第六章噪聲及振動環境一、聲音及其度量二、噪聲及其對人的影響三、噪聲丈量及評價規范四、噪聲控制五、振動環境六、特殊任務環境七、案例：高架道路交通噪音和防噪屏設置噪音長期在噪音環境下，會引起機體內分泌功能紊亂。假設長時間處于噪音環境中，會刺激人的神經系統，使人急躁、易怒，還會引起神經衰弱癥候群(如頭痛、頭暈、耳鳴、記憶力衰退等)，影響睡眠呵斥疲倦，從而使身體激素分泌紊亂。第一節聲音及其度量一、聲音的根本概念

物體的振動產生聲音，振動發聲的物體被稱為聲源。聲音的構成是由振動的發生與傳播這兩個環節組成。第一節聲音及其度量三個重要的物理量聲音的頻率聲音的波長聲音傳播的速度第一節聲音及其度量頻率聲源每秒鐘振動的次數稱為頻率，以f表示，單位為赫茲(Hz)。在聲頻范圍內，聲波的頻率愈高，聲音顯得愈鋒利；反之，顯得低沉。波長和聲速聲波在一個動搖的周期內傳播的間隔稱為波長,記作λ,單位為m。聲波在媒介中傳播的速度稱為聲速，用c表示，單位為m/s。第一節聲音及其度量

式中，λ為波長〔m〕；c為聲速〔m／s〕；f為頻率〔HZ〕。頻率、波長和聲速之間的關系

二、聲音的物理度量〔一〕聲壓、聲壓級聲壓：聲波在空氣傳播過程中，引起空氣質點振動導致空氣壓強變化叫聲壓。是表示聲音強弱的物理量，用P表示，單位是帕〔Pa〕。普通人們說話聲的聲壓約為2×10-2Pa～7×10-2Pa載重汽車行駛產生的聲壓約為0.2Pa~1Pa鑿巖機約為20Pa，而噴氣飛機附近約為200Pa～630Pa聽閾聲壓:剛能聽到的聲音的聲壓值。痛閾聲壓:感到疼痛的聲音的聲壓值。二、聲音的物理度量聲壓級為什么引入聲壓級？聲壓級是聲壓與基準聲壓之比的以10為底的對數乘以20，用符號表示，單位是分貝〔dB〕。P0為基準聲壓〔P0=2×10-5Pa表6-1各種環境的聲壓和聲壓級聲壓N/m2聲壓級/dB環境舉例聲壓N/m2聲壓級/dB環境舉例63020063206.32.00.630.201501401301201101009080火箭發射噴氣式飛機附近開坯鍛錘，鉚釘槍大型球磨機大型鼓風機附近紡織車間汽車喇叭聲公共汽車上0.0630.0200.00630.00200.000630.000200.0000630.000020706050403020100繁華大街上普通說話微型電機任務時安靜房間內輕聲說話樹葉落下的沙沙聲鄉村安靜夜晚剛剛能聽到的聲音二、聲音的物理度量二、聲音的物理度量(二)聲壓級合成法那么1、聲壓合成法那么假設在某點分別測得幾個聲源的聲壓為P1，P2，…，Pn，該點總聲壓Pt滿足

〔i=1，2，…，n〕

二、聲音的物理度量2、聲壓級合成法那么〔i=1，2，…，n〕

二、聲音的物理度量聲壓級合成法那么推導:由聲壓級的定義可知二、聲音的物理度量故:因此，總聲壓級二、聲音的物理度量3、求背景聲壓級Pb，Pt為總聲壓級，Pi為聲源聲壓級。

根據聲壓合成法那么有:背景聲壓級計算如下:第二節噪聲及其對人的影響一、噪聲及其來源工業噪聲工業噪聲主要包括空氣動力噪聲、機械噪聲和電磁噪聲交通噪聲交通噪聲主要指的是機動車輛、火車、飛機和船舶噪聲。一、噪聲及其來源建筑施工噪聲建筑施工噪聲聲音強度很高又屬于露天作業，因此污染也非常嚴重社會噪聲社會噪聲主要指社會活動和家庭生活所引起的噪聲二、噪聲對聽力的影響噪聲對人們正常生活的影響的主要表現：精神難以集中心情焦躁不安產生心思不愉快影響睡眠質量妨礙正常言語交流等繼續性的劇烈噪聲會使人的聽力遭到損害噪聲性耳聾與噪聲的強度、噪聲的頻率及接觸的時間有關三、噪聲對其他生理機能的影響對神經系統的影響對內分泌和心血管系統的影響對消化系統的影響四、噪聲對心思的影響噪聲對心思的影響主要是使人產生煩惱、焦急、厭惡、生氣等不愉快的心情脈沖噪聲比延續噪聲的影響更甚，響度越大影響也越大五、噪聲對言語交流的影響聲音的掩蔽效應言語干擾級(SIL)是評價噪聲對言語通訊干擾程度的評價參量六、噪聲對作業才干和工效的影響噪聲直接或間接地影響任務效率噪聲干擾對人的腦力勞動的影響第三節噪聲丈量及評價規范噪聲的丈量〔一〕室內噪聲的丈量圖6-3為聲級計。丈量室內噪聲時，將聲級計傳聲器放在操作人員耳朵處或放在任務面附近，選擇假設干個測點，進展丈量。

圖6-3數字式聲級計(1)外形尺寸小于30cm的小型設備，測點距其外表30cm左右。(2)外形尺寸在30~100cm的中型設備，測點距其外表50cm左右。(3)外形尺寸大于100cm的較大型設備，測點距其外表100cm左右。(4)大型或特大型設備，測點距其外表100~500cm左右。〔二〕機器設備噪聲的丈量丈量行駛中的車輛的噪聲，應在平坦開闊的區間中進展任務。丈量行駛時車內的噪聲，要求車窗緊閉，測點選擇在車內中央且離地1.2m處、在司機、乘客的頭部附近，分別記錄加速、滿載、慣性行駛及制動時的情況。丈量行駛時車外的噪聲，測點取間隔車體中心線7.5米、距地面或軌道上方1.2m高處?！踩辰煌ㄜ囕v噪聲的丈量〔二〕中國噪聲規范我國曾先后公布了多個重要的噪聲規范，如<工業企業噪聲衛生規范>、<城市環境噪聲規范>和<機動車輛噪聲規范>等。2002年經國家衛生部正式<工業企業設計衛生規范>GBZ1-2002中規定：具有消費性噪聲的車間應盡量遠離其他非噪聲作業車間、行政區和生活區；噪聲較大的設備應盡量將噪聲源與操作人員隔開；工藝允許遠間隔控制的，可設置隔聲操作(控制)室。任務場所操作人員每天延續接觸噪聲8小時，噪聲聲級衛生限值為85dB(A)。第四節噪聲控制聲源控制控制噪聲的傳播操作者的聽力維護聲源控制降低機械噪聲選擇發聲小的資料改動機械傳動方式改良設備機械構造降低空氣動力性噪聲降低氣流速度減少壓力脈沖減少渦流控制噪聲的傳播對工廠各區域合理規劃調整聲源的指向充分利用天然地形采用吸聲、隔聲、消聲等措施采用隔振與減振措施操作者的聽力維護

運用防聲面罩。第五節振動環境人體振動特性人體對振動頻率的反響振動對人體的影響振動對工效的影響振動的評價振動的丈量振動的控制與防護一、人體振動特性人體是一個復雜的振動系統，其動力學效應主要由頻率呼應和幅度呼應構成。人體頻率呼應特性分為低頻反響部分和高頻反響部分，其分界點大致是50Hz。二、人體對振動頻率的反響人體對低頻反響的主要景象是身體共振。振動能量在人體內的傳送率逐漸衰減，其生物效應也相應減弱。三、振動對人體的影響全身振動對人體的影響部分振動對人體的影響振動的心思效應全身振動多為低頻大幅度的振動。全身振動能引起前庭器官、內分泌系統、循環系統、消化系統和植物神經系統等一系列變化，并使人產生疲勞、勞動機能衰退等客觀覺得。由于人體不同部位和系統有各自的固有頻率，所以當人體接受的振動頻率接近或等于某一部位的固有頻率時，就會產生共振，共振使得生理效應增大。假設是重要的器官發生了共振，那么人體的反響最劇烈。1.全身振動對人體的影響部分振動病是長期運用振開工具引起的。部分振動能引起神經系統、循環系統、骨關節肌肉運動系統的妨礙及其他系統不同程度的機能改動。振動的早期影響以神經系統受損為主。普通情況下先出現神經末梢病變〔功能受損〕，繼而發生中樞神經系統病變〔大腦皮層功能簡下降，反響時間延伸，血壓不穩〕。振動對骨骼肌肉系統的影響表現為肌無力，肌肉疼痛和萎縮。振動對胃腸功能、婦女月經、生理及生殖功能也能夠發生影響。2．部分振動對人體的影響振動引起的心思效應主要是覺得不溫馨和煩惱，甚至疼痛，進而影響工效。不同的振動參數下人體受振時的客觀覺得不同。坐姿的人，對1～2Hz的輕度振動覺得輕松和溫馨；對4～8Hz的中度振動，覺得非常不適。3.振動的心思效應四、振動對工效的影響對人體視覺的影響對操作反響的影響振動對視覺績效的影響主要有兩種情形：①視覺對象處在振動環境中；②察看者處于振動環境中。〔1〕對視覺識別績效的影響圖6-4人受橫向程度振動時的選擇反響時間經過手或足支配控制器以追蹤某一活動目的的追蹤活動是比較典型的操作動作。振動引起支配界面的運動可使手控工效降低，這是由于手、腳和人—機界面的振動，使人們的動作不協調、支配誤差大大添加?！?〕對操作動作的影響圖6-5垂直振動時人的手眼協調的平均動作時問〔一〕振動評價規范1．國際規范化組織提出的“人接受全身振動的評價指南〞[IS02631-1989〔E〕]該規范根據加速度有效值〔0.1～20m/s2〕、振動頻率〔1/3倍頻程的中心頻率，1～80Hz〕、振動方向〔Z軸向，X、Y軸向〕、接觸振動繼續時間〔1分鐘到24小時〕這四個振動參數制定了全身振動評價的界限曲線，并根據參數之間的關系來評價全身振動對人體的影響。五、振動的評價〔一〕振動評價規范圖6-6全身振動允許界限(1)疲勞一任務效率降低界限。疲勞—任務效率降低界限是從振動引起人體疲勞，從而影響其任務效率的角度而確立的。超越這個界限，人會產生疲勞，降低工效。圖6-6所示的界限正是疲勞一任務效率降低界限。該界限主要用于勞動環境振動評價。(2)溫馨性降低界限。溫馨性降低界限以不影響人的日?；顒踊蛉蝿罩械母緞幼?如飲食、閱讀或書寫等)為根底，此界限與堅持在振動環境下人體的溫馨感有關。它比疲勞一任務效率降低界限的振動級低10dB，超越這個界限，人能夠不溫馨。該界限較多用于交通工具振動評價?！惨弧痴駝釉u價規范(3)受振極限(或安康界限)。受振極限是區分振動強度對人體安康與平安能否有損害的界限。它比疲勞—任務效率降低界限的振動級高6dB，超越這個界限，會影響人體安康與平安?！惨弧痴駝釉u價規范GBZl--2002<工業企業設計衛生規范>中對任務場所的振動強度規定如下：部分振動作業，其接振強度4小時等能量頻率計權振動加速度不得超越5m/s2，接振時間少于4小時可按表6-17適當放寬。2．我國振動控制規范表6-17部分振動強度衛生限值日接振時間/h衛生限值/(m/s2)2～461～28≤1122．我國振動控制規范表6-18全身振動強度衛生限值任務日接觸時間/h衛生限值dB(A)(m/s2)81160.624120.81.12.51231.41.0127.62.40.5131.13.6六、振動的丈量振動丈量是丈量振動強度、頻率及不同頻率下的加速度把聲級計上的電容傳聲器換成振動傳感器，就可以用于振動丈量〔1〕減少和消除振源。這是減少振動最根本的措施。通常采取以下方法：1〕隔離振源。2〕改良消費工藝，如用液壓、焊接替代鉚接可消除或減少振動。3)添加設備的阻尼，如采用吸振資料、安裝阻尼器或阻尼環、附加彈性阻尼資料等，以減輕設備的振動。對于能夠引起機械振動的陳舊設備，應定期檢查、維修或改造。4〕采取隔振、吸振、阻尼等措施來消除或減小振動，阻止振動的傳播，最大限制地減少振動對人體的不良影響。例如設計減振座椅、彈性墊，以緩沖振動對人的影響

七、振動的控制與防護5)采用鋼絲彈簧類、橡膠類、軟木類、氈板、空氣彈簧和油壓減振器等多種方式的減振器。6)降低設備減振系統的共振頻率?？山涍^減少系統剛性系數或添加質量來降低共振頻率。例如，風扇、吹風機、泵、空氣緊縮機等，常用添加質量的方法來降低共振頻率。〔2〕個體防護。運用防振手套，在全身振動時運用防振鞋等。由于防振鞋內有由微孔橡膠做成鞋墊，利用其彈性使全身減振。對于坐姿作業人員，可運用減振座椅、彈性墊，以緩沖振動對人的影響?！?〕限制接觸振動時間。七、振動的控制與防護第六節特殊任務環境加速度效應失重效應高壓與低壓效應電磁場環境及其對人體的損傷加速度效應由于加速度和慣性力的作用，會使物體分量添加，稱為“超重〞在加速度作用下，機體內會出現一系列的變化，在飛行員、航天員任務中，長時間加速度作用可以很快地導致視覺妨礙失重效應“失重〞，就是指人體身體各部分所遭到的外力合力等于零，人處于一種完全飄浮的形狀。失重時人的操作活動不能像地面有重力時那樣進展活動高壓與低壓效應靜水壓力和水下作業條件潛水作業

低壓和缺氧的環境條件高空飛行(如航空和航天)及登山作業

電磁場環境及其對人體的損傷電磁輻射由電磁發射引起的。輻射來源分天然輻射和人工輻射。輻射損傷病癥：疲憊、惡心、嘔吐、食欲減退、頭痛、眩暈、失眠白細胞、紅細胞和血小板顯著減少、腹瀉、便血、皮膚和粘膜出血、水腫、毛發零落、白內障、消化功能紊亂.案例:高架道路交通噪音和防噪屏設置交通噪聲不斷是城市壞境噪聲中的主要來源。在噪聲傳播途徑中把聲音隔絕起來是噪聲控制最有效的方法之

一，防噪屏是最常見的措施。高架道路上的防噪屏設計隔聲屏障的作用和運用隔聲屏障能使聲能衰減，是利用聲波的反射和衍射原理，在板后構成聲影區，在聲影區中噪聲可以得到衰減在上海、深圳及北京等大城市的高架道路兩旁先后建起了不同方式和構造的道路隔聲屏。案例：冷卻塔的噪聲控制

社會背景：人們長時間處于噪聲刺激中，可導致聽覺、神經系統、心肺功能等不同程度地遭到損害。近年來，隨著建筑業的快速開展，各種建筑設備的噪聲擾民問題逐漸凸顯，特別是冷卻塔因其安裝位置普通間隔居民區較近而成為贊揚最多的噪聲源之一。遺憾的是，目前冷卻塔的降噪措施并非行之有效，如聲屏障對于低頻波的繞射無能為力，隔聲罩會妨礙氣流流動導致熱濕交換不良，對寬頻噪聲吸聲效果差等，這使得冷卻塔的噪聲控制日益遭到人們的注重。原始數據丈量該工程位于沈陽某高檔住宅小區，采用集中供冷方式，2臺方形逆流式冷卻塔安裝在21#樓(居民樓)前的空地上(如圖1所示)，每臺風量為4600m3/min，冷卻水泵的揚程為6.4m，電動機功率為22kW，住戶的平均A聲級噪聲為64.2dB，超越了環境噪聲規范的規定，居民劇烈要求治理冷卻塔的噪聲污染。A聲級噪聲丈量采用丹麥某公司2238mediator噪聲頻譜分析儀和TES20A聲級計對冷卻塔風機導流管口、周圍環境及其住宅小區本底噪聲進展丈量。噪聲特性分析1)間隔軸流風機管口(風機出口處)1m處的A聲級噪聲值到達91dB,這是由于空氣在冷卻塔頂導流管內產生湍流和摩擦，激發的壓力擾動產生噪聲，同時槳葉與空氣作用產生振動向外輻射噪聲。因此初步斷定風機的空氣動力噪聲是主要聲源。2)風機的機械噪聲主要是由于風機旋轉部件的不平衡導致構造發生振動從而引起塔體外表輻射噪聲。由于風機支架與塔體之間安裝了減振器，機械噪聲不是主要要素。3)冷卻塔的循環水經填料層自在下落到落水槽所產生沖擊噪聲的強度與落水速度的平方成正比。冷卻塔噪聲能量主要是經過軸流風機的進出風口向外傳播的，應在此處作重點降噪處置。降噪方案1)在軸流風機出風口設置阻性消聲器，有效阻止噪聲能量的傳播;2)為保證冷卻塔的散熱，不能對其進展封鎖式隔聲處置，為此設置組合式聲屏障來阻止下部噪聲能量的傳播;3)為有效減少噪聲聲波的繞射，在冷卻塔底部設置吸聲隔聲組合式聲屏障吸收低頻噪聲;4)在冷卻塔中部設置阻尼隔聲板和寬頻帶組合式吸聲資料，提高中低頻吸聲效果;

5)落水的高頻噪聲用超細玻璃棉資料吸收。思索到現場實踐情況，方案中的一切降噪設備都進展了防塵、防潮處置，同時不影響冷卻塔的通風和散熱功能，如圖2所示。

圖2降噪方案效果圖降噪方案一、組合式聲屏障設計為保證一切噪聲敏感點都在聲屏障的聲影區內，從而獲得最正確的降噪效果，根據現場情況和聲學計算，確定聲屏障有效高度為3m。聲屏障采用寬頻帶組合吸聲構造和阻尼隔聲板的組合式構造。阻尼隔聲板主要由3部分組成:隔聲板、阻尼涂層和約束層，其構造如圖3所示。采用這種構造不僅可以有效阻斷噪聲能量的傳播，而且可以防止罩板受噪聲聲波鼓勵出現共振景象。圖3阻尼隔音板構造二、導流消聲器設計消聲器大致分為3類:阻性消聲器、抗性消聲器和排空消聲器。其中，阻性消聲器是利用設置在管道內的吸聲資料或吸聲構造使沿管道傳播的噪聲不斷地被吸收，從而到達消聲的目的。由于阻性消聲器的阻力較小，各類風機噪聲多以中、高頻為主，含低頻成分少，而阻性消聲器恰對中高頻噪聲具有較好的消聲效果，所以選用阻性消聲器?，F有的阻性消聲器包括直管式、復合式、片式、盤式和折板式等幾種方式，其中片式消聲器具有消聲量大，阻力較小，導流效果和安裝靈敏的特點，因此選擇在風機出口處安裝片式消聲器。同時，思索到噪聲特點，在設計時特別選用了寬頻吸聲資料。消聲片半厚度D由于冷卻塔的噪聲頻譜帶很寬，而多孔吸聲資料的特性是在中、高頻具有很高的吸聲系數，而對低頻噪聲吸聲系數相對較低，假設只用單一的多孔吸聲資料很難到達理想的降噪效果，所以在本設計中消聲片選用寬頻帶吸聲構造貼附。根據共振頻率fr(Hz)與消聲片半厚度D(m)相乘為常數的關系，以密度為20kg/m3的超細玻璃棉為例，計算如下:frD=40(1)fr=f2×2Ω(2)式(1)，(2)中f2為消聲頻率下限，這里取125Hz；Ω為fr和f2間的倍頻程數,Ω=4/3。fr=