矿山噪声污染及防治.ppt

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1、Chap.4 矿山噪声污染及防治,随着矿山机械化水平的提高和强化开采的结果矿山环境的特殊性，使矿山特别是井下工作面噪声问题日益突出。矿山安全条例第五十四条规定：“井下工人作业地点，噪声不得超过90分贝(A)。超过时应采取消音或其它防护措施。”测定表明，在采矿环境中工作的人有50-80遭受听觉损坏，而美国60岁以上的矿工100有不同程度耳聋。噪声污染不仅危及矿山工人的身体健康、降低工作效率和劳动生产率，而且容易发生工伤事故和干扰通风系统的正常运行。,4.1 振动、声波和噪声4.2 噪声的物理量度4.3 噪声的主观评价4.4 噪声危害、容许标准和测量技术4.5 噪声的控制原理和方法4.6 矿山机械

2、设备噪声控制,目 录,4.1 振动、声波和噪声,4.1.1 振动与声波4.1.2 描述振动的三个物理量4.1.3 描述波动的三个物理量4.1.4 噪声4.1.5 声波的传播与衰减特性,4.1.1 振动与声波,在我们生活的环境中每时每刻都能听到各种各样的声音，如汽车声音、说话声音等。很多信息是通过声音传播的，如唱歌-人的心情，说话-人的感情或意愿，听到火车声音-反应等。声音与人类的关系如此密切，那么它是怎么产生的呢？又是怎么传播的呢？怎么样来度量？,声音是怎样产生的将手指按住自己的喉头两侧后说话用手拔动张紧的琴弦用手搅动水风吹动树叶哗哗响结论：声是由物体的振动产生的。一切发声物体都在振动，振动停

3、止，声音停止。,4.1.1 振动与声波,4.1.1 振动与声波,敲击锣面时，锣面向外（右）运动，靠近锣面的空气受压缩，空气介质的质点密集，空气密度加大；当锣面向内（左）运动时，又使这部分空气介质体积增大，质点变稀，空气密度减小。如此往返，靠近锣面的空气时疏时密，带动邻近空气质点由近及远依次推动起来，这一密一疏的空气层就形成了传播的声波，作用于人耳，产生声音。,图3-1 声音的产生和传播,4.1.1 振动与声波,注意：声音在介质中传播的只是运动的形式，而介质本身并不被传走，只是在它平衡的位置来回振动。声音的传播就是物体振动形式的传播，故称声音为声波。产生声波的振动源为声源；介质中有声波存在的区域

4、称为声场。声波传播方向称为声线。,4.1 振动、声波和噪声,4.1.1 振动与声波4.1.2 描述振动的三个物理量4.1.3 描述波动的三个物理量4.1.4 噪声4.1.5 声波的传播与衰减特性,4.1.2 描述振动的三个物理量,声音来自声源的振动，故振动特性对声的性质影响很大。而物体的振动通常用振幅、频率和相位表示。x=Asin(2ft+0)这三个物理量是互相独立的。,图3-2 振动示意图,4.1 振动、声波和噪声,4.1.1 振动与声波4.1.2 描述振动的三个物理量4.1.3 描述波动的三个物理量4.1.4 噪声4.1.5 声波的传播与衰减特性,4.1.3 描述波动的三个物理量,振动在介

5、质中的传播称为波。波动与振动不同，振动是振动质点的位移随时间而变化，波动则是介质中各处质点的位移随时间和空间分布不同而变化。波速c=频率f波长 其中任两个与振幅一起构成描述波动的三个物理量。,4.1.3 描述波动的三个物理量,声音在不同的介质中传播速度不同。在空气中的传播速度与温度有关，0-332m/s，每升高1，声速约增加0.6m/s。c=332+0.6T 水中：1450m/s，钢铁中：5000m/s。当波速一定时，频率低的波长越长。在控制低频声和高频声的技术措施上不同。,4.1 振动、声波和噪声,4.1.1 振动与声波4.1.2 描述振动的三个物理量4.1.3 描述波动的三个物理量4.1.

6、4 噪声4.1.5 声波的传播与衰减特性,4.1.4 噪声,物理学：声强和频率杂乱无章、没有规律的声音。广义：人们生活和工作所不需要的声音叫噪声；噪声是声波的一种，具有声波的一切特性。根据不同的分类依据进行分类。,4.1.4 噪声,声源 不同,空气动力性噪声,机械性噪声,电磁性噪声,由于气体中有了涡流或发生了压力突变，引起气体扰动而产生，如凿岩机、扇风机、鼓风机、空气压缩机等产生的噪声。,4.1.4 噪声,声源 不同,空气动力性噪声,机械性噪声,电磁性噪声,由于撞击、摩擦、交变的机械应力作用下，机械的金属板、轴承、齿轮等发生振动而产生的。如球磨机、破碎机、电锯等产生的噪声。（由此判断机器运行情

7、况）,4.1.4 噪声,声源 不同,空气动力性噪声,机械性噪声,电磁性噪声,由于磁场脉动、磁场伸缩、引起电气部件振动而产生的。如电动机、变压器等产生的噪声。,4.1.4 噪声,频谱不同,有调噪声,无调噪声,含有非常明显的基频和伴随着基频的谐波，这种噪声大部分是由旋转机械（如扇风机、空气压缩机）产生的。,没有明显的基频和谐波的噪声，如脉冲爆破声、排气放空等。,4.1 振动、声波和噪声,4.1.1 振动与声波4.1.2 描述振动的三个物理量4.1.3 描述波动的三个物理量4.1.4 噪声4.1.5 声波的传播与衰减特性,4.1.5 声波的传播与衰减特性,声学概念声波的反射、折射、绕射和干涉声波的自

8、然衰减,声学概念,波线：声波的传播方向波前：某一时刻，相位相同的各点连成的轨迹曲线面 球面波：波前为球面平面波：波前为平面,图3-3 波前、波面、波线示意图,声学概念,声场：声波影响和波及范围,自由声场,扩散声场,大多数场合为半扩散，介于前两者之间，如工矿企业、住宅等。,半扩散声场,无边界、媒质均匀且各向同性的声场此声场中的声波在任何方向传播都无反射，如室外开阔的旷野、消声室等。,与自由声场完全相反，声波接近全反射。,声波的发射、折射、绕射和干涉,反射和折射,声波在传播过程中，遇到障碍物、不均匀介质和不同介质时的现象。,当两种介质的声阻抗率c接近时，声波几乎全部由第一种介质进入第二种介质，全部

9、透射出去；当第二种介质的声阻抗率远远大于第一种介质的声阻抗率时，声波大部分都会被反射回去，透射到第二种介质的声波能量是很小的。,图3-4 声波的入射、反射和折射,声波的发射、折射、绕射和干涉,反射和折射温度和风速,图3-5 声在空气中传播的折射,白天地面吸收太阳热能，自地面向上，温度降低，声速变小,夜晚地面温度下降的快，靠近地面声速小,风速顺风声速随高度增加逆风有声影区,声波的发射、折射、绕射和干涉,绕射和干涉,当声波频率低、波长较长、障碍物尺寸比波长小得多时，声波将绕过障碍物继续向前传播。,若障碍物上有小孔洞，声波仍能透过小孔扩散向前传播。,图3-6 声在空气中传播的绕射,声波的发射、折射、

10、绕射和干涉,绕射和干涉,当几个声源发出的声波在同一种介质中传播时，它们可能会在空间某点上相遇，相遇处质点的振动是各波引起振动的合成。,当两个频率相同的声波，以同样的相位到达某一定点时，两个声波加强，其合成振幅为两个波幅之和；当两个波的相位相反，互相减弱，其合成振幅为两个波幅之差。这种现象称为波的干涉。,声波的自然衰减,声波在任何声场中传播都会有衰减，原因有二：,一是声波传播中，波前的面积随传播距离的增加而不断扩大，使单位面积上通过的声能相应减少，这种随距离增加而衰减，叫扩散衰减。,二是声波在介质中传播时，由于介质的内摩擦、黏滞性、导热性等特性使声能不断被介质吸收转化为其他形式的能量，是声强逐渐

11、衰减，称为吸收衰减。,声波的自然衰减,声源的形状和大小不同时，其衰减的快慢不同。根据声源的形状和大小，分为：点、线、面声源。,图3-7 声源类型（点、线、面）,声波的自然衰减,图3-8 声源随距离增加的扩散衰减,点声源在自由声场中传播，距离每增加一倍，声压级衰减6dB。,rl/，r 每增加一倍，声压级衰减3dB；rl/，r 每增加一倍，声压级衰减6dB；,ra/，声压级无变化；a/b/，r 每增加一倍，声压级衰减6dB,声波的自然衰减,声波的吸收衰减,声波在介质中传播，能量会不断地被介质吸收而转化为其他形式的能量。,这种衰减与声波的频率()、介质的成分、温度()、湿度()等有关。,Lp=LW-

12、Ar-Ac,Lp：离开声源某个距离上的声压级,LW：声源的声功率级,Ar：由声波扩散带来的衰减,Ac：由介质吸收带来的衰减,4.1 振动、声波和噪声4.2 噪声的物理量度4.3 噪声的主观评价4.4 噪声危害、容许标准和测量技术4.5 噪声的控制原理和方法4.6 矿山机械设备噪声控制,目 录,4.2.1 声压与声压级4.2.2 声强与声强级4.2.3 声功率与声功率级4.2.4 分贝的运算方法4.2.5 频谱分析,4.2 噪声的物理量度,声压P：声源振动时，空气介质中压力的改变量。牛顿/米2或帕（Pa）声压越大，人耳感觉越响，反之则小。人耳能听到的声音最低界限称闻阈，对于1000Hz的基音，正

13、常人的闻阈声压为210-5Pa；能使人耳产生疼痛感觉的界限称痛阈，正常人的痛阈声压为20Pa，如果痛阈声压超过20Pa后，人耳在此声压作用下，就会破裂出血，造成耳聋。二者相差百万倍，故用声压的绝对值来衡量声音的强弱，不是很方便，而且人耳对此范围内的微小变化、分辨力又差，因此，采用声压级来表示。,4.2.1 声压和声压级,声压级 Lp10lgP2/P0220lgP/P0 Lp声压级（dB）；p声压（Pa）；p0基准声压，为210-5Pa，该值是对1000Hz声音人耳刚能听到的最低声压。用声压级代替声压的好处是把闻阈与痛阈声压差值从数百万倍改为0120 dB的范围，这样就简单多了。,4.2.1 声

14、压和声压级,4.2.1 声压与声压级4.2.2 声强与声强级4.2.3 声功率与声功率级4.2.4 分贝的运算方法4.2.5 频谱分析,4.2 噪声的物理量度,声强I：在单位时间内，通过与声波传播方向垂直的单位面积上的声能量。用I表示，单位为W/m2。声压与声强关系 IP2/c 空气密度；c 声速。声强级 LI10lgI/I0 LI声强率级（dB）；I声强（W/m2）;I0基准声强，1000Hz时纯音的闻阈声强为10-12W/m2。,4.2.2 声强和声强级,4.2.1 声压与声压级4.2.2 声强与声强级4.2.3 声功率与声功率级4.2.4 分贝的运算方法4.2.5 频谱分析,4.2 噪声

15、的物理量度,4.2.3 声功率和声功率级,声功率：是表示声源特性的物理量，是指声源在单位时间内向外辐射出的总声能。在噪声监测中，声功率是指声源总声功率。单位为W。声源辐射声音本领的大小声功率与声强的关系 I=W/4r2 r测试点到辐射中心（如产生噪声的机器）距离，m。可见，声强大小随着与声源距离的增大而迅速降低。,4.2.3 声功率和声功率级,声功率级：声源发射的声功率W与基准声功率W0的比值取常用对数再乘以10的数值，用LW表示。LW=10lgW/W0 W0基准声功率，1000Hz时纯音的闻阈声强为10-12W。,声功率级与声强级一样，无法直接测定，需要在特定条件下测出声压级进行推算。,4.

16、2.1 声压与声压级4.2.2 声强与声强级4.2.3 声功率与声功率级4.2.4 分贝的运算方法4.2.5 频谱分析,4.2 噪声的物理量度,4.2.4 分贝的运算方法,分贝定义：（dB）decibel 声音的单位，指两个相同的物理量（例如A1和A0）之比取以10 为底的对数并乘以10（或20）。n10lgA1/A0 其中：A0基准量（或参考值）A1被量度量分贝运算：声压级的相加、声压级相减、声压级平均值,声压级的相加,当几个性质相同的声源相加时，其总声压仍是各个声压的均方根值，则有,p2=p12+p22+p32+pn2,声压级的相加不是简单地算术值相加，必须按对数运算的规律进行。例如几个声

17、压相等的声压，其总声压则为，而总声压级为,当n=2时，Lp=L+3，即：比一个噪声源的声压级高3dB。,声压级的相加,若求两个不同的声压级分贝的和，其运算则为：,取反对数，得,，得,声压级的相加,不同分贝值的两个噪声合成时，合成后的分贝值是原较大的分贝值再加增值M，而增值M可由表查出：,当所要相加的噪声源较多，最好先按大小顺序排列，然后两个两个计算，步骤如下：首先，计算两个声源的差值L1-L2，然后据此查表得M，最后在最大声源的分贝数加上增值M，就是两个声源的合成。,声压级的相加,【例4.1】求92、93、88、90分贝的总声压级。,88 90 92 93,（2）2.1,90+2.1=92.1

18、,（0.1）3,92.1+3=95.1,（2.1）2.1,95.1+2.1=97.2,取97,声压级相减,在具有环境噪声条件下测出来的机器噪声，为了测得该机器的纯噪声，就需要计算总噪声和环境噪声的差数。Lp=Lp1-N，N值随L1-L2而变化，经计算各L1-L2相应N值，见下表。,声压级平均值,先求出能量平均值，再求分贝值，最后求声压级平均值。,对于工业噪声测定，可按如下近似方法计算声压级平均值。当分贝值相差0-5dB，可直接取算术平均值；当分贝值相差在5-10dB，可取算术平均值再加1dB。,4.2.1 声压与声压级4.2.2 声强与声强级4.2.3 声功率与声功率级4.2.4 分贝的运算方

19、法4.2.5 频谱分析,4.2 噪声的物理量度,频谱分析,声源振动的快慢决定了其发声音调的高低。可听音：20-20000Hz的声音（次/秒）次音：低于20Hz的声音超音：高于20000Hz的声音,从20-20000Hz的可听音，具有1000倍的变化范围。为了方便表示，将其分为几个频段，称为频带或频程。噪声测量中，最常用的是倍频程（2:1）和1/3频程。,频谱分析,目前，常用的倍频程中心频率：31.5、63、125、250、500、1000、2000、4000、8000、16000，单位为Hz。如某倍频程的中心频率为fc，该频带上下限分别为fu、fl，则中心频率，。这十个倍频程将可听音全部表示出

20、来，大大简化了噪声测定工作。实际现场只用63-8000Hz这8个倍频程。,噪声,声压和声压级是噪声的物理参数。但是，在实际生活中，人耳对声音的感觉不仅与声压级有关，而且和频率有直接关系。声压级相同而频率不同的两种声音，听起来不一样响。人耳对高频声敏感，对低频声迟钝。如：空气压缩机和汽车内的噪声，声压级都是90dB，但对人耳的感觉，前者比后者要响，只因为前者是高频音，后者是低频音。客观存在的物理量与人耳的主观感觉量相统一。,4.1 振动、声波和噪声4.2 噪声的物理量度4.3 噪声的主观评价4.4 噪声危害、容许标准和测量技术4.5 噪声的控制原理和方法4.6 矿山机械设备噪声控制,目 录,4.

21、3.1 等响曲线、响度和响度级4.3.2 声级计的计权网络、A声级、和等效连续A声级 噪声评价数NR,4.3 噪声的主观评价,4.3.1 等响曲线、响度和响度级,主客观的差异主要是由声波频率不同引起的，与波形有一定关系。当声音频率变化时，就需要在各种条件下进行人的听力试验，这种实验得出的曲线称为等响曲线。等响曲线就是根据大量典型听者认为响度(人耳对声音强弱的主观感觉)相同的纯音声压级与频率关系而得出的。由于人耳对不同频率的声音主观感觉不同，所以对应每个频率都有各自的闻阈声压级和痛阈声压级。,4.3.1 等响曲线、响度和响度级,响度级单位为方（phon）。闻阈线为零方 响度线，痛阈线为 120方

22、 响度线。凡在同一条曲线上各点，代表着不同频率和声压级但响度相同，每条等响曲线所代表响度级（方）值的大小，是由该曲线在1000Hz时的声压级的dB值而定的。即：选取1000Hz纯音作为基准音，其噪声听起来与基准纯音一样响，则噪声响度级（方）值就是等于该纯音的声压级值。如某噪声听起来与频率1000Hz的声压级85dB的基准音一样响，则该噪声响度级就是85方。因此，响度级就将声压级和频率用一个单位统一起来，它既考虑了声音的物理效应，又考虑了声音对人耳听觉的生理效应，是人们对噪声的主观评价的基本量之一。,4.3.1 等响曲线、响度和响度级,由图可知：人耳对高频音敏感，对低频音不敏感。如60方，100

23、Hz67dB，3000-4000Hz52dB。当声压级小和频率低时，声压级值(dB)和响度级值(方)的差别很大。如声压级为40dB的50Hz的低频音是听不到的，响度级还不到1方。当声压级高于100dB时，等响曲线已渐拉平。说明声音达到一定程度时，人耳已不易分辨高、低频声，此时声音的响度只决定于它的声压级而与频率无关。,图中，横坐标为频率，纵坐标为声压级，二者都是声音的客观物理量。而每条曲线代表不同频率和声压级但响度相同,4.3.1 等响曲线、响度和响度级,用响度表示噪声的大小比较直观，可直接算出声音增加或减少的百分比。如，噪声源经消声处理后，响度级从120方(响度为256宋)降低到90方(响度

24、为32宋)，则总响度降低为,响度级是一个相对量，有时需要用绝对量来表示，即响度，单位为宋(sone)。1宋响度=40方的响度级，响度级每增加10方，响度增加1倍，即50方=2宋，60方=3宋。其换算关系：S响度，宋；LS响度级，方,4.3.1 等响曲线、响度和响度级,一般噪声总响度计算：先测出噪声的频带声压级，然后从相应的表中查出各频带的响度指数，再按下式计算总响度。,St总响度；Sm频带中最大的响度指数；Si所有频带响度指数和；F常数，对倍频带、1/2倍频带和1/3倍频带分别为0.3、0.2和0.15。,【例3.2】长宁号客轮机舱噪声测定如下：,解：总响度St=Sm+0.3(39.31-17

25、.5)=24 sone再将总响度24sone，换算成响度级为86phon。,4.3.1 等响曲线、响度和响度级4.3.2 声级计的计权网络、A声级、和等效连续A声级 噪声评价数NR,4.3 噪声的主观评价,计权网络和A声级,噪声控制工程中，为使声音的客观物理量和人耳听觉主观感受近似一致，人们在声级计中设置了四档，其中一档称线性网络，用来反映客观声压级，对任何频率均无衰减；其他三档是参考等响曲线设置的A、B、C三条计权网络。,C网络是模拟100phon的等响曲线倒立后的形状，在整个可听频率范围内有近乎平直的特性。即对可听声频率基本不衰减，故C计权网络代表总声压级；,B网络是模拟70phon的等响

26、曲线倒立形状，对低频段500Hz以下的声压级有较大衰减。,A网络与40phon的等响曲线倒立形状接近，它对高频敏感，对低频不敏感，这正与人耳对噪声的主观感觉近似一致。,因此，近年来，在噪声测量中，人们就用A网络测得声压级代表噪声响度大小，称A声级或分贝。,图4-15 几种计权网络的频率响应,计权网络和A声级,利用A、B、C三档声级读数可略了解噪声频谱特性。由图可见：当LALB=LC时，表明噪声的高频成分较突出；当LC=LBLA时，表明噪声的中频成分较多；当LCLBLA时，表明噪声是低频特性。,图4-15 几种计权网络的频率响应,计权网络和A声级,A声级：可用仪器直接测量。可从测量的8个倍频带声

27、压级，查该表求出相应中心频率的衰减值，然后再分别将8个倍频带声压级加上相应的衰减值，并将8个声压级求和，即为A声级，表达式为：,曲线中有关频率处的具体数值如下：,LAA声级，dB;Lpi某倍频带声压级，dB；Ai不同频率计权衰减，dB；i1，2，8代表倍频带中心频率63，125，250，500，1000，2000，4000，8000Hz。,等效连续A声级,有间歇暴露的几个不同声级噪声，如何来表示该段时间的噪声大小？某工人，有时在A车间，有时在B车间，如何来计算或表示其受噪声影响状况？,等效连续A声级,在声场中的某一位置上，用某一段时间内能量平均的方法，将间歇暴露的几个不同A声级噪声，用一个A声

28、级来表示该段时间的噪声大小，这个声级即为等效连续A声级。用Leq表示，单位为dB。等效连续A声中用下式表示：,式中：Leq等效连续A声级，dB;T某段时间的时间总量，s；LA声级变化的瞬时值，dB。,等效连续A声级,我国1979年颁布的工业企业噪声检测规范对等效声级的测量方法做了具体规定，其方法是：将抽样测量数据按声级大小及持续时间进行整理。整理时声级从小到大排列，分成5dB一段并以中心声级表示，可列成表格。用中心声级表示的各段为：80、85、90、95、100、105、110、115dB。其中80dB表示78-82dB范围，85dB表示83-87dB范围，以此类推。每个工作日内，各段声级总量

29、暴露时间统计出来，填入表中，便可计算等效连续声级。,各段中心声级和相应的暴露时间,等效连续A声级,以每天8小时为基础，低于78dB不予考虑，则每天的等效连续A声级可按下式近似计算：,【例3.3】某厂锻工作业，在8h的工作日内，暴露在112dB下为1h，102dB下为0.5h，93dB下为1h，86dB下为50min，其余时间均处在80dB以下。求该工种在一个工作日内等效A声级为多少？,式中：n段数;Tn第n段噪声级在1个工 作日内的暴露时间，min。,解：将已知数据代人表中，然后按公式计算，如下：,该工种在一个工作日内等效连续A声级为101dB。,噪声评价数 NR,国外普遍采用A声级作为噪声的

30、评价标准，因为它是对噪声的所有频率的综合反映，而且很容易测量。但是，A声级不能代替频带声压级来评价噪声。因为不同的频谱形状的噪声可以是同一A声级值。所以，若想较细致地确定各频带噪声标准，还需用“噪声评价数NR”来评价噪声。国际标准化组织ISO推荐使用一族噪声评价线，即NR线。,噪声评价数 NR,曲线NR数为噪声评价曲线的号数，它等于中心频率为1000Hz的倍频程声压级的分贝数。它的噪声级范围为0-130dB，适用于中心频率从31.5到8kHz的9个倍频程。各倍频程声压级Lp与NR数的关系：,式中：Lp噪声各倍频程声压级dB；NR噪声评价数的NR号数；a、b与倍频程声压级有关的常数，见表。,噪声

31、评价数 NR,如果需要求出某一噪声的评价数，可将测得倍频程声级回程频谱图与NR曲线族放在一起，噪声个频带声压级的频谱析线最高接触到的一条NR曲线，这条NR曲线就是该噪声的评价数。噪声评价数NR值与A声级LA值的近似换算关系如下：当A声级大于55dB时，LA=NR+5dB；当A声级大于50dB时，NR数比A声级低6-10dB。,4.1 振动、声波和噪声4.2 噪声的物理量度4.3 噪声的主观评价4.4 噪声危害、容许标准和测量技术4.5 噪声的控制原理和方法4.6 矿山机械设备噪声控制,目 录,4.4 噪声危害、容许标准和测量技术,4.4.1 噪声的危害4.4.2 噪声的容许标准4.4.3 噪声

32、的测定技术,交通运输噪声 工业生产噪声社会生活噪声施工噪声其它,4.4.1 噪声危害,4.4.1 噪声危害,4.4.1 噪声危害,噪声,对特殊人群,对生理影响,对心理影响,病人,老人,孕妇,儿童,其他,急慢性,疾病,听力,睡眠,其他,人体,动物,物质体,工作,4.4.1 噪声危害,噪声会影响人的睡眠质量和数量。连续噪声可以加快熟睡到轻睡的回转，使人 熟睡时间缩短；突然的噪声可使人惊醒。一般 40dB连续噪声可使10%的人受影响，70dB连续噪声可使50%的人受影响突然的噪声 40dB时，使10%的人惊醒；60dB时，使70%的人惊醒,对人体的生理影响（1）,干扰睡眠，影响工作效率。,损伤听力，

33、造成噪声性耳聋。90分贝下20耳聋，85分贝下10耳聋,工作40年后噪声性耳聋发病率,对人体的生理影响（2）,矿山噪声危害,噪声的容许标准,噪声的危害很大，必须对之进行严格控制。为了保护人的听力和健康，保证生活和工作环境不受噪声干扰，这就需要制定一系列噪声标准。不同行业、不同时间、不同区域规定有不同的最大容许噪声级标准，国家权力机关根据实际需要和可能，颁布了各种噪声标准。,4.4 噪声危害、容许标准和测量技术,4.4.1 噪声的危害4.4.2 噪声的容许标准4.4.3 噪声的测定技术,工业企业噪声卫生标准,1980年1月1日试行。该标准是听力保护标准，所规定的噪声标准是指人耳位置的隐态A声级或

34、非稳态噪声的等效声级。,环境噪声标准,对于人们的交谈、工作与作息、睡眠以及吵闹感觉等方面,噪声暴露率,噪声暴露率：这是美国某研究单位提出的计算法。以噪声级高于90dB为标准，对于超过90dB实际噪声暴露时间处以容许暴露时间，即为噪声暴露率。若接受噪声不是某一个固定声级，则噪声暴露率应按具体的声级和相应的暴露时间进行计算。,D=C1/T1+C2/T2+C3/T3+,式中：D噪声暴露率；C1在特定噪声级下工作的总时间，h T1在该噪声级下容许工作的时间，h,噪声暴露率不得超过1，相当于等效连续A声级不超过90dB，超过越多，对听力损伤危险越大。,4.4 噪声危害、容许标准和测量技术,4.4.1 噪

35、声的危害4.4.2 噪声的容许标准4.4.3 噪声的测定技术,4.4.3 噪声的测定技术,为了研究和控制噪声，必须对噪声进行测定和分析，根据不同的测定目的和要求，可选择不同的测试方法。对于工矿企业噪声的现场测定，一般常用的仪器有声级计、频率分析仪、自动记录仪和优质磁带记录仪等。,声级计,噪声现场测量的一种基本测试仪器。在把声信号转换成电信号时，可以模拟人耳对声波反应速度的时间特性；对高低频有不同灵敏度的频率特性以及不同响度时改变频率特性的强度特性。因此，声级计是一种主观性的电子仪器。不仅可以单独用于声级测量，还可以和相应的仪器配套，进行频谱分析、振动测量等。声级计一般分为普通声级计和精密声级计

36、两种。精密声级计又可分为两类，一是测量稳态噪声的，一是用于测量脉冲噪声。近年来又有人将声级计分为四类，即：0型、1型、2型和3型。精度：0.4、0.7、1.0、1.5分贝。,由传声器、放大器、计权网络、指示表头等部分组成。,声级计,原理：声压信号通过传声器转换成电压信号，经过放大器放大，再通过计权网络，则可在表头显示出分贝值。,世界上最小的声级计,AWA5610P型积分声级计,频率分析仪,频率分析仪是用来测量噪声频谱的仪器。主要由两大部分组成：测量放大器、滤波器。若噪声通过一组倍频程带通滤波器，则得到倍频程噪声频谱；若通过一组1/3倍频程带通滤波器，则得到1/3倍频程噪声频谱。矿山噪声测量时，

37、常用倍频程带通滤波器。,噪声测量方法,进行测量时，应将传声器尽量接近机器的辐射面，这样可使噪声的直达声场足够大，而其他噪声源的干扰相对较小；测量前，应首先检查声级计的电池电压是否满足要求，并用活塞发声器对声级计进行校正；测量噪声要避免风、雨、雪的干扰，若风力在三级以上时，要在声级计传声器上加防风罩；大风天气（5级以上）应停止测量；手持仪器进行测量，应尽可能使仪器离开身体，传声器距离地面，离房屋或墙壁2-3m，以避免反射声的影响；在测定时，若本底噪声小于被测噪声10dB以上，则本底噪声的影响可忽略。若其差值小于3dB时，所测噪声值没有意义。若在3-10dB之间，可依修正表进行校正。,4.1 振动

38、、声波和噪声4.2 噪声的物理量度4.3 噪声的主观评价4.4 噪声危害、容许标准和测量技术4.5 噪声的控制原理和方法4.6 矿山机械设备噪声控制,目 录,4.5 噪声的控制原理和方法,4.5.1 噪声控制的一般方法4.5.2 吸声处理4.5.3 隔声4.5.4 消声器,噪声在传播过程中有三个要素，即声源、传播途径和接受者。只有当声源、声的传播途径和接受者三个因素同时存在时，噪声才能对人造成干扰和危害。因此，控制噪声必须考虑这三个因素。,4.5.1 噪声控制的一般方法,从声源上根治噪声,合理选择材料和改进机械设计来降低噪声改进工艺和操作方法降低噪声提高零、部件加工精度和装配质量降低噪声,这是

39、最根本的措施，包括降低激发力，减小系统各环节对激发力的响应以及改变操作程序或改造工艺过程等。,从声源上根治噪声,合理选择材料和改进机械设计来降低噪声一般金属材料，如钢、铜、铝等，其内阻尼、内摩擦较小，消耗振动能量的能力较弱，因此，用这些材料制成的零、部件，在激振力的作用下，在构件表面会辐射较强的噪声。而采用内耗大的高分子材料或高阻尼合金就不同了，如锰-铜-锌合金，它的晶体内部存在一定的可动区，当它受到作用力时，合金内摩擦将引起振动滞后损耗效应，使振动能转化为热能而耗散掉，因此，在同样作用力的激发下，减振合金比一般合金辐射的噪声小得多。如锰-铜-锌合金与45号钢试件相比较，前者内摩擦损耗是后者的

40、12-14倍，在同样激励作用下，前者辐射噪声比后者低27dB。,从声源上根治噪声,改进工艺和操作方法降低噪声，是从声源上降低噪声的另一途径。如：用低噪声的焊接代替高噪声的铆接；用液压来代替高噪声的捶打；用喷气织布机代替有梭织布机等，都会得到降低噪声的效果。在工矿企业，若把铆接改为焊接，把煅打改为摩擦压力或液压加工，均可降低噪声20-40dB。,从声源上根治噪声,提高零部件加工精度和装配质量降低噪声。在机器运行时，由于机件间的撞击、摩擦或由于动平衡不好，都会导致噪声增大。可采用提高零部件加工精度和机器装配质量，采用良好的润换、平时注意检修等方法降低噪声。如一台齿轮转速为1000r/min的条件下

41、，当齿轮误差从17um降为5um时，则其噪声可降低8dB。若将轴承滚珠加工精度提高一级，则轴承噪声可降低10dB。,控制噪声,但就我国目前的技术水平、经济水平来看，无法将大多数设备的噪声降低到人们满意的程度，使得从声源处控制噪声难以实现，往往还需要在传播途径上采取噪声控制措施。,总体设计上，采用“闹静分开”的原则，是控制噪声较有效措施。如：在城、镇、产业开发区的规划时，将机关、学校、科研院所与闹市区分开；闹市区与居民区分开；工厂与居民区分开；工厂的高噪声车间与办公室、宿舍分开；高噪声机器与低噪声机器分开。这样噪声在传播中的自然衰减，可缩小噪声的污染面。因地制宜，利用地形、地物，如山丘、山坡、深

42、堑或已有建筑设施来降低噪声。利用噪声源的指向性合理布置声源位置，可使噪声源指向无人或对安静要求不高的地区。利用绿化，改善环境的同时，降低噪声。种植不同的疏密，使树疏密级高低合理的配置，降噪。直接采取声学措施，如吸声、隔声等噪声常用控制技术。,在噪声传播途径上降低噪声,在其他技术措施无法控制噪声时，个人防护仍是一种既经济又实用的有效方法。常用的防声用具有：佩戴耳塞、耳罩、防声头盔等。主要是利用隔声原理来阻挡噪声传入人耳，以保护人的听力，并能防止由噪声引起的神经、心血管、消化等系统的病症。,在噪声接受点采取防护措施,几种防噪声用具的效果,4.5 噪声的控制原理和方法,4.5.1 噪声控制的一般方法

43、4.5.2 吸声处理4.5.3 隔声4.5.4 消声器,室内吸声减噪量吸声系数吸声量A厂房（硐室）吸声减噪量的计算吸声材料和吸声结构,4.5.2 吸声处理,一般工矿车间和矿井硐室内的表面多是一些坚硬的、对声音反射很强的材料，如混凝土的天花板、光滑的墙面和水泥地面。当声源发出噪声时，对操作人员来讲，除了听到由声源传来的直达声外，还可听到由房间或硐室内表面多次反射形成的反射声。直达声和反射声的叠加，加强了室内噪声的强度。根据实验，同样的声源放在室内和室外自由声场相比较，由于室内反射声的作用，可以使室内声压级提高几个分贝。如果在室内天花板和墙壁或硐室内表面装饰吸声材料或吸声结构，在空间悬挂吸声体或装

44、饰吸声屏，声源发出的噪声碰到吸声材料，部分声能就被吸收，使反射声能减弱。操作人员听到的只是从声源发出经过最短距离达到的直达声和被减弱的反射声，这种降低噪声的方法称为吸声处理。,吸声原理和室内吸声减噪量,4.5.2 吸声处理,注意：吸声处理只能吸收反射声，对于直达声没有什么效果。所以只有当反射声占主导地位时才会有明显的吸声效果。,4.5.2 吸声处理,吸声系数,声波在传播中，当遇到某些材料时，便有一部分声能被反射，一部分声能向材料内部传播并被吸收，一部分透过材料继续向前传播。入射声能被反射得越少，表明材料的吸声能力越好。材料的这种吸声能力通常用吸声系数来表示：,不同的材料具有不同的吸声系数，一般

45、介于0-1之间。吸声材料对不同的频率，具有不同的吸声系数。在工程上，一般采用125、250、500、1000、2000、4000Hz的六个频带的吸声系数的算术平均值，来表示某种吸声材料的吸声性能。对于吸声系数大于0.2的材料，称为吸声材料。,4.5.2 吸声处理,吸声量,吸声系数只表明材料所具有的吸声能力，而实际噪声量的大小不仅与材料的吸声系数有关，而且还与使用材料的面积有关。对于吸声系数为，面积为S(m2)的一块材料，其吸声量为A，单位m2。A=S,按定义，向着自由空间开着的1m2的窗户所引起的声吸 收就是1m2，如果某材料的吸声系数为0.5，则该材料 的面积为2m2时，所吸收的声能才具有1

46、m2的吸声量。,4.5.2 吸声处理,厂房(硐室)吸声减噪量的计算,室内某点噪声级大小的计算，不仅决定于声源发出的直达声的大小、还与从周壁反射回来的反射声有关。即：声源性质、声源所处位置、房间体积、形状以及房间内表面的吸声条件，都会造成室内各点噪声级的差异。室内某一控制点的声压级一般可表示为：,房间内某一控制点声压级，dB;,声源的声功率级，dB;,直达声场的作用;,混响声场的作用;,4.5.2 吸声处理,S1,S2,S3Sn:各个不同材料的表面积;,a1,a2,a3an:各个不同材料的吸声系数;,r：某一控制点距声源的距离，m;Q：声源的指向性因数。与声源的指向特性及声源放置的位置有关。R：

47、房间常数，单位为m2。是与房间的声学特性有关的物理量。,S：房间的总面积;：平均吸声系数,可见：房间内表面作吸声处理后的噪声改变量仅仅和房间常数R有关。,4.5.2 吸声处理,假设a1，R1，Lp1分别为吸声处理前的室内平均吸声系数，房间常数和声压级；a2，R2，Lp2分别为吸声处理后的室内平均吸声系数，房间常数和声压级，则,房间吸声处理前该点声压级：,房间吸声处理后该点声压级：,吸声处理前后该点噪声降低量为：,4.5.2 吸声处理,若在一个大的房间里该点在声源附近位置上，则噪声以直达声为主，噪声的降低量为：,即吸声处理对近场无降噪效果。,这一数值反映了在扩散房间内远离声源处的最大吸声减噪量。

48、,若该点与声源相聚足够远，噪声以反射声为主，此时噪声降低值为：,一般在具有直达声和反射声形成的稳态声场的房间内，其平均吸声减噪量可表示为：,或,4.5.2 吸声处理,实际工程中测量室内吸声减噪效果常采用混响时间法，是利用反射声衰减的时间长短进行计算。混响时间：当室内声能达到稳态后，声源突然停止发声，衰减60dB所需的时间。混响时间T60表示，单位为s。如声源发出100dB声音，从声源停止发声，降低到40dB所需时间。,大量试验表明，混响时间长短与房间体积V和表面吸声材料的吸声量A有密切关系，关系式为：,V房间的体积，m3；A房间吸声量，m2。混响时间T60与房间体积V成正比，与室内吸声量A成反

49、比。,对于一个形状不太复杂的房间，当体积已确定时，房间处理前后噪声降低值由下式确定：T1、T2处理前后的混响时间。,4.5.2 吸声处理,总结以上噪声降低值可写成：,如果把室内平均吸声系数增加一倍，噪声可降低3dB，若变化10倍，噪声降低10dB。只有在原来房间的平均吸声系数不大时，增加吸声系数才有明显效果。,室内声学条件相对变化与噪声降低量关系,室内吸声减噪量吸声材料和吸声结构薄板共振吸声结构穿孔板共振吸声结构微穿孔板吸声结构,4.5.2 吸声处理,4.5.2 吸声处理,吸声材料都是什么样子？吸声机理是什么？不同频率的吸声效果一样吗？,4.5.2 吸声处理,吸声材料都是一些多孔材料，如玻璃棉

50、、矿渣棉、泡沫塑料、石棉绒、软质显微板以及微孔吸声砖等。吸声机理：当声波进入材料的空隙内，引起空隙间的空气分子和纤维振动，由于摩擦阻力和空气的粘滞阻力及热传导等作用，使相当一部分声能变成热能耗散掉，从而起到吸声作用。因此，多孔材料的内部要求蓬松多孔，各孔之间要连通，同时这些连通的孔隙与外界还要连通。多孔性吸声材料对于高频声是非常有效的，但对于低频来说，吸声系数就低得多。若用加大厚度及容重，在背后设置空气层等办法，能够改善低频段的吸声性能，但这样做往往不够经济。为了弥补多孔吸声材料不足，常采用各种吸声结构来进行吸声处理。,吸声结构,薄板共振吸声结构穿孔板共振吸声结构微孔板吸声结构,4.5.2 吸