物理性污染控制-學習指南

1、物理性污染控制學習指南一、名詞解釋物理環(huán)境，拍頻現(xiàn)象，阻尼比，城市熱島效應，平面聲波，干涉現(xiàn)象，共振烈度，危險 度，聲能密度，指向性聲源，振動傳遞系數(shù)，關鍵人群組，聲阻抗率，混響時間，振動加速 度級，關鍵照射途徑二、簡答題人工物理環(huán)境是如何形成的？它與天然物理環(huán)境有何關系？說明多孔吸聲材料的吸聲原理和影響因素。簡述抗性消聲器的消聲原理及適用對象。振動源的控制方法有哪些？簡述我國電磁輻射標準的分類。噪聲都有哪些評價方法，試說明各自的適用范圍。常用的吸聲結構有哪些？并分別說明它們的吸聲機理。對機械振動進行控制時有哪些措施？簡述電磁輻射防護形式的種類。簡述物理性污染的特點及主要研究內(nèi)容。解釋吻合效應

2、。簡述單層墻和雙層墻的隔聲原理。試述振動波的種類及其傳遞特性。試述電磁波在不同介質(zhì)中的衰減情況。什么是隨機性效應和確定性效應？說明隨機性效應和確定性效應的特征。環(huán)境物理學的分支學科有哪些？簡單介紹各自的研究內(nèi)容？簡述斜入射聲波的折射定律。簡述隔聲屏的作用及結構形式。結合下面的振動傳遞系數(shù)圖說明彈性減振的原理。12 3 4頻率比威振動傳遞系數(shù)多層復合板的隔聲量較組成它的同等重量的單層板明顯改善的原因有哪些？簡述微穿孔板消聲器的結構和消聲原理。為防止地鐵振動污染，選線與城市規(guī)劃時應考慮哪些防振對策？接地抑制電磁輻射的機理是什么？三、計算題有7臺機器工作時，每臺在某測點處的聲壓級都是92 dB，求該

3、點的總聲壓級。假設機械本身的重量為785 N，轉(zhuǎn)速為600 rpm，不平衡力為每轉(zhuǎn)58.8 N，作用于垂直方 向。此時，若使支承臺架之下為彈性支承，系統(tǒng)的固有頻率為5 Hz，機械的最大位移振幅 控制在0.2 mm以下時，則支承臺架的重量不得低于何值時，可起到減振作用。在某測點處測得一臺噪聲源的聲壓級如下表所示，試求測點處的總聲壓級。中心頻率/Hz631252505001000200040008000聲壓級/dB84879095969185804.質(zhì)量70 kg的機械轉(zhuǎn)速為600 rpm，每轉(zhuǎn)一圈在垂直方向產(chǎn)生60 N的激振力。該機械固定 在水泥臺上，欲通過架臺下的彈性支撐（如下圖）傳遞1/3的

4、激振力。在無阻尼情況下試求 系統(tǒng)的固有頻率；將機械的許可位移控制在0.2 mm的水泥臺質(zhì)量。機械5,在某點測得機器運轉(zhuǎn)時聲壓級為90 dB,當機器停止時聲壓級為86 dB,求機器真實的聲壓級。（用圖、表法計算）表：分貝相減的修正值（Lp - LB ）/dB1234567891011ALps6.94.432.31.71.310.80.60.450.346.規(guī)定工廠邊界的振動級為60 dB，點查結果表明，地基的勁度系數(shù)虹0.3。若在某機械5 m處測得的振動級為75 dB，該機械至少應設置在距廠界多遠處?7.設在室內(nèi)地面中心處有一聲源，已知500 Hz的聲功率級為90 dB，同頻帶下的房間常數(shù)為50

5、 m2，求距聲源10 m處之聲壓級。（公式法求解） 8. 2臺機器各自工作時，在某點測得的振動加速度有效值分別為2.68x10-2 m/s2和3.62x10-2m/s2，試求2臺機器同時工作時的振動加速度級。（加速度參考值取a寸=1x10-5m/s2）答案一、名詞解釋物理環(huán)境在地球表面自然環(huán)境系統(tǒng)中存在的重力場、地磁場、電場、輻射場等物理因素 的作用下，自然界中各種物質(zhì)都在以不同的運動形式進行能量的交換和轉(zhuǎn)化，這一過程即構 成了物理環(huán)境。拍頻現(xiàn)象一一兩個頻率相近的振動合成時產(chǎn)生振幅周期性變化的現(xiàn)象。阻尼比振動系統(tǒng)的阻尼系數(shù)與振動消失時的對應的臨界阻尼系數(shù)之比值。城市熱島效應一一在人口稠密、工業(yè)

6、集中的城市地區(qū)，由人類活動排放的大量熱量與其他自 然條件共同作用致使城區(qū)氣溫普遍高于周圍郊區(qū)的現(xiàn)象。平面聲波波陣面與傳播方向垂直的波稱平面聲波。干涉現(xiàn)象兩列相干聲波始終以相反相位到達，聲波減弱的現(xiàn)象即為干涉現(xiàn)象。共振烈度振動產(chǎn)生的最大位移振幅，表示共振點處振幅擴大為靜態(tài)位移的倍數(shù)。危險度一一是指某個組織或器官接受單位劑量照射后引起第i種有害效應的概率。聲能密度單位體積介質(zhì)所含的聲波能量，用D表示。指向性聲源絕大多數(shù)聲源，既不是點聲源，也不是面聲源，聲源向周圍輻射的聲能也不 均等，有些地方強些，有些地方弱些，這種聲源即為指向性聲源。振動傳遞系數(shù)一一描述和評價隔振效果的最常用物理量，通過隔振元件傳

7、遞的力與激振力的 比值來表示。關鍵人群組在某一給定實踐所涉及的各受照人群組中，預期將受到最大輻射照射的人群 組。聲阻抗率在聲場中某位置的聲壓與該位置質(zhì)點振動的速率之比亦稱聲特性阻抗，單 位：Pas/m。混響時間室內(nèi)聲場達到穩(wěn)態(tài)后，聲源立即停止發(fā)聲，室內(nèi)聲能密度衰減到原來的百萬分 之一，即聲壓級衰減60 dB所需要的時間。振動加速度級一一在環(huán)境振動測量中用來衡量振動強度的參數(shù)，定義為L=20lgae/aref 0關鍵照射途徑一一某種輻射實踐對人產(chǎn)生照射劑量的各種途徑（食入、吸入、外照射等）中最 具重要的意義的某一種照射途徑。二、簡答題答：人工物理環(huán)境是人類活動的物理因素不同程度地干預天然物理環(huán)境

8、所生成的次生物 理環(huán)境。各種人工物理環(huán)境與天然物理環(huán)境在地球表層交疊共存，相互作用。答：吸聲原理聲波入射到多孔吸聲材料的表面時，部分聲波反射，部分聲波透入材 料內(nèi)部微孔內(nèi)，激發(fā)孔內(nèi)空氣與筋絡發(fā)生振動，空氣與筋絡之間的摩擦阻力使聲能不斷轉(zhuǎn)化 為熱能而消耗；空氣與筋絡之間的熱交換也消耗部分聲能，從而達到吸聲的目的。影響因素一一受入射聲波性質(zhì)和材料性質(zhì)兩方面的影響。聲波性質(zhì)包括：入射角度、 頻率；材料性質(zhì)包括：厚度、孔隙率與密度、空腔、護面層和使用環(huán)境。答：擴張室消聲器主要是利用聲抗的大小來消聲，依靠管道截面的突變或旁接共振腔 等在聲傳播過程中引起阻抗的改變，而產(chǎn)生聲波的反射、干涉現(xiàn)象，從而降低由消

9、聲器向外 輻射的聲能，達到消聲的目的。因其選擇性強，故只適于窄帶噪聲和低、中頻噪聲的消聲；共振消聲器是利用亥姆霍茲共振吸聲原理進行消聲的，適合于低、中頻突出的噪 聲的消聲。答：包括對機械振動進行控制、彈性減振、阻尼減振和沖擊減振。其中機械振動控制又分為：降低機械的振動加速度；利用支撐臺架質(zhì)量進行減振； 利用動力吸振進行減振。答：作業(yè)場所電磁輻射安全衛(wèi)生標準；電磁輻射環(huán)境安全衛(wèi)生標準；干擾控制標準。噪聲都有哪些評價方法，試說明各自的適用范圍。答：（1） A聲級可較好的對連續(xù)穩(wěn)態(tài)寬頻帶噪聲進行評價。國際公認其為保護聽力和健 康、以及環(huán)境噪聲的評價量。 等效連續(xù)A聲級主要用來評價非穩(wěn)態(tài)噪聲。晝夜等效

10、聲級用來評價區(qū)域環(huán)境噪聲。統(tǒng)計聲級一一一般只用于有較好正態(tài)分布的噪聲評價。更佳噪聲標準（PNC）曲線常用作室內(nèi)噪聲控制設計標準。噪聲評價數(shù)（NR）曲線常用作評價室內(nèi)噪聲。答：常用的吸聲結構有薄板共振吸聲結構、穿孔板共振吸聲結構和微穿孔板吸聲結構。薄板共振吸聲結構吸聲機理：聲波入射引起薄板振動，薄板振動克服自身阻尼和板- 框架間的摩擦力，使部分聲能轉(zhuǎn)化為熱能而耗損。當入射聲波的頻率與振動系統(tǒng)的固有頻率 相同時，發(fā)生共振，薄板彎曲變形最大，振動最劇烈，聲能消耗最多。穿孔板共振吸聲結構吸聲機理：入射聲波激發(fā)孔頸中的空氣柱做往復運動，與頸壁的 摩擦阻尼使部分聲能轉(zhuǎn)化為熱能而耗損，達到吸聲的目的。當入射

11、聲波的頻率與共振器的固 有頻率相同時，發(fā)生共振，頸中空氣柱運動加劇，振幅和振速達最大，因而阻尼最大，消耗 聲能也就最多，穿孔板共振吸聲器吸聲性能也最好。微穿孔板吸聲結構吸聲機理：對于頻率較高的聲波，微孔板相當于多孔吸聲材料耗損 聲能；對頻率較低的聲波，微孔板相當于薄板共振吸聲結構，因而是優(yōu)良的寬頻帶吸聲結構。答：降低機械的振動加速度；利用支撐臺架質(zhì)量進行減振；利用動力吸振進行減振。答：在泄漏和輻射源層面采取防護措施；在作業(yè)人員層面（包括其工作環(huán)境）采取防護措施。答：特點：聲、光、熱、放射性、電磁等物理因素在環(huán)境中永遠存在，其本身對人無 害，只有當強度過高或過低時，會危害人的健康和生態(tài)環(huán)境，造成

12、污染或異常；局部性， 在環(huán)境中不殘留。主要研究內(nèi)容：物理性污染的機理及規(guī)律、評價方法和標準、測試和監(jiān)測、環(huán)境影響 評價、物理性污染控制基本方法和技術。答：當一定頻率的聲波以一定入射角投射到墻板上時，激起構件彎曲振動。若入射聲波 的波長在墻板上的投影正好與墻板的固有彎曲波波長相等，墻板彎曲波振動的振幅便達到最 大，聲波向墻板的另面輻射較強，墻板隔聲量明顯下降的現(xiàn)象。答：單層勻質(zhì)墻隔聲原理：聲波在空氣中傳播，入射到勻質(zhì)屏蔽物時，部分聲能被反射， 部分被吸收，還有部分聲能可以透過屏蔽物。設置適當?shù)钠帘治锟勺柚孤暷芡高^，降低噪聲 的傳播。雙層墻的隔聲原理：空氣與墻板特性阻抗不同，當聲波透過第一墻時，聲

13、波經(jīng)空氣 與墻板兩次反射衰減，且空氣層的彈性和附加吸收作用增強聲能衰減；聲波傳至第二墻，再 經(jīng)兩次反射，透射聲能再次衰減，總透射損失更大。答：種類：分為實體波和表面波兩大類。實體波包括縱波（P波）和橫波（S波），表面 波包括瑞利波（R波）和樂甫波。傳遞特性：（1） P波在空間傳播最快，S波次之，二者都以振源為中心呈球面波傳播； R波稍滯后，以振源為中心呈圓柱波傳播；（2） R波能量最強，是振動公害處理首要考慮的 波，橫波次之，縱波能量最??；（3）振動隨波動距離的增加逐漸減小，直至衰滅。波的形態(tài) 不同，波動隨距離的衰減也不同。答：在無損介質(zhì)中的衰減：均勻介質(zhì)（如空氣）中，無能量損耗，電磁波的波形

14、不隨 距離改變。電場和磁場在時間上同相，在空間上互相垂直，均作正弦函數(shù)的周期性變化，而 且也都與傳播方向垂直；在有損介質(zhì)中的衰減：金屬等傳導介質(zhì)中，自由電子在電磁場 的作用下定向運動形成電流，引起電磁波能量的損耗、衰減，電磁波只在傳導介質(zhì)的表面層 或界面上傳播，波形為衰減正弦波。答：（1）隨機性效應是指發(fā)生幾率與劑量大小有關的效應。隨機性效應發(fā)生幾率極低，在 一般輻射防護所遇到的劑量水平下，隨機性效應與劑量的關系是線性、無閾的；確 定性效應是一種有閾值的效應。受照劑量大于閾值，就會發(fā)生確定性效應，其嚴重程度與 所受的劑量大小有關，劑量越大后果越嚴重。具體的閾值大小與個體情況有關。答：環(huán)境物理學

15、按其研究的對象可分為環(huán)境聲學、環(huán)境振動學、環(huán)境電磁學、環(huán)境放射 學、環(huán)境熱學和環(huán)境光學。研究內(nèi)容：（1）環(huán)境聲學聲音的產(chǎn)生、傳播和接收；聲音對人體產(chǎn)生的生理、心 理效應；改善和控制聲環(huán)境質(zhì)量的技術和管理措施；與振動有關的理論與控制技術。環(huán) 境振動學振動的產(chǎn)生、傳播、測試、評價及消除振動危害的技術措施。環(huán)境電磁學 提高電子儀器和電氣設備在強電磁干擾環(huán)境中的工作穩(wěn)定性及可靠性;高強度電磁輻射 的物理、化學和生物效應，特別是對人體的作用和危害。環(huán)境放射學放射性核同位 素污染及其特點；核污染的來源、控制核輻射危害；洗消核污染的對策和措施原則。環(huán) 境熱學研究適宜于人類的熱環(huán)境；揭示熱環(huán)境和人類活動的相互

16、作用；控制熱污染，為 人類創(chuàng)造舒適的熱環(huán)境。環(huán)境光學研究天然光環(huán)境和人工光環(huán)境對人的生理和心理 的影響；光污染的危害和防治措施；控制和改善人類需要的光環(huán)境。答：折射線與入射線在同一垂直平面內(nèi)，入射角正弦與折射角正弦之比等于兩種媒質(zhì)中 的聲速之比，即也烏=烏。sin 0 c答：作用：阻擋聲波直接通過并將高頻聲反射回去，在屏障后形成的聲影區(qū)內(nèi)噪聲明顯 降低。結構形式：二邊形、三邊形、遮檐式、雙重式屏障。答：在fyf 的區(qū)域了1，傳遞力小于激振力，有防振效果。頻率越高，了越??；阻尼 越大，T越大；Z=0時，T最小，防振效果最大。此即彈性減振的原理：用彈性材料支撐機 械，使傳遞到基礎的激振力減少。答：

17、使用厚度或材質(zhì)不同的多層板，可以錯開共振與臨界吻合頻率，改善共振區(qū)與吻 合區(qū)的隔聲低估現(xiàn)象；分層材料的阻抗各不相同，使聲波在分層界面上產(chǎn)生多次反射， 阻抗相差愈大，反射聲能越多，透射聲能的損耗就越大；夾層材料的阻尼和吸聲作用， 致使聲能減弱，并削弱共振與吻合效應。答：微穿孔消聲器的結構：在厚度小于1 mm的金屬板上鉆許多孔徑為0.51 mm的微孔，穿孔率一般為1%3%，孔板后留有一定的空腔，構成微穿孔板吸聲結構。微穿孔消聲 器即利用這種微穿孔板吸聲結構制成的一種高聲阻、低聲質(zhì)量新型消聲器。微穿孔板消聲原理即微穿孔板吸聲結構的吸聲原理：對于較高的聲波，微孔板相 當于多空吸聲材料耗損聲能；對頻率較

18、低的聲波，微孔板相當于共振薄板耗損聲能答：線路走向盡量與城市高速路、主干道或次干道相重合。合理控制地鐵線路兩側建筑物類型和建設距離，同時按項目環(huán)境影響評價的要求 預留相應的防護距離，并加強建筑物的抗震性能。在軌道交通規(guī)劃布局中，應充分利用振動波的天然屏障，如河流、高大建筑物等， 來阻隔振動的影響。答：接地技術分為射頻接地和高頻接地兩類。前者是將場源屏蔽體或屏蔽體部件內(nèi)感應 電流加以迅速引流以形成等電勢分布，避免屏蔽體產(chǎn)生二次輻射。后者是將設備屏蔽體和大 地之間，或者與大地上可視為公共點的某些構件之間，采用低電阻導體連接起來，形成電氣 通路，使屏蔽系統(tǒng)與大地之間形成一個等電勢分布。三、計算題1.

19、解：根據(jù)公式 Lp= Lp+ 101gn ,有 Lp = 92 + 10lg7 牝 100.4 (dB)2.解:系統(tǒng)總質(zhì)量1000600.2 (2兀 x=100 kg一.一 _OJ.則支承臺架的重量不得低于100 x9.8 (N/kg) 5 J-785 N= 195 N時，可起到減振作用。3.解：根據(jù)式l = 10lg切100%，有Pi=1L = 10lg(1O4 + 108.7 + 109.0 + 109.5 + 109.6 + 109.1 + 108.5 + 108.0)=100.2 (dB)即 1= 1，得系統(tǒng)f 600/60L3I f J* J 0 =100 kg則水泥臺的質(zhì)量為100-70 = 30 kg。解：已知背景噪聲為86 dB，機器和背景噪聲疊加的聲壓級為90 dB。用圖、表法計算，則先計算出總聲壓級與本底聲壓級之差，即Lp - LpB = 90 - 86 = 4(dB)ps查表得泓2.3,