第一章噪聲與振動(dòng)1

1、學(xué)學(xué) 時(shí)：時(shí)：3 2 3 2 課程性質(zhì)：專課程性質(zhì)：專 業(yè)業(yè) 必必 修修 課課學(xué)學(xué) 分：分：2.0 2.0 開課單位：資環(huán)學(xué)院環(huán)境系開課單位：資環(huán)學(xué)院環(huán)境系 姓名：楊紅剛民族：苗族 大學(xué)階段：中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（武漢）應(yīng)用化學(xué)系應(yīng)用化學(xué)專業(yè) 研究生階段：中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（武漢）環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院環(huán)境工程專業(yè) 博士生階段：武漢理工大學(xué)資源與環(huán)境工程學(xué)院環(huán)境礦物材料專業(yè) 現(xiàn)任武漢理工大學(xué)資源與環(huán)境工程學(xué)院環(huán)境科學(xué)與工程系主任 大家都知道噪聲是一種環(huán)境公害，但是有不少人卻不知道噪聲究竟有什么危害，因而也就不知道應(yīng)該怎樣防止受害。為此，普及這方面知識(shí)是必要的。 隨著現(xiàn)代工業(yè),交通運(yùn)輸業(yè)和城市建設(shè)的快速發(fā)展,環(huán)境

2、噪聲污染已成為國(guó)內(nèi)外影響最大的公害之一. 為了適應(yīng)環(huán)境保護(hù)事業(yè)的發(fā)展，許多高校在環(huán)境科學(xué)和環(huán)境工程專業(yè)中開設(shè)了環(huán)境噪聲控制課程. 通過本課程的學(xué)習(xí),使大學(xué)生能掌握噪聲的基礎(chǔ)理論知識(shí),掌握環(huán)境噪聲的基本防治方法措施,了解環(huán)境噪聲的監(jiān)測(cè)和評(píng)價(jià)方法,并初步具有在實(shí)際工作中的應(yīng)用能力. 物體振動(dòng)，在媒質(zhì)中傳播，引起人耳或其他接收器的反應(yīng)，這就是聲。噪聲是聲的一種，它具有聲波的一切特性。 我們把能夠發(fā)聲的物體稱為聲源，產(chǎn)生噪聲的物體或機(jī)械設(shè)備稱為噪聲源。聲源可以是固體的，也可以是氣體或液體的。 一般認(rèn)為，噪聲不包括次聲和超聲，而是可聽聲范圍內(nèi)的聲波。 噪聲的種類很多，因其產(chǎn)生的條件不同而異。地球上的噪聲

3、主要來源于自然界的噪聲和人為活動(dòng)產(chǎn)生的噪聲。自然界的 噪聲是火山爆發(fā)、地震、潮汐、下雨和刮風(fēng)等自然現(xiàn)象所產(chǎn)生的空氣聲、雷聲、地聲、水聲和風(fēng)聲等。人為活動(dòng)所產(chǎn)生的噪聲包括交通噪聲、工業(yè)噪聲、施工噪聲和社會(huì)生活噪聲等。 工業(yè)噪聲一般是指在工業(yè)生產(chǎn)過程中，機(jī)械設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)而發(fā)出的聲響。 工業(yè)噪聲主要包括空氣動(dòng)力性噪聲、機(jī)械噪聲和電磁噪聲三種。 空氣動(dòng)力性噪聲是由氣體振動(dòng)產(chǎn)生的，當(dāng)氣體受到擾動(dòng)、氣體與物體之間有相互作用時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生空氣動(dòng)力性噪聲。鼓風(fēng)機(jī)、空壓機(jī)、燃?xì)廨啓C(jī)、高爐和鍋爐排氣放空等都可以產(chǎn)生空氣動(dòng)力性噪聲。 機(jī)械噪聲是由固體振動(dòng)而產(chǎn)生的。在撞擊、摩擦，交變機(jī)械應(yīng)力或磁性應(yīng)力等的作用下，機(jī)械設(shè)備的

4、金屬板、軸承、齒輪等發(fā)生碰撞、振動(dòng)而產(chǎn)生機(jī)械噪聲。球磨機(jī)、軋機(jī)、破碎機(jī)、機(jī)床以及電鋸等產(chǎn)生的噪聲都屬于此類噪聲。 電磁噪聲是電動(dòng)機(jī)和發(fā)電機(jī)中交變磁場(chǎng)對(duì)定子和轉(zhuǎn)子作用，產(chǎn)生周期性的交變力，引起振動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的。電動(dòng)機(jī)、發(fā)電機(jī)和變壓器都可以產(chǎn)生這種噪聲。 交通噪聲是各類交通工具發(fā)出的噪聲，主要有航空噪聲，火車噪聲、汽車噪聲和船舶噪聲。 建筑施工噪聲雖然是一種臨時(shí)性的污染，施工完畢污染也就解除，但其聲音強(qiáng)度很高，又屬于露天作業(yè)，因此，污染十分嚴(yán)重。有檢測(cè)結(jié)果表明，建筑基地打樁聲能傳到數(shù)公里以外。 社會(huì)噪聲包括生活噪聲及其他噪聲 。 （1）具有能量性。 （2）具有波動(dòng)性。 （3）具有局限性。 （4）具有難

5、避性。 （5）具有危害潛伏性。 一、噪聲可以致聾一、噪聲可以致聾 二、噪聲可能誘發(fā)疾病二、噪聲可能誘發(fā)疾病 三、噪聲影響正常生活三、噪聲影響正常生活 四、噪聲降低勞動(dòng)生產(chǎn)率四、噪聲降低勞動(dòng)生產(chǎn)率 五、噪聲損害建筑物五、噪聲損害建筑物 持續(xù)在強(qiáng)烈的噪聲環(huán)境中工作，會(huì)使人耳聾，這是人們?cè)缭谝?、二百年就發(fā)現(xiàn)了的，并且也是人們可以從生活常識(shí)中理解的。 那么噪聲為什么會(huì)使人耳聾呢？在強(qiáng)噪聲環(huán)境中，人耳會(huì)感到特別難受；在離開這種環(huán)境以后一段時(shí)間里，耳朵還會(huì)嗡嗡叫，聽不清本來可以聽得很清楚的聲音；再過一段時(shí)間，聽覺才會(huì)逐漸恢復(fù)正常。這種現(xiàn)象叫做聽覺疲勞，這種情況下人的內(nèi)耳聽覺器官還沒有受到損傷，醫(yī)學(xué)上稱為“

6、暫時(shí)性聽閾偏移”。 如果長(zhǎng)期工作在90dB（A聲級(jí)）以上的強(qiáng)噪聲環(huán)境中，經(jīng)常不斷地受到人耳難以接受的噪聲刺激，日積月累，年復(fù)一年，聽覺疲勞現(xiàn)象就無法消除，而且會(huì)逐漸變得越來越嚴(yán)重，導(dǎo)致人的內(nèi)耳聽覺器官發(fā)生器質(zhì)性病變，發(fā)展成為不可治愈的噪聲性耳聾，醫(yī)學(xué)上稱之為“永久性聽閾偏移”。 1971年，國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織（ISO）公布的045年間A聲級(jí)與聽力損害危險(xiǎn)率的關(guān)系，見表2-1。 由表2-1可知，噪聲性耳聾與噪聲的強(qiáng)度及接觸時(shí)間有關(guān)，噪聲強(qiáng)度越大，耳聾的發(fā)病率就越高；對(duì)于同樣強(qiáng)度的噪聲，接觸的時(shí)間越長(zhǎng)，耳聾的發(fā)病率也就越高。另外，噪聲性耳聾還與噪聲的頻率有關(guān)，頻率越高，內(nèi)耳聽覺器官越容易發(fā)生病變。在不

7、同強(qiáng)度噪聲的作用下，除去出現(xiàn)聽力減退以外，還會(huì)產(chǎn)生耳鳴或耳疼等癥狀，甚至?xí)斐捎谰眯缘耐纯唷?由表2-1還可以看出，在等效A聲級(jí)80dB以下時(shí)，危險(xiǎn)率為零，即不會(huì)引起噪聲性耳聾；85dB時(shí)，對(duì)于具有10年工齡的工人，危險(xiǎn)率是3%；90dB時(shí)，是10%；95dB以上時(shí)，危險(xiǎn)率就會(huì)急劇上升，115dB時(shí)，達(dá)到71%。 一般來說，A聲級(jí)115dB以下的噪聲致聾，都屬于慢性噪聲性耳聾。如果噪聲高達(dá)140dB以上，則一次刺激就會(huì)使人的內(nèi)耳聽覺器官發(fā)生急性外傷，耳鼓膜破裂出血以致雙耳完全失聽。這種由于聲外傷而引起的暴震性耳聾，在毫無準(zhǔn)備的情況下，突然受到強(qiáng)烈的刺激是很難避免的。 用電測(cè)聽計(jì)可以檢查人耳的聽

8、力損失，如果本來是60dB的聲音，你聽起來只有30dB，那么你的聽力損失是30dB。一般地說，聽力損失在10dB以內(nèi)為正常情況，聽力損失在25dB以內(nèi)的叫做輕度噪聲性耳聾，聽力損失在60dB以內(nèi)的叫做中度噪聲性耳聾?；加休p度、中度耳聾的人，聽正常談話感到困難。聽力損失在60dB以上的叫做重度噪聲性耳聾，這時(shí)人耳已聽不見說話聲了。在一般情況下，大多數(shù)工人都屬于正常聽力或患有輕、中度耳聾，在鈑金工和鉚工中有一部分重度耳聾患者。 有些人認(rèn)為生活中耳聞目睹的事實(shí)可以證明噪聲令人煩躁，會(huì)造成耳聾，但卻沒有見聞過誰(shuí)是由于噪聲而患病的，因而難以相信噪聲可能誘發(fā)疾病。其實(shí)，就目前科學(xué)研究的結(jié)果來看，的確無法證

9、明噪聲是引起某種疾病的惟一原因，但是可以確鑿地證明，噪聲可能會(huì)誘發(fā)一些疾病。對(duì)于人來說，引起某種疾病的病因常常是多方面的，在噪聲環(huán)境中，是否會(huì)誘發(fā)某種疾病，不僅與噪聲的強(qiáng)弱、頻率以及接觸的時(shí)間有關(guān)，而且還與每個(gè)人的體質(zhì)有密切關(guān)系。 噪聲作用于人的中樞神經(jīng)系統(tǒng)時(shí)，會(huì)使人的大腦皮層的興奮和抑制平衡失調(diào)，導(dǎo)致調(diào)節(jié)反射異常，腦血管張力受損等，這些生理變化，如果得不到及時(shí)的恢復(fù)，就會(huì)產(chǎn)生頭疼頭暈、失眠多夢(mèng)、心悸惡心、全身乏力和記憶力衰退等癥狀，醫(yī)學(xué)上稱之為神經(jīng)衰弱證，也稱神經(jīng)官能癥。 噪聲作用于人的中樞神經(jīng)系統(tǒng)，還會(huì)影響人的消化系統(tǒng)，導(dǎo)致腸胃機(jī)能阻滯，消化液分泌異常，胃酸度降低，胃收縮減退，造成消化不良

10、、食欲不振，胃功能紊亂等癥狀，從而導(dǎo)致胃病及胃潰瘍的發(fā)病率增高。 噪聲還可以使交感神經(jīng)緊張，從而使人產(chǎn)生心動(dòng)過速、心律不齊、血管痙攣、心電圖T波升高、傳導(dǎo)阻滯、血壓波動(dòng)等癥狀。 噪聲對(duì)人體的影響，因素復(fù)雜，爭(zhēng)論較大，還有待于作進(jìn)一步研討和討論。但長(zhǎng)期在強(qiáng)噪聲環(huán)境中工作的人們，一般身體健康水平都有所下降，抵抗力減弱，因而容易誘發(fā)各種疾病。 有關(guān)調(diào)查研究表明，噪聲對(duì)人體的影響，與它的強(qiáng)度關(guān)系很大。當(dāng)噪聲強(qiáng)度增大時(shí)，人體出現(xiàn)的癥狀也隨之加重。 有關(guān)研究還證明，脈沖噪聲和穩(wěn)態(tài)噪聲在同一強(qiáng)度作用下，前者對(duì)人體的影響所引起的不良后果較后者更為嚴(yán)重。 噪聲對(duì)人體的危害程度也與它的頻率有關(guān)，雖然低頻噪聲聽起來

11、沒有高頻噪聲那么刺耳，但是，人卻感到胸腔特別憋悶，心悸惡心，呼吸和腸胃蠕動(dòng)等都受到影響。 人們總是循著一定的規(guī)律工作、學(xué)習(xí)、休息和娛樂，但是吵鬧的噪聲會(huì)擾亂正常生活規(guī)律。 有人做過試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)在A聲級(jí)4050dB的噪聲刺激下，睡眠中的人腦電波會(huì)出現(xiàn)覺醒反應(yīng)。這就是說，A聲級(jí)40dB的噪聲就可以對(duì)正常人的睡眠產(chǎn)生影響。噪聲影響睡眠程度大致與聲級(jí)成正比，在A聲級(jí)40dB時(shí)約有10%的人受到影響；在70dB時(shí)，受影響的人就占50%。突然一聲響把人驚醒的情況也基本與聲級(jí)成正比，A聲級(jí)40dB的突然聲響可能會(huì)驚醒約10%的睡眠者，60dB時(shí)可能會(huì)驚醒約70%的人。 語(yǔ)言是人類表達(dá)思想的主要工具之一，它對(duì)于

12、人類的進(jìn)步和科學(xué)技術(shù)的發(fā)展起著十分重要的作用。但是，在喧嘩的噪聲環(huán)境里，人們談話、打電話、聽廣播、開會(huì)和授課等都會(huì)受到嚴(yán)重的干擾。如果房間里的噪聲級(jí)與談話聲相近，就會(huì)影響人們的正常談話；如果噪聲級(jí)高于談話聲10dB，談話聲就聽不見了。普通談話聲A聲級(jí)約60dB，大聲談話也不過是7080dB，因此，當(dāng)噪聲A聲級(jí)為65dB以上時(shí)，人們相互之間的交談就會(huì)受到影響. 如果噪聲A聲級(jí)高于90dB，則你就是大聲喊也無用。一般人打電話，房間里的噪聲A聲級(jí)在4550dB還可以聽清，在5560dB時(shí)就有些困難了，到了85dB時(shí)就根本聽不見了。 在噪聲環(huán)境中，人們由于心情煩躁，身體不適，而使注意力不易集中，反應(yīng)遲

13、鈍，這樣工作起來很容易出差錯(cuò)，不僅會(huì)影響工作速度，而且還會(huì)降低工作效率，甚至?xí)鸸鹿?，特別是對(duì)那些要求注意力高度集中的復(fù)雜作業(yè)和腦力勞動(dòng)，噪聲的影響更大。有人對(duì)打字、排字、速記、校對(duì)等工種進(jìn)行過調(diào)查，發(fā)現(xiàn)隨著工作環(huán)境中噪聲的增加，差錯(cuò)率會(huì)有上升。有人對(duì)電話交換臺(tái)進(jìn)行過調(diào)查，發(fā)現(xiàn)噪聲級(jí)從50dB降到30dB，差錯(cuò)率減少42%。 在強(qiáng)噪聲下，還容易由于掩蓋交談和危險(xiǎn)信號(hào)或行車信號(hào)，而發(fā)生重大事故。在我國(guó)幾個(gè)大型鋼鐵企業(yè)中，都發(fā)生過高爐排氣放空的強(qiáng)大噪聲遮蔽了火車的鳴笛聲，造成正在鐵軌上的工人被軋死的慘重事故。 高強(qiáng)度噪聲能損害建筑物，特別是航空噪聲對(duì)建筑物影響很大。1962年，美國(guó)三架軍用飛

14、機(jī)以超聲速低空掠過日本藤澤市，該市許多民房玻璃被振碎，煙囪倒塌，日光燈掉下，商店貨架上的商品振落滿地，造成很大損失。1970年，德意志民主共和國(guó)維滕貝格城及其附近的一些村子，受到一次很強(qiáng)的噴氣飛機(jī)聲音的侵?jǐn)_，有378起報(bào)告受損事件，大部分為玻璃振碎，屋頂瓦掀起，煙囪倒塌，門心板及合頁(yè)損壞。美國(guó)統(tǒng)計(jì)了3000件噴氣飛機(jī)使建筑物受損的事件，其中抹灰開裂的占43%，窗損壞的占32%，墻裂開的占15%，瓦損壞的占6%。 工廠中的機(jī)械和城市施工的噪聲與振動(dòng)，對(duì)建筑物也有一定的破壞作用。大型振動(dòng)篩、空氣錘、發(fā)動(dòng)機(jī)試驗(yàn)臺(tái)、城市施工的打樁等輻射的強(qiáng)烈噪聲與振動(dòng)，都有將建筑物墻振裂、瓦振落、玻璃振碎的實(shí)例。 火

15、箭、導(dǎo)彈一類的空間運(yùn)載工具，其噪聲強(qiáng)度更大，如土星火箭的聲功率級(jí)達(dá)195dB，離發(fā)射點(diǎn)200m處的噪聲級(jí)仍達(dá)143dB，遠(yuǎn)至數(shù)十公里也還有100dB。在它們周圍的建筑物肯定會(huì)受到更大的損壞，因此，火箭、導(dǎo)彈基地都建在空曠荒蕪的地方。 在特高強(qiáng)度的噪聲（160dB以上）影響下，不僅建筑物受損，發(fā)生體本身也可能因聲疲勞而損壞，并使一些自動(dòng)控制和遙控儀表及設(shè)備失效。這種聲疲勞現(xiàn)象對(duì)火箭發(fā)射、飛機(jī)航行的影響很大，不能不引起人們對(duì)此的密切關(guān)注和深入研究。 噪聲污染規(guī)律 噪聲評(píng)價(jià)方法和標(biāo)準(zhǔn) 噪聲控制技術(shù) 噪聲測(cè)試技術(shù)和儀器 噪聲對(duì)人體的影響和危害 1. 什么是噪聲? 2. 噪聲可能產(chǎn)生哪些危害? 3. 環(huán)

16、境聲學(xué)的主要研究?jī)?nèi)容有哪些?物理上用波長(zhǎng)、聲速和頻率三個(gè)基本量來描述聲波。 波長(zhǎng)通常用表示，單位為m。它是聲波的波峰與波峰（或波谷與波谷）之間的距離。 頻率通常用表示，單位為Hz。它是指單位時(shí)間內(nèi)信號(hào)波動(dòng)的次數(shù)。 聲速通常用c表示，單位為m/s。它是聲波在單位時(shí)間內(nèi)的傳播距離。 （一）聲壓和聲壓級(jí) （二）聲功率和聲強(qiáng) （三）聲功率級(jí)和聲強(qiáng)級(jí) （四）噪聲的頻譜分析 聲波是疏密波，在空氣中傳播時(shí)，它使空氣時(shí)而變密壓強(qiáng)增高；時(shí)而變稀壓強(qiáng)降低。這種在大氣壓力上起伏的部分就是聲壓。聲壓是衡量聲音大小的尺度，通常用p來表示，單位為Pa。 聲學(xué)上普遍使用對(duì)數(shù)標(biāo)度來度量聲壓，稱為聲壓級(jí)，其定義是聲壓平方和10

17、00Hz純音的聽閾聲壓平方比值的對(duì)數(shù)，單位是貝爾。 聲功率是描述聲源性質(zhì)的物理量，聲功率反映的是單位時(shí)間內(nèi)聲源向外輻射的總能量 聲強(qiáng)與聲壓幅值的平方成正比，聲強(qiáng)還與傳聲媒質(zhì)的性質(zhì)有關(guān) tEW tEW 以1pW為基準(zhǔn)，定義聲功率級(jí)為式中 Lw聲功率級(jí)，單位為dB。 聲強(qiáng)級(jí)是以1000Hz純音的聽閾聲強(qiáng)值1pW/m2為基準(zhǔn)定義的，即 0lg10WWLw0lg10IILI 自由振動(dòng)是振動(dòng)系統(tǒng)在去掉外力作用以后的振動(dòng)形態(tài)。 物體的振動(dòng)通常用振幅、頻率和相位這三個(gè)物理量來描述，它們是互相獨(dú)立的。 （一）噪聲源控制 （二）噪聲傳播途徑控制 （三）聽力保護(hù) 控制聲源是降低噪聲的最根本和最有效的方法。在聲源部

18、位消除噪聲，即使只是局部的，也會(huì)使在傳播途徑上或接收者處的減噪工作大為簡(jiǎn)化。研制和選擇低噪聲設(shè)備以及提高機(jī)械設(shè)備的加工精度和安裝技術(shù)，是噪聲源控制的基本原則。（一）噪聲源控制 機(jī)械噪聲源控制的主要方法是降低激振力就是要減少或避免運(yùn)動(dòng)部件的沖擊和碰撞；提高機(jī)械和運(yùn)動(dòng)部件的平衡精度；防止流體的壓力突變；提高運(yùn)動(dòng)零件間的接觸性能；改進(jìn)機(jī)械性能參數(shù)等。降低機(jī)械系統(tǒng)中噪聲輻射部件對(duì)激振力的響應(yīng)可采取下述措施實(shí)現(xiàn)：防止系統(tǒng)共振；提高機(jī)械結(jié)構(gòu)的剛度；改善機(jī)械結(jié)構(gòu)的阻尼特性增加能量損耗等。 空氣動(dòng)力噪聲源的控制方法主要是要防止氣流壓力突變，消除湍流噪聲、噴注噪聲和激波噪聲；降低氣體流速，減小氣體壓降和分散、改變?cè)肼暤姆逯殿l率；降低氣流管道噪聲等?？諝饴晜鞑サ目刂品椒ㄖ饕蓮囊韵滤膫€(gè)方面考慮： （1）根據(jù)聲波隨離開聲源的距離增加而衰減的規(guī)律，利用增加接收點(diǎn)到聲源之間的距離來減少受噪聲影響的程度。 （2）在聲源或接收者周圍，使用隔聲罩（間）、聲屏障，切斷空氣聲的傳播途徑。