武理工噪声控制工程讲义04噪声评价方法及标准.docx

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1、4噪声评价方法及标准本章提要IZ:噪声对人的干扰与噪声的物理性质有很大关系，同时也取决于:人的心理状态和身体状况。多年来人们为了恰当地评价噪声的影1,响，对噪声的评价指标与方法进行了大量研究，以达到对噪声的评价:;与主观感觉相适应的目的。目前环境噪声评价主要有a声级、等效2ia声级、昼夜等效声级、累积百分声级、噪声污染级、交通噪声指数、:；噪声评价数、感觉噪声级、噪声冲击指数、更佳噪声标准曲线等多种？，方法。本章介绍了环境噪声标准、健康保护和听力保护标准、声源噪:声控制标准，这些标准为评价环境噪声提供依据。2一丝4.1人耳的听觉特性4.1.1声音的接受与人耳的功能人耳是人体感受声音的器官。人耳

2、由外耳、中耳、内耳构成，如图4.1所示。声音传入人耳有两种途径：一种是气传导，声波经外耳、中耳，再传入内耳，一般来说，这是声音传播的主要途径；另一种是骨传导，声波通过头颅直接传入内耳。我们看到的耳朵是外耳，起收集声波的作用，在外耳和中耳之间有一层薄膜，称为鼓膜。声波由耳道进入，使鼓膜产生相应振动，鼓膜振动由一组听骨通过卵形窗进入内耳，刺激分布在基底膜上的听觉神经末梢并传给大脑，于是我们就听到了声音。4图4.1人耳的构造人耳是非常灵敏的声音感受器，世界上还没有任何一种小的仪器能够像人耳那样灵敏精密。在内耳的基底膜表面约分布有25OOo条主听觉神经末梢，对每一个频率的声音，基底膜上都有一个最大振动

3、点。人耳的听觉频率范围在20Hz20kHz,低于20HZ的次声人耳听不到，但其强度足够大时，能使人平衡失调，目眩作呕，并产生恐慌。高于20kHz的超声波，人耳也听不到。人耳能经受得起自然界较强的声音，其声压达到10Pa3：可感觉到极小的声压，最小声压弱至10Pa（I这样微小的压强，在IkHZ左右，鼓膜上只产生数量级为10-Cm的位移，比氢分子直径的1/10还小。小小的耳朵竟有如此惊异的机能，对人类来说真可谓得天独厚。4.1.2人耳的听觉特性与等响曲线人耳是一个极其灵敏的传声器，还可以起频率分析器的作用，这种频率分析器具有相当大的选择本领。例如，在有干扰的本底噪声下，人耳可以从中分辨出某些特殊频

4、率的声音。同窗四年，不用看面孔，听声音就可以分辨出是谁；细心的母亲可以在嘈杂的声音中听出自己孩子的声音；盲人凭借呼吸声和脚步声，也可以判别出所熟悉的朋友和亲人。此外，人耳还具有判别响度等机能。人耳灵敏精密，应该好好保护它，不能让它遭受噪声和其他因素的危害。声音给人耳的感觉，主要是响的感觉。不同频率的声音，即使声压相同，人耳感觉的响度也不同。如空压机与电锯，同是IoodB声压级的噪声，听起来电锯声要响得多，原因是空压机辐射的是低频声，电锯声属高频声。人耳主观感觉的响度大小与声压级和频率有关，人们仿照声压级的概念，引出一个与频率有关的响度级，描述声音在主观感觉上的量，其单位是方（希腊字母phon,

5、发声的意思）。即选取频率为1OooHZ纯音的声压级40dB为基准声音，调节1OOoHZ纯72音的声压级，使大量受试者判断，若某声源噪声听起来与该纯音一样响，则该噪声的响度级（方值）就等于这个纯音的声压级（CIB）值。例如，某风机噪声听起来与声压级85dB、频率1OooHZ的基准声音同样响，则该噪声的响度级就是85方。响度级用LN表示，是表示声音强弱的主观量，它把声压级和频率用一个单位统一起来。利用与基准声音比较的方法，可以得到整个可听频率范围纯音的响度级，即等响曲线，图4.2等响曲线是鲁宾逊和达逊通过测试所得的响度级与声压级和频率的关系曲线。测试条件为：声源在被测试者头顶上方；声波为自由平面波

6、；测量声压级时，被试者不在场；用双耳听闻；受试者为1825岁的听力正常者。这簇曲线已被国际标准化组织（ISO）采用（见1s0R226-1961）,故又叫ISO等响曲线。其每根曲线是相等响度的声音对应点的连线，它相当于声压级不同、频率不同，但响度级相同的声音，图中各等响曲线上的数字表示声音的响度级（方值），即和这个声音同样响的1OooHZ纯音的声压级。最下面的曲线是听阈曲线，即人耳刚刚能听到的声音；上面120方曲线是痛阈曲线，在听阈和痛阈之间是正常人耳能听到的全部声音，其声压相差倍。4.2等响曲线从等响曲线可看出：对于60方响度级的声音，1OOoHZ时的声压级是60dB,30004OOOHz时的

7、声压级是52dB,而IOOHZ的声压级为67dB,对30HZ的声压级就要提高到90CIB才是60方。人耳对高频声特别是IoOO5OOOHz的声音最敏感，所以汽车喇叭声、救火车警笛声一般都在此范围。在声频为4005OOOHZ之间，人耳的听觉很灵敏，这是语言的可懂度和欣赏音乐的声频范围。为直观了解，图4.3列出了不同环境下的“方”值。图4.3不同环境下的“方”值在1OooHZ时，最小声压级为4dB就可被人耳听到；而在63HZ时，声压级达到35dB才能被人耳听到。当声压级小、频率低时，对某一声音来说声压级（分贝值）和响度级（方值）的差别不大，如声压级40dB的50HZ的低频声是听不见的，低于听阈曲线

8、，它的响度还不到0。而同样40dB声压级的80HZ的低频声的响度级为20方，600Hz的中音为42方，1OooHZ的高音为40方。人耳对低频声的灵敏度比高频声低可避免被低频声干扰。当声压级高于IoOdB时，等响曲线逐渐拉平，说明当声音达到一定程度（高于IoOdB）,人耳已不易分辨出高低频率的声音，声音的响度只决定于声压级，而与频率关系不大。响度级（方值）是一个相对量，有时需要用绝对量来表示人耳对声音强弱的判断，就引入响度单位一宋（由7one的译音而来），取40方（大约相当于0.3m距离处耳语的响度）为1宋或称为1响，请受试者判断另一个声音的响度为1宋的2倍、3倍或0.5倍、0.3倍等，记下其响

9、度级，根据人耳判断得出的数据作出响度级和响度的关系曲线如图4.4,从图中可看出当响度级增加10方，响度末值略增加1倍，而与起始无关。显然响度宋值的标度是表达一个声音与另一声音的响度比，是主观评价声音大小的量，它与人耳的听觉成正比，对于每个方值（40方为1宋），有相应的一个宋值。大约每增加或减少10方，人们即感到响度增加或减少1倍，如50方为2宋，60方为4宋，70方为8宋。用响度表示声音大小，既可利用自然数相加，又可定量地描述声音的叠加和衰减量，直接得出声响增加或降低的百分数。如某声源经声学处理后，响度级降低10方，相当于响度减少了50%；响度级降低20方，则相当于响度减少了75%,表示方法很

10、直观。响度计算反映了人耳对声音强度的某种主观属性，按国际标准化组织1s0R1811959E的建议，在用响度级范围内（20-120方），响度级LN和响度N之间存在下列关系：LNYQN=210（4.1）或Ln=40+33.2lgN（4.2）式中N一响度（宋）；LN一响度级（方）。按照式（4.1）中响度（宋）和响度级（方）的对应关系，可利用图4.4进行换算。图4.5为响度与响度级间对应关系的列线。纯音情况下的响度与频谱连续的工厂噪声复合音的总响度NJEi的计算有一定的差异。史蒂文斯（SteVen）根据大量的生理学试验，并考虑掩蔽等听觉效应，对连续频谱的噪声提出用倍频程声压级计算响度级的简便方法。首先

11、测出噪声的倍频程声压级，然后由图4.6查出各频程声压级相应的频程响度指数，再按式（4.3）计算复合音的总响度。表4.1所示为倍频程中心频率对应的声压级和等响度指数的对应关系。76图4.6 等响度曲线指数N6=Nm +F( X Ni-Nm)(4.3)图4.5响度（宋）和响度级（方）间对应关系的列线表4.1倍频程中心频率对应的声压级和等响度指数中心频率（Hz）631252505001000200040008000声压级（dB）4240475460586072等响度指数0.160.371.442.844.85.27.017.5式中Nfi总响度（宋）；Nm一频带响度指数中最大者：XNi一所有频带的响度

12、指数之和；F一系数，对倍频程、1/2倍频程、1/3倍频程分析器分别为0.3、0.2、0.15。例如，用倍频程分析器测量后查等响度指数，根据图4.6的等响度曲线指数图，倍频程中心频率对应的声压级和等响度指数为：N,fe=Nm+0.3(XN-Nm)=17.5+0.3X(21.8)=24(宋)4.2噪声的评价量和评价方法4.2.1A声级A声级即A计权声级，它能较好地反映人耳对噪声强度与频率的主观感觉，因此，对一个连续的稳态噪声是一种较好的评价方法。用A声级评价噪声对人的危害已得到满意结果，A声级已成为国际标准化组织和绝大多数国家用作评价噪声的主要指标。4.2.2等效A声级噪声常常是间歇性的，或强度随

13、时间起伏，对这种非稳态噪声，用A声级进行评价是不合适的。如交通噪声随车辆流量和种类而变化；一台机器工作时某声级稳定，但它是间歇工作，与另一台声级相同、连续工作的机器对人的影响就不一样。因此，人们用等效A声级代替A声级评价非稳态噪声。等效A声级是对在某个规定时段内的非稳态噪声的A声级，用能量平均的方法，以一个连续不变的A声级来表示该时段内噪声的声级。由于环境噪声测量都用A声级，所以等效A声级可简单称为等效声级，用符号Leq表示。在规定的时间7内，设A声级为Lai持续时间为4i,按定义等效A声级为：nLeq=101g(yN1。)(4.4)式中7=X4ioi1当测量是采样测量，采样的时间间隔都是t时

14、，上式可表示为：Lq=IOIg(当MIO0ila,)=IOIg(10。U)l，！n=IOIg(X10M).IOign(4.5)-I在工业噪声测量中，计算等效声级可采用如下方法。以一天工作8h计，T=480min在某个测点，测出的声级按由小到大的顺序排列，每5dB(A)为一挡，每挡的声级为80、85、90、,80dB(A)表示7882dB(A),85dB(A)表示8387dB(A)。低于78dB(A)不予考虑。将一天各声级的持续时间(min)统计填入表4.2o表4.2挡次(n)I23456中心声级(dB(A)80859095I00IO5持续时间(min)tIt2t3Lt5t一天的等效声级可近似计

15、算为：Leq=80+IOIgX(IOtn)-IOIg48O=53.2+IOIgEX(I(Mn)(4.6)n(例4.1某工人一天工作8h,接受噪声情况如下：每小时4次暴露于IO2dB(A),每次6min；暴露于IO6dB(A)l次，持续时间Imin,其余时间仅受背景噪声79dB(A)影响。求该工人一天接触噪声的等效声级。(解IO2dB(A)归5挡：IOOdB(A),得：n=5t5=6x48=I92IO6dB(A)归6挡：IO5dB(A),得:n=6t6=IX8=879dB(A)归I挡：80dB(A),得：n=I,tl=480-I92-8=280所以Lg=53.2+IOIg(IoilX280+92+IO中X8)=53.2+IOIg(2.2xIO4)=96.7dB(A)4.2.3昼夜等效声级昼夜等效声级用来评价区域环境噪声，表示一昼夜(24h)噪声的等效作用。昼间一