第七章 干扰和噪声
第七章：声环境影响评价
第七章：声环境影响评价一、基本概念敏感目标：指医院、学校、住宅自然保护区等对噪声敏感的建筑物和区域。
贡献值：由建设项目自身在预测点产生的声压级。
背景值：不包含建设项目之外的环境声级。
预测值:贡献值和背景值采用能量叠加方法得到的声级。
二、噪声与噪声评价量环境噪声：声音是一定震动频率的空气作用于人耳鼓膜而产生的感觉—声源、传播途径、受声体。
噪声：为人们的生活和工作不需要的声音（主观）--自然界、人为活动噪声噪声的特点：局限性、分散性、暂时性环境噪声：在工业生产、建筑施工、交通运输、社会生活中产生的干扰周围环境的声音。
环境噪声污染：所产生的环境噪声超过国家规定的环境噪声排放标准，并且干扰了他人的正常生活、工作和学习的现象。
噪声的分类：如上，按照辐射性质：点线面声源噪声评价量：（1）噪声物理量：声波、频率、声速、声压、声压级（人耳：20-20000HZ）（2）分贝计算：见噪声笔记（3）A声级LA，适用于连续稳定的噪声，贴合人耳的特性，应用最广。
LAeq等效连续A声级。
评价时段：●运行期生源为固定时段，固定声源投产运行后作为环境影响评价时段。
●运行期声源为流动声源时，将工程预测代表性时段（一般分为运行近期、中期、远期）分别作为环境影响评价时段。
评价等级的划分和工作要求：1、建设项目所在的区域声环境功能区划。
2、建设项目建设前后所在区域声环境质量变化程度。
3、受建设项目影响人口数量。
三、评价的工作范围：点声源：一级评价：评价范围在项目边界往外200m内。
二、三级评价，范围根据实际情况适当偏小，若周围有较为空旷而较远处有敏感区域，则评价范围应适当宽到敏感区附近。
线声源：一级评价：线状评价范围在项目边界往外200m内。
二、三级评价，范围根据实际情况适当偏小，若周围有较为空旷而较远处有敏感区域，则评价范围应适当宽到敏感区附近。
四、声环境噪声现状调查的内容1、影响声波传播的环境要素：气温湿度地形条件2、声环境功能区划3、敏感目标4、现状声源（当现状超标或者噪声相对较高）--排除现状声源的其他临时干扰情况，比如临时施工造成超标声环境现状调查的方法：收集资料法、现场调查法噪声监测布点原则：1、布点应该均匀分布整个评价范围2、厂界和敏感目标应该为监测点3、也可在距离声源不同距离处设置监测点4、三点一致原则（现状监测点、预测点、竣工验收点）噪声传播的影响因素：声波几何发散、空气吸收、地面效应、遮挡物、绿化林带的影响、气象条件。
第七章噪声污染监测教材
可从噪声叠加公式进行推算，但很麻烦， 可从P245图7-2查出其值，参见P333例题
7-3噪声的物理量和主观听觉的关系
从噪声的定义可知，它包括客观物理现象和主观 感觉两方面。最后判断噪声强弱的是人耳。所以 确定噪声的物理量和主观听觉的关系是十分重要 的，不过这种关系很复杂，因主观感觉牵涉到复 杂的生理机构和心理因素，所以这类工作是用统 计方法在实验基础上进行研究的。
待测声强I参考声强 的对数乘
底
I LI 10 lg I0
空气中参考声强I0=10-12瓦/米2。
LI 10lg I 120
空 中参气考中声参压考P声0=强2 1I00=-51P0a-1相2瓦对/米应2的。声是强与空气
（四） 声功率级Lw
LW
10 lg W W0
根据大量实验得出：响度级每改变10方响度将 加倍或减半。
前响度面级已为知4频0率“为方”10，00响HZ度纯为音1其“声宋压”级；为若4声0d压B级， 为50dB，响度级为50“方”，响度为2“宋”； 声压级30dB，响度级30“方”，响度0.5“宋” 。
响度和响度级N的关2系0.1：LN 40
I
P2
c
I总
P12
c
P22
c
P12 P22
c
P总2
I总
c
P12 P22
c
c
P12
P22
P总2 P12 P22
若以分贝为单位进行核算，则必须按对数 法进行运算。
LP1
10lg
P12 P02
干扰与噪声
串连电压源 形式
并连电流源
形式
4 从干扰对电路作用的形式分类 （续）
共模干扰：共模干扰又称共态干扰、同 相干扰、对地干扰及纵向干扰。
它是相对于公共的电位基准点(通常为接 地点)，在检测系统的两个输入端子上同时出 现干扰。它虽不直接对测量结果造成影响， 但当信号输入电路不对称时，它会转化为差 模干扰，进而对测量产生影响。
共模干扰等效电路
4 从干扰对电路作用的形式分类 （续）
共模干扰抑制比：
式中： Kd——差增益；
Km——共模增益。
5.1.3 噪声形成干扰的三要素
噪声形成干扰必需具备三个条件，噪声 源、对噪声敏感的接收电路和噪声源到 接收电路之间的耦合通道。 噪声源 耦合通道 接收电路
差模干扰进入电路后使检测系统的一个信号输入端子相对于另一个信号输入端子的电位发生变化即干扰信号与有用信号按电势源串联起来作一起进入输入端
5.1 干扰与噪声
(1)噪声指在信号检测的领域内，检测 系统检测和传输的有用信号以外的一切 信号均被称为噪声。
(2)干扰指具有一定幅值和一定强度、 能够影响检测系统正常工作的噪声被称 为干扰。
差模干扰：差模干扰又称串模干扰、串 联干扰、正态干扰、常模干扰及横向干扰等。
差模干扰进入电路后，使检测系统的一 个信号输入端子相对于另一个信号输入端子 的电位发生变化，即干扰信号与有用信号按 电势源串联起来作一起进入输入端。因为这 种干扰和有用信号迭加起来直接作用于输入 端，所以它直接影响到测量结果。
3 从干扰出现的区域分类
(1) 内部干扰：来自检测系统内部的干 扰称为内部干扰。如电路的过渡过程、 寄生反馈、内部电磁场等引起的干扰， 都属于内部干扰。
(2)外部干扰。来自检测系统外部的 干扰称为外部干扰。如电网电压波动、 电磁辐射、高压电源漏电等，都属于 外部干扰。
什么是声音的干扰和噪音污染如何防治
什么是声音的干扰和噪音污染如何防治知识点：声音的干扰和噪音污染如何防治声音的干扰是指任何影响人们正常生活、工作和学习的声音，包括人为的和自然的。
噪音污染是指在环境中存在的，对人类健康和生态环境造成有害影响的声波。
一、声音的干扰1.人为声音干扰：如车辆鸣笛、工业机器声、音响设备声等。
2.自然声音干扰：如风声、雨声、雷声等。
二、噪音污染的危害1.对人体健康的影响：长期暴露在高分贝的噪音环境中，可能导致听力下降、耳鸣、心理疾病、睡眠障碍等。
2.对生态环境的影响：噪音污染会影响动物的生存和繁殖，破坏生态平衡。
3.对社会的影响：噪音污染会影响人们的正常生活、工作和学习，降低生活质量。
三、防治噪音污染的方法1.加强法律法规建设：制定和完善有关噪音污染防治的法律法规，依法严格管理。
2.提高公众环保意识：通过宣传教育，提高公众对噪音污染危害的认识，引导大家积极参与防治工作。
3.控制人为噪音：加强对城市噪音源的管理，如限制车辆鸣笛、控制工业噪音排放等。
4.改善声环境：在城市规划中，合理布局建筑物、绿化带等，以减弱噪音传播。
5.采用隔音技术：在噪音源头和传播途径上采用隔音材料和技术，降低噪音影响。
6.强化噪音监测：建立完善的噪音监测体系，及时发现和处理噪音污染问题。
通过以上措施的综合运用，可以有效地防治噪音污染，提高人们的生活质量，保护生态环境。
习题及方法：1.习题：声音的干扰和噪音污染的主要来源是什么？解题思路：根据知识点，声音的干扰主要来源于人为声音和自然声音，噪音污染主要来源于各种声波。
因此，答案应为：声音的干扰和噪音污染的主要来源包括人为声音干扰、自然声音干扰以及各种声波污染。
2.习题：噪音污染对人类健康有哪些影响？解题思路：根据知识点，噪音污染会对人体健康产生多种影响，如听力下降、耳鸣、心理疾病、睡眠障碍等。
因此，答案应为：噪音污染对人类健康的影响包括听力下降、耳鸣、心理疾病、睡眠障碍等。
3.习题：防治噪音污染的方法有哪些？解题思路：根据知识点，防治噪音污染的方法包括加强法律法规建设、提高公众环保意识、控制人为噪音、改善声环境、采用隔音技术、强化噪音监测等。
噪声和干扰
普通的电压表，示波器，频率计等 使用方便，用途广泛
u 相关测量 – –
锁定放大器，同步积分器，数字滤波 器等 抗干扰能力强，工作稳定，灵敏度高
2
锁定放大器的工作原理
u 1962年第一台仪器问世，发现俄歇效
两个随机过程的相关性
u 对两个信号，定义相关函数 –
应。据统计，已在几百种场合中得到应 用。在弱信号探测仪器中锁定放大器是 一个非常重要的品种。 u 信噪比可低达10-5 。BW=0.0004Hz（相当 于Q值=108）。
–
被检信号与参考信号相对稳定不动； 有稳定输出--直流 被检信号与参考信号有相对运动；有 不稳定输出--交流
u 通过阻容电路（积分器）可滤除交流，
取出直流
锁定放大器的输出
Vo=Vi cosθ
θ是检信号与参考信号的夹角
参考信号的要求
u 从以上特点可知，参考信号一定要有被
测信号中某个特定成分。 – 参考信号源同时驱动被测设备，在实 验室常用这种方法。 – 从被测信号中提取同步信号，再转为 本地的参考信号。在无线通讯中只能 用这种方法，如电视。
互相关Rxy 函数
Rxy (t ) = Lim
T ®¥
1 ò T
T /2
-T / 2
x(t ) y (t - t )dt
两个随机过程的相关性
–
随机过程的相关性
–
互相关Ryx 函数：
自相关函数：
R yx
1 (t ) = Lim ò T
T ®¥
T /2
-T / 2
y (t ) x(t - t )dt
R (t ) = Lim
V (t) R V (t) P 低通 V O(t) O ’(t)
移动通信中的噪声和干扰
移动通信中的噪声和干扰
移动通信中的噪声和干扰
移动通信中的噪声和干扰是影响通信质量和性能的重要因素。
在移动通信系统中，噪声是由各种源产生的随机波动，而干扰则是
指外部信号对通信系统的干扰。
噪声
噪声是由于电子元件的热运动和其他因素引起的无规律电磁波，它会对通信信号进行干扰和破坏。
在移动通信系统中，噪声主要包括：
1. 热噪声：由于传输介质和电子元件内部的热运动产生的电磁波；
2. 散弹噪声：由电子元件内电子的离散性引起的电磁波；
3. 交调噪声：由于不同频率的信号交叉混合而产生的电磁波。
噪声对通信系统的影响可以通过信噪比（信号与噪声的比值）
来衡量，信噪比越大，通信质量越好。
为了降低噪声的影响，通信
系统通常采用信号处理、误差检测和纠正等方法。
干扰
干扰是指环境中的其他电磁信号对通信系统的干扰。
在移动通信系统中，干扰主要来源于以下几个方面：
1. 邻近信道干扰：由于邻近频道的信号相互干扰导致的；
2. 同频干扰：由于系统内不同用户或不同基站之间的信号相互干扰导致的；
3. 多径干扰：由于信号在传播过程中发生多次反射、绕射、折射等导致的；
4. 外界干扰：来自于其他无线设备、电源设备、人造信号等的干扰信号。
干扰会导致通信信号的失真、丢失和误解等问题，降低通信的可靠性和性能。
为了减少干扰，通信系统通常采用多址技术、频率规划、功率控制和重复传输等方法。
，噪声和干扰是移动通信中不可避免的问题，对通信质量和性能产生重要影响。
通过合理的设计和优化，可以降低噪声和干扰对通信系统的影响，提高通信质量和性能。
移动通信中的噪声和干扰
9
3ห้องสมุดไป่ตู้1移动通信中的噪声
– 人为噪声
➢ 属冲击性噪声
✓ 大量冲击噪声混在一起形成连续噪声或连续噪声再叠加冲击 噪声
➢ 频谱较宽，强度随频率升高而下降 ➢ 噪声源的数量和集中程度随地点和时间而异，随机变化，
噪声强度的地点分布可近似按正态分布处理，其标准偏差 σ约为9dB ➢ BS与MS所受影响不同
如基波为50Hz时，2次谐波为100Hz，3次谐波则 是150Hz。
27
3.2互调干扰
设:
Vout = KVin
(1)
线性放大器下，K对于任意大小Vin都是个常数; 实际的放大器中，K 并不是定值常数。
在Vin=0处，式（1）用泰勒展开式展开，得:
(2)
K0为引入直流项，K0+K1Vin为线性增大项;K2 、K3等高次幂项系数非 零时，输出信号就会伴随出现非线性增大失真部分，即常见的所谓
➢ 散弹噪声
✓ 由于载流子（电子）随机通过PN结，单位时间内通过PN结 的载流子数目不一致，表现为通过PN结的正向电流在平均 值上下作不规则起伏变化
6
7
3.1移动通信中的噪声
外部噪声
– 外部噪声分自然噪声和人为噪声 – 自然噪声
➢ 指天电噪声、宇宙噪声和太阳噪声等 天电噪声来源于闪电、大气中的磁暴 等。
也是随机的
34
3.2互调干扰
– 多信道共用系统中的三阶互调
➢ n个等间隔信道间的三阶互调干扰(频率关系)
✓ fx、fi、fj、fk分别为x、i、j、k信道的载频 ✓ 若有两个信道频率满足第一式或三个信道频率满足第二式
内容
– 移动通信中的主要噪声和主要干扰 – 互调干扰、邻道干扰、同频干扰的概念、产生和改
《环境心理学》第7章噪音与行为
更容易引发心理疾病。
２．噪音与操作的关系
■（１）噪音呈现期的影响。
在噪音环境中，人的操作行为会受到影
响，出错率增加。影响程度如何，是由多种
因素决定的，如噪音的变量（强度、可预测 性、可控制性），任务的类型，个体的忍受 性（敏感程度）和人格特点等。
噪音不仅能够直接影响个体的健康，而且还会通过 改变某些行为，对健康产生间接的影响。由于噪音 人们会喝更多的咖啡或酒、抽更多的香烟，间接造
成的。
１．噪音对人的身心健康会产生哪些影响？
（３）对人的心理健康也有不利影响。如会引
起头痛、恶心、易怒、焦虑、阳痿和情绪变 化无常等。高噪音区域患精神病的机率更高。
听到噪音，并且知道它对健康有害时；发出的噪 音引起恐惧感时；由于噪音而对周围环境的其它
方面不满意时。
３．噪音的种类及其特点是什么？
（１）交通噪音
交通运输工具行驶过程中产生的噪音属 于交通噪音。具有两个特点：
①存在十分广泛。汽车噪音是城市噪音
的主要来源；空中交通的迅速发展，提高了 机场临近区域的噪音水平；②通常音量都很 大。机场附近的噪音响度大约在７５ｄＢ—
第七章噪音与行为
§７．１噪音 １．声音具有哪些物理和心理属性？ 声波有频率、振幅和频谱三种物理属性。它们分
别决定了声音的不同心理量或听觉属性。
声波的频率是指单位时间里周期性振动的次数，
它决定了音高这一听觉属性。
振幅是指声波的强度，它决定了声音的响度，又 称音强。
频谱是指不同频率、不同振幅的声波合成的复合
率声音组合而成的声音叫做白噪音。如果从 心理学的角度来给噪音下定义，可以说，人 们评价为不想要听的声音都是噪音。
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在印制板布线时，应在运放的两输入管脚处， 布一圈地线，以达到屏蔽的目的。
上海大学“生物医学传感器与测量”课程
针对50Hz工频干扰的抑制方法
心电图测量
右腿驱动电路
脑电、肌电测量
屏蔽、合理接地、滤波器
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（2）电感性耦合（磁耦合）
o 频率特性
频带宽(EMG:DC-10kHz)
o 幅值特性
幅值微弱 EEG:几微伏-几百微伏 EMG:几微伏-几千微伏
o 各类生理信号常常复合交织在一起
采集心电(ECG)信号时，常常混杂有频带复用（或部分复用）而强 度更大的肌电(EMG)信号以及其他无规律的运动干扰信号等。
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电场通过电容性耦合引入干扰 磁场通过电感性耦合引入干扰
（1） 电容性耦合
在电子系统内部元件和元件之间，导线和导线 之间以及导线与元件，导线、元件与结构件之间都 存在着分布电容。一个导体上的电压或干扰成分通 过分布电容使导体上的电位受到影响，这种现象称 为电容性耦合。
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干扰电流产生的磁通随时间变化而形成干扰电压。在系统内 部，线圈或变压器的漏磁是形成干扰的主要原因；在系统外部， 多数是由于两个导线在长距离平行架设中形成干扰电压。 电路2中的感应电压：
Us BAcos
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（2）电感性耦合（磁耦合） 抑制电感耦合的常用方法： ❖远离干扰源，减小干扰源的影响； ❖采用绞合线的走线方式； ❖尽量减小耦合通道(回路闭合面积A和cosθ值)
§ 7.2 人体电子测量的干扰
电磁干扰的形成有三个条件：干扰源、耦 合通道（即引入方式）与敏感电路（即接受电 路）。
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§ 7.2.1 干扰源
能产生一定的电磁能量而影响周围电路正常工作 的物体或设备称为干扰源。
包括自然界宇宙射线、太阳辐射产生的周期电振动； 周围普通电气电子设备产生的放电现象，如 •发动机点火 •继电器触电引起电弧 •照明电灯的辉光放电 •电容电感瞬变过程 •各种变压器、广播、电视、雷达等传播的电磁能
在心电测量中的工频干扰(a)及肌电干扰(b)
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生物医学测量的干扰和噪声问题：
（1）被测信号是微弱信号，测试系统具有较高的灵敏度。灵敏 度越高，对干扰和噪声也就越敏感，即极易把干扰引入测试系 统或者放大噪声。 （2）工频50Hz干扰几乎落在所有生物电信号的频带范围之内， 而50Hz干扰又是普遍存在的。 （3）生物体本身属于电的良导体，而且“目标”大，难以屏蔽 并很容易接受外部干扰。
Cd2为人体与大地间的分布电容 Cd1 << Cd2 若取100Cd1 = Cd2 则耦合到人体的50Hz工频电压)
UCM= Cd1 *220/(Cd1 + Cd2 )=2V
足以完全淹没微弱的生物 电信号
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抑制容性耦合常用的方法：
❖提高输入阻抗R ❖采用屏蔽导线(需减小干扰源导线和屏蔽伸出导 线间耦合电容C) ❖在印制电路板内破坏电容耦合最关键的部位，是 处在前置级的第一个运放； ❖减小共模干扰
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信号及干扰源的频率分布
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§ 7.2.2 干扰耦合的途径
传导耦合
耦
合
经公共阻抗耦合
通
道
电容性耦合
电场和磁场耦合
电感性耦合
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电源内阻及电源线的 公共阻抗
一个电路的干扰电流经 公共阻抗形成干扰压降， 立刻引入其它电路
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场的特性
场源
磁场(E/H<377Ω) 电场(E/H>377Ω)
场
传
场
播 质
通 过 的
介
质
近场
远场 (E/H=377Ω)
λ/2π
波阻抗＝ 电场E 磁场H
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在研究电磁场耦合形成干扰时，应把以电场为主 的干扰与以磁场为主的干扰区分开
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（2）电感性耦合（磁耦合） 每个绞合结的微小面积所引起的感应电压大体
相等，由于相邻的绞合结方向相反，而使局部的感 应电压相互抵消。
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（2）电感性耦合（磁耦合）
减小耦合通道——减小面积A和cosθ值 可采取尽量使信号回路平面与干扰回路平面垂直，并使信号线 贴近地平面布线，以减小回路的闭合面积等。
公共接地电阻
经公共阻抗耦合
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干扰耦合路径：电场和磁场耦合
场的性质取决于
场源的性质 场源周围的介质 观察点与源之间的距离
以 / 2为界区分近/远场
用波阻抗描述场源的性质
远场时，Rc等于介质特性阻抗，空气Rc为377Ω 近场时 Rc E / H
场源为大电流低电压，则Rc<377 Ω；磁场性质 场源为小电流高电压，则Rc>377 Ω；电场性质
多导心电图、脑电图等测量时，要求将导线收紧为一束
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干扰和噪声的区别
干扰：描述一系统受另一系统的影响而在该系 统中产生误差电压和电流的现象
噪声：被测信号中加入的随机振动，来自于测 量系统的内部，由构成测量系统的材料与元器 件产生
生物医学信号测量 强干扰和噪声背景下的微弱信号测量
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第七章 生物医学测量的 干扰和噪声
张麒
上海大学
通信与信息工程学院
§ 7.1 生理信号的基本特征 § 7.2 人体电子测量的干扰 § 7.3 抑制电磁场干扰的主要方法 § 7.4 噪声与低噪声放大器
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§ 7.1 生理信号的基本特征
（1） 电容性耦合
若导线2为信号端，与放大器输入端相连，那么便构 成敏感电路。由容性耦合形成的对敏感电路的干扰，在 不考虑C1时为：
u2s
1 R
jC j(C C2 )
u1s
增大R， 并减小C
干扰
平行导线容性耦合
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电场干扰简单估算
Cd1为人体与50Hz、220V电源馈 电线之间的分布电容