對于噪聲的評價講座

作者:本站發布機構:本站發布日期:2018-11-24

  噪聲評價是指對不同強度的噪聲及其頻踏特性以及噪聲的時間特性等所產生的危害與干擾程度所作的研究。這種研究所使用的方法基本上有兩種,一種是在實驗室里進行測量的方法,即將已經錄下的聲音重新播放,或另外產生一定強度和頻率的聲音,然后反復測量它對許多人的影響,這個影響呵能是噪聲引起的暫時性聽閾改變,也可能是噪聲引起的響度和吵鬧度;另—個方法是進行社會調查或現場試驗,如測量一個車間的噪聲后,檢查該車間里工人的聽力和身體健康狀況,調查訪問群眾對某些噪聲影響的反應,組織—些人到現場實地評價某些噪聲的干擾。這兩種方法各有其優缺點,可互相補充。實驗室的方法雖然條件容易控制,但它與現場環境有差異;而現場調查或試驗,因為有很多復雜因素和困難條件,所以不容易掌握。  由于噪聲與主觀感覺的關系非常復雜,人們對各種噪聲影響的反應很不一致。因此,噪聲評價仍然是環境聲學研究工作中的一個重要課題。  目前,使用比較廣泛的是評價噪聲的響度和煩惱效應的A聲級和以A聲級為基礎的等效聲級、感覺噪聲級;評價語言干擾的語言干擾級;評價建筑物室內噪聲的噪聲評價曲線以及綜合評價噪聲引起的聽力損失、語言干擾和煩惱三種效應的噪聲評價數等,  1.人耳的聽覺特性  聲音給人耳的感覺,主要是響的感覺。對某兩種聲音來說,如果它們的頻率和聲壓級不同,人們就感到它們不—樣響;如果它們的頻率不同,即使聲壓級相同,人耳感覺的響亮程度也不同。空壓機和電鋸,同是100dB聲壓級的噪聲,可是聽起來電鋸聲要比空壓機聲響得多,原因就是空壓機輻射的足低頻噪聲,而電鋸聲屬于高頻。  那么人耳對于某一聲音響亮程度的感覺,究竟與其聲壓級和頻率有什么關系呢?為了定量地確定這種關系,人們首先把某頻率的聲音引起入耳的感覺相當于1000Hz純音多少分貝,定義為該頻率純音的響度級,其單位為方。這就是說,假如1000Hz純音的聲壓級為80dB時與某一機器發出的聲音聽起來同樣地響,那么不管這臺機器噪聲的聲壓級是多少分貝,它的響度級都被認為是80方。由響度級的定義,我們不難看出,對1000Hz的純音,其以dB為單位的聲壓級和以方為單位的響度級在數值上是相等的。  在此基礎上,人們做了很多實驗以測定響度級與頻率及聲壓級的關系,從大量測量的統計結果中,得到一般人對不同頻率的純音感覺為同樣響的響度級與頻率的關系曲線,這就是等響曲線。圖1 為等響曲線和人耳聽覺范圍圖,圖中最外圍的曲線表示人耳的聽覺范圍,這個范圍綜括了人耳起作用的各種頻率的聲音以及相應的聲壓級范圍。從等響曲線中可以看出,人耳對1000Hz的聲音最敏感,而且對高頻聲比對低頻聲的靈敏性要好。根據這個道理,汽車喇叭聲和救火車的警笛聲的頻率一般都設計在1000~5000Hz范圍內。  在一般情況下,聲壓級每增加10dB,正常人耳感覺響1倍,為了直接表示人耳對聲音強弱的感覺,聲學上引入響度的概念。響度的單位為宋,定義40方的純音為1宋,若用N表示響度,LN表示響度級,它們之間有如下關系:LN=40+33.3lgN                            (6)  2.A聲級評價  從圖1的等響曲線中可以看出,入耳的聽覺特性具有濾波作用,它所能聽到的最小的聲音與頻率有關,并且對于聲壓級相同、頻率不同的聲音反應也不一樣。由于人耳的這些聽覺特性,機器輻射出的寬帶噪聲,一進入人耳就失真了,一部分低頻成分的噪聲被濾掉了,也可以說是被入耳計權了。  人耳的聽覺不能定量地測定出噪聲的頻率成分和相應的強度,因此,需要借助儀器來反映人耳的聽覺特性。人們想出來的辦法就是在測量聲音的儀器——聲級計中,安裝一個濾波器,并使其對頻率的判別與人耳的功能相似,這個濾波器我們常稱之為A計權網絡,見圖2。當聲音信號進入A計權網絡時,中、低頻的聲音就按比例衰減通過。而1000Hz以上的聲音無衰減地通過。這種被A網絡計權了的聲壓級,我們就稱之為A聲級,用于區別于聲壓級。  用A聲級評價噪聲是1967年開始逐漸發展起來的一種評價方法。多年來,經過大量的實驗和測量,現在世界各國的聲學界和醫學界都公認,用A聲級測量得到的結果與人耳對聲音的響度感覺基本一致,用它來評價各類噪聲的危害和干擾,都得到了很好的結果。因此A聲級已經成了一種國內外都使用的最主要的評價量。  3.等效聲級  既然噪聲的影響,不僅與噪聲的聲級大小有關,而且還與噪聲的狀態性質以及噪聲作用的時間長短有關,因此,要評價噪聲的這些影響,只用A聲級是不夠的。于是,人們又引入了等效聲級的概念。等效聲級是以A聲級為基礎建立起來的關于不穩態噪聲的噪聲評價量,它以A聲級的穩態噪聲代替變動噪聲,在相同的暴露時間內能夠給人以等數量的聲能,這個聲級就是該變動噪聲的等效聲級,又稱連續等效A聲級,其定義為,在聲場中一定點位置上,用某一段時間內能量平均的方法,將間隙暴露的幾個不同的A聲級,以一個A聲級表示該段時間內噪聲大小,這個聲級即為等效聲級,記作Leq。  等效聲級可用下式表示:  如果在一段時間內,總是接觸一個穩定不變的噪聲(如總在A聲級為95dB的機器旁工作),其等效聲級就是這個穩態噪聲的A聲級(Lep=95dB)。  如果一段時間內,接觸噪聲的大小有變化,則對不同的噪聲A聲級按公式7或公式      8算出等效聲級,即折合成一個A聲級表示這段時間的噪聲大小。也可以用積分式聲級計直接測量處這段時間內變動噪聲的等效聲級。  等效聲級對于衡量工量工人噪聲暴露量是一個很重要的物理量。好多種噪聲生理效應的評價都可以等效聲級為指標。聽力損失、神經系統和心血管系統疾病的陽性率,也都發現與等效聲級有較好的相關性。1971年,ISO公布了等效聲級。現在,絕大多數國家的聽力保護噪聲標準和我國頒布的《工業企業噪聲衛生標準》都是以等效聲級為指標的。  等效聲級的缺點是略去了噪聲的變動特性,因而有時會低估了噪聲的效應。特別是包含有脈沖成分與純音成分的噪聲,僅用等效聲級宋衡量仍然是不充分的。  不穩態噪聲的評價量主要還有日夜等效聲級、統計聲級、噪聲污染級和交通噪聲指數。  日夜等效聲級La,,是用來評價環境噪聲的一個量,它考慮了夜間噪聲對人的影響特  別嚴重的因素,對夜間噪聲作了增加10dB的加權處理,其計算公式為:  統計聲級Ln,是用統計的方法,以聲級出現的概率或累積概率來表示的噪聲評價量。Ln表示百分之n的測量期間所超過的噪聲級,例如L10=80dB,表示測量期間內有10%的時間噪聲級超過80dB其他90%的時間噪聲級低于80dB。L10、L50和L90分別相當于交通噪聲的峰值、平均值和本底值。在一段時間內,交通噪聲的聲級是按正態分布的,即接近平均值的時間長,聲級特別高或特別低的時間少。在這種情況下,最常用的評價量就是這三個統計聲級。  噪聲污染級LNP(或用NPL表示),一般用于評價不穩定的交通噪聲,單位為dB。在正態  分布條件下,噪聲污染級為:  4.感覺噪聲級  感覺噪聲級LpN是飛機噪聲的評價參數。在研究航空噪聲對人的干擾過程中,人們發現用響度低估了高頻連續譜噪聲對人的影響,因此響度計算法對于航空噪聲是不適用的,于是就引入了感覺噪聲級和噪度這兩個新的主觀評價量。感覺噪聲級的單位是dB,與響度級的方相對應;噪度的單位是吶,與響度的宋相對應。感覺噪聲級、噪度與響度級、響度不同之處在于前者是以復音為基礎的,而后者則以純音或頻帶聲為基礎。若將噪度與響度作比較,則噪度更多地反映了1000Hz以上的高頻聲對人的危害和干擾。  圖3為等噪度曲線,曲線上的數據為噪度數據,單位為吶。它與等響曲線的不同之處在于,它對受試者提出的不是等響不等響的問題,而是兩個1/3倍頻程的噪聲是否給人以相同的煩燥感覺的問題。  等噪度曲線的形狀與等響曲線相似,但前者高頻部分下凹得突出,這說明人們對高頻聲的煩燥和討厭程度遠大于低頻聲。  感覺噪聲級與噪度的關系見圖2—4。類似于響度級與響度的關系,定義中心頻率1000Hz的倍頻程聲壓級40dB為1吶。  感覺噪聲級的計算方法如下:  (1)由圖3查出倍頻程或1/3倍頻程聲壓級所對應的噪度,再計算總噪度NT。對于倍頻程,  (2)由總噪度計算感覺噪聲級                LPN=40+33.3lgNT                           (15)  感覺噪聲級的計算比較復雜,如不需要精確的數學就算,可用聲級計測得A聲級加13dB來估算,也可用聲級計測得C聲級LpC和A聲級LpA,由兩者之差,按表7近似求出。 如果有帶D計權網絡的脈沖聲級計,還可用D聲級的度數再加上9dB來計算感覺噪聲級。對大多數飛機噪聲來說,用上述幾種方法估算感覺噪聲級,所引起的誤差一般都較小。表7 感覺噪聲級與C聲級和A聲級的關系LpC-LpALPN-LpC-212.8-112.1011.2110.429.839LpC-LpALPN-LpC48.257.466.876.285.694.9LpC-LpALPN-LpC104.4113.7123.1132.7142.1151.6LpC-LpA161718192021LPN-LpC1.10.70.2-0.3-0.3-1.1  5.噪聲評價數  ISO公布了一簇噪聲評價曲線(即NR曲線),稱為噪聲評價數NR,簡單表示為N,見圖4中曲線上數據為噪聲評價數。噪聲評價數是用來評價不同聲級、不同頻率的噪聲對聽力損傷、語言干擾和煩惱的程度。  噪聲評價曲線的聲級范圍是0~130dB,頻率范圍是31.5~8000Hz9個頻程。在NR曲線簇上,1000Hz聲音的聲壓級等于噪聲評價數N。實測得到的各個倍頻程聲壓級Lp與N的關系為                Lp=a+bN                                       (16)  式中       Lp —— 聲壓級,單位為dB;  a、 b —— 與各倍頻程聲壓級有關的常數,見表表8 a、b常數表頻率∕Hz31.5631252505001000200040008000a∕dB55.435.522.012.04.80-3.5-6.1-8.0b∕dB0.6810.7900.8700.9300.9741.0001.0151.0251.030  對于一般的噪聲,其噪聲評價數N可近似地由A聲級LpA求出                LpA=N+5  為了保護聽力,通常取N=85dB,作為最大允許的噪聲評價數。對于其他環境,可參考表9 所列的建議值來確定N。表9建議的噪聲評價數N臥室辦公室教室工廠20~3030~4040~5060~70 
責任編輯: 劉森


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