噪声与振动控制教材1..doc

第六章 环境噪声及其控制 第一节 环境噪声概述 一 噪声的影响 随工业及交通运输发展，环境噪声水平越来越高，极大地影响着人们的正常生活。环境噪声污染已经成为目前社会最为广泛的问题之一。 不想听到的声音都可以认为是噪声(noise)。噪声会对人产生各种身心上的和社会上的影响。噪声可能产生的危害有：损害听力，干扰通话，引起烦躁，造成疲劳，降低工作效率。或长期处于噪声的环境中，人可能会因为内耳感官损伤而引起永久性听力衰退，更为严重的造成永久性耳聋。根据国际标准化组织的规定，暴露在强噪声下，若500Hz、1000Hz、和2000Hz三个频率的平均听力损失为25dB，则称为噪声性耳聋。在这种情况下，正常交谈时，句子的可懂度下降13%，而句子加单音节词的混合可懂度下降38%。换句话说，听力发生了障碍。经过大量的统计研究表明，只有在80分贝以下的噪声环境中，才能保证长期工作不致于耳聋。在90分贝条件下，只能保护80%的人不致耳聋；即使是85分贝，还会有10%的人可能产生噪声性耳聋。一个人虽然没有达到噪声性耳聋的程度，但很可能已有了听力损伤。人耳的听力损伤是从4000赫兹左右开始的，然后是其相邻的频率（2000Hz，6000Hz，1000Hz，8000Hz），但是一个人在4000赫兹和6000赫兹的听力损失40~60分贝时，往往也发现不了，因为并不影响日常语言的听力。但对音乐欣赏是不利的，如长笛等的高频声就听不到了，而且对一些辅音，特别是含有高频的“嘶”、“吃”等音，往往容易忽略。 上述的听力变化是一个渐变的过程，衡量听力损失的量称为听力阈级，听力阈级是可以察觉到的纯音的声压级，它与频率有关，阈级越高，说明听力损失或部分耳聋性程度越大，由噪声引起的阈级提高，称噪声性阈迁移。当噪声暴露停止后，经过休息听力能较快地恢复过来，称为暂时性阈移。但如果暴露在强噪声中时间较长，噪声虽然终止，经休息后仍有部分阈移不能恢复，则这部分的阈移称为永久性阈移。 噪声不仅对听力会产生影响，还会对睡眠产生不良的影响。研究结果表明，连续噪声可以很快使熟睡转为轻睡，使人多梦，熟睡的时间缩短，突然的噪声可使人惊醒。一般来说，40分贝的连续噪声可使10%的人睡眠产生影响，70分贝可影响50%，而突发噪声在40分贝时可使10%的人惊醒，到70分贝时，可使70%的人惊醒。同时噪声还影响人的生理心理等各方面。工作在高噪声环境下，可以使人的循环系统的发病率提高，目前，不少人认为20世纪工业产生的噪声和交通噪声的提高，是造成心脏病的重要因素之一。 此外，强噪声会刺激内耳腔的前庭，使人眩晕、恶心、呕吐等，同时，由于噪声容易使人疲劳，因此往往会影响精力集中和工作效率，尤其是对一些不是重复性的劳动，影响更为明显。 二 噪声的产生 我们可以听到各种各样的声音，尽管声音的形式各异，但他们的共同特点是所有声音都来源于物体的振动。凡是发声的振动物体，称为声源(sound source)。声源不一定是固体的，液体和气体同样也会由于振动而发出声音。 声是在弹性介质中以一定的速度传播的压力波。声源产生的振动必须通过介质才能传播出去形成声音。空气是最常见的声传播的介质，当空中的某一点有一个振动源振动时，其将迫使周围的空气随之一起振动。我们知道空气是有弹性和质量的，其为连续体，可以进行如下的简化，假设空气是由一连串的微小的集中质量块和一系列的弹簧组成的弹性系统，如图7.1所示，其中A、B、C等表示质量块，各质量块之间有弹簧相连。 图6.1 声波的在介质中的传播模型 当质点A向B运动时，压缩了相邻的B这部分的空气质量，由于媒质的弹性，B媒质在被压缩时产生了反弹力，这个力作用于质点A，并使其向原来的平衡位置运动，而又因为质点A具有惯性力使质点A经过平衡位置向另一侧运动，同样另一侧的质点又会反作用于质点A，又使质点A向反方向运动，只要振源一直在振动，A点将在平衡位置附近来回运动。同样，其它的点B、C、D等由于受到A点的激励也将按与A点相同的方式运动，形成压力波，进而使声以波动的形式在媒质中传播而形成声波(sound wave)，当压力波传到人耳，迫使鼓膜振动，这时就感觉到了声音，声音的大小可以用声压(sound pressure)来描述，声压是指当空气中有声波扰动时，空气压强与静压强之间的逾量。从这里可以看出，声要在介质中传播对介质有两个最基本的要求：即介质要有弹性和质量。同时，应注意到声在媒质中的传播只是声源的振动方式在媒质中的传播，而媒质本身并没有向前运动，只是在平衡位置附近的来回振动。 三 处理声学问题的基本方法 在声学中可以有三种处理问题的方法，它们是波动声学、几何声学和能量声学。波动声学法可以说是进行声学