一. 噪聲的定義和物理量度

      通常情況下，我們把那些不希望聽見的聲音稱為噪聲，比如環(huán)境噪聲、交通噪聲等。噪聲的大小一般用分貝（dB）這個(gè)物理量來衡量。正常人的聽力范圍在20-20000赫茲（Hz）之間，低于20Hz的聲音為次聲，高于20000Hz的聲音為超聲。次聲和超聲人耳都聽不見，但它是客觀存在的，如老鼠可以聽見次聲，蝙蝠能聽到超聲。

1.頻率、波長(zhǎng)和聲速

頻率:聲源在1秒鐘內(nèi)振動(dòng)的次數(shù)，用f表示，單位為：Hz（赫茲);

波長(zhǎng):延聲波傳播方向,振動(dòng)一個(gè)周期所傳播的距離,用λ表示,單位m(米);

聲速：1秒內(nèi)聲波傳輸?shù)木嚯x，用c表示，單位m/s（米/秒）

它們這間的關(guān)系：c=f×λ

2.聲功率、聲強(qiáng)、聲壓

聲功率(W):單位時(shí)間內(nèi)，聲波通過垂直于傳播方向某指定面積的聲能量。

聲強(qiáng)(I):單位時(shí)間內(nèi)，聲波通過垂直于傳播方向單位面積的聲能量。

聲壓(P):單位面積上壓力的變化。

 

二.常見的聲音分貝值

1.烈性炸藥爆炸聲：     170分貝

2.火箭、導(dǎo)彈發(fā)射場(chǎng)：  150分貝

3.步槍射擊聲：          130分貝

4.飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)：          120分貝

5.切割機(jī)工作：          110分貝

6.燃油發(fā)電機(jī)：          100分貝

7.卡車：                    90分貝

8.繁華街道：               80分貝

9.正常談話：               50分貝

10.安靜房間：             40分貝

11.輕聲耳語：             30分貝

 

三.人對(duì)噪聲的感覺和危害

0-20分貝/很靜、幾乎感覺不到/無危害

20-40分貝/安靜、如輕聲細(xì)語/無危害

40-60分貝/一般、普通室內(nèi)談話/無危害

60-70分貝/吵鬧/有損神經(jīng)

70-90分貝/很吵/腦神經(jīng)細(xì)胞受到破壞

90-100分貝/劇烈爭(zhēng)吵/聽力受損

100-120分貝/難以忍受/一分鐘即暫時(shí)耳聾

120分貝以上/立即逃離/極度耳聾或全聾

 

四.噪聲的頻譜

      任何噪聲都是不止一個(gè)頻率的聲音，而是多個(gè)頻率聲音的合成。有的噪聲高頻的成分多點(diǎn)，聽起來高亢刺耳，如電鋸等，主要噪聲成分都在1000Hz以上，這種噪聲稱之為高頻噪聲；有的噪聲低頻的成分多點(diǎn)，聽起來低沉有力，如空壓機(jī)等，主要噪聲成分都在500Hz以下，這種噪聲稱之為低頻噪聲；而有些高壓風(fēng)機(jī)的噪聲的主要頻率成分多分布在500Hz至1000Hz范圍內(nèi)，這種噪聲稱之為中頻噪聲；有的噪聲的組成從低頻到高頻比較均勻，如紡織機(jī)等，這種噪聲稱之為頻帶噪聲。

 

噪聲的主要特點(diǎn)：

     具備一定強(qiáng)度，用聲壓表示；具有不同的頻率成分，用頻譜表示。“倍頻程和1/3倍頻程”，噪聲的這兩個(gè)特點(diǎn)使我們能夠區(qū)分它們。為了方便，根據(jù)人耳對(duì)聲音頻率變化的反應(yīng)，把可聽到的頻率范圍分成數(shù)段，按每段內(nèi)的聲音強(qiáng)度進(jìn)行分析。

在噪聲測(cè)量中，最常用的是倍頻程和1/3倍頻程分段法。

所謂一個(gè)倍頻程,就是上限頻率比下限頻率高一倍,比如707Hz-1414Hz就是一個(gè)倍頻程,但是1/3倍頻程并不是上限頻率比下限頻率高1/3倍,而是上限頻率是下限頻率的21/3倍,約等于1.26倍。

     在聲學(xué)測(cè)量中，使用濾波器把一段一段的頻率成分選出來進(jìn)行測(cè)量，這種濾波器只允許一定范圍的頻率成分通過，其他的頻率成分不能通過。相應(yīng)的濾波器有倍頻程和1/3倍頻程，濾波器的中心頻率和頻帶寬度要符合GB/T 3241的有關(guān)規(guī)定。以中心頻率（Hz）為橫坐標(biāo)，以聲壓級(jí)（dB）為縱坐標(biāo),作出倍頻帶或1/3倍頻帶的聲壓分布圖，就能直觀的了解噪聲的特性,這個(gè)方法稱為噪聲的倍頻帶或1/3倍頻帶分析法。

     在噪聲控制工作中，了解噪聲源的頻譜相當(dāng)重要，對(duì)某些頻段較高的噪聲進(jìn)行降噪能有效的對(duì)噪聲進(jìn)行控制，針對(duì)性的選用控制方法和聲學(xué)材料，有效合理的降低噪聲。

 

五.噪聲的主觀評(píng)價(jià)和評(píng)價(jià)參數(shù)

     各類噪聲不僅具有不同的響度,不同的頻率,也具有不同的時(shí)間特性。以下介紹一些常用的評(píng)價(jià)方法：

1、響度級(jí)和響度

     聲壓和聲強(qiáng)度都是客觀物理量，聲壓越高，聲音越強(qiáng)；但是它們不能完全反映人耳對(duì)聲音的感覺特性。人耳對(duì)聲音的感覺不僅和聲壓有關(guān)，也和頻率有關(guān)，對(duì)高頻的聲音感覺靈敏，對(duì)低頻的聲音感覺遲鈍，聲壓級(jí)相同但頻率不同的聲音聽起來不一樣響。為了兼顧聲音的物理效應(yīng)，又考慮人耳聽覺得生理效應(yīng)，把聲音的強(qiáng)度和頻率用一個(gè)物理量統(tǒng)一起來，這個(gè)物理量就叫響度級(jí)。

1.1等響曲線

     用1000Hz、40dB聲壓級(jí)的聲音為基準(zhǔn)，用人耳試聽的方法，在別的頻率點(diǎn)上調(diào)節(jié)各自的聲壓級(jí)，使它們聽起來的響度相同，記下各自對(duì)應(yīng)的聲壓級(jí)，在坐標(biāo)紙上連接起來就得到一條1000Hz、40dB聲壓級(jí)等響的曲線。這條等響曲線用1000Hz的聲壓級(jí)數(shù)值來表示它們的響度級(jí)值，單位為方（phon），這里就是40方。同樣，用1000Hz其它聲壓級(jí)的聲音為基準(zhǔn)，可以得到其它的等響度曲線。

1.2響度

     響度級(jí)雖然定量地確定了響度感覺和頻率與聲壓的關(guān)系，但是不能確定這個(gè)聲音比那個(gè)聲音響多少，為此，人們引入了響度這個(gè)物理量來說明。響度的單位為宋(sone)，以40方為1宋，響度級(jí)每增加10方響度增加1倍，50方為2宋，60方為4宋等。以N表示響度，以LN表示響度級(jí)，則它們之間的關(guān)系用下式表示：

N=2(LN-40)/10  或：LgN=0.03(LN-40)

以上公式只適用于純音和窄帶噪聲，對(duì)于一般的寬帶噪聲則要采用響度指數(shù)的計(jì)算方法。

2、聲級(jí)和A聲級(jí)

     聲壓級(jí)只反映聲音的強(qiáng)度對(duì)人響度感覺的影響，不能反映聲音頻率對(duì)響度感覺的影響，響度級(jí)和響度解決了這個(gè)問題，但用它們來反映人們對(duì)聲音的主觀感覺過于復(fù)雜，于是又提出了聲級(jí)，即計(jì)權(quán)聲壓級(jí)的概念。聲級(jí)就是用一定計(jì)權(quán)網(wǎng)絡(luò)測(cè)量得到的聲壓級(jí)。

     在聲學(xué)測(cè)量?jī)x器中，通常根據(jù)等響度曲線，設(shè)置一定的頻率計(jì)權(quán)網(wǎng)絡(luò)使接收的聲音進(jìn)行頻率濾波，以模仿人耳的響度感覺特性。由于這樣的計(jì)權(quán)網(wǎng)絡(luò)太多，代表性的選擇A、B、C三種計(jì)權(quán)網(wǎng)絡(luò)。

     A計(jì)權(quán)：模擬人耳對(duì)40方純音響度的響應(yīng)，當(dāng)信號(hào)通過時(shí)，其低頻段、中頻段有較大衰減。

     B計(jì)權(quán)：模擬人耳對(duì)70方純音響度的響應(yīng)，當(dāng)信號(hào)通過時(shí)，其低頻段有一定的衰減。

     C計(jì)權(quán)：模擬人耳對(duì)100方純音響度的響應(yīng)，當(dāng)信號(hào)通過時(shí)，在整個(gè)頻率范圍內(nèi)有近乎平直的響應(yīng)。

     利用具有一定頻率計(jì)權(quán)的聲學(xué)測(cè)量?jī)x器對(duì)聲音進(jìn)行聲壓級(jí)測(cè)量，所得到的讀數(shù)稱為計(jì)權(quán)聲壓級(jí)，簡(jiǎn)稱聲級(jí)，單位為dB。用什么計(jì)權(quán)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)在測(cè)量值后面注明，如66dB（A）或者A聲級(jí)66dB。在實(shí)際測(cè)量中，利用A聲級(jí)能較好的反映噪聲對(duì)人的吵鬧感覺和人耳聽力的損傷程度，因此，現(xiàn)在都用A聲級(jí)來作為噪聲評(píng)價(jià)的基本量，如果不另做說明，都是指A聲級(jí)。比對(duì)A、B、C聲級(jí)的讀數(shù)，可以判斷噪聲的頻率特性。如果A、B、C聲級(jí)的讀數(shù)基本相同，該噪聲屬于高頻特性；如果B、C聲級(jí)的讀數(shù)基本相同，但大于A聲級(jí)，該噪聲屬于中頻特性；如果C聲級(jí)大于B聲級(jí)，B聲級(jí)又大于A聲級(jí)，該噪聲屬于低頻特性。有的測(cè)量?jī)x器中有D計(jì)權(quán)網(wǎng)絡(luò)，主要用于航空噪聲的測(cè)量。用D計(jì)權(quán)網(wǎng)絡(luò)測(cè)得的D聲級(jí)再加7dB，就直接得到飛機(jī)噪聲的感覺噪聲。

     還有E計(jì)權(quán)：根據(jù)響度計(jì)算方法做出來的，也叫人耳計(jì)權(quán)；SI計(jì)權(quán)是用來衡量噪聲對(duì)語言干擾的。

3、等效連續(xù)聲級(jí)Leq

     A聲級(jí)能較好地反映人耳對(duì)噪聲的強(qiáng)度和頻率的主觀感覺，對(duì)于一個(gè)連續(xù)穩(wěn)定的噪聲，它是一個(gè)較好的評(píng)價(jià)方法。但是對(duì)于起伏的或不連續(xù)的噪聲，很難確定A聲級(jí)的大小。例如交通噪聲，有車通過或無車通過時(shí)的噪聲不一樣，很難說出噪聲的確定值，人們用噪聲能量平均的方法來評(píng)價(jià)噪聲對(duì)人的影響，這就是等效連續(xù)聲級(jí)，用Leq表示。這里任然使用A計(jì)權(quán)，故也稱等效連續(xù)A聲級(jí)。

     等效連續(xù)聲級(jí)的定義：在聲場(chǎng)的某一位置上，用某一段時(shí)間能量平均的方法，將間歇出現(xiàn)或變化的A聲級(jí)，以一個(gè)A聲級(jí)的值來表示該段時(shí)間里的噪聲大小，并稱這個(gè)聲級(jí)為此段時(shí)間的等效連續(xù)聲級(jí)：

Leq=10lg{ 1/T∫0T［PA(t)/P0］2dt}=10lg(1/T∫0T100.1LAdt)

式中PA(t)是瞬時(shí)A計(jì)權(quán)聲壓；P0是參考聲壓（2﹡10-5Pa）；LA是變化A聲級(jí)的瞬時(shí)值，單位dB；T是某段時(shí)間的總量。

對(duì)于連續(xù)的穩(wěn)定噪聲，等效連續(xù)聲級(jí)就等于測(cè)得的A聲級(jí)。

4、噪聲暴露量E（噪聲劑量DL）

     一個(gè)人在噪聲環(huán)境下工作，也就是暴露在噪聲環(huán)境下，噪聲對(duì)人的影響不僅與噪聲的強(qiáng)度有關(guān)，而且與噪聲暴露的時(shí)間有關(guān)。為此，人們提出了噪聲暴露量，并用E表示，單位為Pa2.h(帕2.小時(shí))。

噪聲暴露量E的定義：噪聲的A計(jì)權(quán)聲壓值平方的時(shí)間積分，即：E=∫0T［PA(t)/P0］2dt

式中：PA(t)是瞬時(shí)A計(jì)權(quán)聲壓；T是測(cè)量時(shí)間（h）。

1Pa2.h相當(dāng)于84.95dB≈85dB聲級(jí)暴露了8h。如果時(shí)間縮短一半，聲級(jí)增加了3dB，噪聲暴露量不變。

某一時(shí)間段內(nèi)的等效連續(xù)聲級(jí)Leq與噪聲暴露量E之間的關(guān)系如下：Leq=（10lgE/TP02)dB

有的國(guó)家將噪聲暴露量用噪聲劑量來表示，并以規(guī)定允許的噪聲暴露量作為100%，例如規(guī)定的噪聲暴露量為1Pa2.h為100%，0.5Pa2.h為50%，2Pa2.h就為200%。

5、晝夜等效聲級(jí)Ldn

     晝夜等效聲級(jí)是考慮到噪聲在夜間對(duì)人的影響比白天嚴(yán)重，而對(duì)夜間噪聲進(jìn)行增加10dB加權(quán)處理后的等效連續(xù)聲級(jí)。晝夜等效聲級(jí)是以平均聲級(jí)和一天里的作用時(shí)間為基礎(chǔ)的公眾反應(yīng)評(píng)價(jià)量，用Ldn表示。其表示式如下：

Ldn=10lg{1/24[td×10Ld/10+tn×10(Ln+10)/10］}

其中：Ldn--晝夜等效聲級(jí) Ld—白天的等效聲級(jí) Ln—夜間的等效聲級(jí)  單位均為：dB

td—白天的噪聲暴露時(shí)間          tn—夜間噪聲暴露時(shí)間    單位均為：h

晝間：是指6:00至22:00之間的時(shí)間段，為16小時(shí)。

夜間：是指22:00至6:00之間的時(shí)間段，為8小時(shí)。

Ld =10lg(1/N0.1Leqi)

Ln =10lg(1/N0.1Leqi)

6、累計(jì)百分?jǐn)?shù)聲級(jí)LN

     由于環(huán)境噪聲往往呈現(xiàn)不規(guī)則且大幅變動(dòng)的情況，因此需要采用統(tǒng)計(jì)的方法，用不同的噪聲值出現(xiàn)的概率或累積概率來表示，這就引入了LN這個(gè)概念。

LN:在測(cè)量時(shí)間內(nèi)高于此聲級(jí)所占的時(shí)間(或采樣數(shù))的百分比(N%)。

常用的N取值為：5,10,50,90,95。比如L10=80dB，表示在整個(gè)測(cè)量時(shí)間內(nèi)噪聲超過80dB的時(shí)間(或采樣數(shù))占10%。

L10相當(dāng)于峰值平均噪聲級(jí)；L50相當(dāng)于平均噪聲級(jí)；L90相當(dāng)于背景噪聲級(jí)（自身噪聲)。

7、聲暴露級(jí)LAE(國(guó)外資料常見SEL)對(duì)于單次或離散噪聲事件，如鍋爐超壓放氣，飛機(jī)的一次起飛或降落過程，一輛汽車駛過等等，可用聲暴露級(jí)來表示這一噪聲事件的大小，用LAE表示。

LAE=10lg{1/T0∫t1t2［PA2(t)/P02］dt}

式中：PA(t)為聲壓；P0為參考聲壓；t1、t2為該噪聲事件對(duì)聲能有顯著貢獻(xiàn)的足夠長(zhǎng)的時(shí)間間隔的起始和終止時(shí)間（t2-t1）。T0為參考時(shí)間，一般不注明時(shí)取1秒。

在確定（t2 - t1）時(shí)間間隔時(shí)，可去最高聲級(jí)以下降低10dB以內(nèi)的總能量計(jì)算。

如果在T時(shí)段內(nèi)有n個(gè)單次噪聲事件，其聲暴露級(jí)分別為L(zhǎng)AEi,則T時(shí)段內(nèi)的等效聲級(jí)為：

LAeq,T=10lg(t0/T0.1LAEi)

8、標(biāo)準(zhǔn)偏差SD

   SD主要是對(duì)噪聲數(shù)據(jù)的離散性做個(gè)量化。如果數(shù)據(jù)都是一樣的，SD的值就是0，如果噪聲數(shù)據(jù)起伏大，SD的值就大。

SD的數(shù)值和L10,L50,L90的關(guān)系:

L10=Leq+0.4SD+0.9（dB）

L50=Leq-0.8SD+0.4（dB）

L90=Leq-1.15SD-2（dB）

9、噪度Na和感覺噪聲級(jí)LPN、有效感覺噪聲級(jí)LEPN及計(jì)權(quán)等效連續(xù)感覺噪聲級(jí)LWECPN

     隨著航空事業(yè)的發(fā)展，飛機(jī)噪聲對(duì)人的危害日趨嚴(yán)重，為了評(píng)價(jià)航空噪聲的影響，人們提出了感覺噪聲級(jí)LPN和噪度進(jìn)行評(píng)價(jià)。

噪度Na：在中心頻率為1000Hz的倍頻帶上，聲壓級(jí)為40dB的噪聲為1吶（noy），將噪度轉(zhuǎn)換成分貝指標(biāo)，稱為感覺噪聲級(jí)LPN。

由測(cè)量所得的倍頻程或1/3倍頻程聲壓級(jí),利用等噪度曲線轉(zhuǎn)換為各頻帶的噪度（吶）,根據(jù)下式算出總噪度N:

N=

其中，Nm是各噪度中最大的一個(gè)；是所有頻帶噪度之和；F是系數(shù)，對(duì)于倍頻程為0.3，對(duì)于1/3倍頻程為0.15。

然后，由下式，將總噪度轉(zhuǎn)化為感覺噪聲級(jí)：

LPN=40+33.3lgN

實(shí)際運(yùn)用中，可以用A聲級(jí)+13dB或D聲級(jí)+7dB來估算，這就大大簡(jiǎn)化了測(cè)量和計(jì)算。

在感覺噪聲級(jí)LPN的基礎(chǔ)上，對(duì)持續(xù)時(shí)間和可聽純音及頻率修正后，得到的量，這就是有效感覺噪聲級(jí)LEPN：

LEPN=10lg(0.1LTPNi)-13

計(jì)權(quán)等效連續(xù)感覺噪聲級(jí)LWECPN=LEPN+10(N1+N2+N3)-39.4,其中:

N1：白天的飛行架次；N2：傍晚的飛行架次；N3：夜間的飛行架

10、峰值聲壓級(jí)LPEAK、峰值C聲壓級(jí)LCPEAK

     峰值聲壓級(jí)指的是峰值聲壓平方與基準(zhǔn)聲壓平方的比的以10為底的對(duì)數(shù)的10倍,峰值聲壓為一定時(shí)間間隔內(nèi),在標(biāo)準(zhǔn)頻率計(jì)權(quán)或測(cè)量頻帶下的最大瞬時(shí)聲壓的絕對(duì)值。單位為分貝(dB)。

峰值不等同于最大聲級(jí)，沒有時(shí)間計(jì)權(quán)，不經(jīng)過RMS計(jì)算。峰值不能由最大值計(jì)算出來。

LPEAK一般用于職業(yè)噪聲測(cè)量，用于測(cè)量持續(xù)時(shí)間很短的脈沖聲。一般峰值不用于環(huán)境測(cè)量，尤其是有風(fēng)的環(huán)境，一陣風(fēng)可以導(dǎo)致很高的LCPEAK讀數(shù)。

11、聲級(jí)計(jì)的時(shí)間計(jì)權(quán):快(F)、慢(S)、脈沖(I)

     聲級(jí)計(jì)的時(shí)間計(jì)權(quán)指聲級(jí)計(jì)對(duì)聲壓變化的反應(yīng)方式，它是波動(dòng)信號(hào)的指數(shù)平均值，提供了易于讀取的值。

     慢速的時(shí)間常數(shù)為1000毫秒，快速的時(shí)間常數(shù)為125毫秒，脈沖時(shí)間常數(shù)為35毫秒。

     慢速用于測(cè)試穩(wěn)態(tài)信號(hào)（純音或持續(xù)平穩(wěn)的聲音）；快速用于測(cè)試瞬態(tài)信號(hào)(如說話聲);脈沖用于測(cè)試脈沖信號(hào)(如槍聲)。一般默認(rèn)使用快速(F)測(cè)試，當(dāng)聲級(jí)計(jì)顯示值變化過大,無法準(zhǔn)確讀數(shù)時(shí),用慢速(S)。

 

    在具體測(cè)試中，須按測(cè)試規(guī)范的要求選擇時(shí)間計(jì)權(quán)的種類。

 

 

 

(責(zé)任編輯：金利儀器d)