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礦山噪聲污染及防治2/221

隨著礦山機械化水平的提高和強化開采的結(jié)果礦山環(huán)境的特殊性，使礦山特別是井下工作面噪聲問題日益突出。礦山安全條例第五十四條規(guī)定：“井下工人作業(yè)地點，噪聲不得超過90分貝(A)。超過時應(yīng)采取消音或其它防護措施。”測定表明，在采礦環(huán)境中工作的人有50-80％遭受聽覺損壞，而美國60歲以上的礦工100％有不同程度耳聾。噪聲污染不僅危及礦山工人的身體健康、降低工作效率和勞動生產(chǎn)率，而且容易發(fā)生工傷事故和干擾通風(fēng)系統(tǒng)的正常運行。3/2216.1振動、聲波和噪聲6.2噪聲的物理量度6.3噪聲的主觀評價6.4噪聲危害、容許標準和測量技術(shù)6.5噪聲的控制原理和方法 6.6礦山機械設(shè)備噪聲控制6.

7噪音職業(yè)病目錄4/2216.1振動、聲波和噪聲6.1.1振動與聲波6.1.2描述振動的三個物理量6.1.3描述波動的三個物理量6.1.4噪聲5/2216.1.1振動與聲波在我們生活的環(huán)境中每時每刻都能聽到各種各樣的聲音，如汽車聲音、說話聲音等。很多信息是通過聲音傳播的，如唱歌-人的心情，說話-人的感情或意愿，聽到火車聲音-反應(yīng)等。聲音與人類的關(guān)系如此密切，那么它是怎么產(chǎn)生的呢？又是怎么傳播的呢？怎么樣來度量？6/221聲音是怎樣產(chǎn)生的將手指按住自己的喉頭兩側(cè)后說話用手拔動張緊的琴弦用手攪動水風(fēng)吹動樹葉嘩嘩響……結(jié)論：聲是由物體的振動產(chǎn)生的。一切發(fā)聲物體都在振動，振動停止，聲音停止。6.1.1振動與聲波7/2216.1.1振動與聲波敲擊鑼面時，鑼面向外（右）運動，靠近鑼面的空氣受壓縮，空氣介質(zhì)的質(zhì)點密集，空氣密度加大；當(dāng)鑼面向內(nèi)（左）運動時，又使這部分空氣介質(zhì)體積增大，質(zhì)點變稀，空氣密度減小。如此往返，靠近鑼面的空氣時疏時密，帶動鄰近空氣質(zhì)點由近及遠依次推動起來，這一密一疏的空氣層就形成了傳播的聲波，作用于人耳，產(chǎn)生聲音。圖3-1聲音的產(chǎn)生和傳播8/2216.1.1振動與聲波注意：聲音在介質(zhì)中傳播的只是運動的形式，而介質(zhì)本身并不被傳走，只是在它平衡的位置來回振動。聲音的傳播就是物體振動形式的傳播，故稱聲音為聲波。產(chǎn)生聲波的振動源為聲源；介質(zhì)中有聲波存在的區(qū)域稱為聲場。聲波傳播方向稱為聲線。9/2216.1振動、聲波和噪聲6.1.1振動與聲波6.1.2描述振動的三個物理量6.1.3描述波動的三個物理量4.1.4噪聲10/2216.1.2描述振動的三個物理量聲音來自聲源的振動，故振動特性對聲的性質(zhì)影響很大。而物體的振動通常用振幅、頻率和相位表示。x=Asin(2πft+φ0)這三個物理量是互相獨立的。圖3-2振動示意圖x11/2216.1振動、聲波和噪聲6.1.1振動與聲波6.1.2描述振動的三個物理量6.1.3描述波動的三個物理量6.1.4噪聲12/2216.1.3描述波動的三個物理量振動在介質(zhì)中的傳播稱為波。波動與振動不同，振動是振動質(zhì)點的位移隨時間而變化，波動則是介質(zhì)中各處質(zhì)點的位移隨時間和空間分布不同而變化。波速c=頻率f×波長λ

其中任兩個與振幅一起構(gòu)成描述波動的三個物理量。

13/2214.1.3描述波動的三個物理量聲音在不同的介質(zhì)中傳播速度不同。在空氣中的傳播速度與溫度有關(guān)，0℃-332m/s，每升高1℃，聲速約增加0.6m/s。c=332+0.6T

水中：1450m/s，鋼鐵中：5000m/s。

當(dāng)波速一定時，頻率低的波長越長。在控制低頻聲和高頻聲的技術(shù)措施上不同。14/2216.1振動、聲波和噪聲6.1.1振動與聲波6.1.2描述振動的三個物理量6.1.3描述波動的三個物理量4.1.4噪聲15/2216.1.4噪聲物理學(xué)：聲強和頻率雜亂無章、沒有規(guī)律的聲音。廣義：人們生活和工作所不需要的聲音叫噪聲；噪聲是聲波的一種，具有聲波的一切特性。根據(jù)不同的分類依據(jù)進行分類。16/2216.1.4噪聲聲源不同空氣動力性噪聲機械性噪聲電磁性噪聲

由于氣體中有了渦流或發(fā)生了壓力突變，引起氣體擾動而產(chǎn)生，如鑿巖機、扇風(fēng)機、鼓風(fēng)機、空氣壓縮機等產(chǎn)生的噪聲。17/2216.1.4噪聲聲源不同空氣動力性噪聲機械性噪聲電磁性噪聲

由于撞擊、摩擦、交變的機械應(yīng)力作用下，機械的金屬板、軸承、齒輪等發(fā)生振動而產(chǎn)生的。如球磨機、破碎機、電鋸等產(chǎn)生的噪聲。（由此判斷機器運行情況）18/2216.1.4噪聲聲源不同空氣動力性噪聲機械性噪聲電磁性噪聲

由于磁場脈動、磁場伸縮、引起電氣部件振動而產(chǎn)生的。如電動機、變壓器等產(chǎn)生的噪聲。19/2216.1.4噪聲頻譜不同有調(diào)噪聲無調(diào)噪聲

含有非常明顯的基頻和伴隨著基頻的諧波，這種噪聲大部分是由旋轉(zhuǎn)機械（如扇風(fēng)機、空氣壓縮機）產(chǎn)生的。

沒有明顯的基頻和諧波的噪聲，如脈沖爆破聲、排氣放空等。20/2214.1振動、聲波和噪聲4.1.1振動與聲波4.1.2描述振動的三個物理量4.1.3描述波動的三個物理量4.1.4噪聲21/2216.1振動、聲波和噪聲6.2噪聲的物理量度6.3噪聲的主觀評價6.4噪聲危害、容許標準和測量技術(shù)6.5噪聲的控制原理和方法 6.6礦山機械設(shè)備噪聲控制目錄22/2216.2.1聲壓與聲壓級6.2.2聲強與聲強級6.2.3聲功率與聲功率級6.2.4分貝的運算方法

6.2噪聲的物理量度23/221聲壓P：聲源振動時，空氣介質(zhì)中壓力的改變量。牛頓/米2或帕（Pa）聲壓越大，人耳感覺越響，反之則小。人耳能聽到的聲音最低界限稱聞閾，對于1000Hz的基音，正常人的聞閾聲壓為2×10-5Pa；能使人耳產(chǎn)生疼痛感覺的界限稱痛閾，正常人的痛閾聲壓為20Pa，如果痛閾聲壓超過20Pa后，人耳在此聲壓作用下，就會破裂出血，造成耳聾。二者相差百萬倍，故用聲壓的絕對值來衡量聲音的強弱，不是很方便，而且人耳對此范圍內(nèi)的微小變化、分辨力又差，因此，采用聲壓級來表示。6.2.1聲壓和聲壓級24/221聲壓級

Lp＝10lgP2/P02＝20lgP/P0Lp——聲壓級（dB）；

p——聲壓（Pa）；

p0——基準聲壓，為2×10-5Pa，該值是對1000Hz聲音人耳剛能聽到的最低聲壓。用聲壓級代替聲壓的好處是把聞閾與痛閾聲壓差值從數(shù)百萬倍改為0~120dB的范圍，這樣就簡單多了。6.2.1聲壓和聲壓級25/2216.2.1聲壓與聲壓級6.2.2聲強與聲強級6.2.3聲功率與聲功率級6.2.4分貝的運算方法

6.2噪聲的物理量度26/221聲強I：在單位時間內(nèi)，通過與聲波傳播方向垂直的單位面積上的聲能量。用I表示，單位為W/m2。聲壓與聲強關(guān)系

I＝P2/ρcρ——空氣密度；c——聲速。聲強級

LI＝10lgI/I0LI——聲強率級（dB）；I——聲強（W/m2）;I0——基準聲強，1000Hz時純音的聞閾聲強為10-12W/m2。6.2.2聲強和聲強級27/2216.2.1聲壓與聲壓級6.2.2聲強與聲強級4.2.3聲功率與聲功率級6.2.4分貝的運算方法

6.2噪聲的物理量度28/2216.2.3聲功率和聲功率級聲功率：是表示聲源特性的物理量，是指聲源在單位時間內(nèi)向外輻射出的總聲能。在噪聲監(jiān)測中，聲功率是指聲源總聲功率。單位為W。聲源輻射聲音本領(lǐng)的大小聲功率與聲強的關(guān)系

I=W/4πr2

r—測試點到輻射中心（如產(chǎn)生噪聲的機器）距離，m。可見，聲強大小隨著與聲源距離的增大而迅速降低。29/2216.2.3聲功率和聲功率級聲功率級：聲源發(fā)射的聲功率W與基準聲功率W0的比值取常用對數(shù)再乘以10的數(shù)值，用LW表示。

LW=10lgW/W0

W0—基準聲功率，

1000Hz時純音的聞閾聲強為10-12W。聲功率級與聲強級一樣，無法直接測定，需要在特定條件下測出聲壓級進行推算。30/2216.2.1聲壓與聲壓級6.2.2聲強與聲強級6.2.3聲功率與聲功率級6.2.4分貝的運算方法

6.2噪聲的物理量度31/2216.2.4分貝的運算方法分貝定義：（dB）——decibel

聲音的單位，指兩個相同的物理量（例如A1和A0）之比取以10為底的對數(shù)并乘以10（或20）。

n＝10lgA1/A0

其中：A0——基準量（或參考值）

A1——被量度量分貝運算：聲壓級的相加、聲壓級相減、聲壓級平均值32/221(1)噪聲的合成1、噪聲級合成是按照能量的疊加規(guī)律進行疊加的。2、聲強級：聲強與能量成正比。總聲強等于各聲強之和。假設(shè)有n個噪聲源同時存在，聲強與聲強級分別為I1、I2、…In和L1、L2、…Ln。則：L1＝10lgI1/I0，L2＝10lgI2/I0，…Ln＝10lgIn/I0。I1/I0＝100.1L1，I2/I0＝100.1L2，…In/I0＝100.1Ln。所以，總聲強級L＝10lg（I1/I0＋I2/I0…In/I0

）＝10lg（100.1L1＋100.1L2＋…＋100.1Ln）

33/221(1)噪聲的合成3、聲壓級：能量與聲壓的平方成正比。總聲壓的平方等于各聲壓排放之和。假設(shè)有n個噪聲源同時存在，聲壓與聲壓級分別為p1、p2、…pn和L1、L2、…Ln。則：Lp1＝20lgp1/p0，Lp2＝20lgp2/p0，…，Lpn＝20lgpn/p0

。（p1/p0）2＝100.1Lp1，（p1/p0）2

＝100.1Lp2，…，（p1/p0）2＝100.1Lpn。所以，總聲壓級Lp＝10lg（100.1L1＋100.1L2＋…＋100.1Ln）

34/221(1)噪聲的合成4、n個相同噪聲級合成的總噪聲級L＝10lg（100.1L1＋100.1L2＋…＋100.1Ln）＝10lg（n100.1L1）＝L1＋10lgn當(dāng)n＝2時，L＝L1＋10lg2＝L1＋3即表示兩個相同的聲壓級相加，能量增加一倍，聲級增加3dB。35/221(1)噪聲的合成5、不同噪聲級的合成假設(shè)存在兩個噪聲源，聲壓級分別為L1、L2，且L1>L2

，則有：L－L1＝10lg（100.1L1＋100.1L2）－L1

＝10lg[100.1L1＋100.1L2）/100.1L1]＝10lg[1+10—0.1(L1-L2)]設(shè)噪聲合成的附加值△L＝10lg[1+10—0.1(L1-L2)]，則L＝L1＋△L其中△L可查表，根據(jù)表可知，當(dāng)L1-L2>6dB時，△L<1dB，所以當(dāng)兩個聲源中的一個噪聲級超出另一個噪聲級6～8dB，則較弱的噪聲可以忽略不計。36/221(1)噪聲的合成L1-L2（dB）△L=10lg[1+10—0.1(L1-L2)]03（dB）12.522.131.841.551.261.070.880.690.5100.437/221(1)噪聲的合成6、計算例題例1強度為80dB的噪聲，其相應(yīng)的聲壓為多少？解：Lp＝20lg（p/p0），則，p＝p010Lp/20所以，p＝2×10－5×1080/20＝0.2Pa例2聲強為10－6W/m2時的聲強級是多少？解：L＝10lg（I/I0）＝10lg（10－6/10－12

）所以，L＝60dB38/221(1)噪聲的合成例3室內(nèi)洗衣機工作時，測得噪聲聲壓p＝0.02Pa；電冰箱單獨開動時聲壓級是54dB，試計算兩者同時開動時的合成聲壓級。解：洗衣機單獨工作時聲壓級為：L1＝20lg0.02/（2×10－5）＝20×3＝60dB電冰箱聲壓級L2＝54dBL1-L2＝6dB，所以△L＝1dB則兩者同時工作時L＝60＋1＝61dB39/221(1)噪聲的合成例4、聲壓級分別為70、84、78、82、86、89dB，試計算合成聲壓級。解（1）首先將聲壓級按從大到小順序排列：89、86、84、82、78、70；（2）89與86合成：合成聲壓級＝89＋1.8＝90.8dB；（3）90.8與84合成：90.8＋0.84＝91.64dB；（4）91.64與82合成：91.64＋0.46＝92.1dB（5）由于92.1－78＝14.1dB，因而78、70dB兩個聲源可忽略不計。則總聲壓級為92.1dB。40/221(2)噪聲的相減1、噪聲級相減是按照能量的相減進行的。噪聲級的相減與相加類似，實質(zhì)都是聲能的加和減。例：室內(nèi)有兩個噪聲源，同時工作時總聲壓級為82dB，當(dāng)其中一個聲源停止工作時，測得室內(nèi)聲壓級為81dB，試求另一聲源的聲壓級。解：由于82－81＝1dB，則另一聲源聲壓級＝81－6＝75dB。41/2216.1振動、聲波和噪聲6.2噪聲的物理量度6.3噪聲的主觀評價6.4噪聲危害、容許標準和測量技術(shù)6.5噪聲的控制原理和方法 6.6礦山機械設(shè)備噪聲控制目錄42/2216.3.1等響曲線、響度和響度級6.3.2聲級計的計權(quán)網(wǎng)絡(luò)、A聲級、和等效連續(xù)A聲級噪聲評價數(shù)NR6.3噪聲的主觀評價43/2216.3.1等響曲線、響度和響度級主客觀的差異主要是由聲波頻率不同引起的，與波形有一定關(guān)系。當(dāng)聲音頻率變化時，就需要在各種條件下進行人的聽力試驗，這種實驗得出的曲線稱為等響曲線。等響曲線就是根據(jù)大量典型聽者認為響度(人耳對聲音強弱的主觀感覺)相同的純音聲壓級與頻率關(guān)系而得出的。由于人耳對不同頻率的聲音主觀感覺不同，所以對應(yīng)每個頻率都有各自的聞閾聲壓級和痛閾聲壓級。44/2216.3.1等響曲線、響度和響度級響度級單位為方（phon）。聞閾線為零方響度線，痛閾線為120方響度線。凡在同一條曲線上各點，代表著不同頻率和聲壓級但響度相同，每條等響曲線所代表響度級（方）值的大小，是由該曲線在1000Hz時的聲壓級的dB值而定的。即：選取1000Hz純音作為基準音，其噪聲聽起來與基準純音一樣響，則噪聲響度級（方）值就是等于該純音的聲壓級值。如某噪聲聽起來與頻率1000Hz的聲壓級85dB的基準音一樣響，則該噪聲響度級就是85方。因此，響度級就將聲壓級和頻率用一個單位統(tǒng)一起來，它既考慮了聲音的物理效應(yīng)，又考慮了聲音對人耳聽覺的生理效應(yīng)，是人們對噪聲的主觀評價的基本量之一。45/2216.3.1等響曲線、響度和響度級由圖可知：人耳對高頻音敏感，對低頻音不敏感。如60方，100Hz——67dB，3000-4000Hz——52dB。當(dāng)聲壓級小和頻率低時，聲壓級值(dB)和響度級值(方)的差別很大。如聲壓級為40dB的50Hz的低頻音是聽不到的，響度級還不到1方。當(dāng)聲壓級高于100dB時，等響曲線已漸拉平。說明聲音達到一定程度時，人耳已不易分辨高、低頻聲，此時聲音的響度只決定于它的聲壓級而與頻率無關(guān)。圖中，橫坐標為頻率，縱坐標為聲壓級，二者都是聲音的客觀物理量。而每條曲線代表不同頻率和聲壓級但響度相同46/22147/2216.3.1等響曲線、響度和響度級用響度表示噪聲的大小比較直觀，可直接算出聲音增加或減少的百分比。如，噪聲源經(jīng)消聲處理后，響度級從120方(響度為256宋)降低到90方(響度為32宋)，則總響度降低為響度級是一個相對量，有時需要用絕對量來表示，即響度，單位為宋(sone)。1宋響度=40方的響度級，響度級每增加10方，響度增加1倍，即50方=2宋，60方=3宋。其換算關(guān)系：

S——響度，宋；

LS——響度級，方48/2216.3.1等響曲線、響度和響度級一般噪聲總響度計算：先測出噪聲的頻帶聲壓級，然后從相應(yīng)的表中查出各頻帶的響度指數(shù)，再按下式計算總響度。St—總響度；Sm—頻帶中最大的響度指數(shù)；ΣSi—所有頻帶響度指數(shù)和；F—常數(shù)，對倍頻帶、1/2倍頻帶和1/3倍頻帶分別為0.3、0.2和0.15。【例3.2】長寧號客輪機艙噪聲測定如下：中心頻率631252505001000200040006000聲壓級4240475460586072響度指數(shù)0.160.371.442.844.85.27.017.5解：總響度St=Sm+0.3(39.31-17.5)=24sone再將總響度24sone，換算成響度級為86phon。49/2216.3.1等響曲線、響度和響度級6.3.2聲級計的計權(quán)網(wǎng)絡(luò)、A聲級、和等效連續(xù)A聲級噪聲評價數(shù)NR

6.3噪聲的主觀評價50/221計權(quán)網(wǎng)絡(luò)和A聲級噪聲控制工程中，為使聲音的客觀物理量和人耳聽覺主觀感受近似一致，人們在聲級計中設(shè)置了四檔，其中一檔稱線性網(wǎng)絡(luò)，用來反映客觀聲壓級，對任何頻率均無衰減；其他三檔是參考等響曲線設(shè)置的A、B、C三條計權(quán)網(wǎng)絡(luò)。C網(wǎng)絡(luò)是模擬100phon的等響曲線倒立后的形狀，在整個可聽頻率范圍內(nèi)有近乎平直的特性。即對可聽聲頻率基本不衰減，故C計權(quán)網(wǎng)絡(luò)代表總聲壓級；B網(wǎng)絡(luò)是模擬70phon的等響曲線倒立形狀，對低頻段500Hz以下的聲壓級有較大衰減。A網(wǎng)絡(luò)與40phon的等響曲線倒立形狀接近，它對高頻敏感，對低頻不敏感，這正與人耳對噪聲的主觀感覺近似一致。因此，近年來，在噪聲測量中，人們就用A網(wǎng)絡(luò)測得聲壓級代表噪聲響度大小，稱A聲級或分貝。51/221計權(quán)網(wǎng)絡(luò)和A聲級利用A、B、C三檔聲級讀數(shù)可略了解噪聲頻譜特性。由圖可見：當(dāng)LA>LB=LC時，表明噪聲的高頻成分較突出；當(dāng)LC=LB>LA時，表明噪聲的中頻成分較多；當(dāng)LC>LB>LA時，表明噪聲是低頻特性。圖4-15幾種計權(quán)網(wǎng)絡(luò)的頻率響應(yīng)52/221計權(quán)網(wǎng)絡(luò)和A聲級A聲級：可用儀器直接測量。可從測量的8個倍頻帶聲壓級，查該表求出相應(yīng)中心頻率的衰減值，然后再分別將8個倍頻帶聲壓級加上相應(yīng)的衰減值，并將8個聲壓級求和，即為A聲級，表達式為：曲線中有關(guān)頻率處的具體數(shù)值如下：頻率Hz曲線A/dB曲線B/dB曲線C/dB31.5-39.5-17-363-26-9-1125-16-40250-8.5-10500-3.000100000020001.00040001.0-1-18000-1.0-3-316000-6.589LA—A聲級，dB;Lpi—某倍頻帶聲壓級，dB；ΔAi—不同頻率計權(quán)衰減，dB；i—1，2，…，8代表倍頻帶中心頻率63，125，250，500，1000，2000，4000，8000Hz。53/221等效連續(xù)A聲級有間歇暴露的幾個不同聲級噪聲，如何來表示該段時間的噪聲大小？某工人，有時在A車間，有時在B車間，如何來計算或表示其受噪聲影響狀況？54/221等效連續(xù)A聲級在聲場中的某一位置上，用某一段時間內(nèi)能量平均的方法，將間歇暴露的幾個不同A聲級噪聲，用一個A聲級來表示該段時間的噪聲大小，這個聲級即為等效連續(xù)A聲級。用Leq表示，單位為dB。等效連續(xù)A聲中用下式表示：式中：Leq—等效連續(xù)A聲級，dB;T—某段時間的時間總量，s；LA—聲級變化的瞬時值，dB。55/221等效連續(xù)A聲級我國1979年頒布的《工業(yè)企業(yè)噪聲檢測規(guī)范》對等效聲級的測量方法做了具體規(guī)定，其方法是：將抽樣測量數(shù)據(jù)按聲級大小及持續(xù)時間進行整理。整理時聲級從小到大排列，分成5dB一段并以中心聲級表示，可列成表格。用中心聲級表示的各段為：80、85、90、95、100、105、110、115dB。其中80dB表示78-82dB范圍，85dB表示83-87dB范圍，以此類推。每個工作日內(nèi)，各段聲級總量暴露時間統(tǒng)計出來，填入表中，便可計算等效連續(xù)聲級。n段1234567中心聲級Ln/dB(A)80859095100105110暴露時間Tn/minT1T2T3T4T5T6T7各段中心聲級和相應(yīng)的暴露時間56/221等效連續(xù)A聲級以每天8小時為基礎(chǔ)，低于78dB不予考慮，則每天的等效連續(xù)A聲級可按下式近似計算：n段12345678中心聲級Ln/dB(A)80859095100105110115暴露時間Tn/min28050060300600【例3.3】某廠鍛工作業(yè)，在8h的工作日內(nèi)，暴露在112dB下為1h，102dB下為0.5h，93dB下為1h，86dB下為50min，其余時間均處在80dB以下。求該工種在一個工作日內(nèi)等效A聲級為多少？式中：n—段數(shù);Tn—第n段噪聲級在1個工作日內(nèi)的暴露時間，min。解：將已知數(shù)據(jù)代人表中，然后按公式計算，如下：該工種在一個工作日內(nèi)等效連續(xù)A聲級為101dB。57/221噪聲評價數(shù)NR國外普遍采用A聲級作為噪聲的評價標準，因為它是對噪聲的所有頻率的綜合反映，而且很容易測量。但是，A聲級不能代替頻帶聲壓級來評價噪聲。因為不同的頻譜形狀的噪聲可以是同一A聲級值。所以，若想較細致地確定各頻帶噪聲標準，還需用“噪聲評價數(shù)NR”來評價噪聲。國際標準化組織ISO推薦使用一族噪聲評價線，即NR線。58/221噪聲評價數(shù)NR曲線NR數(shù)為噪聲評價曲線的號數(shù)，它等于中心頻率為1000Hz的倍頻程聲壓級的分貝數(shù)。它的噪聲級范圍為0-130dB，適用于中心頻率從31.5到8kHz的9個倍頻程。各倍頻程聲壓級Lp與NR數(shù)的關(guān)系：倍頻程中心頻率631252505001000200040008000a35.522124.80-3.5-6.1-8b0.790.870.930.97410001.0151.0251.03式中：Lp—噪聲各倍頻程聲壓級dB；NR—噪聲評價數(shù)的NR號數(shù)；a、b—與倍頻程聲壓級有關(guān)的常數(shù)，見表。59/2216.1振動、聲波和噪聲6.2噪聲的物理量度6.3噪聲的主觀評價6.4噪聲危害、容許標準和測量技術(shù)6.5噪聲的控制原理和方法 6.6礦山機械設(shè)備噪聲控制目錄60/2216.4噪聲危害、容許標準和測量技術(shù)6.4.1噪聲的危害6.4.2噪聲的容許標準6.4.3噪聲的測定技術(shù)61/221交通運輸噪聲工業(yè)生產(chǎn)噪聲社會生活噪聲施工噪聲其它6.4.1噪聲危害62/2216.4.1噪聲危害63/2216.4.1噪聲危害64/221噪聲對特殊人群對生理影響對心理影響病人老人孕婦兒童其他…急慢性疾病聽力睡眠其他…人體動物物質(zhì)體工作6.4.1噪聲危害65/221噪聲會影響人的睡眠質(zhì)量和數(shù)量。連續(xù)噪聲可以加快熟睡到輕睡的回轉(zhuǎn)，使人熟睡時間縮短；突然的噪聲可使人驚醒。一般40dB連續(xù)噪聲可使10%的人受影響，

70dB連續(xù)噪聲可使50%的人受影響突然的噪聲40dB時，使10%的人驚醒；

60dB時，使70%的人驚醒對人體的生理影響（1）①干擾睡眠，影響工作效率。66/221②損傷聽力，造成噪聲性耳聾。

90分貝下20％耳聾，85分貝下10％耳聾工作40年后噪聲性耳聾發(fā)病率噪聲/dB（A）國際統(tǒng)計（ISO）/%美國統(tǒng)計/%噪聲/dB（A）國際統(tǒng)計（ISO）/%美國統(tǒng)計/%8000952928851081004140902118對人體的生理影響（2）67/221礦山噪聲危害影響方面內(nèi)容影響正常生活使人們沒有一個安靜的工作和休息環(huán)境，煩躁不安，妨礙睡眠，干擾談話等。對礦工聽覺的損傷礦工長期在強噪聲90dB以上中工作，將導(dǎo)致聽閾偏移，當(dāng)500、1000、2000Hz聽閾平均偏移25dB，稱噪聲性耳聾引起礦工多種疾病噪聲作用域礦工的中樞神經(jīng)系統(tǒng)，使礦工生理過程失調(diào)，引起神經(jīng)衰弱癥，噪聲對心血管系統(tǒng)，可引起心血管痙攣或血管緊張度降低，血壓改變，心律不齊等；使礦工的消化機能衰退，胃功能紊亂，消化不良，食欲不振，體質(zhì)減弱。影響礦山安全生產(chǎn)和降低礦山勞動生產(chǎn)率礦工在嘈雜環(huán)境里工作，心情煩躁，容易疲乏，反應(yīng)遲鈍，注意力不集中，影響工作進度和質(zhì)量，也容易引起工傷事故；由于噪聲的掩蔽效應(yīng)，使礦工聽不到事故的前兆和各種警戒信號，更容易發(fā)生事故。68/221

噪聲的容許標準噪聲的危害很大，必須對之進行嚴格控制。為了保護人的聽力和健康，保證生活和工作環(huán)境不受噪聲干擾，這就需要制定一系列噪聲標準。不同行業(yè)、不同時間、不同區(qū)域規(guī)定有不同的最大容許噪聲級標準，國家權(quán)力機關(guān)根據(jù)實際需要和可能，頒布了各種噪聲標準。69/2216.4噪聲危害、容許標準和測量技術(shù)6.4.1噪聲的危害6.4.2噪聲的容許標準6.4.3噪聲的測定技術(shù)70/221工業(yè)企業(yè)噪聲衛(wèi)生標準1980年1月1日試行。該標準是聽力保護標準，所規(guī)定的噪聲標準是指人耳位置的隱態(tài)A聲級或非穩(wěn)態(tài)噪聲的等效聲級。每個工作日接觸噪聲時間/h84211/21/4新建企業(yè)容許噪聲dB/A90939699102105改建企業(yè)容許噪聲dB/A8588919497100最高不得超過115dB/A71/221環(huán)境噪聲標準對于人們的交談、工作與作息、睡眠以及吵鬧感覺等方面適用區(qū)域晝間夜間特殊住宅區(qū)4535居民、文教區(qū)5040一類混合區(qū)5545二類混合區(qū)、商業(yè)中心6050工業(yè)集中區(qū)6555交通干線道路兩側(cè)705572/221噪聲暴露率噪聲暴露率：這是美國某研究單位提出的計算法。以噪聲級高于90dB為標準，對于超過90dB實際噪聲暴露時間處以容許暴露時間，即為噪聲暴露率。若接受噪聲不是某一個固定聲級，則噪聲暴露率應(yīng)按具體的聲級和相應(yīng)的暴露時間進行計算。D=C1/T1+C2/T2+C3/T3+……式中：D—噪聲暴露率；

C1—在特定噪聲級下工作的總時間，hT1—在該噪聲級下容許工作的時間，h噪聲暴露率不得超過1，相當(dāng)于等效連續(xù)A聲級不超過90dB，超過越多，對聽力損傷危險越大。73/2216.4噪聲危害、容許標準和測量技術(shù)6.4.1噪聲的危害6.4.2噪聲的容許標準6.4.3噪聲的測定技術(shù)74/2216.4.3噪聲的測定技術(shù)為了研究和控制噪聲，必須對噪聲進行測定和分析，根據(jù)不同的測定目的和要求，可選擇不同的測試方法。對于工礦企業(yè)噪聲的現(xiàn)場測定，一般常用的儀器有聲級計、頻率分析儀、自動記錄儀和優(yōu)質(zhì)磁帶記錄儀等。75/221聲級計噪聲現(xiàn)場測量的一種基本測試儀器。在把聲信號轉(zhuǎn)換成電信號時，可以模擬人耳對聲波反應(yīng)速度的時間特性；對高低頻有不同靈敏度的頻率特性以及不同響度時改變頻率特性的強度特性。因此，聲級計是一種主觀性的電子儀器。不僅可以單獨用于聲級測量，還可以和相應(yīng)的儀器配套，進行頻譜分析、振動測量等。聲級計一般分為普通聲級計和精密聲級計兩種。精密聲級計又可分為兩類，一是測量穩(wěn)態(tài)噪聲的，一是用于測量脈沖噪聲。近年來又有人將聲級計分為四類，即：

0型、1型、2型和3型。精度：±0.4、±0.7、±1.0、±1.5分貝。76/221指示器AACAB濾波器傳聲器前置放大器計權(quán)網(wǎng)絡(luò)輸出放大器檢波器輸出由傳聲器、放大器、計權(quán)網(wǎng)絡(luò)、指示表頭等部分組成。聲級計原理：聲壓信號通過傳聲器轉(zhuǎn)換成電壓信號，經(jīng)過放大器放大，再通過計權(quán)網(wǎng)絡(luò)，則可在表頭顯示出分貝值。77/221世界上最小的聲級計愛華公司研制成功世界上最小的聲級計

愛華公司研制成功目前世界上最小的聲級計AWA5610P型積分聲級計和AWA5633P型聲級計，它們?nèi)坎捎觅N片式元件，體積僅為180×25×16（mm）,比一支鋼筆略粗一些，可插在上衣口袋中，重量僅為80克，使用和攜帶均非常方便。性能符合新的國際標準IEC61672-2002《聲級計》和新的國家計量檢定規(guī)程JJG188-2002《聲級計》的要求。03-11-26AWA5610P型積分聲級計78/221頻率分析儀頻率分析儀是用來測量噪聲頻譜的儀器。主要由兩大部分組成：測量放大器、濾波器。若噪聲通過一組倍頻程帶通濾波器，則得到倍頻程噪聲頻譜；若通過一組1/3倍頻程帶通濾波器，則得到1/3倍頻程噪聲頻譜。礦山噪聲測量時，常用倍頻程帶通濾波器。79/221噪聲測量方法進行測量時，應(yīng)將傳聲器盡量接近機器的輻射面，這樣可使噪聲的直達聲場足夠大，而其他噪聲源的干擾相對較小；測量前，應(yīng)首先檢查聲級計的電池電壓是否滿足要求，并用活塞發(fā)聲器對聲級計進行校正；測量噪聲要避免風(fēng)、雨、雪的干擾，若風(fēng)力在三級以上時，要在聲級計傳聲器上加防風(fēng)罩；大風(fēng)天氣（5級以上）應(yīng)停止測量；手持儀器進行測量，應(yīng)盡可能使儀器離開身體，傳聲器距離地面1.2-1.5m，離房屋或墻壁2-3m，以避免反射聲的影響；在測定時，若本底噪聲小于被測噪聲10dB以上，則本底噪聲的影響可忽略。若其差值小于3dB時，所測噪聲值沒有意義。若在3-10dB之間，可依修正表進行校正。80/2216.1振動、聲波和噪聲6.2噪聲的物理量度6.3噪聲的主觀評價6.4噪聲危害、容許標準和測量技術(shù)6.5噪聲的控制原理和方法 6.6礦山機械設(shè)備噪聲控制目錄81/2216.5噪聲的控制原理和方法6.5.1噪聲控制的一般方法6.5.2吸聲處理6.5.3隔聲6.5.4消聲器82/221噪聲在傳播過程中有三個要素，即聲源、傳播途徑和接受者。

只有當(dāng)聲源、聲的傳播途徑和接受者三個因素同時存在時，噪聲才能對人造成干擾和危害。因此，控制噪聲必須考慮這三個因素。6.5.1噪聲控制的一般方法83/221從聲源上根治噪聲合理選擇材料和改進機械設(shè)計來降低噪聲改進工藝和操作方法降低噪聲提高零、部件加工精度和裝配質(zhì)量降低噪聲這是最根本的措施，包括降低激發(fā)力，減小系統(tǒng)各環(huán)節(jié)對激發(fā)力的響應(yīng)以及改變操作程序或改造工藝過程等。84/221從聲源上根治噪聲合理選擇材料和改進機械設(shè)計來降低噪聲一般金屬材料，如鋼、銅、鋁等，其內(nèi)阻尼、內(nèi)摩擦較小，消耗振動能量的能力較弱，因此，用這些材料制成的零、部件，在激振力的作用下，在構(gòu)件表面會輻射較強的噪聲。而采用內(nèi)耗大的高分子材料或高阻尼合金就不同了，如錳-銅-鋅合金，它的晶體內(nèi)部存在一定的可動區(qū)，當(dāng)它受到作用力時，合金內(nèi)摩擦將引起振動滯后損耗效應(yīng)，使振動能轉(zhuǎn)化為熱能而耗散掉，因此，在同樣作用力的激發(fā)下，減振合金比一般合金輻射的噪聲小得多。如錳-銅-鋅合金與45號鋼試件相比較，前者內(nèi)摩擦損耗是后者的12-14倍，在同樣激勵作用下，前者輻射噪聲比后者低27dB。85/221從聲源上根治噪聲改進工藝和操作方法降低噪聲，是從聲源上降低噪聲的另一途徑。如：用低噪聲的焊接代替高噪聲的鉚接；用液壓來代替高噪聲的捶打；用噴氣織布機代替有梭織布機等，都會得到降低噪聲的效果。在工礦企業(yè)，若把鉚接改為焊接，把煅打改為摩擦壓力或液壓加工，均可降低噪聲20-40dB。86/221從聲源上根治噪聲提高零部件加工精度和裝配質(zhì)量降低噪聲。在機器運行時，由于機件間的撞擊、摩擦或由于動平衡不好，都會導(dǎo)致噪聲增大。可采用提高零部件加工精度和機器裝配質(zhì)量，采用良好的潤換、平時注意檢修等方法降低噪聲。如一臺齒輪轉(zhuǎn)速為1000r/min的條件下，當(dāng)齒輪誤差從17um降為5um時，則其噪聲可降低8dB。若將軸承滾珠加工精度提高一級，則軸承噪聲可降低10dB。87/221控制噪聲但就我國目前的技術(shù)水平、經(jīng)濟水平來看，無法將大多數(shù)設(shè)備的噪聲降低到人們滿意的程度，使得從聲源處控制噪聲難以實現(xiàn)，往往還需要在傳播途徑上采取噪聲控制措施。88/221總體設(shè)計上，采用“鬧靜分開”的原則，是控制噪聲較有效措施。如：在城、鎮(zhèn)、產(chǎn)業(yè)開發(fā)區(qū)的規(guī)劃時，將機關(guān)、學(xué)校、科研院所與鬧市區(qū)分開；鬧市區(qū)與居民區(qū)分開；工廠與居民區(qū)分開；工廠的高噪聲車間與辦公室、宿舍分開；高噪聲機器與低噪聲機器分開。這樣噪聲在傳播中的自然衰減，可縮小噪聲的污染面。因地制宜，利用地形、地物，如山丘、山坡、深塹或已有建筑設(shè)施來降低噪聲。利用噪聲源的指向性合理布置聲源位置，可使噪聲源指向無人或?qū)Π察o要求不高的地區(qū)。利用綠化，改善環(huán)境的同時，降低噪聲。種植不同的疏密，使樹疏密級高低合理的配置，降噪。直接采取聲學(xué)措施，如吸聲、隔聲等噪聲常用控制技術(shù)。在噪聲傳播途徑上降低噪聲89/221在其他技術(shù)措施無法控制噪聲時，個人防護仍是一種既經(jīng)濟又實用的有效方法。常用的防聲用具有：佩戴耳塞、耳罩、防聲頭盔等。主要是利用隔聲原理來阻擋噪聲傳入人耳，以保護人的聽力，并能防止由噪聲引起的神經(jīng)、心血管、消化等系統(tǒng)的病癥。在噪聲接受點采取防護措施90/221幾種防噪聲用具的效果種類說明重量/g衰減值/dB棉花塞在耳內(nèi)1-55-10棉花涂蠟塞在耳內(nèi)1-510-20傘形耳塞塑料或人造橡膠1-515-30柱形耳塞乙烯套充蠟3-520-30耳罩罩殼內(nèi)襯海綿250-30020-40防聲頭盔頭盔內(nèi)加耳塞150030-5091/2216.5噪聲的控制原理和方法6.5.1噪聲控制的一般方法6.5.2吸聲處理6.5.3隔聲6.5.4消聲器92/221室內(nèi)吸聲減噪量吸聲系數(shù)吸聲量A廠房（硐室）吸聲減噪量的計算吸聲材料和吸聲結(jié)構(gòu)4.5.2吸聲處理93/221一般工礦車間和礦井硐室內(nèi)的表面多是一些堅硬的、對聲音反射很強的材料，如混凝土的天花板、光滑的墻面和水泥地面。當(dāng)聲源發(fā)出噪聲時，對操作人員來講，除了聽到由聲源傳來的直達聲外，還可聽到由房間或硐室內(nèi)表面多次反射形成的反射聲。直達聲和反射聲的疊加，加強了室內(nèi)噪聲的強度。根據(jù)實驗，同樣的聲源放在室內(nèi)和室外自由聲場相比較，由于室內(nèi)反射聲的作用，可以使室內(nèi)聲壓級提高幾個分貝。如果在室內(nèi)天花板和墻壁或硐室內(nèi)表面裝飾吸聲材料或吸聲結(jié)構(gòu)，在空間懸掛吸聲體或裝飾吸聲屏，聲源發(fā)出的噪聲碰到吸聲材料，部分聲能就被吸收，使反射聲能減弱。操作人員聽到的只是從聲源發(fā)出經(jīng)過最短距離達到的直達聲和被減弱的反射聲，這種降低噪聲的方法稱為吸聲處理。吸聲原理和室內(nèi)吸聲減噪量94/2216.5.2吸聲處理注意：吸聲處理只能吸收反射聲，對于直達聲沒有什么效果。所以只有當(dāng)反射聲占主導(dǎo)地位時才會有明顯的吸聲效果。95/2216.5.2吸聲處理吸聲系數(shù)聲波在傳播中，當(dāng)遇到某些材料時，便有一部分聲能被反射，一部分聲能向材料內(nèi)部傳播并被吸收，一部分透過材料繼續(xù)向前傳播。入射聲能被反射得越少，表明材料的吸聲能力越好。材料的這種吸聲能力通常用吸聲系數(shù)α來表示：不同的材料具有不同的吸聲系數(shù)，一般介于0-1之間。吸聲材料對不同的頻率，具有不同的吸聲系數(shù)。在工程上，一般采用125、250、500、1000、2000、4000Hz的六個頻帶的吸聲系數(shù)的算術(shù)平均值，來表示某種吸聲材料的吸聲性能。對于吸聲系數(shù)大于0.2的材料，稱為吸聲材料。96/2216.5.2吸聲處理吸聲量吸聲系數(shù)只表明材料所具有的吸聲能力，而實際噪聲量的大小不僅與材料的吸聲系數(shù)有關(guān)，而且還與使用材料的面積有關(guān)。對于吸聲系數(shù)為α，面積為S(m2)的一塊材料，其吸聲量為A，單位m2。

A=Sα按定義，向著自由空間開著的1m2的窗戶所引起的聲吸收就是1m2，如果某材料的吸聲系數(shù)為0.5，則該材料的面積為2m2時，所吸收的聲能才具有1m2的吸聲量。97/2216.5.2吸聲處理廠房(硐室)吸聲減噪量的計算室內(nèi)某點噪聲級大小的計算，不僅決定于聲源發(fā)出的直達聲的大小、還與從周壁反射回來的反射聲有關(guān)。即：聲源性質(zhì)、聲源所處位置、房間體積、形狀以及房間內(nèi)表面的吸聲條件，都會造成室內(nèi)各點噪聲級的差異。室內(nèi)某一控制點的聲壓級一般可表示為：房間內(nèi)某一控制點聲壓級，dB;聲源的聲功率級，dB;直達聲場的作用;混響聲場的作用;98/2216.5.2吸聲處理S1,S2,S3……Sn:各個不同材料的表面積;a1,a2,a3……an:各個不同材料的吸聲系數(shù);r：某一控制點距聲源的距離，m;Q：聲源的指向性因數(shù)。與聲源的指向特性及聲源放置的位置有關(guān)。R：房間常數(shù)，單位為m2。是與房間的聲學(xué)特性有關(guān)的物理量。S：房間的總面積;：平均吸聲系數(shù)可見：房間內(nèi)表面作吸聲處理后的噪聲改變量僅僅和房間常數(shù)R有關(guān)。99/2216.5.2吸聲處理假設(shè)a1，R1，Lp1分別為吸聲處理前的室內(nèi)平均吸聲系數(shù)，房間常數(shù)和聲壓級；a2，R2，Lp2分別為吸聲處理后的室內(nèi)平均吸聲系數(shù)，房間常數(shù)和聲壓級，則房間吸聲處理前該點聲壓級：房間吸聲處理后該點聲壓級：吸聲處理前后該點噪聲降低量為：100/2216.5.2吸聲處理若在一個大的房間里該點在聲源附近位置上，則噪聲以直達聲為主，，噪聲的降低量為：即吸聲處理對近場無降噪效果。這一數(shù)值反映了在擴散房間內(nèi)遠離聲源處的最大吸聲減噪量。若該點與聲源相聚足夠遠，噪聲以反射聲為主，，此時噪聲降低值為：一般在具有直達聲和反射聲形成的穩(wěn)態(tài)聲場的房間內(nèi)，其平均吸聲減噪量可表示為：或101/2216.5.2吸聲處理實際工程中測量室內(nèi)吸聲減噪效果常采用混響時間法，是利用反射聲衰減的時間長短進行計算。混響時間：當(dāng)室內(nèi)聲能達到穩(wěn)態(tài)后，聲源突然停止發(fā)聲，衰減60dB所需的時間。混響時間T60表示，單位為s。如聲源發(fā)出100dB聲音，從聲源停止發(fā)聲，降低到40dB所需時間。大量試驗表明，混響時間長短與房間體積V和表面吸聲材料的吸聲量A有密切關(guān)系，關(guān)系式為：V—房間的體積，m3；A—房間吸聲量，m2。混響時間T60與房間體積V成正比，與室內(nèi)吸聲量A成反比。對于一個形狀不太復(fù)雜的房間，當(dāng)體積已確定時，房間處理前后噪聲降低值由下式確定：T1、T2處理前后的混響時間。102/2216.5.2吸聲處理總結(jié)以上噪聲降低值可寫成：如果把室內(nèi)平均吸聲系數(shù)增加一倍，噪聲可降低3dB，若變化10倍，噪聲降低10dB。只有在原來房間的平均吸聲系數(shù)不大時，增加吸聲系數(shù)才有明顯效果。A2/A11234568102040100ΔL035678910131620室內(nèi)聲學(xué)條件相對變化與噪聲降低量關(guān)系103/221室內(nèi)吸聲減噪量吸聲材料和吸聲結(jié)構(gòu)薄板共振吸聲結(jié)構(gòu)穿孔板共振吸聲結(jié)構(gòu)微穿孔板吸聲結(jié)構(gòu)6.5.2吸聲處理104/2216.5.2吸聲處理吸聲材料都是什么樣子？吸聲機理是什么？不同頻率的吸聲效果一樣嗎？105/2216.5.2吸聲處理吸聲材料都是一些多孔材料，如玻璃棉、礦渣棉、泡沫塑料、石棉絨、軟質(zhì)顯微板以及微孔吸聲磚等。吸聲機理：當(dāng)聲波進入材料的空隙內(nèi)，引起空隙間的空氣分子和纖維振動，由于摩擦阻力和空氣的粘滯阻力及熱傳導(dǎo)等作用，使相當(dāng)一部分聲能變成熱能耗散掉，從而起到吸聲作用。因此，多孔材料的內(nèi)部要求蓬松多孔，各孔之間要連通，同時這些連通的孔隙與外界還要連通。多孔性吸聲材料對于高頻聲是非常有效的，但對于低頻來說，吸聲系數(shù)就低得多。若用加大厚度及容重，在背后設(shè)置空氣層等辦法，能夠改善低頻段的吸聲性能，但這樣做往往不夠經(jīng)濟。為了彌補多孔吸聲材料不足，常采用各種吸聲結(jié)構(gòu)來進行吸聲處理。106/221吸聲結(jié)構(gòu)薄板共振吸聲結(jié)構(gòu)穿孔板共振吸聲結(jié)構(gòu)微孔板吸聲結(jié)構(gòu)107/2216.5.2吸聲處理108/221各種材料的宏觀圖片及其應(yīng)用照片各種材料的優(yōu)缺點109/221把薄的金屬板、膠合板、塑料板甚至紙質(zhì)板材的周邊固定在框架上，背后設(shè)置一定深度的空氣層，就構(gòu)成薄板共振吸聲結(jié)構(gòu)。當(dāng)入射聲波射到板面，激勵板面振動，從而引起薄板和空氣層這一系統(tǒng)振動。將一部分聲能轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮芎纳⒌簟．?dāng)入射聲波的頻率與板振動系統(tǒng)的固有頻率一致時，就產(chǎn)生了共振，此時，所消耗的聲能最大。薄板共振吸聲結(jié)構(gòu)由于多數(shù)薄板共振結(jié)構(gòu)的固有頻率都在低頻范圍之間，所以，它能有效地吸收低頻聲。110/221薄板共振吸聲結(jié)構(gòu)的固有頻率可由下式計算：薄板共振吸聲結(jié)構(gòu)M—薄板的面密度，kg/m2；D—空氣層厚度，cm增加薄板的面密度M或空氣層厚度D，可使薄板結(jié)構(gòu)的固有頻率降低，反之，則會提高。實際中，單純用薄板與空氣層組成的薄板共振吸聲結(jié)構(gòu)的吸聲系數(shù)不高，如果在薄板結(jié)構(gòu)的邊緣放置一些軟材料（海綿條、橡皮條、毛氈等）或在龍骨架四周粘貼一些多孔材料（玻璃棉、泡沫等）則可提高吸聲系數(shù)，改善吸聲性能，使吸聲系數(shù)的最大值向低頻方向移動。111/221穿孔板共振吸聲結(jié)構(gòu)是把鋼板、鋁板或膠合板、塑料板等，以一定的孔徑和穿孔率在板上打孔，并在板后設(shè)置空氣層而構(gòu)成。由于穿孔板上每個孔后都有對應(yīng)空腔，當(dāng)入射聲波頻率和系統(tǒng)的共振頻率一致時，就激起共振。穿孔板共振吸聲結(jié)構(gòu)穿孔板孔頸處空氣柱往復(fù)運動，速度、幅值達最大值，摩擦與阻尼也最大。此時，使聲能轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮茏疃啵聪穆暷茏疃唷?12/221穿孔板共振吸聲結(jié)構(gòu)的共振頻率可表示為：穿孔板共振吸聲結(jié)構(gòu)P—穿孔率，即板上穿孔面積與板的總面積的百分比，kg/m2；C—聲速，m.s-1；h—空腔深度，m；Lk—小孔的有效頸長。板的穿孔面積越大，吸收的頻率越高；空腔越深或頸口有效深度越長，吸收的頻率越低。113/221穿孔板共振吸聲結(jié)構(gòu)的缺點：頻率選擇性強，即吸聲頻帶窄，僅在共振頻率附近才有較好的吸聲性能，偏離共振頻率，則吸聲效果明顯下降。因此，在實際應(yīng)用中，盡可能使消聲頻帶寬一些。可在穿孔板空腔側(cè)加襯多孔吸聲材料或在空腔中填充多孔吸聲材料，大大改善穿孔板結(jié)構(gòu)的吸聲性能。穿孔板共振吸聲結(jié)構(gòu)114/221穿孔板共振吸聲結(jié)構(gòu)加襯多孔吸聲材料后，吸收峰值變寬，不斷提高吸聲系數(shù)，而且使共振頻率稍向低頻移動，移動量在一個倍頻程內(nèi)。115/221微穿孔板是近年發(fā)展起來的新型吸聲結(jié)構(gòu)，特別適用高溫、高速和潮濕等條件下的吸聲處理。在板厚小于1mm的金屬板上鉆孔徑小于1mm的微孔，穿孔率在1%-5%之間，后部留有一定厚度的空氣層。由于微孔中空氣的粘滯阻力，可以耗散入射的聲能，其吸聲系數(shù)和吸聲帶寬遠大于穿孔板吸聲結(jié)構(gòu)。為了適應(yīng)吸收不同頻率噪聲的要求，常常作成雙層或多層組合結(jié)構(gòu)。微孔板吸聲結(jié)構(gòu)116/221微孔板共振吸聲結(jié)構(gòu)的共振頻率可表示為：P—穿孔率，即板上穿孔面積與板的總面積的百分比，kg/m2；C—聲速，m.s-1；h—空腔深度，m；Lk—小孔的有效頸長；PD/3—修正值；D—腔深。優(yōu)點：清潔、美觀、輕便。特別適用在高速氣流的噪聲控制，用于消聲器結(jié)構(gòu)中具有消聲量大和良好的空氣動力性能，因而為動力機械中氣流噪聲控制提供了較好吸聲結(jié)構(gòu)。微孔板吸聲結(jié)構(gòu)Lk=t+0.8d+PD/3117/221為了吸收不同頻率的聲音，還將吸聲材料做成各種形狀的的空間吸聲體，懸掛在室內(nèi)頂棚上以達到吸聲的目的。在吸聲處理上，還有一些其他的吸聲結(jié)構(gòu)可以采用，如薄膜吸聲結(jié)構(gòu)，簾幕吸聲結(jié)構(gòu)以及吸聲尖劈等。吸聲結(jié)構(gòu)118/2216.5噪聲的控制原理和方法6.5.1噪聲控制的一般方法6.5.2吸聲處理6.5.3隔聲(表示、結(jié)構(gòu)、罩與屏)6.5.4消聲器119/221隔聲是噪聲控制工程中常用的一種重要技術(shù)措施。隔聲原理：用隔聲結(jié)構(gòu)把噪聲源封閉起來，使噪聲局限在一個小的空間里，把這種隔聲結(jié)構(gòu)稱為隔聲罩；也可以把需要安靜的場所用隔聲結(jié)構(gòu)封閉起來，使外面的噪聲很少傳進去，這稱為隔聲間；還可以在噪聲與受干擾的位置之間，設(shè)立用隔聲結(jié)構(gòu)做成的屏障，隔擋噪聲向接受點位置傳播，這稱為隔聲屏。隔聲罩、隔聲間、隔聲屏是按隔聲原理設(shè)計制成的三種噪聲控制設(shè)備，在防噪中有廣泛的應(yīng)用。隔聲結(jié)構(gòu)120/221隔聲材料與吸聲材料不同：吸聲是依靠組成材料的多孔性、柔軟性，使入射的聲波在材料的細孔中，由摩擦轉(zhuǎn)化為熱能而將聲能耗散掉。要求吸聲材料的表面上反射的聲能越少越好。隔聲：靠材料的密實性、堅實性，使聲波在隔聲結(jié)構(gòu)上反射，要求透過隔聲結(jié)構(gòu)的聲能越小越好。隔聲結(jié)構(gòu)121/221隔聲材料一般用透聲系數(shù)、透聲損失來表示。透聲系數(shù)τ：τ=EZ/Ei

EZ—透過墻體的聲能，Ei—入射聲能實際工程中，測定透聲系數(shù)不是很方便，故多用透聲損失TL表示，單位dB。TL=10lg1/ττ越小，TL越大，說明隔聲性能越好。同一隔聲墻，對于不同頻率聲音，隔聲性能不同。在工程中，常用中心頻率為125、250、500、1000、2000、4000Hz的六個倍頻程下的隔聲量相加，取其算術(shù)平均值表示某一隔墻的隔聲性能，稱為平均隔聲量。隔聲結(jié)構(gòu)122/221質(zhì)量定律：當(dāng)聲波傳到墻的表面時，使墻體像“膜片”一樣的振動，墻體質(zhì)量越大，其慣性阻力越大，就越不易振動，聲音就很難傳過去，隔聲效果就好。如果想提高單層密實均勻板材的隔聲量，可以增加厚度，但是不是越厚越好？提高隔聲量是有限的，而且會顯得很厚很笨重，不經(jīng)濟不現(xiàn)實。隔聲結(jié)構(gòu)123/221實踐發(fā)現(xiàn)，如果將單層隔聲結(jié)構(gòu)分成雙層或多層，在各層之間留出空氣層，或在空氣層中填充一些吸聲材料，往往可以突破質(zhì)量定律的限制，較大地提高隔聲量。施工中需要注意的是，采用具有空氣層的夾層結(jié)構(gòu)，在施工中不要把磚頭瓦塊丟進夾層中間，以免在兩層墻之間形成聲橋或剛性連接，使隔聲效果大大降低；其次，這種夾層結(jié)構(gòu)的空氣層相當(dāng)于一個具有彈性的彈簧，在施工中，如果空氣層太薄，會把兩墻連接起來形成共振，大大影響墻體的隔聲效果。隔聲結(jié)構(gòu)124/221隔聲罩：這是目前抑制機械噪聲的較好辦法，如柴油機、電動機、空壓機、球磨機等可用隔聲罩降低噪聲。一般機器設(shè)備用隔聲罩由罩板、阻尼涂料和吸聲層構(gòu)成，罩板采用1-3mm厚度鋼板或面密度較大的木質(zhì)纖維板。隔聲結(jié)構(gòu)125/221罩殼采用金屬板時一定要涂以一定厚度的阻尼層，以提高金屬板在共振區(qū)和吻合效應(yīng)區(qū)的隔聲量。為達到一定的隔聲量，隔聲罩必須內(nèi)襯吸聲材料。隔聲罩在實際加工中，要注意隔聲罩的密封，否則稍有縫隙和孔洞將影響隔聲罩的隔聲性能；隔聲罩不能與設(shè)備任何部分有剛性連接，如機器設(shè)備沒有隔振措施，則隔聲罩必須與設(shè)備地基采取隔振措施，不然固體聲的傳播，會使隔聲罩的實際效果下降；一般機器配有動力源，加罩以后的散熱問題應(yīng)在設(shè)計中一并考慮，必要時應(yīng)采取通風(fēng)冷卻。隔聲結(jié)構(gòu)126/221設(shè)計隔聲罩的隔聲量可用下式估算：隔聲結(jié)構(gòu)隔聲罩的實際隔聲量，dB；隔聲構(gòu)件平均隔聲量，dB；罩內(nèi)表面的平均吸聲系數(shù)。【例4.4】用2mm厚度鋼板做一隔聲罩。已知鋼板的傳聲損失TL=29dB，鋼板的平均吸聲系數(shù)=0.01。由于隔聲效果不理想變作了改進，在隔聲罩內(nèi)作了吸聲處理，使平均吸聲系數(shù)提高到=0.6。改進后隔聲罩的實際隔聲值提高了多少？解：罩內(nèi)未作吸聲處理時，隔聲量TL1=29+10lg0.01=29-20=9dB

罩內(nèi)做了吸聲處理后，隔聲量TL2=29+10lg0.6=29-2=27dB

故，改進后隔聲罩的實際隔聲量比改進前提高了：27-9=18dB隔聲罩內(nèi)壁進行吸聲處理對隔聲罩的實際隔聲效果至關(guān)重要!127/221隔聲結(jié)構(gòu)【例4.5】一隔聲罩，面積S=10m2，透聲系數(shù)τ1=10-5，現(xiàn)開一通風(fēng)口散熱，面積S2=0.1m2，透聲系數(shù)τ2=1，計算因開通風(fēng)口隔聲量下降多少？解：隔聲罩在未開孔時的隔聲量TL1為：

隔聲罩開孔后的隔聲量TL2為：

由此可見，罩體因有0.1m2孔洞可使隔聲量下降30dB，因此，因為散熱或管道通過墻而需要開孔時，應(yīng)分別采取消聲措施。128/221隔聲結(jié)構(gòu)綜合隔聲量的計算任何一種隔聲間都是由墻、門、窗三者組成，三者的隔聲材料不同，故需要計算隔聲間的綜合隔聲量。步驟：選擇組成墻、門、窗的材料，查出各自隔聲量TL，求出各自透聲系數(shù)：計算綜合隔聲量：計算組成墻、門、窗的面積S1、S2、S3；計算隔聲間綜合透聲系數(shù)τ；129/221隔聲結(jié)構(gòu)【例4.6】設(shè)計一隔聲間，墻隔聲量TL=20dB，面積S1=8m2，門隔聲量TL=10dB，面積S2=2m2，求隔聲間綜合聲量多少？解：綜合透聲系數(shù)為：

若墻隔聲量從20dB提高到50dB，其他情況不變，則綜合隔聲量達17dB，僅提高1.5dB；若門隔聲量由10dB提高到15dB，其他情況不變，則綜合隔聲量達18.4dB，提高2.9dB。

總之，隔聲間有門、窗、墻時，其綜合隔聲量取決于隔聲量較低的門和窗，要提高綜合隔聲量，只有改變門和窗的材料和結(jié)構(gòu)，提高門和窗的隔聲量，若提高墻的隔聲量，其結(jié)果是花錢多收效不大。在隔聲間對于結(jié)構(gòu)上的孔洞縫隙必須進行密封處理，否則隔聲效果大大降低，若需開通風(fēng)口散熱時，必須安裝消聲器。130/221隔聲結(jié)構(gòu)隔聲罩或隔聲間能把噪聲源與接受點完全隔開，在控制噪聲上是很有效的。但在有操作、維護、散熱或廠房內(nèi)有吊車作業(yè)時，不宜用全封閉性隔聲措施，此時，可考慮用隔聲屏來降低接受點的噪聲。隔聲屏：用隔聲結(jié)構(gòu)做成屏障，放在噪聲源與接受點之間，利用屏障攔擋噪聲直接向接受點輻射的一種降噪措施。因聲波在傳播中遇到障礙具繞射特性，故隔聲屏的降噪效果有限。高頻音波長短，繞射能力差，隔聲屏效果顯著；低頻聲波長，繞射能力強，故效果有限。隔聲屏具有不妨礙機器散熱和工人檢修、維護等優(yōu)點，因此，它幾乎在防治各種機器設(shè)備噪聲上都可采用。131/221隔聲屏減噪量的計算

在自由聲場中，聲源為點聲源，并假設(shè)隔聲屏的橫側(cè)沒有繞射發(fā)生，根據(jù)幾何聲學(xué)理論，可繪出圖4-28。圖中縱坐標為噪聲衰減量，橫坐標是菲涅爾數(shù)N。N是描述聲波在傳播中繞射性能的一個量，由路徑差和聲波頻率來確定。可用下式表示：N—借用光學(xué)上的菲涅爾數(shù)，無量綱。δ—設(shè)置屏障前后的聲傳播路徑差，cm。132/221【例4.7】按圖4-29所示的條件，求屏障的衰減量。解：首先計算各倍頻程中心頻率的相應(yīng)波長，再計算屏障設(shè)置前后路徑差和菲涅爾數(shù)N，最后利用圖4-28便可求得各倍頻帶的衰減量，如表4-15所示。隔聲屏減噪量的計算中心頻率Hz31.563125250500100020004000波長m10.75.42.71.360.680.340.170.09N0.240.480.961.903.907.715.0030.00衰減量dB910131619212427133/221噪聲控制前面兩種：吸聲、隔聲，要求把聲源密閉起來，否則效果不佳。如果有一種設(shè)備必須要求降低噪聲又要有氣流通過，來降低其熱量或便于維修，這時，用什么方法來降低噪聲比較好呢？134/2216.5噪聲的控制原理和方法6.5.1噪聲控制的一般方法6.5.2吸聲處理6.5.3隔聲(表示、結(jié)構(gòu)、罩與屏)6.5.4消聲器135/221消聲器消聲器是一種使聲能衰減而允許氣流通過的裝置。將其安裝在氣流通道上便可控制和降低空氣動力性噪聲。設(shè)計一個性能優(yōu)良的消聲器，必須具備三個條件：具備良好的消聲性能。即：消聲器在有足夠?qū)挼念l率范圍內(nèi)，具有最佳消聲效果，將噪聲水平控制在規(guī)定范圍之內(nèi)。具有良好的空氣動力性能。要求消聲器對氣流阻力損失足夠小，并確保不影響設(shè)備的工作效率和進、排氣的暢通。在機械性能上要求消聲器體積小、結(jié)構(gòu)簡單、成本低。具有一定的剛度和較長的使用壽命，便于現(xiàn)場安裝和無再生噪聲。據(jù)消聲原理，可分為阻性消聲器、抗性消聲器和阻抗復(fù)合。136/221阻性消聲器利用鋪設(shè)在氣流通道內(nèi)壁上的多孔材料來吸收聲能。當(dāng)外來聲波沿著消聲器通道傳播時，激起管壁上的多孔材料中的空氣分子振動，由于摩擦阻力和粘滯阻力使聲能變?yōu)闊崮埽瑥亩_到降低噪聲的目的。這種消聲器具有結(jié)構(gòu)簡單和良好吸收中、高頻噪聲的優(yōu)點，故應(yīng)用廣泛。阻性消聲器常見形式：

直管式。還有片式、折板式等。137/221阻性消聲器直管式阻性消聲器的消聲量估算ΔL：消聲系數(shù)，與吸聲系數(shù)有關(guān)通道橫截面周長，m通道飾面部分長度，m氣流通道截面面積，m2消聲量ΔL與消聲通道長度I成正比，與截面積S成反比，與截面周長L成正比。若要提高消聲量，可增加通道長度或縮小截面面積。若面積為定值，適當(dāng)選擇截面形狀，使周邊增大，提高消聲量。138/221阻性消聲器消聲器的消聲量ΔL與消聲系數(shù)有很大關(guān)系，而消聲系數(shù)主要由襯貼材料的吸聲系數(shù)決定。消聲系數(shù)與吸聲系數(shù)的函數(shù)關(guān)系如下：α0.100.200.300.400.500.60-1.0Ψ(α)0.100.250.40.550.751-1.5139/221阻性消聲器直管式阻性消聲器對于高頻噪聲有較好的消聲效果。但就一定截面的消聲器來說，當(dāng)頻率增至某一限度后，其消聲性能急劇下降。因為波長短高頻聲以窄束狀從通道穿過，很少或不與吸聲材料接觸的緣故，這時的頻率稱為高頻失效頻率fm，由下式確定：

fm=1.85c/D式中D—消聲器通道的當(dāng)量直徑（圓截面的直徑），mc—聲速，m/s小風(fēng)量的細管道，可采用單通道直管式消聲器，風(fēng)量較大的粗管道，由于高頻失效，不能采用單通道直管式消聲器，而采用多通道形式，如片式、折板式等。140/221抗性消聲器原理：利用管道內(nèi)聲學(xué)特性突變的截面，將部分聲波向聲源反射回來。這樣，沿著通道繼續(xù)向前傳播的只是原來聲波的一個小部分，從而達到消聲的目的。抗性消聲器具有良好的中、低頻消聲特性，且能在高溫、高速、脈動氣流條件下工作。抗性消聲主要有：擴張室消聲器、共振腔消聲器和干涉消聲器。141/221擴張室消聲器又叫膨脹室消聲室，由連管和擴張室組成。是利用管道截面的擴張、收縮引起反射和干涉而達到消聲目的。最簡單的形式是單節(jié)擴張室消聲器。單節(jié)擴張室消聲器的消聲量可計算：擴張比，m=S2/S1擴張室消聲器的長度，m波數(shù)142/221由上可見，消聲量ΔL與sinKL有關(guān)。當(dāng)sinKL=±1時，消聲量最大。當(dāng)sinKL=π/2的奇數(shù)倍時，sin2KL=1，消聲量最大。當(dāng)KL為π的整數(shù)倍時，消聲量為零（不起消聲作用），相應(yīng)頻率稱通過頻率fmin：單節(jié)擴張室消聲器消聲量的計算143/221必須有足夠大的擴張比。當(dāng)sin2KL=1時，有設(shè)計單節(jié)擴張室消聲器應(yīng)注意問題

如果要求消聲器有明顯的消聲效果，m就必須有足夠大的數(shù)值。如要求消聲量不小于10dB，m就必須選在6以上。實際工作中，m不允許取得最大。因為m受消聲器所占空間體積的限制，也受聲學(xué)方面的限制（高頻失效）。擴張室消聲器有效消聲的上限頻率fm常用下式表示：

fm=1.22c/D式中c為聲速，D為擴張部分的幾何尺寸（圓形截面為直徑，方形為邊長，矩形為截面積的平方根）。可見，D越大，消聲上限頻率fm越小，擴張消聲器的有效消聲頻率范圍越窄。故m不能太大，應(yīng)兼顧消聲量與消聲頻率范圍。144/221擴張室消聲量達最大值時（KL=（2n+1）π/2）的頻率：設(shè)計單節(jié)擴張室消聲器應(yīng)注意問題