第九章 噪聲污染及其控制
第九章 噪聲污染及其控制
9.1噪聲概述
隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展和城市化進(jìn)程的加快，噪聲污染日趨嚴(yán)重。在我國(guó)的一些大中城市的環(huán)境污染投訴中，噪聲占了60%～70%，噪聲污染同空氣污染、水污染一起，被公認(rèn)為當(dāng)今世界的三大公害。本章著重介紹噪聲的性質(zhì)、來(lái)源、危害、測(cè)量及評(píng)價(jià)方法、控制技術(shù)及綜合防治措施。
9.1.1聲音和噪聲
人耳聽覺系統(tǒng)所能感受到的信號(hào)稱為聲音。從物理學(xué)觀點(diǎn)來(lái)看，聲音是一種機(jī)械波，是機(jī)械振動(dòng)在彈性介質(zhì)中的傳播。彈性介質(zhì)的存在是聲波傳播的必要條件，彈性介質(zhì)可以是氣體、液體和固體，聲波在上述介質(zhì)中傳播，相應(yīng)地稱為空氣聲、液體聲和固體聲。
（1）噪聲
噪聲通常定義為“不需要的聲音”，是一種環(huán)境現(xiàn)象。聲音在人們的日常工作和學(xué)習(xí)中起著非常重要的作用，很難想象一個(gè)沒(méi)有聲音的世界會(huì)是什么樣子。然而，人們并不是任何時(shí)候都需要聲音，一切聲音，當(dāng)個(gè)體心理對(duì)其反感時(shí)，即成為噪聲，它會(huì)對(duì)個(gè)人造成生理或心理上的不良影響，或可能干擾個(gè)人或團(tuán)體的社會(huì)活動(dòng)，包括語(yǔ)言交流、工作、休息、娛樂(lè)、睡眠等活動(dòng)。
此處所論述的噪聲與物理學(xué)上的噪聲在含義上有所不同。物理學(xué)上將節(jié)奏有調(diào)，聽起來(lái)和諧的聲音稱為樂(lè)聲；將雜亂無(wú)章，聽起來(lái)不和諧的聲音稱為噪聲。而這里所說(shuō)的噪聲與個(gè)體所處的環(huán)境和主觀感覺反應(yīng)有關(guān)，也就是說(shuō)，判斷一個(gè)聲音是否屬于噪聲，主觀上的因素往往起著決定性的作用。同一個(gè)人對(duì)同一種聲音，在不同的時(shí)間、地點(diǎn)和條件下，往往產(chǎn)生不同的主觀判斷。比如，在心情舒暢或休息時(shí)，人們喜歡收聽音樂(lè)；而當(dāng)心緒煩躁或集中精力思考問(wèn)題時(shí)，即使是和諧的樂(lè)聲也會(huì)使人反感。
（2）噪聲的物理量
噪聲本身也是聲音，具有聲音的一切物理特性?？梢杂脙煞N方法來(lái)描述噪聲，一是客觀度量，把噪聲作為機(jī)械振動(dòng)，用描述聲波客觀特性的物理量，如頻率、聲壓、聲強(qiáng)、聲功率、聲壓級(jí)、聲強(qiáng)級(jí)、聲功率級(jí)等物理量來(lái)定量描述。這些物理量不依人們的意志而存在。二是對(duì)噪聲進(jìn)行主觀評(píng)價(jià)，噪聲與人的感覺密不可分，必須用反應(yīng)人主觀感覺的物理量加以描述，通?？梢杂寐暭?jí)、等效連續(xù)聲級(jí)等物理量來(lái)描述，是人主體對(duì)噪聲的感覺物理量。
①聲壓
聲波在介質(zhì)中傳播所涉及的區(qū)域稱為聲場(chǎng)。聲波在空氣中傳播時(shí)，聲場(chǎng)中的空氣分子在其平衡位置沿著聲波前進(jìn)的方向發(fā)生前后振動(dòng)，使平衡位置空氣的密度時(shí)疏時(shí)密，引起平衡位置的壓力相對(duì)于沒(méi)有聲音傳播時(shí)的靜壓發(fā)生變化。設(shè)在介質(zhì)中某點(diǎn)沒(méi)有振動(dòng)時(shí)的靜壓強(qiáng)為P0，聲波傳來(lái)時(shí)，同一點(diǎn)的壓強(qiáng)為P，則其差值p= (P0—P)稱為聲壓。聲波作用引起聲場(chǎng)中各點(diǎn)介質(zhì)壓縮或伸張，因此各點(diǎn)的壓強(qiáng)比靜壓有大有小，即聲壓有正有負(fù)。在國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)MKSA制中，聲壓的單位為N/m2，通常用符號(hào)Pa來(lái)表示，1Pa=1N/m2。
聲壓是用來(lái)度量聲音強(qiáng)弱的物理量。聲音通過(guò)空氣傳入人耳，引起耳內(nèi)鼓膜振動(dòng)，刺激聽覺神經(jīng)，產(chǎn)生聲的感覺，聲壓越大，耳朵中鼓膜受到的壓力越大，表明聲音越強(qiáng)。
正常人耳剛能聽到的聲音的聲壓稱為聞閾聲壓。人耳對(duì)于不同頻率聲音的聞閾聲壓不同，這是因?yàn)槿硕鷮?duì)高頻聲敏感而對(duì)低頻聲遲鈍。對(duì)于頻率為1000Hz的聲音，聞閾聲壓為 2×10-5Pa。使正常人耳引起疼痛感覺的聲音的聲壓稱為痛閾聲壓，痛閾聲壓為20Pa。
②聲強(qiáng)
聲強(qiáng)也是度量聲音強(qiáng)弱的物理量。物體振動(dòng)發(fā)聲時(shí)，振動(dòng)以聲波的形式通過(guò)聲場(chǎng)介質(zhì)進(jìn)行傳播，使聲場(chǎng)中的介質(zhì)質(zhì)點(diǎn)發(fā)生運(yùn)動(dòng)，因此聲音具有能量，稱為聲能。
聲場(chǎng)中，單位時(shí)間內(nèi)通過(guò)垂直于傳播方向單位面積上的聲能稱為聲強(qiáng)，其單位為“瓦/米2”記作“W/m2”，用符號(hào)I表示。
聲強(qiáng)以能量的方式說(shuō)明聲音的強(qiáng)弱。聲強(qiáng)越大，表示單位時(shí)間內(nèi)耳朵接受到的聲能越多，聲音越強(qiáng)。
聲強(qiáng)與聲壓有著密切的關(guān)系。當(dāng)聲音在自由聲場(chǎng)中傳播時(shí)，在傳播方向上，聲強(qiáng)與聲壓的關(guān)系見式9-1：
（9-1）
式中p——聲壓，Pa；
r——常溫下空氣的密度，kg/m3；
C——聲音速度，m/s。
在噪聲測(cè)量中，聲強(qiáng)的測(cè)量比較困難，通常根據(jù)聲壓的測(cè)量結(jié)果間接求出聲強(qiáng)。
③聲功率
在單位時(shí)間內(nèi)聲源發(fā)射出來(lái)的總聲能稱為聲功率，單位為“瓦”，記作“W”。聲功率是聲源特性的物理量，它的大小反映聲源輻射聲能的本領(lǐng)。
在自由聲場(chǎng)中，聲源向四周輻射聲波，若圍繞聲源作一假想封閉曲面S，則聲源的聲功率為：
W=
（9-2）
式中I——聲波沿著面積元dS的法線方向傳播的聲強(qiáng)，W/m2。
（3）級(jí)的概念
一個(gè)正常的健康人所能聽到的最弱聲壓約為0.00002Pa?；鸺x地升空時(shí)產(chǎn)生的聲壓大于200Pa。
為處理這個(gè)問(wèn)題，使用一種基于測(cè)量數(shù)字間比例的對(duì)數(shù)值的尺度來(lái)表示噪聲，并將所測(cè)量的數(shù)值稱為級(jí)，其單位則根據(jù)Alexander Graham Bell的名字命名為貝（bel），單位符號(hào)為“B”，用公式表示如下：
（9-3）
式中L，―聲級(jí)，B
Q―測(cè)量數(shù)值；
Q0―基準(zhǔn)數(shù)值。
由于貝是一個(gè)相當(dāng)大的單位，為了方便起見，又將其分成10個(gè)小單位，此小單位稱為“分貝”，記作“dB”，聲級(jí)用分貝表示時(shí)計(jì)算公式如下：
（9-4）
① 聲功率級(jí)
若基準(zhǔn)功率已指定，則dB具有物理意義。對(duì)于噪聲的測(cè)量，基準(zhǔn)聲功率規(guī)定為10-12W。因此聲功率可以表示為
（9-5）
由式（9－4）計(jì)算得到的聲功率級(jí)的單位為dB.
② 聲強(qiáng)級(jí)
為了測(cè)量噪聲，式7-4中的基準(zhǔn)聲強(qiáng)級(jí)取10-12W/m2，因此聲強(qiáng)級(jí)可按下式計(jì)算：
（9-6）
③ 聲壓級(jí)
因?yàn)槁曇魷y(cè)量?jī)x器可測(cè)得均方根聲壓級(jí)Prms，因此聲壓級(jí)可用下式計(jì)算：
（9-7）
由上式可得
（9-8）
④ 聲壓級(jí)的計(jì)算
由于聲壓級(jí)的對(duì)數(shù)特征，所以分貝值之間的加和不能按一般加減運(yùn)算法則進(jìn)行。如果將一個(gè)聲壓級(jí)為60分貝的噪聲加到另一個(gè)聲壓級(jí)為60分貝的噪聲上，可以得到一個(gè)聲壓級(jí)為63分貝的噪聲。其計(jì)算過(guò)程為：將各個(gè)分貝值先轉(zhuǎn)化為聲功率，然后相加，相加后再將其轉(zhuǎn)回分貝單位。圖9-1提供了一個(gè)計(jì)算噪聲值的圖解方法，兩聲疊加值為較大聲級(jí)值加上一個(gè)△L，△L由兩聲級(jí)差通過(guò)查圖9-1得到。
圖9-1 分貝相加曲線
（4）人耳聽覺特性
① 響度級(jí)
試驗(yàn)表明，人對(duì)噪聲強(qiáng)弱的感覺不僅與噪聲的物理量有關(guān)，而且還與人的生理和心理狀態(tài)有密切的關(guān)系。對(duì)于聲壓相同而頻率不相同的兩個(gè)聲源，人耳的主觀感覺是不一樣的。對(duì)頻率高的聲源，人耳感覺它的噪聲更強(qiáng)。例如，大型離心壓縮機(jī)與重型汽車的聲壓級(jí)均為 90dB，但人耳的主觀感覺是前者比后者響得多。原因是前者的噪聲頻率以高頻成分為主，而后者以低頻為主。由此可知，人耳對(duì)高頻聲音比對(duì)低頻聲音更加敏感。
為了使噪聲的客觀物理量與人耳的主觀感覺統(tǒng)一起來(lái)，以人的主觀感覺為標(biāo)準(zhǔn)來(lái)評(píng)價(jià)噪聲的強(qiáng)弱，人們對(duì)人耳的聽覺、聲壓級(jí)及頻率三者之間的關(guān)系進(jìn)行了大量的試驗(yàn)研究。試驗(yàn)中將不同頻率純音的強(qiáng)度由小增大，根據(jù)入耳的感覺繪制等響度曲線，見圖9-2。
圖9-2等響曲線圖
圖9-2中縱坐標(biāo)是聲壓級(jí)，橫坐標(biāo)是頻率，兩者均為客觀物理量。這里，仿照聲級(jí)的概念提出一個(gè)新概念，即響度級(jí)，其單位定義為“方”(phon)，以LN表示。等響曲線以 1000Hz的純音作為基準(zhǔn)音，若一個(gè)噪聲源發(fā)出的聲音聽起來(lái)與頻率為1000Hz的純音一樣響，則其響度級(jí)“方”值就等于該1000Hz純音聲壓級(jí)的分貝數(shù)。例如，某聲源發(fā)出的聲音聽起來(lái)與1000Hz、聲壓級(jí)為90dB的純音一樣響，則此聲源的響度級(jí)為90LN。
在等響曲線中，每一條曲線上的各點(diǎn)代表不同頻率和聲壓級(jí)的純音，但是人耳的主觀響度感覺是一樣的，即響度級(jí)是一樣的，所以稱為等響曲線。在等響曲線圖中，最下面的一條曲線是人耳剛能感覺到的不同頻率純音的等響曲線，稱為聞閾曲線，相當(dāng)于120LN的響度曲線稱為痛閾曲線。
從等響曲線可以看出，人耳對(duì)低頻率的聲音較為遲鈍，頻率越低的聲音，人耳能感覺出時(shí)，它的聲壓級(jí)就越高。反之，人耳對(duì)高頻聲較為敏感，特別是對(duì)于3000—4000Hz的聲音尤為敏感。因此，在噪聲控制中，應(yīng)首先降低中、高頻率的噪聲。
②聲級(jí)
噪聲可用噪聲計(jì)測(cè)量。噪聲計(jì)能把聲音轉(zhuǎn)變成為電壓，經(jīng)過(guò)處理后用電表指示出分貝數(shù)。常用的噪聲計(jì)為精度為2型以上的積分式及環(huán)境噪聲自動(dòng)檢測(cè)儀器，性能符合GB 3785的要求。為了使儀器更好地反映出人耳對(duì)聲音強(qiáng)弱的主觀感覺，在設(shè)計(jì)噪聲儀時(shí)，人們用電子計(jì)權(quán)網(wǎng)絡(luò)來(lái)模擬不同聲壓下的人耳頻率特征。
圖9-3 計(jì)權(quán)網(wǎng)絡(luò)特征曲線
噪聲計(jì)中設(shè)有A、B、C三種特性網(wǎng)絡(luò)。其中A網(wǎng)絡(luò)是為模擬等響曲線中40LN的曲線而設(shè)計(jì)的，它對(duì)1000Hz以下的聲音有較大的衰減?？蓪⒙曇舻牡皖l部分大部濾去，而對(duì)高頻聲不衰減甚至少有放大，故測(cè)得的噪聲值較接近人的聽覺，能很好地模擬人耳的聽覺特性。由A網(wǎng)絡(luò)測(cè)出的噪聲級(jí)稱為A計(jì)權(quán)聲級(jí)，簡(jiǎn)稱A聲級(jí)，其單位為dB(A)，記作LA。由于用A聲級(jí)測(cè)出的量是對(duì)噪聲所有成分的綜合反映，并且與人耳主觀感覺接近，因此在測(cè)量中，現(xiàn)在大都采用A聲級(jí)來(lái)衡量噪聲的強(qiáng)弱。
B網(wǎng)絡(luò)是為模擬等響曲線中70LN的曲線而設(shè)計(jì)的。由B網(wǎng)絡(luò)測(cè)出的噪聲級(jí)稱為B計(jì)權(quán)聲級(jí)，它對(duì)250Hz以下的聲音有較大的衰減。一般不用。
C網(wǎng)絡(luò)是為模擬等響曲線中100LN的曲線而設(shè)計(jì)的。由C網(wǎng)絡(luò)測(cè)得的噪聲級(jí)稱為C計(jì)權(quán)聲級(jí)；它在整個(gè)頻率范圍內(nèi)近乎平直，在可聽聲音的頻率范圍內(nèi)基本上不衰減，因此一般用它代表總聲壓級(jí)。
聲級(jí)與聲壓級(jí)是兩個(gè)不同的概念。聲級(jí)又稱噪聲級(jí)，它表示經(jīng)過(guò)頻率計(jì)權(quán)后的聲壓級(jí)。用具有A、B、C計(jì)權(quán)網(wǎng)絡(luò)的聲學(xué)儀器測(cè)量噪聲強(qiáng)弱時(shí)，其讀數(shù)稱為聲級(jí)。見圖9-3。
③ 等效連續(xù)A聲級(jí)
對(duì)于不同的連續(xù)而穩(wěn)定的噪聲源，如兩臺(tái)不同的風(fēng)機(jī)，當(dāng)它們穩(wěn)定工作時(shí)，用噪聲計(jì)的 A聲級(jí)進(jìn)行測(cè)量，能較好地反映人耳對(duì)兩個(gè)噪聲源強(qiáng)度的主觀感覺。在自然環(huán)境中，噪聲源的發(fā)聲往往是不連續(xù)的，如在測(cè)量公路的交通噪聲時(shí)，有汽車通過(guò)時(shí)測(cè)得的A聲級(jí)較強(qiáng)，沒(méi)有汽車通過(guò)時(shí)測(cè)得的A聲級(jí)則較弱，因此，用有或沒(méi)有汽車通過(guò)時(shí)測(cè)得的噪聲強(qiáng)度值來(lái)比較兩條不同公路的噪聲影響都是不合適的。為了合理地比較、評(píng)價(jià)不同的、非連續(xù)噪聲源的噪聲強(qiáng)度，人們提出將一定時(shí)間內(nèi)不連續(xù)的噪聲能量用總的發(fā)聲時(shí)間進(jìn)行平均的方法來(lái)評(píng)價(jià)噪聲對(duì)人的影響。用這種方法計(jì)算出來(lái)的聲級(jí)稱為等效聲級(jí)或等效連續(xù)A聲級(jí)，用符號(hào) Leq表示，單位仍為dB(A)。等效聲級(jí)實(shí)際上是反映按能量平均的A聲級(jí)，它能合理地反映在A聲級(jí)不穩(wěn)定的情況下，人們實(shí)際接受噪聲能量的大小。
1971年國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織將等效連續(xù)A聲級(jí)定義為：
（9-9）
式中T1——噪聲測(cè)量的起始時(shí)刻；
T2——測(cè)量的終止時(shí)刻；
Lp（t）——聲壓隨時(shí)間變化的函數(shù)。
在實(shí)際測(cè)量中，Lp的測(cè)定都是以一定的時(shí)間間隔來(lái)讀取的，如每5s讀一個(gè)數(shù)，因此采用下式計(jì)算等效連續(xù)A聲級(jí)：
（9-10）
式中Li——間隔時(shí)間t讀取的噪聲級(jí)；
n——讀得的噪聲級(jí)Li的總個(gè)數(shù)。
④ 晝夜等效連續(xù)A聲級(jí)
反映夜間噪聲對(duì)人的干擾大于白天的是晝夜等效連續(xù)A聲級(jí)(用Ldn表示)。噪聲在夜間對(duì)人的影響更大，將夜間噪聲進(jìn)行增加10dB(A)加權(quán)處理后，用能量平均的方法得出 24小時(shí)A聲級(jí)的平均值，計(jì)算公式為：
（9-11）
式中Ld——國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間，白天(7時(shí)一22時(shí))的等效A聲級(jí)；
Ln——國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間，夜間(22時(shí)一7時(shí))的等效A聲級(jí)。
⑤ 統(tǒng)計(jì)噪聲級(jí)
統(tǒng)計(jì)噪聲級(jí)是指某點(diǎn)噪聲級(jí)有較大波動(dòng)時(shí)，用以描述該點(diǎn)噪聲隨時(shí)間變化狀況的統(tǒng)計(jì)物理量。一般用峰值L10、中值L50和本底值L90表示。
在進(jìn)行噪聲自動(dòng)監(jiān)測(cè)時(shí)，記錄的噪聲連續(xù)起伏，對(duì)不同的記錄，難以直觀判斷哪個(gè)噪聲對(duì)人的影響更大一些。仿照人口調(diào)查的方法，可以這樣描述一個(gè)聲場(chǎng)，例如，該聲場(chǎng)的噪聲有10%的時(shí)間超過(guò)51dB(A)，50%的時(shí)間超過(guò)45dB(A)，90%的時(shí)間超過(guò)44dB(A)，這樣描述給我們一個(gè)平均聲級(jí)及聲級(jí)有多大起伏的概念。因此，為了以合適的方法處理城市噪聲起伏，特別是交通噪聲的起伏，對(duì)噪聲隨時(shí)間變化的機(jī)理作統(tǒng)計(jì)分析是必須的。
L10表示在取樣時(shí)間內(nèi)10%的時(shí)間超過(guò)的噪聲級(jí)，相當(dāng)于噪聲平均峰值；L50表示在取樣時(shí)間內(nèi)50%的時(shí)間超過(guò)的噪聲級(jí)，相當(dāng)于噪聲平均中值；L90表示在取樣時(shí)間內(nèi)90%的時(shí)間超過(guò)的噪聲級(jí)，相當(dāng)于噪聲平均低值。其計(jì)算方法是：將100個(gè)或200個(gè)數(shù)據(jù)按大小順序排列，第10個(gè)數(shù)據(jù)或總數(shù)200個(gè)的第20個(gè)數(shù)據(jù)即為L(zhǎng)10；第50個(gè)或總數(shù)為200個(gè)的第100個(gè)數(shù)據(jù)即為L(zhǎng)50；同理，第90個(gè)數(shù)據(jù)或第180個(gè)數(shù)據(jù)即為L(zhǎng)90。
9.1.2噪聲的分類及來(lái)源
產(chǎn)生噪聲的聲源稱為噪聲源。若按噪聲產(chǎn)生的機(jī)理來(lái)劃分，可將噪聲分為機(jī)械噪聲、空氣動(dòng)力性噪聲和電磁性噪聲三大類。
（1）機(jī)械噪聲
機(jī)械噪聲是機(jī)械設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，各部件之間的相互撞擊、摩擦產(chǎn)生的交變機(jī)械作用力使設(shè)備金屬板、軸承、齒輪或其他運(yùn)動(dòng)部件發(fā)生振動(dòng)而輻射出來(lái)的噪聲。如鍛錘、織機(jī)、機(jī)床、機(jī)車等產(chǎn)生的噪聲。機(jī)械噪聲又可分為撞擊噪聲、激發(fā)噪聲、摩擦噪聲、結(jié)構(gòu)噪聲、軸承噪聲和齒輪噪聲等。
（2）空氣動(dòng)力性噪聲
引風(fēng)機(jī)、鼓風(fēng)機(jī)、空氣壓縮機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，葉片高速旋轉(zhuǎn)會(huì)使葉片兩側(cè)的空氣發(fā)生壓力突變，氣體通過(guò)進(jìn)、排氣口時(shí)激發(fā)聲波產(chǎn)生噪聲，稱為空氣動(dòng)力性噪聲。按發(fā)生機(jī)理又可分為噴射噪聲、渦流噪聲、旋轉(zhuǎn)噪聲、燃燒噪聲等。
（3）電磁性噪聲
由于電機(jī)等的交變力相互作用而產(chǎn)生的噪聲稱為電磁性噪聲。如電流和磁場(chǎng)的相互作用產(chǎn)生的噪聲，發(fā)電機(jī)、變壓器的噪聲等。
如果把噪聲按其隨時(shí)間的變化來(lái)劃分，可分成穩(wěn)態(tài)噪聲和非穩(wěn)態(tài)噪聲兩大類。
穩(wěn)態(tài)噪聲的強(qiáng)度不隨時(shí)間而變化，如電機(jī)、風(fēng)機(jī)、織機(jī)等產(chǎn)生的噪聲。
非穩(wěn)態(tài)噪聲的強(qiáng)度隨時(shí)間而變化，可分為瞬時(shí)的、周期性起伏的、脈沖的和無(wú)規(guī)則的噪聲。
與人們生活密切相關(guān)的是城市噪聲，它的來(lái)源大致可分為工廠生產(chǎn)噪聲、交通噪聲、施工噪聲和社會(huì)噪聲。
（1）工廠生產(chǎn)噪聲
工廠生產(chǎn)噪聲，特別是地處居民區(qū)而沒(méi)有聲學(xué)防護(hù)措施或防護(hù)設(shè)施不好的工廠輻射出的噪聲，對(duì)居民的日常生活干擾十分嚴(yán)重。我國(guó)工業(yè)企業(yè)噪聲調(diào)查結(jié)果表明，一般電子工業(yè)和輕工業(yè)的噪聲在90dB(分貝)以下，紡織廠噪聲約為90—106dB，機(jī)械工業(yè)噪聲為80—120dB，鑿巖機(jī)、大型球磨機(jī)為120dB，風(fēng)鏟、風(fēng)鎬、大型鼓風(fēng)機(jī)在 120dB以上。發(fā)電廠高壓鍋爐、大型鼓風(fēng)機(jī)、空壓機(jī)放空排氣時(shí)，排氣口附近的噪聲級(jí)可高達(dá)110—150dB，傳到居民區(qū)常常超過(guò)90dB。此外，工廠噪聲還是造成職業(yè)性耳聾的主要原因。
（2）交通噪聲
城市噪聲主要來(lái)自交通運(yùn)輸。載重汽車、公共汽車、拖拉機(jī)等重型車輛的行進(jìn)噪聲約39～92dB，電喇叭大約為90—100dB，汽喇叭大約為105—110dB(距行駛車輛5m處)。一般大型噴氣客機(jī)起飛時(shí)，距跑道兩側(cè)Ikm內(nèi)語(yǔ)言通訊受干擾，4km內(nèi)不能睡眠和休息。超音速客機(jī)在15000m高空飛行時(shí)，其壓力波可達(dá)30—50km范圍的地面，使很多人受到影響。
（3）施工噪聲
隨著我國(guó)城市現(xiàn)代化建設(shè)，城市建筑施工噪聲越來(lái)越嚴(yán)重。盡管建筑施工噪聲具有暫時(shí)性，但是由于城市人口驟增，建筑任務(wù)繁重，施工面廣且工期長(zhǎng)，因此噪聲污染相當(dāng)嚴(yán)重。據(jù)有關(guān)部門測(cè)定統(tǒng)計(jì)，距離建筑施工機(jī)械設(shè)備10m處，打樁機(jī)為88dB，推土機(jī)、刮土機(jī)為91dB，等等。這些噪聲不但給操作工人帶來(lái)危害，而且嚴(yán)重地影響了居民的生活和休息。
（4）社會(huì)噪聲
社會(huì)噪聲主要是指社會(huì)人群活動(dòng)時(shí)發(fā)出的噪聲。例如人們的喧鬧聲、沿街的吆喝聲，以及家用洗衣機(jī)、收音機(jī)、縫紉機(jī)發(fā)出的聲音都屬于社會(huì)噪聲，于擾較為嚴(yán)重的有沿街安裝的高音宣傳喇叭聲及秧歌鑼鼓聲。這些噪聲雖對(duì)人沒(méi)有直接的危害，但能干擾人們正常的談話、工作、學(xué)習(xí)和休息，使人心煩意亂。
9.1.3噪聲允許標(biāo)準(zhǔn)
對(duì)于噪聲的評(píng)價(jià)，除了評(píng)價(jià)量這個(gè)因素外，還需要有作為評(píng)價(jià)基礎(chǔ)的標(biāo)準(zhǔn)，為此，各個(gè)國(guó)家和國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織制定了一系列環(huán)境噪聲標(biāo)準(zhǔn)。
（1）城市區(qū)域環(huán)境噪聲標(biāo)準(zhǔn)
根據(jù)城市中不同的社會(huì)功能，按環(huán)境噪聲控制的要求劃分為若干不同的控制限值的區(qū)域。例如國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織(ISO)提出的環(huán)境噪聲標(biāo)準(zhǔn)中，就劃有田園住宅(鄉(xiāng)村)、郊區(qū)住宅區(qū)、城市住宅區(qū)、商業(yè)區(qū)、工業(yè)區(qū)等，各區(qū)域規(guī)定不同的噪聲限值。我國(guó)根據(jù)《中華人民共和國(guó)環(huán)境保護(hù)法》，在進(jìn)行大量的調(diào)查研究的基礎(chǔ)上，于1982年頒布了《城市區(qū)域環(huán)境噪聲標(biāo)準(zhǔn)》(GB3096-82)，將城市按不同社會(huì)功能劃分為6類區(qū)域，規(guī)定各類區(qū)域的環(huán)境噪聲標(biāo)準(zhǔn)，在總結(jié)10年的執(zhí)行情況后，1993年該標(biāo)準(zhǔn)經(jīng)修改后重新頒布(GB3096-93)，見表9-1。
表9-1我國(guó)城市區(qū)域環(huán)境噪聲標(biāo)準(zhǔn)(LAeq)
類別
適 用 區(qū) 域
晝間(dB)
夜間(dB)
0
特殊安靜區(qū)(療養(yǎng)院、高級(jí)別墅區(qū)等)
50
40
1
居住、文教機(jī)關(guān)區(qū)
55
45
2
居住、商業(yè)、工業(yè)混雜區(qū)
60
50
3
工業(yè)區(qū)
65
55
4
交通干線道路兩側(cè)區(qū)域
70
55
該標(biāo)準(zhǔn)還規(guī)定，位于城郊和鄉(xiāng)村的療養(yǎng)院、高級(jí)別墅區(qū)、高級(jí)賓館區(qū)等按嚴(yán)于0類標(biāo)準(zhǔn)5dB；鄉(xiāng)村居住環(huán)境可參照1類標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行；穿越城區(qū)的內(nèi)河航道兩側(cè)區(qū)，穿越城區(qū)的鐵路主-次干線兩側(cè)的背景噪聲(指不通過(guò)列車時(shí)的噪聲水平)限值按4類標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行；夜間突發(fā)的噪聲，其最大值不準(zhǔn)超過(guò)標(biāo)準(zhǔn)值的15 dB。
（2）工業(yè)企業(yè)噪聲標(biāo)準(zhǔn)
工業(yè)企業(yè)由于噪聲源類型的多種多樣，因而包括了可能有的各種頻率和時(shí)間特性的噪聲環(huán)境，工業(yè)噪聲一方面會(huì)直接影響生產(chǎn)工人的健康和辦公等人員的工作效率，另一方面由于廠內(nèi)輻射到廠外的噪聲污染環(huán)境，因此對(duì)廠區(qū)內(nèi)的各類工作場(chǎng)所的環(huán)境噪聲以及廠里環(huán)境作出限制性規(guī)定。
① 噪聲衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)
噪聲對(duì)健康的影響，目前仍主要從聽力保護(hù)出發(fā)，1986年，我國(guó)頒布了《工業(yè)企業(yè)噪聲控制設(shè)計(jì)規(guī)范》(GBJ87-85)，對(duì)工業(yè)企業(yè)廠區(qū)內(nèi)各類地點(diǎn)的噪聲聲級(jí)作了規(guī)定見表9-2
表9-2工業(yè)企業(yè)廠內(nèi)各類場(chǎng)所噪聲限值
序號(hào)
場(chǎng)所 類別
噪聲限值(dB)
1
生產(chǎn)車間及作業(yè)場(chǎng)所(工人每天連續(xù)接觸噪聲8小時(shí))
90
2
高噪聲車間設(shè)置的值班室、觀察室、休息室
有電話時(shí)70
無(wú)電話時(shí)75
3
精密裝配線。精密加工車間的工作地點(diǎn)，計(jì)算機(jī)房
70
4
車間所屬辦公室、實(shí)驗(yàn)室、設(shè)計(jì)室
70
5
主控制室、集中控制室、通訊室、電話總機(jī)、消防值班室
60
6
廠部所屬辦公室、會(huì)議室、設(shè)計(jì)室、中心實(shí)驗(yàn)室
60
7
醫(yī)務(wù)室、教室、哺乳室、托兒所、工人值班宿舍
55
表9-2中所列噪聲限值為工作8小時(shí)的情況，若工作時(shí)間不滿8小時(shí)，則按噪聲暴露時(shí)間減半，噪聲限值增加3 dB處理，表中的室內(nèi)背景噪聲是指的室內(nèi)無(wú)聲源發(fā)聲條件下，從室外經(jīng)由墻、門、窗等傳入室內(nèi)平均噪聲級(jí)。
② 工業(yè)企業(yè)廠界噪聲標(biāo)準(zhǔn)
為控制工業(yè)企業(yè)輻射的噪聲對(duì)廠區(qū)外環(huán)境的污染，規(guī)定廠界噪聲的限值，我國(guó)制訂了《工業(yè)企業(yè)廠界噪聲標(biāo)準(zhǔn)》(GB12348-90)，該標(biāo)準(zhǔn)適用于工廠及有可能造成噪聲污染的企事業(yè)單位的邊界，各類廠界噪聲標(biāo)準(zhǔn)值見表9-3。
表9-3工業(yè)企業(yè)廠界噪聲標(biāo)準(zhǔn)值
類別
晝間(dB),
夜間(dB)
適 用 區(qū) 域
Ⅰ
55
45
以居住、文教機(jī)關(guān)為主的區(qū)域
Ⅱ
60
50
居住、商業(yè)、工業(yè)混雜區(qū)及商業(yè)中心區(qū)域
Ⅲ
65
55
工業(yè)區(qū)
Ⅳ
70
55
交通干線道路兩側(cè)區(qū)域
夜間頻繁突發(fā)的噪聲(如排氣噪聲)，其峰值不準(zhǔn)超過(guò)標(biāo)準(zhǔn)值10 dB；夜間偶發(fā)噪聲(如短促鳴笛聲)，其峰值不得超過(guò)標(biāo)準(zhǔn)值15 dB。
9.1.4噪聲污染及其危害
噪聲污染對(duì)人的影響不單決定于聲音的物理性質(zhì)，而且與人的心理和生理狀態(tài)有關(guān)。
吵鬧的噪聲使人討厭、煩惱，精神不宜集中，影響工作效率，妨礙休息和睡眠等。在強(qiáng)噪聲下，還容易掩蓋交談和危險(xiǎn)警報(bào)信號(hào)，分散人的注意力，發(fā)生工傷事故。據(jù)世界衛(wèi)生組織估計(jì)，美國(guó)每年由于噪聲的影響而帶來(lái)的工傷事故、不上工及低效率所造成的損失將近 40億美元。
在強(qiáng)噪聲下暴露一段時(shí)間后，聽覺引起暫時(shí)性聽閾上移，聽力變遲鈍，稱為聽覺疲勞。它是暫時(shí)性的生理現(xiàn)象，內(nèi)耳聽覺器官并末損害，經(jīng)休息后可以恢復(fù)。如長(zhǎng)期在強(qiáng)噪聲下工作，聽覺疲勞就不能恢復(fù)，內(nèi)耳聽覺器官發(fā)生病變，暫時(shí)性閾移變成永久性閾移或耳聾，稱噪聲性耳聾，也叫職業(yè)性聽力損失。
大量統(tǒng)計(jì)資料表明，噪聲級(jí)在80dB以下時(shí)，能保證長(zhǎng)期工作不致耳聾；在85dB的條件下，有10%的人可能產(chǎn)生職業(yè)性耳聾；在90dB的條件下，有20%的人可能產(chǎn)生職業(yè)性耳聾。
如果人們突然暴露在140～160dB的高強(qiáng)度噪聲下，就會(huì)使聽覺器官發(fā)生急性外傷，引起鼓膜破裂流血，螺旋體從基底急性剝離，雙耳完全失聽。長(zhǎng)期在強(qiáng)噪聲下工作的工人，除了耳聾外，還有頭昏、頭痛、神經(jīng)衰弱、消化不良等癥狀，往往導(dǎo)致高血壓和心血管病。
噪聲對(duì)胎兒造成危害。研究表明，噪聲會(huì)使母體產(chǎn)生緊張反應(yīng)，引起子宮血管收縮，以致影響供給胎兒發(fā)育所必需的養(yǎng)料和氧氣。日本曾對(duì)1000多個(gè)初生嬰兒進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)吵鬧區(qū)域的嬰兒體重輕的比例較高，平均在5.5lb（磅，1lb=0.4536kg）以下，相當(dāng)于世界衛(wèi)生組織規(guī)定的早產(chǎn)兒體重，這很可能是由于噪聲的影響，使某些促使胎兒發(fā)育的激素水平偏低。
此外，高強(qiáng)度的噪聲還能破壞機(jī)械沒(méi)備及建筑物。研究證明，150dB以上的強(qiáng)噪聲，由于聲波振動(dòng)，會(huì)使金屬疲勞，由于聲疲勞可造成飛機(jī)及導(dǎo)彈失事。
9.2 噪聲控制技術(shù)
噪聲在傳播過(guò)程中有三個(gè)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(gè)因素同時(shí)存在時(shí)，噪聲才能對(duì)人造成干擾和危害。因此，控制噪聲必須考慮這三個(gè)因素。
（1）在聲源處控制噪聲：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(duì)激發(fā)力的響應(yīng)以及改變操作程序或改造工藝過(guò)程等。但就我國(guó)目前的技術(shù)水平來(lái)看，大多數(shù)設(shè)備的噪聲強(qiáng)度超過(guò)了使人們滿意的標(biāo)準(zhǔn)，使得從聲源處控制噪聲難以實(shí)現(xiàn)，往往還需要在傳播途徑上采取噪聲控制措施。
（2）在聲傳播途徑中控制噪聲：這是噪聲控制中的普遍技術(shù)，常用技術(shù)有吸音、隔聲、使用消聲器及隔振等。在噪聲傳播途徑控制中，采取何種措施為好，要在調(diào)查測(cè)量的基礎(chǔ)上，根據(jù)具體聲源和傳播途徑，有針對(duì)性地選擇，同時(shí)注意這些措施的可行性和經(jīng)濟(jì)性。
（3）接受者保護(hù)措施：在聲源和傳播途徑上采取控制措施有困難或無(wú)法進(jìn)行時(shí)，接受噪聲的個(gè)人可以采取個(gè)人防護(hù)。簡(jiǎn)單的方法是佩戴耳塞、耳罩、防聲頭盔等。
9.2.1 聲源處控制噪聲
控制噪聲的根本途徑是對(duì)聲源進(jìn)行控制，但從目前看，要在聲源上根治噪聲是比較困難的，而且受到各種條件和環(huán)境的限制，
（1）機(jī)械噪聲源的控制
機(jī)械噪聲是由各種機(jī)械部件在外力激發(fā)下產(chǎn)生振動(dòng)或相互撞擊而產(chǎn)生的，如部件旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的不平衡、往復(fù)運(yùn)動(dòng)的不平衡及撞擊摩擦是產(chǎn)生噪聲的主要原因?？刂扑鼈兊脑肼曈袃蓷l途徑：一是改進(jìn)結(jié)構(gòu),提高其中部件的加工精度和裝配質(zhì)量，采用合理的操作方法等，以降低聲源的噪聲發(fā)射功率。二是利用聲的吸收、反射、干涉等特性，采用吸聲、隔聲、減振、隔振等技術(shù)，以及安裝消聲器等，以控制聲源的噪聲輻射。如將機(jī)械傳動(dòng)部分的普通齒輪改為有彈性軸套的齒輪，可降低噪聲15～20分貝；把鉚接改成焊接，把鍛打改成摩擦壓力加工等，一般可減低噪聲30～40分貝。
（2）空氣動(dòng)力學(xué)噪聲
空氣動(dòng)力學(xué)噪聲的控制凋整或降低部件對(duì)外激發(fā)力的響應(yīng)，降低氣流噪聲是由氣流流動(dòng)過(guò)程中的相互作用或氣流和固體介質(zhì)之間的作用產(chǎn)生的，控制氣流噪聲的主要方法是：選擇合適的空氣動(dòng)力機(jī)械設(shè)計(jì)參數(shù)，減小氣流脈動(dòng)，減小周期性激發(fā)力；降低氣流速度，減少氣流壓力突變，以降低湍流噪聲；降低高壓氣體排放壓力和速度；安裝合適的消聲器。
（3）電磁噪聲的控制
電磁噪聲主要是由交替變化的電磁場(chǎng)激發(fā)金屬零部件和空氣間隙周期性振動(dòng)而產(chǎn)生的。對(duì)于電動(dòng)機(jī)來(lái)說(shuō)，由于電源不穩(wěn)定也可以激發(fā)定子振動(dòng)而產(chǎn)生噪聲。電磁噪聲主要分市在 1000Hz以上的高頻區(qū)域。電壓不穩(wěn)定產(chǎn)生的電磁噪聲，其頻率一般為電源頻率的兩倍。降低電動(dòng)機(jī)噪聲的主要措施為：合理選擇溝槽數(shù)和級(jí)數(shù)； 在轉(zhuǎn)子溝槽中充填一些環(huán)氧樹脂材料，降低振動(dòng)； 增加定子的剛性； 提高電源穩(wěn)定度； 提高制造和裝配精度。降低變壓器電磁噪聲的主要措施有： 減小磁力線密度； 選擇低磁性硅鋼材料；合理選擇鐵心結(jié)構(gòu)，鐵心間隙充填樹脂性材料，硅鋼片之間采用樹脂材料粘貼。
9.2.2 控制噪聲的傳播途徑
（1）吸聲
吸聲降噪是一種在傳播途徑上控制噪聲強(qiáng)度的方法。當(dāng)聲波入射到物體表面時(shí)，部分入射聲能被物體表面吸收而轉(zhuǎn)化成其他能量，這種現(xiàn)象叫做吸聲。在吸聲降噪過(guò)程中，常采用多孔性吸聲材料、板狀共振吸聲結(jié)構(gòu)、穿孔板共振吸聲結(jié)構(gòu)和微穿孔板共振吸聲結(jié)構(gòu)等技術(shù) 。
① 多孔性吸聲材料
多孔吸聲材料的結(jié)構(gòu)特征是在材料中具有許許多多貫通的微小間隙，因而具有一定的通氣性。吸聲材料的固體部分，在空間組成骨架(筋絡(luò))，保持材料的形狀。在筋絡(luò)間有大量的空隙，筋絡(luò)的作用就是把較大的空隙分隔成許多微小的通路。當(dāng)聲波入射到多孔材料表面時(shí)，可以進(jìn)入細(xì)孔中去，引起孔隙內(nèi)的空氣和材料本身振動(dòng)，空氣的摩擦和粘滯作用使振動(dòng)動(dòng)能(聲能)不斷轉(zhuǎn)化為熱能，從而使聲波衰減，消耗一部分聲能，即使有一部分聲能透過(guò)材料到達(dá)壁面，也會(huì)在反射時(shí)再次經(jīng)過(guò)吸聲材料，聲能又一次被消耗。
優(yōu)良的吸聲材料要求表面和內(nèi)部均應(yīng)具有多孔性，孔隙微小，孔與孔之間互相溝通，并且要與外界連通，以使聲波容易傳到材料內(nèi)部。常用的吸聲材料分三種類型，即纖維型、泡沫型和顆粒型。纖維型多孔吸聲材料有玻璃纖維、礦渣棉、毛氈、甘蔗纖維、木絲板等；泡沫型吸聲材料有聚氨基甲酯酸泡沫塑料等；顆粒型吸聲材料有膨脹珍珠巖和微孔吸聲磚等。
② 吸聲結(jié)構(gòu)
多孔吸聲材料對(duì)高頻聲有較好的吸聲能力，但對(duì)低頻聲的吸聲能力較差。為了解決這一矛盾，人們利用共振吸聲的原理設(shè)計(jì)了各種共振吸聲結(jié)構(gòu)，取得了較好的效果，從而彌補(bǔ)了多孔材料低頻吸聲性能的不足。常用的共振吸聲結(jié)構(gòu)有共振吸聲器(單個(gè)空腔共振結(jié)構(gòu))、穿孔板(槽孔板)、微穿孔板、膜狀和板狀等共振吸聲結(jié)構(gòu)及空間吸聲體。
（i）單孔共振吸聲器
共振吸聲器是由腔體和頸口組成的共振結(jié)構(gòu)，又稱亥姆霍茲共振器。如圖9-4所示。
圖9-4共振腔吸聲結(jié)構(gòu)
這種結(jié)構(gòu)的腔體中空氣具有彈性，相當(dāng)于彈簧；孔徑中的空氣柱就像活塞一樣往復(fù)運(yùn)動(dòng)，由于頸壁對(duì)空氣的阻尼作用，使部分聲能轉(zhuǎn)化為熱能，當(dāng)入射聲波的頻率與共振器的固有頻率一致時(shí)，即會(huì)產(chǎn)生共振現(xiàn)象，此時(shí)孔徑中的空氣柱運(yùn)動(dòng)速度最大，因而阻尼作用最大，聲能在此情況下得到最大吸收。共振頻率大小與孔徑和空腔體積有關(guān)，這種吸聲器對(duì)頻率選擇性很強(qiáng)，因此吸聲的頻帶較窄。改變連接管的尺寸和空腔體的體積，可以獲得不同的共振頻率，此外在管內(nèi)鋪設(shè)吸聲材料可以增加共振器的阻尼作用，從而使共振器的吸聲系數(shù)降低，吸聲頻帶的寬度增大。
（ii）穿孔板
穿孔板共振吸聲結(jié)構(gòu)是噪聲控制中廣泛采用的一種吸聲裝置，它可以看作由許多單孔共振腔并聯(lián)組成。其結(jié)構(gòu)如圖9-5所示。
圖9-5穿孔板結(jié)構(gòu)
穿孔板吸聲結(jié)構(gòu)的共振頻率與穿孔率、孔板厚度和空腔深度有關(guān)。穿孔率是穿孔面積占總面積的百分?jǐn)?shù)。這種吸聲結(jié)構(gòu)的缺點(diǎn)是對(duì)頻率的選擇性很強(qiáng)，在共振頻率時(shí)具有最大的吸聲性能，偏離共振頻率時(shí)則吸聲效果較差。它吸收聲音的頻帶比較窄，一般只有幾十赫茲到200赫茲的范圍。在穿孔板后襯貼織物或填放多孔吸聲材料可以使這種吸聲結(jié)構(gòu)吸收聲音的頻帶加寬。穿孔板的穿孔應(yīng)均勻地分布在板面上，一般孔徑為3－8mm為宜。此外，為了提高吸聲性能，可采用兩層穿孔板組成的吸聲結(jié)構(gòu)。
（iii）微穿孔板
微穿孔板吸聲結(jié)構(gòu)是我國(guó)著名聲學(xué)專家馬大猷于1964年提出的，在普通穿孔板的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的。普通穿孔板的厚度一般為1.5一l0mm，孔徑為2—15mm，穿孔率為0.5%～5%左右；而微穿孔板吸聲結(jié)構(gòu)的板厚及孔徑均小于lmm，穿孔率為1%一3%，它與板后的空腔一起組成微穿孔板吸聲結(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)具有較寬的吸聲頻帶。微孔板的微孔本身具有足夠的聲阻，因此，它的背后不需要襯貼多孔吸聲材料。
這種結(jié)構(gòu)的吸聲性能明顯優(yōu)越于前面兩類共振結(jié)構(gòu)。它的吸聲頻帶較寬，吸聲系數(shù)較高，特別是它可用在其他材料或結(jié)構(gòu)不適合的場(chǎng)所(因?yàn)樗耆恍枋褂梦暡牧?，如高溫、潮濕、在腐蝕性氣體或高速氣流等環(huán)境；同時(shí)它結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、設(shè)計(jì)理論成熟，其吸聲特性的理論計(jì)算與實(shí)測(cè)值很接近，而一般吸聲材料或結(jié)構(gòu)的吸聲系數(shù)則要靠試驗(yàn)測(cè)量，理論只起指導(dǎo)作用，因此微孔板共振吸聲結(jié)構(gòu)近年來(lái)已在噪聲控制領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。效果較好。但它的缺點(diǎn)是微孔加工較困難，且易被灰塵堵塞。有時(shí)也利用雙層微穿孔結(jié)構(gòu)來(lái)進(jìn)一步提高其吸聲效果。
微穿孔板結(jié)構(gòu)的吸聲性能可根據(jù)需要進(jìn)行設(shè)計(jì)，微孔的大小和間距影響微穿孔板的吸聲系數(shù)，板的構(gòu)造和它的空腔深度決定它的吸聲頻率范圍。
（iv）薄板吸聲結(jié)構(gòu)
不穿孔的薄板如金屬板、膠合板、石膏板、塑料板等，使它的周邊固定，其背后留一定厚度的空氣層，就構(gòu)成了薄板共振吸聲結(jié)構(gòu)，它對(duì)低頻聲有較好的吸聲性能。
當(dāng)聲波作用于薄板表面時(shí)，在聲壓的交變作用下引起薄板的彎曲振動(dòng)，由于薄板與固定支點(diǎn)之間和薄板內(nèi)部引起的內(nèi)摩擦損耗，使振動(dòng)的動(dòng)能轉(zhuǎn)化為熱能而使聲能得到衰減。當(dāng)入射聲波的頻率與振動(dòng)系統(tǒng)的固有頻率即共振頻率一致時(shí)，振動(dòng)系統(tǒng)即會(huì)發(fā)生共振現(xiàn)象，此時(shí)振幅最大，聲能消耗也最多。在此頻率下聲能將得到最大的吸收。薄板共振吸聲結(jié)構(gòu)的共振頻率一般為80—300Hz。
（v）空間吸聲體
把吸聲材料或吸聲結(jié)構(gòu)懸掛在室內(nèi)離壁面一定距離的空間中，稱為空間吸聲體。由于懸空懸掛，聲波可以從不同角度入射到吸聲體，其吸聲效果比相同的吸聲體實(shí)貼在剛性壁面上的好得多。因此采用空間吸聲體，可以充分發(fā)揮多孔吸聲材料的吸聲性能，提高吸聲效率，節(jié)約吸聲材料。目前空間吸聲體在噪聲控制工程中得到廣泛的應(yīng)用。常用的空間吸聲體有板狀、圓柱狀、球形和錐形等，如圖9－6所示。
圖9－6幾種形狀的空間吸聲體
空間吸聲體彼此按一定間距排列懸吊在天花板下某處，吸聲體朝向聲源的一面可直接吸收入射聲能，其余部分聲波通過(guò)空隙繞射或反射到吸聲體的側(cè)面、背面，使得各個(gè)方向的聲能都能被吸收。而且空間吸聲體裝拆靈活，工程上常把它制成產(chǎn)品，用戶只要購(gòu)買成品，按需要懸掛起來(lái)即可?？臻g吸聲體適用于大面積、多聲源、高噪聲車間，如織布、沖壓鈑金車間等。
應(yīng)該指出，利用吸聲材料和吸聲結(jié)構(gòu)來(lái)降低噪聲的方法，其效果是有一定條件的。吸聲材料只是吸收反射聲，對(duì)聲源直接發(fā)出的直達(dá)聲是毫無(wú)作用的。也就是說(shuō)，吸聲處理的最大可能性是把聲源在房間的反射聲全部吸收。故在一般條件下，用吸收材料來(lái)降低房間的噪聲其數(shù)值不超過(guò)10dBA，在特殊條件下也不會(huì)超過(guò)15dBA。若房間很大，直達(dá)聲占優(yōu)勢(shì)，此時(shí)用吸聲降噪處理效果較差，甚至在吸聲處理后還察覺不到有降噪的效果。如房間原來(lái)的吸聲系數(shù)較高時(shí)，還用吸聲處理來(lái)降噪，其效果是不明顯的，因此，吸聲處理的方法只是在房間不太大或原來(lái)吸聲效果較差的場(chǎng)合下才能更好地發(fā)揮它的減噪作用。
（2）消聲器
消聲器是一種既能使氣流通過(guò)又能有效地降低噪聲的設(shè)備，對(duì)于通風(fēng)管道、排氣管道等噪聲源，在進(jìn)行降噪處理時(shí)，需采用消聲技術(shù)。
消聲器種類很多，按其消聲機(jī)理，可以把它們分為6類，即阻性消聲器、抗性消聲器、阻抗復(fù)合消聲器、微穿孔板消聲器以及小孔消聲器和有源消聲器。
① 阻性消聲
阻性消聲器主要是利用多孔材料來(lái)降低噪聲的，把吸聲材料固定在氣流通道內(nèi)壁上，或使之按照一寂靜的方式在管道中排列，就構(gòu)成了阻性消聲器。當(dāng)聲波通過(guò)敷設(shè)有吸聲材料的管道時(shí)，聲波激發(fā)多孔材料中眾多小孔內(nèi)空氣分子的振動(dòng)，由于摩擦阻力和黏滯力的作用，使一部分聲能轉(zhuǎn)換為熱能耗散掉，從而起到消聲作用。阻性消聲器能較好地消除中、高頻噪聲，而對(duì)低頻的消聲作用較差。
② 抗性消聲
抗性消聲器與阻性消聲器機(jī)理完全不同，它沒(méi)有敷設(shè)吸聲材料，而是利用管道截面的變化(擴(kuò)張或收縮)使聲波反射、干涉而達(dá)到消聲目的的?？剐韵暺鞯男阅芎凸艿澜Y(jié)構(gòu)形狀有關(guān)，一般選擇性較強(qiáng)，適用于窄帶噪聲和低、中頻噪聲的控制。常用的抗性消聲器有擴(kuò)張室、共振腔兩種形式。
③ 阻抗復(fù)合消聲
阻性消聲器在中高頻范圍內(nèi)有較好的吸聲效果，而抗性消聲器可以有效地吸收中低頻噪聲。將阻性和抗性消聲器以一定方式組合起來(lái)就構(gòu)成阻抗復(fù)合消聲器，它在較寬頻率范圍內(nèi)具有良好的消聲效果。常用的阻抗復(fù)合消聲器有阻－擴(kuò)復(fù)合式、阻復(fù)合式、阻－共－擴(kuò)復(fù)合等。見圖9-7。
圖9-7幾種阻抗復(fù)合消聲器
④ 微孔板消聲器
微孔板消聲器是阻抗復(fù)合消聲器的一種特殊形式，微穿孔板吸聲結(jié)構(gòu)本身就是一個(gè)既有阻性又有抗性的吸聲元件，把它們進(jìn)地適合的組合排列，就構(gòu)成了微穿孔板消聲器。在厚度小于 lmm的板材上開孔徑小于lmm的微孔，穿孔率一般為1%一3%，在穿孔板后面留有一定的空腔，即構(gòu)成微穿孔板吸聲結(jié)構(gòu)。選擇微孔板上的不同穿孔率和板后不同的腔深，就可以控制消聲器的頻譜性能，使其在較寬的頻率范圍內(nèi)獲得良好的消聲效果。它與阻性消聲器類似，不同之處在于用微穿孔板吸聲結(jié)構(gòu)代替了吸聲材料。
⑤ 小孔消聲器
工業(yè)生產(chǎn)中有許多小噴孔高壓排氣或放空現(xiàn)象，如各種空氣動(dòng)力設(shè)備的排氣、高壓鍋爐排氣放風(fēng)等，伴隨這些現(xiàn)象的是強(qiáng)烈的排氣噴流噪聲。小孔消聲器是一根直徑與排氣管直徑相等、末端封閉的管子，管壁上鉆有很多小孔，是降低氣體排放時(shí)產(chǎn)生氣流噪聲的一種消聲器。它利用擴(kuò)散降速、變頻或改變噴注氣流參數(shù)等機(jī)理達(dá)到消聲的目的。常見的有小孔噴注消聲器、多孔擴(kuò)散消聲器和節(jié)流降壓消聲器。
⑥ 有源消聲器
有源消聲器也稱為電子消聲器，它是一套儀器裝置，主要由傳聲器、放大器、相移裝置、功率放大器和揚(yáng)聲器等組成。傳聲器將接收到的聲間轉(zhuǎn)變?yōu)橄鄳?yīng)的電壓，通過(guò)放大器把電壓放大到相移裝置所要求的輸入電壓，然后經(jīng)相移裝置把這個(gè)電壓的相位改變180度，再送給功率放大器，功率放大后的電壓經(jīng)揚(yáng)聲器又轉(zhuǎn)變聲壓，這時(shí)的聲壓與原來(lái)的聲壓正好大小相等方向相反，可以相互抵消，就形成了噪聲抑制區(qū)。
到目前為止，由于噪聲聲場(chǎng)中各點(diǎn)的聲壓大小和相位相差很大，變化也很大，因此有源消聲器除了在較小的范圍內(nèi)用于降低簡(jiǎn)單穩(wěn)定的聲源，并未得到普遍應(yīng)用。
一個(gè)合適的消聲器可直接使氣流聲源噪聲降低20—40dB，相應(yīng)響度降低75%一 93%。通常要求消聲器對(duì)氣流的阻力要小，不能影響氣動(dòng)設(shè)備的正常工作，其構(gòu)成的材料要堅(jiān)固耐用并便于加工和維修。此外要外形美觀、經(jīng)濟(jì)。
（3）隔聲技術(shù)
對(duì)于空氣傳聲的場(chǎng)合，可以在噪聲傳播途徑中，利用墻體、各種板材及其構(gòu)件將接受者分隔開來(lái)，使噪聲在空氣中傳播受阻而不能順利地通過(guò)，以減少噪聲對(duì)環(huán)境的影響，這種措施通稱為隔聲。隔聲是噪聲控制工程中常用的一種技術(shù)措施，常用的隔聲構(gòu)件有各類隔聲罩、隔聲間及隔聲屏障等。
① 隔聲間
由隔聲墻及隔聲門窗等構(gòu)件組成的房間稱為隔聲間，它通常包括隔聲、吸聲、消聲器、阻尼和減振等幾種噪聲控制措施的綜合治理裝置，它是多種聲學(xué)構(gòu)件組合。如圖9-8。
隔聲間分封閉式和半封閉式二種，一般多采用封閉式結(jié)構(gòu)。材料可用金屬板材制作，也可用土木結(jié)構(gòu)建造，并選用固有隔聲量較大的材料建造。隔聲間除需要有良好隔聲性能的墻體外，還需設(shè)置門、窗或觀察孔。通常門窗為輕型結(jié)構(gòu)，一般采用輕質(zhì)雙層或多層復(fù)合隔聲板制成，故稱作隔聲門、隔聲窗，隔聲門隔聲量約為30—40dB。具有門、窗等不同隔聲構(gòu)件的墻體稱為組合墻。
隔聲間的實(shí)際隔聲量不僅與各構(gòu)件的隔聲量有關(guān)，而且還與隔聲間內(nèi)表面的吸聲質(zhì)量及內(nèi)表面面積有關(guān)。一般來(lái)說(shuō)，隔聲間內(nèi)表面的吸聲量越大，隔聲間內(nèi)面積越小，其隔聲量則越大。隔聲間中的門、窗和孔洞往往是隔聲間的薄弱環(huán)節(jié)。一般門窗平均隔聲量不超過(guò)15—20dB(A)，普通分隔墻的平
均隔聲量至少可達(dá)30—40dB?？锥春涂p隙對(duì)構(gòu)件的隔聲影響甚大，若門、窗、墻體上有較多細(xì)小的孔隙，則隔聲墻再厚，隔聲效果也是不好的。
圖9-8隔聲間
② 隔聲罩
當(dāng)噪聲源比較集中或只有個(gè)別噪聲源時(shí)，可將噪聲源封閉在一個(gè)小的隔聲空間內(nèi)，這種隔聲設(shè)備稱為隔聲罩。隔聲罩是抑制機(jī)構(gòu)噪聲的較好方法，它往往能獲得很好的減噪效果。如柴油機(jī)、電動(dòng)機(jī)、空壓機(jī)、球磨機(jī)等強(qiáng)噪聲設(shè)備，常常使用隔聲罩來(lái)減噪。
一般機(jī)器所用的隔聲罩由罩板、阻尼涂料和吸聲層構(gòu)成。罩板一般用1—3mm厚的鋼板，也可以用密度較大的木質(zhì)纖維板。罩殼用金屬板時(shí)要涂以一定厚度的阻尼層以提高隔聲量。這主要是聲波在罩殼內(nèi)的反射作用會(huì)提高噪聲的強(qiáng)度。因此，隔聲罩還必須在罩板上墊襯吸聲材料。隔聲罩應(yīng)選擇適當(dāng)?shù)牟牧虾托螤?。罩面必須選擇有足夠隔聲能力的材料制作，板、磚、混凝土、木板或塑料等。罩面形狀宜選擇曲面形體，其剛度較大，利于隔聲，避免方形平行罩壁。隔聲罩與設(shè)備要保持一定距離，一般為設(shè)備所占空間的1/3以上，壁面與設(shè)備之間的距離不得小于100mm。罩壁宜輕薄，宜選用分層復(fù)合結(jié)構(gòu)。
各種形式隔聲罩A聲級(jí)降噪量是：固定密封型為30—40dB；活動(dòng)密封型為15—30dB；
局部開敞型為10－20 dB；帶有通風(fēng)散熱消聲器的隔聲罩為15－25 dB。
③ 隔聲屏障
在聲源與接收點(diǎn)之間設(shè)置障板，阻斷聲波的直接傳播，以降低噪聲，這樣的結(jié)構(gòu)稱聲屏障。它是控制交通噪聲污染的一種治理措施，一些發(fā)達(dá)國(guó)家從20世紀(jì)60年代末就開始了聲屏障的研究和應(yīng)用，近年來(lái)，我國(guó)一些城市和高速公路、鐵路也相繼建造了聲屏障，而且發(fā)展速度很快。
噪聲在傳播途徑中遇到障礙物，若障礙物尺寸遠(yuǎn)大于聲波波長(zhǎng)時(shí)，大部分聲能被反射和吸收，一部分繞射，于是在障礙物背后一定距離內(nèi)形成“聲影區(qū)”，聲影區(qū)的大小與聲音的頻率和屏障高度等有關(guān)，頻率越高，聲影區(qū)的范圍越大。聲屏障將聲源和保護(hù)目標(biāo)隔開，使保護(hù)目標(biāo)落在屏障的聲影區(qū)內(nèi)。
9.2.3個(gè)人防護(hù)
當(dāng)在聲源和傳播途徑上控制噪聲難以達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，往往需要采取個(gè)人防護(hù)措施。在很多場(chǎng)合下，采取個(gè)人防護(hù)還是最有效、最經(jīng)濟(jì)的方法。目前最常用的方法是佩戴護(hù)耳器。一般的護(hù)耳器可使耳內(nèi)噪聲降低10—40dB。護(hù)耳器的種類很多，按構(gòu)造差異分為耳塞、耳罩和頭盔。
耳塞是插入外耳道的耳器，體積小，使用方便，但必須塞人外耳道內(nèi)部并與外耳道大小形狀相匹配，否則效果不好。一般采用柔軟及可塑性大的材料制成，如硅橡膠之類物質(zhì)，注入耳道內(nèi)，凝固成型。佩戴耳塞應(yīng)注意保持清潔衛(wèi)生。
耳罩就是將耳廓封閉起來(lái)的護(hù)耳裝置，類似于音響設(shè)備中的耳機(jī)，好的耳罩可隔聲30dB。還有一種音樂(lè)耳罩，這種耳罩既可以隔噪聲又能聽音樂(lè)。
頭盔的隔聲效果比耳塞、耳罩優(yōu)越，它不僅可以防止噪聲的氣導(dǎo)泄漏，而且可防止噪聲通過(guò)頭骨傳導(dǎo)進(jìn)入內(nèi)耳，頭盔的制作工藝復(fù)雜，價(jià)格較貴，通常用于如火箭發(fā)射場(chǎng)等特殊環(huán)境和場(chǎng)所。
9.3 環(huán)境噪聲綜合防治
9.3.1 立法、規(guī)劃及功能區(qū)劃分
環(huán)境噪聲不但影響到人的身心健康，而且干擾人們的工作、學(xué)習(xí)和休息，使正常的工作生活環(huán)境受到破壞。前面介紹了噪聲的評(píng)價(jià)量，采用這些評(píng)價(jià)量，可以從各個(gè)方面描述噪聲對(duì)人的影響程度。但理想的寧?kù)o工作生活環(huán)境與現(xiàn)實(shí)環(huán)境往往有很大差距，因此必須對(duì)環(huán)境噪聲加以控制，從保護(hù)人的身心健康和工作生活環(huán)境角度出發(fā)，制定出噪聲的允許限值。這樣就形成環(huán)境噪聲標(biāo)準(zhǔn)和法規(guī)。發(fā)達(dá)國(guó)家從20世紀(jì)60年代起開始重視噪聲控制。進(jìn)入80年代，隨著環(huán)保事業(yè)的發(fā)展，我國(guó)的環(huán)境噪聲污染治理工作在“強(qiáng)化管理”的思想指導(dǎo)下，基本上建立起一套完整的環(huán)境噪聲污染防治法規(guī)、標(biāo)準(zhǔn)體系。1996年10月正式頒布了《中華人民共和國(guó)環(huán)境噪聲污染防治法》。
制定環(huán)境噪聲污染防治法的目的是為了保護(hù)和改善人們的生活環(huán)境，保障人體健康，促進(jìn)經(jīng)濟(jì)和社會(huì)的發(fā)展。環(huán)境噪聲污染防治法共分八章六十四條，從污染防治的監(jiān)督管理、工業(yè)噪聲污染防治、建筑施工噪聲污染防治、交通運(yùn)輸噪聲污染防治、社會(huì)生活噪聲污染防治這幾方面作出具體規(guī)定，并對(duì)違反其中各條規(guī)定所應(yīng)受的處罰及所應(yīng)承擔(dān)的法律責(zé)任作出明確規(guī)定。它是制定各種噪聲標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)。
防治法中明確提出了任何單位和個(gè)人都有保護(hù)聲環(huán)境的義務(wù)，城市規(guī)劃部門在確定建設(shè)布局時(shí)，應(yīng)當(dāng)依據(jù)國(guó)家聲環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)和民用建筑聲設(shè)計(jì)規(guī)范，合理地劃定建筑物與交通干線的防噪聲距離，對(duì)可能產(chǎn)生環(huán)境噪聲污染的建設(shè)項(xiàng)目，必須提出環(huán)境影響報(bào)告書以及規(guī)定環(huán)境噪聲污染的防治措施，并規(guī)定防治設(shè)施必須與主體工程同時(shí)設(shè)計(jì)、同時(shí)施工、同時(shí)投產(chǎn)使用，即實(shí)現(xiàn)“三同時(shí)”。
防治法中對(duì)工業(yè)生產(chǎn)設(shè)備造成的環(huán)境噪聲污染，規(guī)定必須向地方政府申報(bào)并采取防治措施。對(duì)建筑施工噪聲，防治法中規(guī)定在城市市區(qū)噪聲敏感建筑物集中區(qū)域內(nèi)，禁止夜間進(jìn)行產(chǎn)生環(huán)境噪聲污染的建筑施工作業(yè)。交通運(yùn)輸噪聲的防治，除對(duì)交通運(yùn)輸工具的輻射噪聲作出規(guī)定外，對(duì)經(jīng)過(guò)噪聲敏感建筑物集中區(qū)域的高速公路、城市高架、輕軌道路，應(yīng)當(dāng)設(shè)置屏障或采取其他有效的防治措施；航空器不得飛越城市市區(qū)上空。對(duì)社會(huì)生活中可能產(chǎn)生的噪聲污染，防治法中規(guī)定了新建營(yíng)業(yè)性文化娛樂(lè)場(chǎng)所的邊界噪聲必須符合環(huán)境噪聲排放標(biāo)準(zhǔn)，才可核發(fā)經(jīng)營(yíng)許可證及營(yíng)業(yè)執(zhí)照，使用家用電器、樂(lè)器及進(jìn)行家庭活動(dòng)時(shí)，不應(yīng)對(duì)周圍居民造成環(huán)境噪聲污染。
9.3.2綜合防治對(duì)策
目前，國(guó)內(nèi)外綜合防治噪聲污染主要從兩個(gè)方面進(jìn)行：一是從噪聲傳播分布的區(qū)域性控制角度出發(fā)，強(qiáng)化城市建設(shè)規(guī)劃中的環(huán)境管理，貫徹土地使用的合理布局，特別是工業(yè)區(qū)和居民區(qū)分離的原則，即在噪聲污染的傳播影響上間接采取防治措施；二是從噪聲總能量控制出發(fā)，對(duì)各類噪聲源機(jī)電設(shè)備的制造、銷售和使用，即對(duì)污染源本身直接采取限制措施。具體應(yīng)做到以下幾點(diǎn)。
（1）制定科學(xué)合理的城市規(guī)劃和城市區(qū)域環(huán)境規(guī)劃，劃分每個(gè)區(qū)域的社會(huì)功能，加強(qiáng)土地使用和城市規(guī)劃中的環(huán)境管理，規(guī)劃建設(shè)專用工業(yè)園區(qū)，組織并幫助高噪聲工廠企業(yè)實(shí)施區(qū)域集中整治，對(duì)居住生活地區(qū)建立必要的防噪聲隔離帶或采取成片綠化等措施，縮小工業(yè)噪聲的影響范圍，使住宅、文教區(qū)遠(yuǎn)離工業(yè)區(qū)或機(jī)場(chǎng)等高噪聲源，以保證要求安靜的區(qū)域不受噪聲污染。為了減少交通噪聲污染，應(yīng)加強(qiáng)城市綠化，必要時(shí)，在道路兩旁設(shè)置噪聲屏障。
（2）有組織有計(jì)劃地調(diào)整，搬遷噪聲污染擾民嚴(yán)重而就地改造又有困難的中小企業(yè)，嚴(yán)格執(zhí)行有關(guān)噪聲環(huán)境影響評(píng)價(jià)和“三同時(shí)”項(xiàng)目的審批制度，以避免產(chǎn)生新的噪聲污染。
（3）發(fā)展噪聲污染現(xiàn)場(chǎng)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)分析技術(shù)，對(duì)工業(yè)企業(yè)進(jìn)行必要的污染跟蹤監(jiān)測(cè)監(jiān)督，及時(shí)有效地采取防治措施，并建立噪聲污染申報(bào)登記管理制度，充分發(fā)揮社會(huì)和群眾監(jiān)督作用，大幅度消除噪聲擾民矛盾。嚴(yán)格貫徹執(zhí)行《中華人民共和國(guó)環(huán)境噪聲污染防治法》和有關(guān)環(huán)境噪聲標(biāo)準(zhǔn)，勞動(dòng)保護(hù)衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)、有關(guān)工業(yè)企業(yè)噪聲污染防治技術(shù)政策，積極采用現(xiàn)有的、成功的控制技術(shù)，限期治理。
（4）對(duì)不同的噪聲源機(jī)械設(shè)備實(shí)施必要的產(chǎn)品噪聲限制標(biāo)準(zhǔn)和分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)：把噪聲控制理論成果和現(xiàn)代產(chǎn)品設(shè)計(jì)方法與技術(shù)有機(jī)地結(jié)合起來(lái)，以使我國(guó)機(jī)電產(chǎn)品的噪聲振動(dòng)控制水平得以大幅度提高。有關(guān)政府部門應(yīng)加強(qiáng)對(duì)制造銷售廠商的管理，促使發(fā)展技術(shù)先進(jìn)的低噪聲安靜型產(chǎn)品，逐步替代淘汰落后的高噪聲產(chǎn)品。
（5）建立有關(guān)研究和技術(shù)開發(fā)、技術(shù)咨詢的機(jī)構(gòu)，為各類噪聲源設(shè)備制造商提供技術(shù)指導(dǎo)，以便在產(chǎn)品的設(shè)計(jì)、制造中實(shí)現(xiàn)有效的噪聲控制，如開發(fā)運(yùn)用低噪聲新工藝、高阻尼減振新材料、包裝式整機(jī)隔聲罩設(shè)計(jì)等，有計(jì)劃有目的地推動(dòng)新技術(shù)。
（6）提高吸聲、消聲、隔聲、隔振等專用材料的性能。以適應(yīng)通風(fēng)散熱、防塵防爆、耐腐蝕等技術(shù)要求。改進(jìn)噪聲污染影響的評(píng)價(jià)分析方法。開發(fā)應(yīng)用計(jì)算機(jī)技術(shù)，發(fā)展模型實(shí)驗(yàn)，提高預(yù)測(cè)評(píng)價(jià)工作的效率和精度，節(jié)省防治工程的費(fèi)用。
“防治結(jié)合，以防為主，綜合治理”是我國(guó)環(huán)保工作的一項(xiàng)基本方針。十幾年來(lái)，我國(guó)的噪聲污染防治已取得了長(zhǎng)足的進(jìn)展，然而總的來(lái)說(shuō)，城市環(huán)境噪聲的質(zhì)量還不盡人意?，F(xiàn)階段，我國(guó)正處于進(jìn)一步改革開放、加速經(jīng)濟(jì)發(fā)展的新時(shí)期，各行各業(yè)有許多新建改建項(xiàng)目，許多噪聲污染源需要采取防治措施。若把噪聲的污染控制放在事前來(lái)考慮解決，比事后解決可取得事半功倍的效果，因此首先必須嚴(yán)格控制新的污染源的產(chǎn)生，同時(shí)對(duì)歷史遺留下來(lái)的噪聲污染源給予充分的重視和解決。
總之，噪聲污染防治工作是一項(xiàng)復(fù)雜而艱巨的任務(wù)，它涉及到許多部門，需要從系統(tǒng)的觀點(diǎn)出發(fā)，結(jié)合各個(gè)部門的實(shí)際情況，作出整體的規(guī)劃安排。
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