人因工程学第6章-噪声及振动环境

第六章噪声及振动环境叶锋华北电力大学工业工程华北电力大学工业工程第一节声音及其度量一、声音的基本概念物体的振动产生声音，振动发声的物体被称为声源。声音的形成是由振动的发生与传播这两个环节组成。华北电力大学工业工程第一节声音及其度量三个重要的物理量声音的频率声音的波长声音传播的速度华北电力大学工业工程第一节声音及其度量频率声源每秒钟振动的次数称为频率，以f表示，单位为赫兹（Hz）。在声频范围内，声波的频率愈高，声音显得愈尖锐；反之，显得低沉。华北电力大学工业工程第一节声音及其度量波长和声速声波在一个波动的周期内传播的距离称为波长，记作λ,单位为m。声波在媒介中传播的速度称为声速，用c表示，单位为m/s。华北电力大学工业工程第一节声音及其度量式中，λ为波长（m）；c为声速（m／s）；f为频率（HZ）。cf频率、波长和声速之间的关系华北电力大学工业工程二、声音的物理度量（一）声压、声压级声波在空气传播过程中，引起空气质点振动导致空气压强变化叫声压。声压是表示声音强弱的物理量，用P表示，单位是帕（Pa）。华北电力大学工业工程二、声音的物理度量声压级通常用对数值来度量声压，称为声压级。声压级是声压与基准声压之比的以10为底的对数乘以20，用符号Lp表示，单位是分贝（dB）。华北电力大学工业工程表6-1各种环境的声压和声压级声压N/m2声压级/dB环境举例声压N/m2声压级/dB环境举例63020063206.32.00.630.201501401301201101009080火箭发射喷气式飞机附近开坯锻锤，铆钉枪大型球磨机大型鼓风机附近纺织车间汽车喇叭声公共汽车上0.0630.0200.00630.00200.000630.000200.0000630.000020706050403020100繁华大街上普通说话微型电机工作时安静房间内轻声谈话树叶落下的沙沙声乡村安静夜晚刚刚能听到的声音二、声音的物理度量华北电力大学工业工程二、声音的物理度量式中，为声压级（dB）；P为声压（Pa）；P0为基准声压（P0=2×105Pa）。0lg20ppLp（二）声压级表达式华北电力大学工业工程二、声音的物理度量声压级合成法则在实际噪声环境中，往往有多个声源同时存在，几个不同的声源同时作用在声场中同一点上，它们产生的总声压可以通过能量合成的原则进行计算。华北电力大学工业工程二、声音的物理度量若在某点分别测得几个声源的声压为P1，P2，…，Pn，该点总声压Pt满足（i=1,2,…,n）niitPP122华北电力大学工业工程总声压级（i=1,2,…,n）niLPtPiL11.010lg10华北电力大学工业工程求总声压级的公式推导根据声压合成法则有背景声压级计算如下222bitPPP)1010lg(101.01.0PbptLLPiL华北电力大学工业工程（三）频谱分析什么是频谱？各种声源发出的声音大多是由许多不同强度，不同频率的声音复合而成。具有不同频率(或频段)成分的声波具有不同的能量，这种频率成分与能量分布的关系称为声的频谱。什么是频谱分析？将声源发出的声音强度按频率顺序展开，使其成为频率的函数，并考察变化规律，称为频谱分析。华北电力大学工业工程什么是频程？为了便于实际测量和分析，人为地把声频范围划分为几个小的频段，在每一个频段中，上限频率与下限频率之间的距离称为频程，它以上限频率和下限频率之比的对数表示，此对数通常以2为底。（三）频谱分析华北电力大学工业工程表6-3倍频程的频率范围中心频率/Hz31.563125250500频率范围/Hz22.5～4545～9090～180180～354354～707中心频率/Hz100020004000800016000频率范围/Hz707～14141414～28282828～56565656～1121211212～22424倍频程华北电力大学工业工程（三）频谱分析或式中为倍频程数。为上限频率，为下限频率122logfnf122nffn1f2f华北电力大学工业工程（三）频谱分析频谱图各频率成分与能量分布关系的图形称为频谱图以频率为横坐标，以声压级(或声功率级)为纵坐标进行绘图，如图所示。华北电力大学工业工程华北电力大学工业工程三、人耳对声音的主观感觉声音的响度级与响度计权声级等效连续声级统计声级华北电力大学工业工程（一）声音的响度级与响度响度级是人们对噪声进行主观评价的一个基本量，用LN表示，单位为方(phon)响度级(方值)就等于该纯音的声压级数，即与该声音同样响度的1000赫兹纯音的声压级。华北电力大学工业工程等响度曲线华北电力大学工业工程声音的响度声音的响度是人耳对声音强度所产生的主观感觉量，它与人对声音响亮程度的主观感觉成正比.响度与响度级的关系式为NLNlg22.3340华北电力大学工业工程总响度式中，为总响度指数（宋）；为各频带中响度指数最大者；为所有频带的响度指数之和；为倍频程选择系数。对倍频程，=0.3；对1/3倍频程，=0.15。()tmtmNNFNN华北电力大学工业工程（二）计权声级声级通过计权网络测得的声压级称为计权声级，简称声级。为使噪声测量结果与人对噪声的主观感觉量一致，通常在声学测量仪器中，引入一种模拟人耳听觉在不同频率上的不同感受特性的计权网络，对被测噪声进行测量。通过计权网络测得的声压级称为计权声级，简称声级。它是在人耳可听范围内按特定频率计权而合成的声压级。华北电力大学工业工程频率计权电网络在声学测量仪器中，通常根据等响度曲线，设置一定的频率计权电网络，使接收的声音按不同程度进行频率滤波，以模拟人耳的响度感觉特性。一般设置A、B和C三种计权网络，其中A计权网络是模拟人耳对40方纯音的响应，当信号通过时，其低频段（500Hz以下）的声音有较大的衰减；B计权网络是模拟人耳对70方纯音的响应，它使接收、通过的低频声音有一定的衰减；C计权网络是模拟人耳对100方纯音的响应，在整个可听频率范围内有近乎平直的特性。使所有频率的声音近乎平直通过。（二）计权声级华北电力大学工业工程A、B、C声级不同计权网络测量的结果，分别标以dB（A）、dB（B）或dB（C），称为A声级、B声级声级。原来规定70dB以下用A声级计，70～90dB用B声级计，90dB以上用C声级计。后来研究表明，无论声强多大，A声级都能较好地反映人耳的响应特征，所以，如无特殊说明，基本都用A声级表示噪声评价指标。表6-4为几种常见声源的A声级。（二）计权声级华北电力大学工业工程A声级/dB声源20～3040～6060～708090100－110轻声耳语普通办公室内普通交谈声，小型空调机大声交谈，收音机，较吵的街道空压机站，泵房，嘈杂的街道织布机，电锯，砂轮机，大鼓风机表6-4几种常见声源的A声级华北电力大学工业工程（三）等效连续声级等效连续声级是指某一段时间内的A声级能量平均值，简称等效声级或平均声级，用符号Leq表示，单位是dB(A)式中，LPA(t)为瞬间A声级（dB(A)）；T为总测量时间（s）。TtLeqdtTLPA0)(1.0101lg10华北电力大学工业工程（四）统计声级统计声级的物理定义为达到或大于某一声级的概率，用符号Ls表示噪声的统计特征符合正态分布，则25060eqdLL1090dLL华北电力大学工业工程第二节噪声及其对人的影响一、噪声及其来源工业噪声工业噪声主要包括空气动力噪声、机械噪声和电磁噪声交通噪声交通噪声主要指的是机动车辆、火车、飞机和船舶噪声。华北电力大学工业工程一、噪声及其来源建筑施工噪声建筑施工噪声声音强度很高又属于露天作业，因此污染也十分严重社会噪声社会噪声主要指社会活动和家庭生活所引起的噪声华北电力大学工业工程二、噪声对听力的影响噪声对人们正常生活的影响的主要表现；持续性的强烈噪声会使人的听力受到损害；噪声性耳聋与噪声的强度、噪声的频率及接触的时间有关。华北电力大学工业工程三、噪声对其他生理机能的影响对神经系统的影响；对内分泌和心血管系统的影响；对消化系统的影响。华北电力大学工业工程四、噪声对心理的影响噪声对心理的影响主要是使人产生烦恼、焦急、讨厌、生气等不愉快的情绪脉冲噪声比连续噪声的影响更甚，响度越大影响也越大华北电力大学工业工程五、噪声对语言交流的影响声音的掩蔽效应；语言干扰级(SIL)是评价噪声对语言通讯干扰程度的评价参量。华北电力大学工业工程六、噪声对作业能力和工效的影响噪声直接或间接地影响工作效率噪声干扰对人的脑力劳动的影响华北电力大学工业工程第三节噪声测量及评价标准噪声的测量（一）室内噪声的测量图6-3为声级计。测量室内噪声时，将声级计传声器放在操作人员耳朵处或放在工作面附近，选择若干个测点，进行测量。若噪声有明显变化或出现间隙，则还应测量等效连续声级。图6-3数字式声级计华北电力大学工业工程（1）外形尺寸小于30cm的小型设备，测点距其表面30cm左右。（2）外形尺寸在30~100cm的中型设备，测点距其表面50cm左右。（3）外形尺寸大于100cm的较大型设备，测点距其表面100cm左右。（4）大型或特大型设备，测点距其表面100~500cm左右。（二）机器设备噪声的测量华北电力大学工业工程交通车辆噪声的测量测量行驶中的车辆的噪声，应在平坦开阔的区间中进行工作。测量行驶时车内的噪声，要求车窗紧闭，测点选择在车内中央且离地1.2m处、在司机、乘客的头部附近，分别记录加速、满载、惯性行驶及制动时的情况。测量行驶时车外的噪声，测点取距离车体中心线7.5米、距地面或轨道上方1.2m高处。（三）交通车辆噪声的测量华北电力大学工业工程二、噪声评价标准以等效连续声级为指标以等效连续声级、统计声级为指标以语言干扰声级为指标华北电力大学工业工程(一)国外噪声标准听力保护的噪声标准（A声级）环境噪声标准(二)中国噪声标准二、噪声评价标准华北电力大学工业工程表6-5听力保护的噪声标准（A声级）每个工作日允许工作时间/hISO（1971年）允许噪声级/dB(A)美国政府（1969年）美国工业卫生医师协会（1977年）84211/21/490939799102115（最高限）90951001051101158590951001051101.国外听力保护的噪声标准（A声级）华北电力大学工业工程1971年ISO提出的ISORl996环境噪声标准是：住宅区室外噪声标准为35～45dB(A)。不同时间应按表6-6修正，不同地区按表6-7修正，室内按表6-8修正。非住宅区的室内噪声标准见表6-9。时间修正值/dB(A)白天晚上深夜0-5－10～－15表6-6不同时间环境噪声标准修正表2.国外环境噪声标准华北电力大学工业工程表6-7不同地区环境噪声标准修正表地区修正值/dB(A)乡村住宅、医院疗养区郊区住宅、小马路市区工商业和交通混合区城市中心工业地区0＋5＋10＋15＋20＋252.国外环境噪声标准华北电力大学工业工程表6-8室内噪声标准修正表窗户条件修正值/dB(A)开窗单层窗双层窗-10-15-202.国外环境噪声标准华北电力大学工业工程表6-9非住宅区室内噪声标准场所修正值/dB(A)办公室、商店、小餐厅、会议室大餐厅、带打字机的办公室、体育馆大的打字机室车间(根据不同用途)35455545～752.国外环境噪声标准华北电力大学工业工程（二）中国噪声标准我国曾先后公布了多个重要的噪声标准，如《工业企业噪声卫生标准》、《城市环境噪声标准》和《机动车辆噪声标准》等。2002年经国家卫生部正式《工业企业设计卫生标准》GBZ1-2002中规定：具有生产性噪声的车间应尽量远离其他非噪声作业车间、行政区和生活区；噪声较大的设备应尽量将噪声源与操作人员隔开；工艺允许远距离控制的，可设置隔声操作(控制)室。工作场所操作人员每天连续接触噪声8小时，噪声声级卫生限值为85dB(A