2024/1/71?工業衛生?

電子教案主講人：裴曉東2021年12月8日：Email：2024/1/72主要參考書2024/1/734.1前言4.2聲波的根本性質4.3噪聲的量度、測定方法及分級標準4.4噪聲的危害及與平安生產的關系4.5控制噪聲的根本方法第4講工業噪聲的危害及控制2024/1/744.1前言4.1.1噪聲的定義物理學定義：各種頻率和聲強的聲音雜亂無章的組合；即噪聲是由各種不同頻率和不同強度的聲音無規那么組合而成的；〔噪聲——音樂〕生理和心理學定義：但凡人們不需要的、使人受到干擾的聲音都叫噪聲；4.1.2噪聲的分類及特點工業噪聲——勞動保護〔工業衛生〕的研究重點；交通噪聲；生活噪聲；2024/1/75噪聲的特點：局部性——擴散距離有限；分散性——幾乎存在于人類所有的生活空間；暫時性——不積累，不持久；在噪聲控制中，應充分利用這些特點；4.1.3噪聲的危害在全世界范圍內，噪聲已經成為危害人類健康的重要因素，早在上世紀60年代，就被列為全球三大公害之一；即空氣污染、水污染和噪聲污染；4.1前言〔續〕2024/1/76噪聲對人體的危害很大，長時間處在強烈的噪聲環境中，會引起聽覺能力的下降，直至引起噪聲性耳聾；特強的噪聲還會引起人耳的外傷，甚至耳膜被擊穿而出血；噪聲還能損害人的整個機體，使人的血壓升高，呼吸和脈搏加快，胃液含酸量減少，消化能力減弱等；胃潰瘍的發病率，在高噪聲條件下比在安靜條件下高5倍；噪聲易使人發生注意力分散、失眠、頭疼、神經緊張等神經系統病癥；噪聲的掩蔽效應使作業人員聽不到信號或事故的前兆聲響，導致事故危險性增加，勞動生產率也降低；例如，機械振動、摩擦、撞擊以及氣流擾動而產生的噪聲；2024/1/774.1前言〔續〕4.1.4研究與控制噪聲的意義隨著工業機械化程度的日益提高，機器的功率越來越大，機器的轉速越來越高，噪聲危害日益嚴重；特別是在一些重型機械行業、鋼鐵企業和廣泛采用壓氣動力設備的機械化礦井中，噪聲控制就顯得更為重要；控制噪聲→保護勞動者身心健康→提高勞動生產率、減少事故發生→保障生產平安2024/1/784.2聲波的根本性質4.2.1聲波的產生與類型聲波的傳播必須有兩個條件：一是要有振動的物體；這個做機械振動的物體稱為聲源；二是要有能夠傳播聲波的媒質；這個聲波存在并傳播的彈性媒質空間稱為聲場；聲波的類型：1、按介質質點振動方向與聲波傳播方向的關系分為：縱波——二者一致〔聲波在空氣中〕橫波——二者垂直〔聲波沿液體和固體外表傳播時〕在噪聲控制中，主要研究縱波；2024/1/79聲波的類型：2、按發生時間分：連續波——機械的連續振動；脈沖波——放炮、打樁等；3、按聲波的空間位置〔波陣面形狀〕分：平面波——波陣面是平面，由平面聲源產生；球面波——波陣面是球面，由點聲源產生；柱面波——波陣面是柱面，由線聲源產生；圖3－1、幾種聲波的波陣面及聲線2024/1/7104.2聲波的根本性質〔續〕4.2.2聲波的物理參數人耳的聽力范圍是20～20000Hz；1、聲波的波長、頻率和聲速2、聲波的聲壓〔P〕物體的振動引起空氣中質點的疏密變化，這種變化將引起空氣靜壓〔靜壓強〕的起伏變化，我們稱這個變化量為聲壓；聲壓的單位就是壓強的單位，在國際單位制中，聲壓的根本單位是帕，輔助單位是微巴，μbar；在描述聲波的所有物理量中，聲壓P是最容易測量得到的，且通過P和頻率可求出其他所有物理參量；因此在聲波〔噪聲〕研究中，聲壓P是最關鍵的一個量；2024/1/711聲波是正弦波，其聲壓也有瞬時值、最大值、有效值等概念，其關系與電工學中描述電壓的公式一樣，即：其中Pm是聲壓幅值，Pe是有效聲壓；對人耳起作用的是有效聲壓Pe；與電壓相似，如不特別強調，我們所提及的聲壓值或儀表測得的聲壓值均是指有效聲壓；2024/1/712聲壓對人耳的作用：聲壓的大小直接反映聲波的強弱；聲壓愈大，人耳聽起來愈響，反之那么愈小；人耳能聽到的最低聲壓界限叫聞閾；正常人的聞閾聲壓約為2×10－5Pa；能使人耳產生疼痛感覺的聲壓界限叫痛閾；正常人的痛閾聲壓為20Pa；如果聲壓再提高，會導致人耳鼓膜破裂出血，造成耳聾；下面是幾個聲壓實例：正常說話聲0.01～0.1Pa交響樂0.3Pa噴氣發動機〔距噴口5m〕約100Pa，會導致爆震性耳聾；2024/1/713從聞閾聲壓到痛閾聲壓的絕對值之比是0.00002:20＝1:106這說明人耳的聽覺范圍是非常廣的，聲學工程中，由于聲壓值變化范圍太大，所以直接用聲壓來衡量聲音的大小不很方便，聲學工程中多采用聲壓級作為計量單位，其定義為：其中LP——聲壓級，dB；

P——實際聲壓，Pa；

P0——基準聲壓，P0＝2×10－5Pa；2024/1/7143、聲波的聲能密度、聲強和聲功率聲場是一種能量場，其大小可用聲能密度表示；聲波的能量稱為聲能量，聲波的全能量為其動能與位能之和，單位為J；單位體積聲場內的聲能量稱為聲能密度，記作ε，其單位為J/m3；ε也是按振動周期變化的量；式3－12是一個普適公式，它代表單位體積內聲能密度的瞬時值；平均聲能密度：2024/1/715聲功率和聲強單位時間內通過垂直于聲傳播方向上的面積為S的平均聲能量就稱為平均聲能量流或稱為平均聲功率；聲強——又稱平均聲能量流密度，通過垂直于聲傳播方向的單位面積上的平均聲能量流；聲強是有方向的量，它的指向就是聲傳播的方向；2024/1/7164.2聲波的根本性質〔續〕4.2.3聲波的反射、折射與繞射當聲波從一種媒質傳播到另外一種媒質時，在兩種媒質的分界面上，聲波的傳播方向要發生變化，產生反射和折射現象；原因：兩種媒質的聲阻抗不同所致；與光不同的是，聲波在傳播過程中還有繞射現象，且頻率越低，繞射能力越強；有實用意義，如隔聲墻的設計；2024/1/7174.2聲波的根本性質〔續〕4.2.4聲波的干預與聲駐波幾列聲波同在同一媒質中傳播時，這些聲波在相遇以后仍能保持其特性，沿原來方向繼續傳播；例如當幾種樂器合奏時，仍能區分出各個樂器的聲音；但在幾列聲波相遇處，質點的振動就等于各列聲波在該處振動的疊加，這就是聲波的疊加原理；1、聲波的干預假設在同一媒質中同時傳播幾列聲波，當這幾列聲波的頻率相同，且有固定的相位差，那么它們在疊加時就會產生波的干預現象：使聲場中某些點處的振動加強，某些點處的振動減弱；2024/1/7182、聲駐波聲駐波是干預現象的特例；假設在同一媒質中兩列平面聲波的聲壓幅值相同、頻率相等，而傳播的方向相反，那么由疊加原理合成的聲波稱為駐波；3、不相干波假設在同一媒質中兩列聲波的頻率和相位沒有固定的關系而帶有隨機性，這種波稱為不相干波；噪聲一般是不相干波；2024/1/7194.2聲波的根本性質〔續〕4.2.5聲波輻射的指向性聲源在不同的方向上具有不同的聲輻射本領，我們把聲源的這種性質稱為聲源的指向特性；把任一方向上的聲強和等距離的平均聲強之比值定義為指向性因數，以Q表示；〔描述了聲波的指向特性〕有時還用dB來表示指向性因數，以G表示，稱指向性指數；顯然，無指向性時Q＝1，G＝0；噪聲大多屬于無指向性聲源；但排氣〔風〕口的空氣動力性噪聲具有指向性；2024/1/7204.3噪聲的量度、測定方法及分級標準4.3.1噪聲的量度聲音性質的三要素:響度：聲強的大小；√音調：頻率上下；√音色：波形特點；諧波成分及其相對強度，是區別聲音的重要指標；但不是噪聲研究的重點；對噪聲的度量可以采用物理量如聲壓和聲壓級、聲強和聲強級、聲功率和聲功率級以及頻譜來量度；也可以用人的聽覺如響度和響度級、各種計權網絡聲級和感覺噪聲級來量度；2024/1/7211、級的定義和分貝的計算聲壓級可以用分貝〔dB〕來表示，這使我們可以在小數字范圍內對聲壓進行評價和計算；〔式3－5〕分貝(dB)原是電氣工程師在電訊領域開始應用的；聲學中，我們用所研究的數量與一個任選參考量取以10為底的對數量——級，作為表示聲音大小的常用單位；聲壓、聲強、聲功率都可以分別用聲壓級、聲強級和聲功率級來表示其大小；級是一個作相比照較的無量綱量；其數學表達式為：式中L——級，dB；W——所研究的功率，W；W0——基準功率，W；4.3.1噪聲的量度〔續〕2024/1/722根據級的定義，聲壓級的數學表達式應為：其中LP——聲壓級，dB；P——聲壓有效值，Pa；P0——基準聲壓，P0＝2×10－5Pa；關于10和20的系數在電工領域也存在，如功率增益為10,電壓和電流的增益為20；同理，可得聲強級與聲功率級分別為：式中I0——基準聲強，I0＝10－12W/m2；

W0——基準功率，W0＝10－12W；2024/1/723分貝的加法前面關于級的運算都是針對一個聲源的，在實際工作中，聲場中的同一地點往往要受多個噪聲源的影響，需要解決聲強級或聲壓級的疊加問題；如聲場中有幾個聲源，其聲功率分別為W1、W2、……Wn,在某處測得其聲壓和聲強分別為P1……、I1……，如不考慮級的運算，那么總聲功率、聲壓、聲強有簡單關系：W＝W1＋……I＝I1＋……P2＝P12＋……即使純物理量，也非直接相加關系；如測得的值都用級〔分貝〕表示，其總的級是什么關系呢？2024/1/724為方便理解，設僅有兩個聲源，單獨發聲時，在聲場中某處測得的聲壓級分別為LP1和LP2,求同時發聲時的總聲壓級；由此可導出計算假設干個聲源的總聲壓級公式：2024/1/725分貝的減法把某一噪聲作為被測對象，與被測對象噪聲無關的干擾噪聲的總和，稱為相對于被測對象的本底噪聲，它由環境噪聲和其它干擾噪聲組成；本底噪聲可以被測定，本底噪聲和被測對象噪聲的總和也可以測定，所以必須從總噪聲級中減去本底噪聲才能得到被測對象的噪聲；分貝相減的過程類似于分貝相加總聲級方程和外界或背景聲壓級方程為：2024/1/726由此便可計算得出被測聲源的聲壓級為：其中LP——總聲壓級，dB；

LPS——待測聲源的聲壓級，dB；

LPB——外界或背景聲壓級，dB；2024/1/7272、噪聲頻譜頻譜——噪聲頻率與強度〔通常用聲壓級〕之間的關系稱頻譜；表示這種關系的圖形稱頻譜圖；用頻譜圖或頻譜儀對噪聲進行分析稱為頻譜分析；通過噪聲的頻譜分析，就能了解噪聲的頻率特性，為控制噪聲和設計噪聲結構提供依據；為研究方便起見，通常需要將寬廣的聲頻變化范圍〔20～20000HZ〕劃分為假設干較小的區段加以研究，每一區段稱為頻程〔或頻帶〕；頻程有上限頻率值、下限頻率值和中心頻率值，上下頻率之差稱為頻帶寬度，簡稱帶寬；4.3.1噪聲的量度〔續〕2024/1/728實踐說明，兩個不同頻率的聲音的聽覺差異，取決于兩個聲音頻率的比值，而不是它們的差值；如鋼琴相鄰兩鍵的頻率比為21/12，約1.06倍,頻率范圍27.5～4186HZ；假設將20～20000Hz的頻率范圍，按頻率倍比的關系劃分，每個頻帶的上限頻率和下限頻率相差一倍，即相鄰頻率之比為2:1，這種頻程稱為倍頻程；用倍頻程劃分頻段，可將聲頻范圍劃成10個頻段，并已全球標準化，其中心頻率分別為31.5、63、125、250、500、1000、2000、4000、8000、16000Hz；為了得到比倍頻程更為詳細的頻譜，也常使用１／３倍頻程，１／３倍頻程就是把每一個倍頻程的頻帶再按比例等比關系分為3段，使頻帶寬度更窄；2024/1/729也就是在一倍頻程的頻率之間再插入兩個頻率，那么這四個頻率成以下比例：1：21/３：2２/３：2；有了以上的概念，就可用頻譜分析儀對噪聲進行頻譜分析，從而繪出其頻譜圖，為有針對性的治理提供依據；〔實驗內容〕2024/1/730３、等響曲線、響度級、響度噪聲測量中，往往通過聲學儀器反映噪聲的性質，我們經常用聲壓、聲壓級或頻帶聲壓級作為噪聲測量的物理參數；聲壓級越高，噪聲強度越強；聲學儀器對高于20kHz的超聲波可作出記錄，對低于20Hz的次聲波也可作出記錄，但是這兩種聲音人耳卻完全聽不到，這說明涉及到人耳聽覺時，只用上述物理參數就不能說明問題，聲壓、聲壓級只表征了噪聲的強弱，而不能正確反響人耳的響應；為了用人耳來正確評價噪聲，必須了解噪聲引起的一些主觀響應及其量度；下面討論的等響曲線、響度級、響度及各種計權聲級都是與人的耳朵的聽覺相關聯的聲學量；4.3.1噪聲的量度〔續〕2024/1/731等響曲線聽起來一樣響的不同頻率和聲壓級的聲音在頻譜坐標中連成的線叫等響曲線；注意這里的等響僅是主觀感覺上的等響而不是物理量的相等；聲音對人耳產生的影響與人對它的印象取決于它的頻率和聲壓級；在同一頻率下，聲壓級愈高，聽起來愈響；頻率不同，聲壓級相同的兩個聲音聽起來也不一樣響；根據人耳的這一特性并通過實驗得出了所謂的“等響曲線圖〞；如圖3-4所示；圖中每條曲線都是經過大量實驗得來的〔ISO.1961〕；2024/1/732例如，聲壓級為95dB、45Hz的純音，聲壓級為75db、400Hz的純音，聲壓級為70dB、3800Hz的純音，它們與聲壓級為80db、頻率為1000Hz的純音聽起來一樣響，故都在同一條曲線上；等響曲線實際上反映了人類聽覺器官的一些重要特點，可歸納為：〔1〕在聲壓級較低時，低頻變化引起的聽覺變化比中、高頻大；中、高頻顯得比低頻更響些；2024/1/733〔2〕在聲壓級較高時〔大于90分貝以后〕，曲線較平緩，反映了聲壓級相同的各頻率聲音差不多一樣響，即與頻率的關系不大；〔3〕人耳對4000Hz聲音最敏感，也最容易受損傷，噪聲性耳聾就是從這個范圍開始的；所以在噪聲治理中需要著重研究和消除中、高頻率噪聲；響度級為了使用上的方便，人們利用聲壓級的概念，引出了一個與頻率有關的量——響度級；其單位為方〔phon〕；定義為：選取頻率為1000Hz的純音作為基準聲音，假設某一噪聲聽起來與該純音一樣響，那么該噪聲的響度級就等于這個純音的聲壓級〔分貝值〕；例如，某一噪聲聽起來與聲壓級85dB、頻率為1000Hz的基準聲音一樣響，那么該噪聲的響度級就是85方；而不管其頻率和實際聲壓級是多少；2024/1/734響度響度級是描述響度的主觀值，它把聲壓級和頻率用一個概念統一起來了，但響度級仍是一個與聲壓級有關的量，不便于直接比較和計算；為此，再引入一個新的概念——響度；響度的單位為宋〔sone〕；并規定：40方為1宋，50方為2宋，60方為4宋，……它們之間的關系，也可用公式表述：其中S——響度，宋；

LL——響度級，方；2024/1/735經驗說明，響度級變化10方，人的主觀聽覺可以感到聲音的響度大約變化2倍〔即加倍或減半〕；響度比響度級更接近于人耳的聽覺特性，因而在實際工作中得到了廣泛應用；響度級不能直接加減，而兩個不同響度的聲音可以疊加，這在聲學計算上是很方便的；同時用響度表示噪聲的大小也比較直觀，可直接算出聲音增加或減少的百分比；例如，噪聲經消聲處理后，響度級從120方〔響度為256宋〕降低到90方〔32宋〕，那么總響度降低87.5%；2024/1/7364、A聲級〔計權聲級〕用響度級來評價噪聲的大小反映了人耳的聽覺特性，但我們不能對每一個噪聲，去調節一個1000Hz的純音來進行比較，以便知道這個噪聲是多少方，所以必須設法進行直接測量；為了能直接測量，人們就設法用電路來模擬人耳的聽覺特性，即設置各種計權網絡，于是就出現了計權聲級；目前世界各國根本上都采用A聲級來評價噪聲；噪聲測量儀器——聲級計；假設想使每條等響曲線的頻率響應〔修正量〕完全符合，在聲級計上至少需設13套修正電路，這是很困難的；國際電工委員會標準規定，在一般情況下，聲級計上只設三套修正電路，即A、B、C三種計權網絡，分別效仿倍頻程等響曲線中的40方、70方和100方三條曲線進行設計；4.3.1噪聲的量度〔續〕2024/1/737常用的是A計權和C計權，B計權已逐漸淘汰，D計權主要用于測量航空噪聲，E計權是新近出現的，SL計權是用于衡量語言干擾的；其中A計權網絡較好地模仿了人耳對低頻段〔500Hz以下〕不敏感，而對1000～5000Hz敏感的特點；用A計權聲級來測量噪聲的大小，叫做A聲級，記作分貝〔A〕，或dB〔A〕；目前在噪聲測量中得到最廣泛的應用，并在全世界范圍內被用來作為評價噪聲的標準；2024/1/7385、等效連續聲級用各種計權聲級測量噪聲，只能測穩態噪聲或非穩態噪聲的瞬時值；但在實際工作中更多的是非穩態噪聲，包括間斷的、脈沖的或周期性變化的等；工業衛生中，最常用的是要評價某車間一個工作日內的平均噪聲級；對非穩態噪聲，就需要引入等效連續聲級的概念；所謂等效連續聲級，是用某種計算方法來評價一個時間段內的非穩態噪聲的的平均值；4.3.1噪聲的量度〔續〕2024/1/739等效聯系聲級的計算方法〔暴露時間法〕將測得的A聲級從小到大排序并按每5dB分成一段，用中心聲級表示；中心聲級表示的各段為：80、85、90、95、100、105、110、115dB；80dB表示78～82dB的聲級別范圍，其余類推；將各段的聲級的總暴露時間統計出來，如表3-2；2024/1/740其中Leq——等效連續聲級，dB〔A〕；Tn——表示第n段聲級LPn在一個工作日的總暴露時間，min；2024/1/7414.3噪聲的量度、測定方法及分級標準〔續〕4.3.2聲波的衰減聲波三個特點之一：局部性→擴散距離有限→由衰減造成；可以利用聲波衰減的特點來減少和控制噪聲的危害；聲波的衰減——我們把聲波在媒質傳播過程中聲強和聲壓隨著離聲源的距離增大而逐漸減弱的現象，稱為聲波的衰減；擴散衰減；√吸收衰減；√散射衰減；2024/1/742聲波衰減計算的一般關系式為：其中LP——接收點的聲壓級，dB；

LW——聲源輸出的聲功率級，dB；

△LP1——由于擴散所引起的衰減，dB；

△LP2——由于媒質吸收所引起的衰減，dB；

△LP3——由于散射所引起的衰減，dB；2024/1/7431、聲波的擴散衰減擴散衰減——隨著離聲源距離的加大，由于波陣面的擴大而造成的衰減稱為擴散衰減；離聲源距離加大，波陣面也愈來愈大，通過單位面積上的聲能相應減小，使聲強或聲壓隨距離的增加而衰減；波陣面的形狀取決于聲源的種類，即點聲源、線聲源和面聲源；不同類型的聲源其擴散衰減的計算方法完全不同，我們僅研究點聲源的擴散衰減；在實際工作中大多數情況下都可簡化為點聲源；所謂點聲源就是聲源的尺寸與聲源至接收點的距離相比很小的聲源，這樣即使幾何尺寸相當大的聲源也可作為點聲源來處理；4.3.2聲波的衰減〔續〕2024/1/744在自由聲場中，點聲源的聲功率為W，在半徑r1及r2處的聲強分別為I1及I2，那么：根據聲強級的定義，那么在半徑r1及r2處的聲強級分別為：又根據公式3－20有：〔講義P42〕2024/1/745如果r2＝2r1，那么：即離聲源距離每增加一倍，聲強級下降6dB，假設距離減半，聲強級上升6dB；聲壓級與聲強級的關系根據公式3－18有：〔講義P42〕即聲強級和聲壓級是相等的；2024/1/746[例]距點聲源20m處的聲壓級為85dB，距聲源60m處的聲壓級為多少?2024/1/7472、聲波的吸收衰減聲波在均勻媒質中傳播時，除了擴散衰減外，其衰減的最主要原因是由于聲能被媒質吸收所造成的；其吸收的原因是因為聲波在傳播過程中不斷對介質做功，擴張、壓縮，使聲能轉變成熱能；聲強I和聲壓P隨距離的增大而衰減的公式如下：4.3.2聲波的衰減〔續〕可見聲強和聲壓均因媒質吸收而按指數規律衰減；距離x越大，衰減得就越快；衰減曲線如圖3-6所示；2024/1/748式中I0、P0為在x＝0處的聲強和有效聲壓值；a稱為聲壓衰減系數；2a稱為聲強衰減系數；2倍的關系是由二者之間的平方關系導致的；衰減系數反映聲波在傳播時媒質的吸收特性，它與媒質的粘滯系數、密度、比熱等多種因數有關；實際應用中，人們還是關心聲壓級或聲強級的衰減，聲壓級的衰減量計算：2024/1/749同樣可得出聲強級的衰減量計算與聲壓級完全一樣，即ΔLI＝8.7ax；在噪聲控制中，衰減系數常用dB/m做單位，表3-3給出了溫度為20℃時空氣的聲吸收衰減系數；2024/1/750[例]頻率為2000Hz的球面波，空氣相對濕度為40％，距聲源r0＝10m處的聲壓為LP0＝120dB，求在距離聲源中心100m處的聲壓級?2024/1/7514.3噪聲的量度、測定方法及分級標準〔續〕4.3.3噪聲的測定方法及分級標準根據不同的測量目的和要求，可選擇不同的測量儀器和不同的測量方法；對于廠礦噪聲的現場測量，最常用的儀器是聲級計和頻譜分析儀；分析儀和自動記錄儀聯用，可自動地把頻譜記錄在坐標紙上；如果現場缺少上述儀器，可先用錄音機把被測試的噪聲記錄下來，然后再在實驗室里用適當的儀器進行頻譜分析；1、噪聲的測量儀器2024/1/752〔1〕聲級計聲級計是廠礦進行快速現場測量的一種根本測量儀器；它體積小，重量輕，用干電池供電，便于攜帶；一般由傳聲器、放大器、計權網絡、指示表頭等局部組成；傳聲器又叫話筒，它的作用是把聲信號轉換成電信號，電信號經放大器放大后，由計權網絡計權，再經整流器變為直流，由指示表頭加以顯示；計權網絡是根據人耳對聲音的頻率響應特性而設計的電濾波器；指示表頭可以是針尖式，也可以是數字式，其讀數是聲壓的有效值，也叫均方根值；2024/1/753〔2〕頻譜分析儀頻譜分析儀是用來測量噪聲頻譜的儀器，它主要由兩大局部組成：一局部是測量放大器，一局部是濾波器；濾波器是把復雜的噪聲成分，分成假設干個頻帶，測量時只允許某個特定頻帶的聲音通過，此時表頭指示的讀書是該頻帶內的聲壓級；廠礦常用的有倍頻程濾波器和1/3倍頻程濾波器；2、噪聲測量的方法測量前要對儀器進行檢查，在儀器正常的前提下還要用聲學校準器〔活塞發聲器〕進行校準；2024/1/754〔1〕測量的條件測量時要考慮測量條件不受干擾；首先要排除本底噪聲的影響，在現場測量時應先測本底噪聲，后測總聲級，最后按分貝減法的計算原那么，計算出聲源的噪聲；其次要注意現場反射聲的影響，要把傳聲器放在盡量遠離反射物的地方；最后，還要考慮諸如風或氣流的影響，溫度、濕度、電磁場等對測量結果準確性的影響；〔2〕測量的量對穩態噪聲測量A聲級；對不穩態噪聲要測量A聲級和暴露時間，計算等效連續聲級；如果為了控制噪聲還要進行倍頻程頻譜分析；2024/1/755〔3〕測點的選擇測量車間噪聲時，應將聲級計傳聲器放在操作人員的耳朵所在位置，操作人員離開；或者放置在生產作業面附近，選擇數個測點；測量機械噪聲時，測點均布在機械四周，一般不少于4個點，距機械外表的距離視機械的尺寸大小而定；測量風機、空壓機進排氣口的噪聲時進氣噪聲測點應取在進口管軸線上，距管口等于或大于管徑的位置；排氣噪聲測點應取在與排氣口軸線成45°角的方向上或管口平面上；參看圖3-7；2024/1/7563、工業噪聲的分級標準2024/1/7572024/1/7584.4噪聲的危害及與平安生產的關系噪聲的危害是廣泛的，既有生理的也有心理的；當前工業生產中和城市的噪聲已成為普遍的公害，并已經對人的身心健康造成不良的影響；主要包括以下幾個方面：對聽覺的損害；對神經系統及心臟的影響；對工作的影響；對視覺的影響；2024/1/7594.4噪聲的危害及與平安生產的關系〔續〕4.4.1噪聲對聽覺的損害人耳習慣于70～80dB(A)的聲音(如語言)，也能短時間地忍受高強噪聲；但持續的噪聲超過80dB，就會影響健康；聲壓級到達120dB，耳膜感到壓痛，叫聲音的痛閾；更高的聲強那么有震動感；強烈的噪聲可以引起耳部的不適，如耳鳴、耳痛、聽力損傷；據測定，超過115分貝的噪聲會造成耳聾；據臨床醫學統計，假設在80分貝以上噪音環境中生活，造成耳聾者可達50％；人對不同聲壓級的感受列于表3-5；2024/1/7602024/1/761人耳對噪聲大小具有很強的適應能力，在痛閾以下都可短時間忍受，80dB以下不會對健康產生影響；損害〔影響〕程度的影響因素：噪聲強度、接觸時間〔很重要的影響因素〕；從時間上看，其損害過程分三個階段：1、生理性聽閾位移是人的生理性適應和保護過程；當接觸噪聲時，為了保護聽覺系統，聽閾值位移可達10～15dB，但離開噪聲環境后可完全恢復，對聽覺無影響；恢復時間的長短取決于接觸時間和強度，一般幾個小時到幾天，快速恢復稱為聽覺適應，需要較長時間才能恢復的叫聽覺疲勞；2024/1/7622、病理性聽力損失——位移不能完全恢復長時間接觸噪聲，聽力損失由生理性向病理性轉化，即使離開噪聲環境，聽力也不能完全恢復；噪聲性聽力損失的特點是：聽損從高頻段開始〔3000～6000Hz〕，對語言聽力無影響〔語言頻率在2000Hz以下〕，容易被無視；繼續開展，那么出現語言聽損〔高頻聽損超過20～30dB后〕，出現語言聽損是噪聲性耳聾的前兆，一般發生在接觸噪聲的前十年內，如果停止接觸那么不再開展，甚至可得到局部恢復；2024/1/7633、噪聲性耳聾聽力損失繼續開展，平均聽損超過25dB時稱噪聲性耳聾；噪聲性耳聾〔＞25dB〕的特征是約1/3的說話聽不清楚；特點是兩耳對稱；根據聽力損失的程度不同，將噪聲性耳聾分四個等級25～40dB輕度；40～70dB中度；70～90dB重度；＞90dB全聾；對各種程度的噪聲性耳聾，還沒有有效的治療方法；因此，要立足于以防為主，注意早期保護；定期檢查聽力，發現聽力損失時，及時調換工作崗位；2024/1/7644.4噪聲的危害及與平安生產的關系〔續〕4.4.2噪聲對神經系統及心臟的影響噪聲作用于中樞神經系統，能使大腦皮質的興奮和抑制失調，導致條件反射異常；久之，就會形成牢固的興奮灶而引起頭痛、頭暈、眩暈、耳鳴、多夢、失眠、心悸、乏力、記憶力減退等神經衰弱征候群；例如，南鋼研究資料報告，暴露于噪聲環境中的工人，各個工齡組都程度不同地存在上述病癥；當噪聲強度超過90dB時，神經病癥的出現率和次數，均有劇烈上升的趨勢；高噪聲的工作環境，可使人出現頭暈、頭痛甚至精神錯亂；2024/1/765不同聲級噪聲職業性暴露與神經衰弱癥候群陽性率的關系，參見圖3-8所示；2024/1/7664.4噪聲的危害及與平安生產的關系〔續〕4.4.3噪聲對工作的影響2024/1/7672024/1/7684.4噪聲的危害及與平安生產的關系〔續〕4.4.4噪聲對視覺的影響噪聲能通過對聽覺的影響而作用于視覺等器官，它直接影響工作效率及平安；在85dB、800Hz噪聲作用下，綠色閃光融合頻率降低，紅色閃光融合頻率增大；112～120dB(A)的穩態噪聲能影響睫狀肌而降低視物速度；130dB(A)以上的噪聲可引起眼球震顫及眩暈；長期連續暴露于強噪聲環境中，可引起永久性視野變窄；上述結果都會在一定條件下影響平安生產如鑿巖工在工作時發生頂板巖石冒落而造成的傷亡，主要原因就是由于鑿巖機開動后，噪聲超過100dB(A)，不能覺察預兆，以致釀成人生事故；2024/1/769試驗說明：當噪聲強度到達90分貝時，人的視覺細胞敏感性下降，識別弱光反響時間延長；噪聲到達95分貝時，有40％的人瞳孔放大，視模糊；而噪聲到達115分貝時，多數人的眼球對光亮度的適應都有不同程度的減弱；所以長時間處于噪聲環境中的人很容易發生眼疲勞、眼痛、眼花和視物流淚等眼損傷現象；同時，噪聲還會使色覺、視野發生異常；調查發現噪聲對紅、藍、白三色視野縮小80％；2024/1/7704.5控制噪聲的根本方法聲系統包括聲源、傳聲介質和接受者三個要素，綜合治理噪聲也應從這三方面入手；1、從聲源上治理是主動的、最有效的、治本的措施；機械設備是工業噪聲的主要聲源，應從機械設備制造時的材料選用、結構設計、傳動方式、生產工藝等方面來減少噪聲；〔1〕選材如鋼、鐵、銅等金屬材料，由于其內摩擦損耗小，在外力作用下，極易產生振動而輻射噪聲；可改用合金材料或高分子合成材料——工程塑料，可大幅降低噪聲；2024/1/7712024/1/772其一，是通過總體規劃和合理的工業布局來降低噪聲危害，稱為環境噪聲控制設計；如把高噪聲的機器和低噪聲的機器分開；把高噪聲的車間和低噪聲的車間分開；把生活區和工廠區分開；把一些噪聲極強、影響范圍大的設備〔如航空發動機試車站等〕搬到較偏僻的地區；這些既是從傳播途徑上控制噪聲的有效方法，也是廣義上治理噪聲聲源的有效途徑；2、從傳聲途徑上控制噪聲2024/1/7733、從接受者角度防范噪聲的危害防聲耳塞〔20dB以上〕；防聲耳罩〔好的可達30dB〕；防聲頭盔等；2024/1/7744.5控制噪聲的根本方法〔續〕所謂吸聲就是利用某些材料或某種特定結構對聲波的吸收作用，將它們安裝在室內墻壁上或吊在天花板上，或安裝在消聲器和管道內壁上，當聲波傳至這些材料或結構上的時候，易發生阻滯、摩擦、振動等作用而轉化成熱量，從而增加噪聲衰減量；1、吸聲材料吸聲材料是能將聲能轉變成熱能的材料；其中多孔材料〔包括用多孔材料制成的成型板材〕是應用最廣泛的一種吸聲材料；2024/1/7752024/1/776吸聲系數和吸聲減噪量的計算吸聲系數〔α〕——被吸聲材料吸收的聲能與入射能之比；其中Ei——入射波聲能；

Eα——被吸聲材料吸收掉的聲能；α系數反映了材料對聲波的吸收能力；在工程上，當α>0.2時才稱為吸聲材料；如合成木絲α＝0.3，人造海綿α＝0.6都是吸聲材料；2024/1/777吸聲減噪量的計算當室內墻壁和天花板裝飾上吸聲材料后，室內聲壓級有所降低，噪聲降低量按〔3-38〕式確定；式中A1、A2——室內進行吸聲處理前后內外表的吸聲量；S——為室內總外表積；α1、α2——室內進行吸聲處理前后內外表平均吸聲系數；由公式知，將平均吸聲系數增大一倍，可降低噪聲3dB；一般經吸聲處理后，均可得到7～8dB的減噪量；2024/1/778將不是吸聲材料的材料做成一定的結構，使其具有吸聲能力，這種結構稱為吸聲結構；由于多孔吸聲材料在使用中受到自身強度、環境因素等影響較大，近年來人們更關心的是吸聲結構的研究；吸聲結構有膜狀、板狀及穿孔板等結構；2、吸聲結構2024/1/7794.5控制噪聲的根本方法〔續〕采用隔聲性能良好的墻、門、窗、罩等，把聲源或需要保持安靜的場所與周圍環境隔絕起來，這種方法叫隔聲；隔聲形式：隔聲罩；〔聲源〕隔聲間；〔人〕隔聲墻；一墻分隔兩室，把吵鬧的房間與需要安靜的房間分開是最常用的一種隔聲方法；2024/1/780隔聲罩某些機器設備的噪聲，如壓縮機、發電機、變壓器等動力設備以及非常吵鬧的球磨機等機械加工設備的噪聲可用隔聲罩來降低；隔聲罩結構通常由一定厚度的鋼板和多孔吸聲材料構成；隔聲罩設計時要注意防范隔聲罩的負作用〔放大作用〕；即不但沒有起到屏蔽機組噪聲的作用，反而把機組噪聲放大了；隔聲間在吵鬧的車間內，為了保護工人不受干擾，可以開辟一個安靜的環境，如建立隔音操作室、休息室等；也可以用隔聲間把吵鬧的機器全部密封起來，以降低聲源的輻射；2024/1/781無論何種形式和結構，其隔聲原理均相同，衡量隔聲效果用透射系數τ和隔聲量R表示；隔聲結構的隔聲量計算〔1〕單層墻的隔聲當聲波入射到墻上時，墻的透射程度可用透射過去的聲能Et與入射的聲能Ei的比值τ來表示，τ稱為透射系數；Τ值越小，說明隔聲結構的隔聲性能越好；τ＝1～10－6，不便于使用；2024/1/782用隔聲量R來表示墻的隔聲性能那么符合習慣，R與τ的關系為：如普通磚墻τ＝10－4～10－5間，其隔聲量R＝40～50dB；隔聲質量定律隔聲墻的隔聲效果符合隔聲質量定律——即噪聲頻率愈高，墻的單位面積重量愈大，墻的隔聲效果越好；如果取500Hz時的隔聲量做為該噪聲的平均隔聲量，那么R的計算公式為：2024/1/783當m＞100㎏/㎡時：當m＜100㎏/㎡時：經計算可知僅靠提高墻的重量來提高隔聲量是很不經濟的，實際生產中用帶空氣層的雙層或多層隔聲墻能大大提高隔聲效果，還能大量節約筑墻材料；2024/1/784〔2〕帶空氣層的雙層墻的隔聲在實際的設計和工程中仍可按質量定律來計算雙層墻的隔聲量，但要附加一個修正項ΔR；當(m1+m2)＞100㎏/㎡時：當(m1+m2)＜100㎏/㎡時：式中ΔR可從圖3-9中的曲線查出，它的大小隨空氣層的厚度增大而增加；2024/1/7854.5控制噪聲的根本方法〔續〕2024/1/786消聲器消聲器——就是允許氣流通過而阻止聲傳播的一種消聲裝置；它是消除機械氣流噪聲的主要設施，可使機械設備進出氣口噪聲降低20～50dB；消聲器好壞的評價指標主要是三項指標，即消聲量、消聲頻率范圍及阻力損失；另外，消聲器還應具有較好的結構剛性，防止受激振動而輻射再生噪聲，并要求體積適宜、工藝簡單、便于安裝、經濟耐用；2024/1/787消聲器的種類阻性消聲器；√抗性消聲器；√阻抗復合式消聲器；微穿孔板消聲器；2024/1/788阻性消聲器是借助安裝在管內的吸聲材料或吸聲結構的吸聲作用，使沿管道傳播的噪聲隨距離增加而衰減，也就是將聲能轉化為熱能，到達消聲目的；可見，這種消聲器的消聲量主要取決于所用吸聲層的吸聲系數和長度；〔1〕阻性消聲器的種類按照氣流通道的幾何形狀可分為圓管式消聲器、片式消聲器、蜂窩式消聲器、室式消聲器、折板式消聲器等；如圖3-10所示；1、阻性消聲器2024/1/789〔2〕阻性消聲器的消聲原理當聲波通過襯貼有吸聲材料的管道時，聲波將激發多孔材料中無數小孔內空氣分子的振動，其中一局部聲能將用于克服摩擦阻力和粘滯力，而變為熱能；〔3〕消聲頻率范圍阻性消聲器吸聲頻帶較寬，有良好的中高頻消聲性能，特別是對刺耳的高頻噪聲有突出的消聲作用；對低頻聲消聲性能差，但只要適當地增加吸聲材料的厚度和密度，低中頻消聲性能也可大大改善；2024/1/790上限截止頻率當聲波的頻率高至一定限度時，這時由于相應的波長與消聲器通道直徑〔或寬度〕相比較短，聲波形成聲束在通道中幾乎像光波一樣直線地通過，而與吸聲材料外表接觸很少，消聲量便大為降低；消聲系數降到0.5時的頻率定義為上限截止頻率，以符號fu表示，并且由式〔3-48〕計算：式中fu——消聲器的上限截止頻率，Hz；

C——聲速，在常溫下為344m/s；

d——通道截面幾何尺寸，圓形為直徑，方形為邊長，狹矩形為寬度；2024/1/791下限截止頻率在消聲器中，對于一定厚度和密度的吸聲材料，當頻率低至一定限度時，由于聲波太長，吸聲性能顯著下降；吸聲系數降到0.5以下時，該相應的頻率稱為下限截止頻率，以符號fl表示，并且由式〔3-49〕計算：式中fl——消聲器的下限截止頻率，Hz；

C——聲速，在常溫下為344m/s；

D——吸聲材料的厚度，m；2024/1/792〔4〕消聲量的計算阻性消聲器消聲量的計算方法很多，但缺乏精確的計算公式，一般按下式估算：上式是圓管式阻性消聲器消聲量的計算公式；片式消聲器消聲量計算公式是由上式略加簡化而來；

——消聲系數，它是與阻性材料的吸聲系數有關的數值，見表3-8；2024/1/793〔5〕阻性消聲器的設計方法與步驟風機消聲多采用阻性消聲器，現以風機用阻性消聲器為例說明其設計方法及步驟；〔6〕阻性消聲器的應用實例赤馬山礦的通風方式為抽出式，排風口的噪聲達100dB以上，他們所設計的阻性消聲器的結構是在風硐內砌筑吸聲墻，也就是采用片式消聲結構；墻間距離0.25～0.36m，墻厚0.19m，筑墻的材料為礦渣膨脹巖吸聲磚，墻間風速5.65～12.35m/s，阻塞比為0.3～0.4；該礦兩個風井的排風口都采用了這種消聲結構；西風井噪聲由103.5dB(A)降低到78dB(A)，東風井由113dB(A)降低到80dB(A)；該消聲器的通風阻力損失只有20～50Pa；銅綠山礦的南風井也采用了這種消聲結構，同樣取得了良好的消聲效果；2024/1/794抗性消聲器是借助管道截面的突然擴張或收縮，或旁接共振腔，使沿管道傳播的噪聲在斷面突變處向聲源反射回去，到達消聲目的；它構造簡單、耐高溫、耐氣體侵蝕和沖擊腐蝕；屬于結構型消聲器，是利用一定的結構造成聲(阻)抗的變化來到達消聲目的；按其消聲原理可分為三種：擴張室消聲器；共振腔消聲器；干預消聲器；2、抗性消聲器2024/1/795擴張室消聲器，最簡單的結構形式是由一個擴張室和連接管道串聯組成的單節擴張室，如圖3-12a所示；在實際應用中擴張室消聲器有多節的、內接管式或外接管式等多種形式；最簡單的共振消聲器是單腔共振器，如圖3-12b所示；其構造是在一段氣流通道的管壁上開假設干個小孔與管外密閉的空腔相通，小孔和密閉空腔組成了一個共振消聲器；干預消聲器是利用聲波干預原理設計的，如圖3-12c所示；在長度為L2通道段上，裝一旁通管，這樣使聲波沿兩條不同的途徑傳播，而后又集合，通過適當設計使其相位相反，聲能因互相干預抵消，到達消聲目的；2024/1/796〔1〕擴張室消聲器①消聲量ΔLp的計算單節擴張室消聲器的消聲量一般按下式計算：式中m——擴張比，m＝S2/S1；

k——波數，k＝2π/λ＝2πf/C；

l——消聲器的長度，m；2024/1/797〔1〕擴張室消聲器〔續〕②消聲頻率范圍擴張室消聲器對一定寬度的頻帶有良好的消聲效果，當聲波頻率超出這個頻帶寬度范圍時，該消聲器將失去消聲作用，消聲器的上限和下限截止頻率為：式中C——聲速，m/s；D——擴張室直徑，m；V——擴張室的容積，m3；S1——氣流通道斷面積，m2；L——連接管〔通道〕的長度，m；2024/1/798〔1〕擴張室消聲器〔續〕③擴張室消聲器的優缺點及改進優點：結構簡單、消聲量大，適用于消除中低頻噪聲；缺點：消聲器內部的阻力損失較大；單獨使用一般多用在風機、排氣放空或對阻力損失要求不嚴的場合，如用于內燃機、柴油機排氣管道上；單節擴張室消聲器存在一個致命缺點，就是有許多通過頻率，即當l＝0.5λ或其整數倍時，消聲量等于零；改進：采用內插管的方法，在進口和出口處，分別插入長度為l/2和l/4的兩個小管，如圖3-13所示；2024/1/799〔2〕共振腔消聲器消聲原理：利用小孔和空腔構成一個振動系統，當外來的聲波與這個系統的固有頻率相等時發生共振，于是局部聲能轉化為熱能而消耗；優點：結構簡單、消聲量大、通風阻力損失很小；缺點：消聲頻帶窄，對噪聲頻率選擇性太強，體積也大；〔3〕干預消聲器這種消聲器的缺點是消聲頻率帶很窄，只適用于音調非常顯著并且穩定不變，才能有好的消聲效果；設計制作不佳時效果很差；2024/1/7100為在寬頻率范圍內有較好的消聲量，常根據上面幾種類型消聲器的消聲特性，采用兩種或多種類型的組合方式：串聯的，即兩種或多種所需要的消聲器連接起來使用；并聯的，即在同一消聲器內采用兩種或兩種以上不同類型消聲結構并聯使用；3、阻抗復合式消聲器4、微穿孔板消聲器微穿孔板消聲器是建立在微穿孔板吸聲結構根底上的；在小于1mm的薄金屬板、膠木板、塑料板等上面，穿大量的小于1mm的微孔，做成微穿孔板，并選取孔心距為孔徑的5～8倍；把這種薄板固定在鋼板上，板間留10～24mm的空腔就構成微穿孔板吸聲結構；如圖3-14所示；2024/1/7101消聲原理：