一 聲音與
噪聲 ????聲音的本質(zhì)是波動(dòng)。受作用得空氣發(fā)生振動(dòng)，當(dāng)震動(dòng)頻率在20-20000hz時(shí)，作用于人的耳鼓膜而產(chǎn)生的感覺稱為聲音。聲源可以是固體、也可以是流體（液體和氣體）的振動(dòng)。聲音的傳媒介質(zhì)有空氣。水和固體，它們分別稱為空氣聲、水聲和固體聲等。
噪聲監(jiān)測主要討論空氣聲。
人類是生活在一個(gè)聲音的環(huán)境中，通過聲音進(jìn)行交談、表達(dá)思想感情以及開展各種活動(dòng)。但有些聲音也會(huì)給人類帶來危害。例如，震耳欲聾的機(jī)器聲，呼嘯而過的飛機(jī)聲等。這些為人們生活和工作所不需要的聲音叫
噪聲，從物理現(xiàn)象判斷，一切無規(guī)律的或隨機(jī)的聲信號(hào)叫
噪聲；噪聲的判斷還與人們的主觀感覺和心理因素有關(guān)，即一切不希望存在的干擾聲都叫噪聲，例如，在某些時(shí)候，某些情緒條件下音樂也可能是噪聲。
環(huán)境噪聲的來源有四種：一是交通噪聲，包括汽車、火車和飛機(jī)等所產(chǎn)生的噪聲；二是工廠噪聲，如鼓風(fēng)機(jī)、汽輪機(jī)，織布機(jī)和沖床等所產(chǎn)生的噪聲；三是建筑施工噪聲，像打樁機(jī)、挖土機(jī)和混凝土攪拌機(jī)等發(fā)出的聲音；四是社會(huì)生活噪聲，例如，高音喇叭，收錄機(jī)等發(fā)出的過強(qiáng)聲音。
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二、聲音的發(fā)生、頻率、波長和聲速
????頻率：聲源在一秒中內(nèi)振動(dòng)的次數(shù)，記作f。單位為hz。
????周期：聲源振動(dòng)一次所經(jīng)歷的時(shí)間，記作t，單位為s。t=1/f。
????波長：沿聲波傳播方向，振動(dòng)一個(gè)周期所傳播的距離，或在波形上相位相同的相鄰兩點(diǎn)間距離，記為λ，單位為m。
????聲速：聲波每秒在介質(zhì)中傳播的距離，記作c，單位為m/s。聲速與傳播聲音的介質(zhì)和溫度有關(guān)。在空氣中，聲速（c）和溫度（t）的關(guān)系可簡寫為：c = 331.4+0.607t常溫下，聲速約為345m/s。
????頻率f、波長λ和聲速c三者之間的關(guān)系是: c = λf當(dāng)物體在空氣中振動(dòng)，使周圍空氣發(fā)生疏、密交替變化并向外傳遞，且這種振動(dòng)頻率在20-20000hz之間，人耳可以感覺，稱為可聽聲，簡稱聲音，噪聲監(jiān)測的就是這個(gè)范圍內(nèi)的聲波。頻率低于20hz的叫次聲，高于20000hz的叫超聲，它們作用到人的聽覺器官時(shí)不引起聲音的感覺，所以不能聽到。
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三、聲功率、聲強(qiáng)和聲壓
（一） 聲功率（w）
????聲功率是指單位時(shí)間內(nèi)，聲波通過垂直于傳播方向某指定面積的聲能量。在噪聲監(jiān)測中，聲功率是指聲源總聲功率。單位為w。
（二） 聲強(qiáng)（i）
????聲強(qiáng)是指單位時(shí)間內(nèi)，聲波通過垂直于傳播方向單位面積的聲能量。單位為 w / s2。
（三） 聲壓（p）
????聲壓是由于聲波的存在而引起的壓力增值。單位為pa。聲波在空氣中傳播時(shí)形成壓縮和稀疏交替變化，所以壓力增值是正負(fù)交替的。但通常講的聲壓是取均方根值，叫有效聲壓，故實(shí)際上總是正值，對于球面波和平面波，聲壓與聲強(qiáng)的關(guān)系是： i= p2 / ρc式中：ρ-空氣密度，如以標(biāo)準(zhǔn)大氣壓與20℃的空氣密度和聲速代入，得到ρ?c =408 國際單位值,也叫瑞利。稱為空氣對聲波的特性阻抗.
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四、分貝、聲功率級(jí)、聲強(qiáng)級(jí)和聲壓
（一） 分貝
????人們?nèi)粘Ｉ钪杏龅降穆曇簦粢月晧褐当硎荆捎谧兓秶浅４螅梢赃_(dá)六個(gè)數(shù)量級(jí)以上，同時(shí)由于人體聽覺對聲信號(hào)強(qiáng)弱刺激反應(yīng)不是線形的，而是成對數(shù)比例關(guān)系。所以采用分貝來表達(dá)聲學(xué)量值。所謂分貝是指兩個(gè)相同的物理量（例a1和a0）之比取以10為底的對數(shù)并乘以10（或20）。n = 10lg(a1/a0) 分貝符號(hào)為"db"，它是無量綱的。式中a0是基準(zhǔn)量（或參考量），a是被量度量。被量度量和基準(zhǔn)量之比取對數(shù)，這對數(shù)值稱為被量度量的"級(jí)"。亦即用對數(shù)標(biāo)度時(shí)，所得到的是比值,它代表被量度量比基準(zhǔn)量高出多少"級(jí)"。
（二） 聲功率級(jí)
??????lw =10lg(w/w0)
式中：lw——聲功率級(jí)（db）；
??????w—— 聲功率（w）；
??????w0—— 基準(zhǔn)聲功率，為10-12 w。
（三） 聲強(qiáng)級(jí)
??????li = 10lg(i/i0)式中：li —— 聲壓級(jí)(db)；
??????i —— 聲強(qiáng)（w/m2）；
??????i0 —— 基準(zhǔn)聲強(qiáng)，為10-12 w/m2。
（四） 聲壓級(jí)
????????lp = 20lg(p/p0)
式中： lp—— 聲壓級(jí)（db）；
????????p ——聲壓（pa）；
????????p0—— 基準(zhǔn)聲壓，為2×10-5pa，該值是對1000hz聲音人耳剛能聽到的最低聲壓。
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五、噪聲疊加和相減（一）噪聲的疊加兩個(gè)以上獨(dú)立聲源作用于某一點(diǎn)，產(chǎn)生噪聲的疊加。聲能量是可以代數(shù)相加的，設(shè)兩個(gè)聲源的聲功率分別為w1和w2，那么總聲功率w總 = w1+ w2。而兩個(gè)聲源在某點(diǎn)的聲強(qiáng)為i1 和i2 時(shí)，疊加后的總聲強(qiáng)
????總 = i + i2 。但聲壓不能直接相加。由于 i1 =p12/ρc i2 = p22/ρc故 p總2 = p12 + p22又 （p1/ p0）2= 10(lp1/10)
????(p2 / p0)2 = 10(lp2/10)故總聲壓級(jí)：
????lp =10 lg[（p12 + p22）/ p02]
????????=10 lg[10(lp1/10)+10(lp2/10)]
如lp1=lp2，即兩個(gè)聲源的聲壓級(jí)相等，則總聲壓級(jí)：
????????????lp = lp1+ 10lg2
??????????????≈ lp1 + 3(db)
也就是說，作用于某一點(diǎn)的兩個(gè)聲源聲壓級(jí)相等，其合成的總聲壓級(jí)比一個(gè)聲源的聲壓級(jí)增加3db。當(dāng)聲壓級(jí)不相等時(shí)，按上式計(jì)算較麻煩。可以利用書上圖7-1查曲線值來計(jì)算。方法是：設(shè)lp1 > lp2 ,以 lp1 - lp2值按圖查得δlp ，則總聲壓級(jí) lp總 = lp1 + δlp 。
（二） 噪聲的相減 噪聲測量中經(jīng)常碰到如何扣除背景噪聲問題，這就是噪聲相減問題。通常是指噪聲源的聲級(jí)比背景噪聲高，但由于后者的存在使測量讀數(shù)增高，需要減去背景噪聲。圖7-2為背景噪聲修正曲線，。
例：為測定某車間中一臺(tái)機(jī)器的噪聲大小，從聲級(jí)計(jì)上測得聲級(jí)為104db,當(dāng)機(jī)器停止工作，測得背景噪聲為100db，求該機(jī)器噪聲的實(shí)際大小。解： 設(shè)有背景噪聲時(shí)測得的噪聲為lp ，背景噪聲為lp1，機(jī)器實(shí)際噪聲級(jí)為lp2由題意可知
????lp - lp1 =4db
從圖7-2中可查得δlp = 2.2db,因此該機(jī)器的實(shí)際噪聲聲級(jí)為：
????lp2 = lp -δlp
????????= 104db-2.2db
????????= 101.8db
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六、 響度和響度級(jí)
1 .響度（n）
????響度是人耳判別聲音由輕到響的強(qiáng)度等級(jí)概念，它不僅取決于聲音的強(qiáng)度(如聲壓級(jí))，還與它的頻率及波形有關(guān)。響度的單位為"宋",1宋的定義為聲壓級(jí)為40db,頻率為1000hz,且來自聽者正前方的平面波形的強(qiáng)度。如果另一個(gè)聲音聽起來比1宋的聲音大n倍，即該聲音的響度為n宋。
2 .響度級(jí)(ln)
????響度級(jí)是建立在兩個(gè)聲音主觀比較的基礎(chǔ)上，選擇1000hz的純音作基準(zhǔn)音，若某一噪聲聽起來與該純音一樣響，則該噪聲的響度級(jí)在數(shù)值上就等于這個(gè)純音的聲壓級(jí)（db）。響度級(jí)用ln表示，單位是"方"。如果某噪聲聽起來與聲壓級(jí)為80db，頻率為1000hz的純音一樣響，則該噪聲的響度級(jí)就是80方。
3 .響度與響度級(jí)的關(guān)系
????根據(jù)大量的實(shí)驗(yàn)得到，響度級(jí)每改變10方，響度加倍或減半。它們的關(guān)系可用下列數(shù)學(xué)式表示：n = 2[(ln-40)/10] 或 ln = 40+33lgn注意，響度級(jí)的合成不能直接相加，而響度可以相加。應(yīng)先將各響度級(jí)換算成響度進(jìn)行合成，然后再換算成響度級(jí)。
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七、計(jì)權(quán)聲級(jí)
????為了能用儀器直接反映人的主觀響度感覺的評價(jià)量，有關(guān)人員在噪聲測量儀器——聲級(jí)計(jì)中設(shè)計(jì)了一種特殊濾波器，叫計(jì)權(quán)網(wǎng)絡(luò)。通過計(jì)權(quán)網(wǎng)絡(luò)測得的聲壓級(jí)，已不再是客觀物理量的聲壓級(jí)，而叫計(jì)權(quán)聲壓級(jí)或計(jì)權(quán)聲級(jí)，簡稱聲級(jí)。通用的有a、b、c和d計(jì)權(quán)聲級(jí)。a計(jì)權(quán)聲級(jí)是模擬人耳對55db以下低強(qiáng)度噪聲的頻率特性；b計(jì)權(quán)聲級(jí)是模擬55db到85db的中等強(qiáng)度噪聲的頻率特性；c計(jì)權(quán)聲級(jí)是模擬高強(qiáng)度噪聲的頻率特性；d計(jì)權(quán)聲級(jí)是對噪聲參量的模擬，專用于飛機(jī)噪聲的測量。計(jì)權(quán)網(wǎng)絡(luò)是一種特殊濾波器，當(dāng)含有各種頻率通過時(shí)，它對不同頻率成分的衰減是不一樣的。a、b、c計(jì)權(quán)網(wǎng)絡(luò)的主要差別是在于對低頻成分衰減程度，a衰減最多，b其次，c最少。a、b、c、d計(jì)權(quán)的特性曲線見
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八、等效連續(xù)聲級(jí)、噪聲污染級(jí)和晝夜等效聲級(jí)（一）等效連續(xù)聲級(jí) a計(jì)權(quán)聲級(jí)能夠較好地反映人耳對噪聲的強(qiáng)度與頻率的主觀感覺，因此對一個(gè)連續(xù)的穩(wěn)態(tài)噪聲，它是一種較好的評價(jià)方法，但對一個(gè)起伏的或不連續(xù)的噪聲，a計(jì)權(quán)聲級(jí)就顯得不合適了。例如，交通噪聲隨車流量和種類而變化；又如，一臺(tái)機(jī)器工作時(shí)其聲級(jí)是穩(wěn)定的，但由于它是間歇地工作，與另一臺(tái)聲級(jí)相同但連續(xù)工作的機(jī)器對人的影響就不一樣。因此提出了一個(gè)用噪聲能量按時(shí)間平均方法來評價(jià)噪聲對人影響的問題，即等效連續(xù)聲級(jí)，符號(hào)“l(fā)eq”或“l(fā)aeq.t”。它是用一個(gè)相同時(shí)間內(nèi)聲能與之相等的連續(xù)穩(wěn)定的a聲級(jí)來表示該段時(shí)間內(nèi)的噪聲的大小。例如，有兩臺(tái)聲級(jí)為85db的機(jī)器，第一臺(tái)連續(xù)工作8小時(shí)，第二臺(tái)間歇工作，其有效工作時(shí)間之和為4小時(shí)。顯然作用于操作工人的平均能量是前者比后者大一倍，即大3db。因此，等效連續(xù)聲級(jí)反映在聲級(jí)不穩(wěn)定的情況下，人實(shí)際所接受的噪聲能量的大小，它是一個(gè)用來表達(dá)隨時(shí)間變化的噪聲的等效量。
????laeq.t =10lg[1/t∫t0100.1lpadt]式中：lpa—— 某時(shí)刻t的瞬時(shí)a聲級(jí)（db）;
????????t —— 規(guī)定的測量時(shí)間（s）如果數(shù)據(jù)符合正態(tài)分布，其累積分布在正態(tài)概率紙上為一直線，則可用下面
近似公式計(jì)算：
????laeq.t ≈ l50+d2/60, d = l10 - l90其中l(wèi)10， l50， l90為累積百分聲級(jí)，其定義是：
????l10—— 測量時(shí)間內(nèi)，10%的時(shí)間超過的噪聲級(jí)，相當(dāng)于噪聲的平均峰值。
????l50—— 測量時(shí)間內(nèi)，50%的時(shí)間超過的噪聲級(jí)，相當(dāng)于噪聲的平均值。
????l90—— 測量時(shí)間內(nèi)，90%的時(shí)間超過的噪聲級(jí)，相當(dāng)于噪聲的背景值。
累積百分聲級(jí)l10、l50、和l90的計(jì)算方法有兩種：其一是在正態(tài)概率紙上
畫出累積分布曲線，然后從圖中求得；另一種簡便方法是將測定的一組數(shù)據(jù)（例如100個(gè)），從大 到小排列，第10個(gè)數(shù)據(jù)即為l10，第50個(gè)數(shù)據(jù)即為l50，第90個(gè)數(shù)據(jù)即為l90。
（二） 噪聲污染級(jí)
????許多非穩(wěn)態(tài)噪聲的實(shí)踐表明，漲落的噪聲所引起人的煩惱程度比等能量的穩(wěn)態(tài)噪聲要大，并且與噪聲暴露的變化率和平均強(qiáng)度有關(guān)。經(jīng)實(shí)驗(yàn)證明，在等效連續(xù)聲級(jí)的基礎(chǔ)上加上一項(xiàng)表示噪聲變化幅度的量，更能反映實(shí)際污染程度。用這種噪聲污染級(jí)評價(jià)航空或道路的交通噪聲比較恰當(dāng)。故噪聲污染級(jí)（lnp）公式為：
????lnp = leq + kσ
式中：k —— 常數(shù)，對交通和飛機(jī)噪聲取值2.56；
????σ —— 測定過程中瞬時(shí)聲級(jí)的標(biāo)準(zhǔn)偏差。
（三）晝夜等效聲級(jí)
????也稱日夜平均聲級(jí)，符號(hào)“l(fā)dn”。用來表達(dá)社會(huì)噪聲晝夜間的變化情況，表達(dá)式為：
????ldn = 10lg{[16×100.1ld + 8×100.1(ln+10)]/24}
式中：ld——白天的等效聲級(jí)，時(shí)間從6∶00－22∶00，共16個(gè)小時(shí)；
????ln——夜間的等效聲級(jí)，時(shí)間從22∶00－第二天的6∶00，共8個(gè)小時(shí)。為表明夜間噪聲對人的煩擾更大，故計(jì)算夜間等效聲級(jí)這一項(xiàng)時(shí)應(yīng)加上10db的計(jì)權(quán)。
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