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噪聲與振動污染控制工程基礎

1.1 噪聲與振動的計量和評價

一、噪聲和振動的基本概念

聲音在人們的生活、工作中起著非常重要的作用。聲音的本質就是氣體、液體、固體介質中的質點振動，聲音的產生和傳播都離不開介質的力學振動行為。聲音有有利的一面，也有有害的一面。人們把不和諧的、令人反感的聲音稱為噪聲。要抑制噪聲的發生和傳播，就必須了解噪聲產生的原因和傳播的規律，也就必須具備振動基本知識。

振動是聲音的來源。噪聲是聲音的一種，判斷一個聲音是否屬于噪聲，主觀因素起決定性作用。生理學將對人體有害或人們不需要的聲音稱為噪聲。物理學將和諧的聲音叫做樂音，不和諧的聲音稱為噪聲。噪聲是各種不同頻率和不同強度聲音無規則的雜亂組合，給人煩躁的感覺;噪聲的波形曲線通常是無規則的。

1、聲源：凡是能發出聲音的振動體，都可以稱為聲源。聲音是由于聲源的振動而產生的。聲源可以是固體，液體或氣體。

2、聲波：物體在彈性介質中的機械振動可引起介質密度的改變，這種介質密度變化由近及遠的傳播過程即為聲波。聲波產生和傳播見332頁圖。聲波產生的條件是聲源(機械振動的物體)和彈性媒質。聲波可分為橫波和縱波。聲音的傳播是物體振動狀態的傳播過程，即傳播的是狀態和能量，不是媒質本身。

3、聲場：由聲波存在的媒質區域稱為聲場。可以分為自由聲場、混響聲場、擴散聲場、遠場和近場等。

自由聲場：無反射聲存在的聲場，也表示那些在各向同性的均勻媒質中界面的影響可以忽略的聲場，或者做了強吸聲的消聲室內的聲場。

混響聲場：在比較大的建筑圍護結構內，各壁面存在多次強反射所形成的、以反射聲為主的聲場，稱為混響聲場。

擴散聲場：聲能密度分布均勻，反射的傳播方向為無規律分布的聲場，稱為擴散聲場。混響聲越強烈的聲場越接近擴散聲場。

遠場：指自由聲場中到聲源的距離每增加一倍，聲壓降低至一半的區域。遠場內的媒質瞬時質點速度與聲壓的相位一致。

近場：遠場之內的區域為近場。近場內媒質瞬時質點速度與聲壓的相位不相同。

4、頻率( )：單位時間內媒質質點振動的次數，單位為Hz。

周期( )：質點振動每往復一次所需的時間稱為周期。單位s。 聲音的頻段范圍劃分見333頁表5-1-1。

5、波長( )：在波的傳播方向上，相鄰兩波峰(或相鄰兩波谷)之間的距離稱為波長。波長也是質點的振動經過一個周期聲波傳播的距離。單位是米(m)。

6、聲速( )：聲音在媒質中傳播的速度。單位米/秒(m/s)。 或 聲速是介質溫度的函數，溫度升高聲速增加;聲速還隨大氣壓強的增加而增加;空氣聲速受空氣濕度影響;聲速和媒質的種類有關。聲速表見334頁。

7、聲壓：空氣受到擾動時，空氣壓強就在大氣壓強 附近做迅速起伏變化的波動，并改變為 ，將聲擾動產生的逾量壓強 稱為聲壓。聲壓一般是時間和空間的函數。分為瞬時聲壓和有效聲壓。單位 1Pa=1N/m2,微巴( )，1微巴=0.1Pa。

一定時間間隔內瞬時聲壓對時間的均方根值稱為有效聲壓。 人耳對頻率為1000Hz聲音的可聽閾(即人耳剛剛能察覺到聲音的存在)約為 Pa;剛剛使人耳產生疼痛感覺的聲壓(痛閾聲壓)約為20Pa。

8、頻帶：把寬廣的聲音頻率變化范圍劃分為若干較小的段落，叫做頻帶(頻程)。任一頻帶都有上限頻率 、下限頻率 (這兩個頻率又稱截至頻率)和中心頻率 ，上、下限頻率之間的頻率范圍稱為頻帶寬度，又稱帶寬。

倍頻帶(倍頻程)：如果兩個頻率相差一倍，稱這兩個頻率之間相差一個倍頻帶，即這兩個頻率之比為21，或 ;相差3個倍頻帶意味著兩個頻率之比為23，依此類推，相差n個倍頻帶就意味著兩個頻率之比為 。上限頻率 、下限頻率 和倍頻帶系數n有如下關系： 或 ，一般 越小，頻帶分的越細。

頻帶的中心頻率 是上、下限頻率的幾何平均值， 在噪聲測量中，通用的倍頻帶有n=1時的1/1倍頻帶，簡稱倍頻帶;有n=1/2時的1/2倍頻帶，有n=1/3時的1/3倍頻帶等。其上限頻率值 、下限頻率 和中心頻率值 值分別見337頁表。

9、聲功率：單位時間內聲源輻射出來的總聲能量稱為聲功率。瞬時聲功率 ，它的平均聲功率為： 。

一個聲源發出的聲功率和聲源做功發出的總功率是兩個截然不同的概念，聲功率只是聲源總功率中以聲波形式輻射出去的一小部分功率。聲源聲功率強度的范圍很廣。

10、振動的位移、速度和加速度

設在一簡諧振動中，A為振動的振幅， 為角頻率， 為時間，則可將振動的位移表為 、速度表為 、加速度表為 。

振動位移在研究機械結構強度和變形時有意義;加速度在研究機械疲勞、沖擊和評價振動對人的影響時有重要意義;振動速度和結構輻射噪聲大小有關聯。

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（責任編輯：ldx）

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