率是指单位时间内,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,单位为W。 2.声强(I) 声强是指单位时间内,声波通过垂直于声波传 播方向单位面积的声能量,单位为W/m2。 3.声压(p) 声压是由于声波的存在而引起的压力增值。声 波是空气分子有指向、有节律的运动。声压单位为 2 p Pa。 p ? I ? c 或者 I=

?c

三、分贝、声功率级、声强级和声压级
1.分贝
分贝是指两个相同的物理量(如A1和A0)之比 取以10为底的对数并乘以10(或20)。 A1 N ? 10 lg A0 分贝符号为“dB”,它是无量纲的,是噪声测量中 很重要的参量。上式中A0是基准量(或参考量),A1 是被量度量。被量度量和基准量之比取对数,该对数 值称为被量度量的“级”,亦即用对数标度时,所得到 的是比值,它代表被量度量比基准量高出多少“级”。

2.声功率级 声功率级常用LW表示,定义为:
W LW ? 10 lg W0

式中:LW——声功率级,dB; W——声功率,W; W0——基准声功率,为10-12W。

3.声强级

声强级常用LI表示,定义为:
I LI ? 10 lg I0

式中:LI——声强级,dB; I——声强,W/m2; I0——基准声强,在空气中取10-12W/m2。

4.声压级 声压级常用Lp表示,定义为:
p2 p L p ? 10 lg 2 ? 20 lg p0 p0

式中:Lp——声压级,dB; p——声压,Pa; p0——基准声压。 在空气中规定p0为2×10-5Pa,该值是正常青 年人耳朵刚能听到的1000Hz纯音的声压值。

四、噪声的叠加和相减
1.噪声的叠加

声能量是可以代数相加的,设两个声源的声功率 分别为W1和W2,那么总声功率W总=W1+W2。而两个声源 在某点的声强为I1和I2时,叠加后的总声强

I总=I1+I2。
声压不能直接相加。
2 p12 ? p2 L p ? 10 lg 2 p0

? 10 lg(10 10 ? 10 10 )

L p1

Lp 2

如果LP1=LP2,则LP=LP1+10lg2≈Lp1+3

?Lp /dB

Lp1-Lp2 /dB

图7.1 两噪声源的叠加曲线

[例] 两声源作用于某一点得声压级分别为Lp1= 96 dB,Lp2=93 dB, 由于Lp1-Lp2=3 dB,查曲线得 ΔLp= 1.8 dB,因此Lp总=96 dB +1.8 dB=97.8 dB。

掌握了两个声源的叠加,就可以推广到多声源 的叠加,只需逐次两两叠加即可,而与叠加次序无 关。 例如,有8个声源作用于一点,声压级分别为 70、75、82、90、93、95、100dB,它们合成的总声 压级可以任意次序查图7.1的曲线两两叠加而得。任 选两种叠加次序如下:

2.噪声的相减
[例]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104 dB, 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。
ΔLp/dB

Lp-Lp1/dB

图7.2 背景噪声修正曲线

解:由题可知104dB是指机器噪声和背景噪声之 和(Lp),而背景噪声是100 dB (Lp1)。 Lp-Lp1=4 dB,从图7.2中可查得相应ΔLp= 2.2 dB ,因此该机器的实际噪声噪级Lp2=Lp-ΔLp =101.8 dB。

五、噪声的物理量和主观听觉的关系
1. 响度和响度级
(1)响度(N) 响度是人耳判别声音由轻到响的强度等级概念, 响度的单位叫“宋”,1宋的定义为声压级为40dB, 频率为1000Hz,且来自听者正前方的平面波形的强度。 如果另一个声音听起来比这个大n倍,则声音的响度 为n宋。
人的听觉与声音的频率有密切关系,声压相同而频率不同 的纯音听起来是不一样响的

(2)响度级(LN)

1000Hz纯音声压级的分贝值为响度级的数值,
任何其他频率的声音,当调节1000Hz纯音的强度使 之与这声音一样响时,则这1000Hz纯音的声压级分

贝值就定为这一声音的响度级值。响度级的单位叫
“方”(phon)。
80dB的20Hz纯音,与20dB的1000Hz的纯音一样响 其响度级为20phon

图7.3

等响曲线(又称ISO等响曲线)

(3) 响度与响度级的关系
根据大量实验得到,响度级每改变10方, 响度加倍或减半。



N ?2

LN ? 40 10

LN ? 40 ? 33 lg N
响度级的合成不能直接相加,而响度可以 相加。

2、计权声级
A计权声级是模拟人耳对55dB以下低强度噪声 的频率特性。

B计权声级是模拟55~85dB的中等强度噪声的 频率特性。
C计权声级是模拟高强度噪声的频率特性。 D计权声级是对噪声参量的模拟,专用于飞机 噪声的测量。

图7.4

A、B、C、D计权特性曲线

3. 等效声级、噪声污染级和昼夜等效声级
(1)等效声级
一个用噪声能量按时间平均方法来评价噪声对 人影响的问题,即等效连续声级,符号“Leq”或 “LAeq,T”。
LAeq,T 1 ? 10 lg( T

?

T

0

10

0 . 1 L pA

dt )

式中:LpA——某时刻t的瞬时A声级,dB; T ——规定的测量时间,s。

如果数据符合正态分布,其累积分布在正 态概率纸上为一直线,则可用下面近似公式计算:

LAeq,T ? L50 ? d 2 / 60, d ? L10 ? L90
L10,L50,L90为累积百分声级,其定义是: L10——测定时间内,10%的时间超过的噪声级, 相当于噪声的平均峰值; L50——测量时间内,50%的时间超过的噪声级, 相当于噪声的平均值; L90——测量时间内,90%的时间超过的噪声级, 相当于噪声的背景值。

(2)噪声污染级

噪声污染级(LNP):
LNP ? Leq ? Ks

式中:K——常数,对交通和飞机噪声取值2.56; s——测定过程中瞬时声级的标准偏差。
s? 1 n ( LpA ? LpAi ) 2 ? n ? 1 i ?1

式中:LpAi ——测得第i个瞬时A声级;
L pA

—— 所测声级的算术平均值;

n ——测得总数。

(3)昼夜等效声级 考虑到夜间噪声具有更大的烦扰程度,故提 出一个新的评价指标——昼夜等效声级(也称日 夜平均声级),符号“Ldn”。它反映社会噪声昼夜 间的变化情况,表达式为:
Ldn 16 ?10 0.1Ld ? 8 ?10 0.1( Ln ?10 ) ? 10 lg[ ] 24

式中:Ld——白天的等效声级,时间是从6∶00至 22∶00,共16个小时; Ln——夜间的等效声级,时间是从22∶00至 第二天的6∶00,共8个小时。

四、噪声的频谱分析
将噪声的强度(声压级)按频率顺序展开, 使噪声的强度成为频率的函数,并考查其波形,称 为噪声的频率分析(或频谱分析)。

频谱分析的方法是使噪声信号通过一定带宽
的滤波器,通带越窄,频率展开越详细;反之通带 越宽,展开越粗略。以频率为横坐标,相应的强度

(如声压级)为纵坐标作图。经过滤波后各通带对
应的声压级的包络线(即轮廓)叫噪声谱。图7.5 为一次实测的噪声频谱图。

图7.5

频谱图

表7.1列出了1倍频程滤波器最常用的中心频率 值(fm),以及上、下截止频率。这是经国际标准 化认定并作为各国滤波器产品的标准值。
表7.1
中心频率 fm/Hz 31.5

常用1倍频程滤波器的中心频率和截止频率
下截止频率 f1/Hz 22.273 7 中心频率 fm/Hz 1 000 上截止频率 f2/Hz 1 414.20 下截止频率 f1/Hz 707.100

上截止频率 f2/Hz 44.547 3

63
125 250 500

89.094 6
176.775 353.550 707.100

44.547 3
88.387 5 176.775 353.550

2 000
4 000 8 000 16 000

2 828.40
5 656.80 11 313.6 22 627.2

1 414.20
2 828.40 5 656.80 11 313.6

例2、某噪声的倍频程声压级如下表所示,试求该噪 声的A计权声级
频率/Hz 声压级/dB 63 60 125 70 250 80 500 82 1000 2000 4000 8000 80 83 78 76

解:
A计权修正值 -26.2 -16.1 -8.6 -3.2 0 +1.2 +1.0 -1.1

修正后频带声级/dB
各声级叠加/dB 总的A计权声级/dB

33.8


53.9


71.4
71.4

78.8
78.8 87.5

80
80

84.2
84.2

79
79

74.9
74.9

7.3 噪声测量仪器
一、声级计
1.声级计的工作原理
声级计,又叫噪声计,是一种按照一定的频率计权 和时间计权测量声音的声压级和声级的仪器,是声学测 量中最常用的基本仪器,是一种主观性的电子仪器。

图7.6 声级计工作方框图

2.声级计的分类 按精度将声级计分为1级和2级。两种级别的声 级计的各种性能指标具有同样的中心值,仅仅是容 许误差不同,而且随着级别数字的增大,容许误差 放宽。

按体积大小可分为台式声级计、便携式声级计 和袖珍式声级计。
按指示方式可分为模拟指示(电表、 声级灯) 和数字指示声级计。

AWA5633D型声级计

AWA6270A噪声频谱分析仪

AWA6270噪声频谱分析仪 图7.7

AWA6218C噪声统计分析仪

各种声级计实物照片

二、其他噪声测量仪器
1.声级频谱仪(外接倍频程滤波器) 2.录音机

3.记录仪
4.实时分析仪

7.4

噪 声 标 准

干扰睡眠和休息的噪声级阈值白天为50dB,夜 间为45dB,我国提出环境噪声允许范围见表7.3。

表7.3

我国环境噪声允许范围
最高值 90 60 50

单位:dB 理想值 70 40 30

人的活动 体力劳动(保护听力) 脑力劳动(保证语言清晰度) 睡眠

环境噪声标准制定的依据是环境基本噪声。 各国大多参考ISO推荐的基数(如睡眠为30dB), 根据不同时间、不同地区和室内噪声受室外噪声 影响的修正值以及本国具体情况来制定。
表7.4 一天不同时间对基数的修正 单位:dB
时间 白天 晚上 夜间 修正值 0 -5 -10至-15

《声环境质量标准》GB3096-2008

表7.5 不同地区对基数的修正值
地区 农村、医院、休养区 市郊、交通量很少的地区

单位:dB

修正值 0 +5

城市居住区
居住、工商业、交通混合区 城市中心(商业区) 工业区(重工业)

+10
+15 +20 +25

表7.6

室内噪声受室外噪声影响的修正值 单位:dB 窗户状况 修正值

开窗
关闭的单层窗 关闭的双层窗或不能开的窗

-10
-15 -20

表7-7

城市区域环境噪声标准值
单位:等效声级Leq /dB(A)

类 别
0 1 2

昼间
50 55 60

夜 间
40 45 50

3
4 4a 4b

65
70 70

55
55 60

选自《城市区域环境噪声标准》 GB3096—2008

表7.7 城市区域环境噪声标准值
单位:等效声级Leq /dB(A)

类 别
0 1 2

昼间
50 55 60

夜 间
40 45

3
4 4a 4b

适用于疗养区、高级 50 别墅区、高级宾馆区等特 65 55 别需要安静的区域,
70 70 55 60

表7.7 城市区域环境噪声标准值
单位:等效声级Leq /dB(A)

类 别
0 1 2

昼间
50 55 60

夜 间
40 45 50

3
4 4a 4b

65

适用于以居住、文化 70 55 教育、科研设计、行政办 70 60 公为主的区域,乡村居住 环境可参照执行该类标准。

55

表7.7 城市区域环境噪声标准值
单位:等效声级Leq /dB(A)

类 别
0 1 2

昼间
50 55 60

夜 间
40 45 50

3
4 4a 4b

65
70 70

55

适用于居住、商业、 55 工业混杂区。
60

表7.7 城市区域环境噪声标准值
单位:等效声级Leq /dB(A)

类 别
0 1 2

昼间
50 55 60

夜 间
40 45 50

适用于工业区
55
55 60

3
4 4a 4b

65
70 70

表7.7 城市区域环境噪声标准值
单位:等效声级Leq /dB(A)

类 别
0 1 2

3
4 4a 4b

4a高速公路、一级公路、二 50 40 级公路、城市快速路、城市主干 55 45 路、城市次干路、城市轨道交通 (地面),内河航道两侧区 ;4b 60 50 类为铁路干线两侧区域
65
70 70

昼间

夜 间

55
55 60

表7.11 机场周围飞机噪声标准
适用区域 一类区域 二类区域 标准值 ≤70 ≤75

单位:dB

“一类区域”指特殊住宅区,居住、文教区; “二类区域”指除一类区域以外的生活区。

在测定城市噪声污染分布情况后,可在城市地 图上用不同颜色或阴影线表示噪声带,每一噪声带 代表一个噪声等级,每级相差5dB。各等级的颜色 和阴影线规定见表7.12。
表7.12
噪声带 35dB以下 36~40dB 41~45dB 46~50dB 51~55dB 绿色 深绿色 黄色 褐色

各噪声带颜色和阴影线表示规定
颜色 浅绿色 阴影线 小点,低密度 中点,中密度 大点,高密度 垂直线,低密度 垂直线,中密度

56~60dB
61~65dB 66~70dB 71~75dB 76~80dB

橙色
朱红色 洋红色 紫红色 蓝色

垂直线,高密度
叉线,低密度 叉线,中密度 交叉线,高密度 宽条垂直线

81~85dB

深蓝色

全黑

7.5 噪 声 监 测
一、城市环境噪声监测方法
城市区域环境噪声监测
城市环境 噪声监测

城市交通噪声监测
城市环境噪声长期监测 城市环境中扰民噪声源的调查测试

测量仪器:

精度2型以上的积分式声级计及环境噪声自动 监测仪器。
测量条件:

无雨、无雪的天气条件,风速为5.5m/s以 上时停止测量。
测量时间 分为白天(6:00~22:00)和夜间(22:00~ 6:00) 两部分。

(一) 城市区域环境噪声监测
工厂、道路及非建成区 域面积和不超过50%, 有效网格数超过100 每个测量点测10min的 等效声级,做算术平均

1.网格测量法

网格测量法示意图

2.定点测量法
测定每小时的等效声级,得到24小时 声级变化图
定点测量法示意图

(二)城市交通噪声监测

车 行 道

监测点

二、工业企业噪声监测方法
测量工业企业噪声时,传声器的位置应在操作 人员的耳朵位置,但人需离开。 测点选择的原则是: 若车间内各处A声级波动小于3dB,则只需在 车间内选择1~3个测点。 若车间内各处声级波动大于3dB,则应按声级 大小,将车间分成若干区域,这些区域必须包括所 有工人为观察或管理生产过程而经常工作、活动的 地点和范围。

表7.17

工业企业噪声测量记录表

______厂______车间,厂址______,_____年____月____日

/dB

/dB

表7.18

等效连续声级记录表

例2. 某工厂有5台设备是主要噪声源,其 单台设备噪声源强分别为90dB(A)、 85dB(A)、87dB(A)、80dB(A)、82dB(A), 求这些设备的总声压级LPT。

例3. 某工厂设备不工作时,厂界噪声值为 63dB(A),当工厂设备全运转时,厂界噪声值为 73dB(A),求该工厂设备产生的噪声。

第二节 振动及测量方法 第三节 放射性和辐射监测


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