噪声声压级等相互概念
声学基础知识：声压的基本概念
声学基础知识：声压的基本概念对于刚刚接触噪声和振动领域的工程师，那么所谓声压，声功率和声强这些术语很容易令人混淆，这其中是因为它们都比较常用且相互关联的，更不用说它们都经常用分贝表示。
但是，它们在声音传播和体验方式中，又分别代表声音的不同而重要的方面。
一、声压概念声压是大多数声学工作的基础，不仅因为它的客观数字与我们的听觉类似，而且实际上，声压是人们真正可以进行的唯一测量之一！同时，声压的测量是声功率和声强计算的基础。
当物体发出声音时，它会前后振动，这也会导致物体附近的空气分子也振动。
这种振动链反应以波的形式向外（以声速）继续传播。
这些波类似于石头掉入池塘时在水中形成的波。
顾名思义，我们使用压力单位（帕斯卡，N/m²）来量化声压，该值表示构成声音的所有不同正弦波的总振幅（也称为“总声压级(Overall Level)”）。
但是，这里需要注意的是，这个压力实际上只是我们的耳朵（和麦克风）承受的压力的交变部分。
由于地球的重力，我们也承受着巨大的“静态”压力。
这就是“大气压”。
海平面的大气压约为101.3kPa，即194dB！但是，由于大气压在大多数情况下是恒定的，并且由于我们实际上仅对压力信号的交变部分感兴趣，因此通常减去大气压并将声压级归一化，观察其在0值上下浮动。
正如我们在下图中所示，归一化的声波产生的压力有正有负，分别对应于红色和蓝色阴影区域。
即使归一化的声压既为正也为负，我们仅将压力波的振幅定为正值。
可以使用峰值，峰到峰(Peak to Peak) 或RMS来描述该振幅。
当我们听到声音时，我们的大脑充当这些正负振动的积分器，并且感知到稳定的正振幅，而未感知到各个正弦波的实际波动。
二、声压测量在下图(A) 中，我们看到较小振幅的声波撞击驻极体麦克风，导致麦克风膜片以较小的振幅来回振动。
膜和带电荷的圆盘之间的这种相对运动称为“背板”，从而导致电容差。
此差异会从麦克风产生与膜位移成比例的电压输出。
噪声基本概念汇总
部分介质的声速、密度、声阻抗率
介质名称 空气 水 玻璃 铝 钢 铅 密度（kg/m3） 1.205 1*10 3 2.5*10 3 2.7*10 3 7.8*10 3 11.4*10 3 声速（m/s） 声特性阻抗（瑞利） 343 1450 5200 5100 5000 1200 410 1.45*10 6 1.38*10 7 1.3*10 7 3.9*10 7 1.37*10 7
建筑施工噪声：
打桩机、搅拌设备等
生活噪声：
主要指社会人群活动出现的噪声
2.按发声机理分噪声
• 按发声机理可把噪声分为机械噪声、空 气动力性噪声及电磁噪声。
§
1-2噪声的危害
1.对听力的损伤 2.对睡眠的干扰 3.对语言交谈和通讯联络的干扰： 4.对人的生理影响
5.对人的心理影响
6.对仪器设备和建筑物质结构的影响
1.平面声波
A． 平面声波：为沿某一方向轴上传播的一 维声波。 波阵面：垂直于传播方向轴的一系列平 面
声射线
波阵面
B.数学表达形式（平面简谐声波）：
描述不同地点x和各个时刻t声波 的运动状况
• 平面简谐声波（沿x轴正向）：
ε=ε0 cos(ωt+φ)
•
是最简单的声波形式：传播方向总保持一个 恒定方向，声线为相互平行的一系列直线，波阵 面为与声射线相互垂直的一系列平行平面。
例如：Δt=20℃， C’=C+0.607*Δt
=331.4+20*0.607=343.1m/s
（3）当温度高于30℃或低于-30℃：
C= 20.05(T)1/2 ，且T= t（℃）+ 273
（4）声速、波长、频率的关系
λ=c/ ƒ 或 c= λ× ƒ
噪声测量的有关概念术语的定义
噪声测量的有关概念术语的定义噪声测量的有关概念术语的定义一声音及噪声声音的本质是波动。
受作用得空气发生振动，当震动频率在20-20000Hz时，作用于人的耳鼓膜而产生的感觉称为声音。
声源可以是固体、也可以是流体（液体和气体）的振动。
声音的传媒介质有空气。
水和固体，它们分别称为空气声、水声和固体声等。
噪声监测主要讨论空气声。
人类是生活在一个声音的环境中，通过声音进行交谈、表达思想感情以及开展各种活动。
但有些声音也会给人类带来危害。
例如，震耳欲聋的机器声，呼啸而过的飞机声等。
这些为人们生活和工作所不需要的声音叫噪声，从物理现象判断，一切无规律的或随机的声信号叫噪声；噪声的判断还及人们的主观感觉和心理因素有关，即一切不希望存在的干扰声都叫噪声，例如，在某些时候，某些情绪条件下音乐也可能是噪声。
环境噪声的来源有四种：一是交通噪声，包括汽车、火车和飞机等所产生的噪声；二是工厂噪声，如鼓风机、汽轮机，织布机和冲床等所产生的噪声；三是建筑施工噪声，像打桩机、挖土机和混凝土搅拌机等发出的声音；四是社会生活噪声，例如，高音喇叭，收录机等发出的过强声音。
二、声音的发生、频率、波长和声速频率：声源在一秒中内振动的次数，记作f。
单位为Hz。
周期：声源振动一次所经历的时间，记作T，单位为s。
T=1/f。
波长：沿声波传播方向，振动一个周期所传播的距离，或在波形上相位相同的相邻两点间距离，记为λ，单位为m。
声速：声波每秒在介质中传播的距离，记作c，单位为m/s。
声速及传播声音的介质和温度有关。
在空气中，声速（c）和温度（t）的关系可简写为：c = 331.4+0.607t常温下，声速约为345m/s。
频率f、波长λ和声速c三者之间的关系是: c = λf当物体在空气中振动，使周围空气发生疏、密交替变化并向外传递，且这种振动频率在20-20000Hz之间，人耳可以感觉，称为可听声，简称声音，噪声监测的就是这个范围内的声波。
频率低于20Hz 的叫次声，高于20000Hz的叫超声，它们作用到人的听觉器官时不引起声音的感觉，所以不能听到。
声学基础知识：声压的基本概念
声学基础知识：声压的基本概念对于刚刚接触噪声和振动领域的工程师，那么所谓声压，声功率和声强这些术语很容易令人混淆，这其中是因为它们都比较常用且相互关联的，更不用说它们都经常用分贝表示。
但是，它们在声音传播和体验方式中，又分别代表声音的不同而重要的方面。
一、声压概念声压是大多数声学工作的基础，不仅因为它的客观数字与我们的听觉类似，而且实际上，声压是人们真正可以进行的唯一测量之一！同时，声压的测量是声功率和声强计算的基础。
当物体发出声音时，它会前后振动，这也会导致物体附近的空气分子也振动。
这种振动链反应以波的形式向外（以声速）继续传播。
这些波类似于石头掉入池塘时在水中形成的波。
顾名思义，我们使用压力单位（帕斯卡，N/m²）来量化声压，该值表示构成声音的所有不同正弦波的总振幅（也称为“总声压级(Overall Level)”）。
但是，这里需要注意的是，这个压力实际上只是我们的耳朵（和麦克风）承受的压力的交变部分。
由于地球的重力，我们也承受着巨大的“静态”压力。
这就是“大气压”。
海平面的大气压约为101.3kPa，即194dB！但是，由于大气压在大多数情况下是恒定的，并且由于我们实际上仅对压力信号的交变部分感兴趣，因此通常减去大气压并将声压级归一化，观察其在0值上下浮动。
正如我们在下图中所示，归一化的声波产生的压力有正有负，分别对应于红色和蓝色阴影区域。
即使归一化的声压既为正也为负，我们仅将压力波的振幅定为正值。
可以使用峰值，峰到峰(Peak to Peak) 或RMS来描述该振幅。
当我们听到声音时，我们的大脑充当这些正负振动的积分器，并且感知到稳定的正振幅，而未感知到各个正弦波的实际波动。
二、声压测量在下图(A) 中，我们看到较小振幅的声波撞击驻极体麦克风，导致麦克风膜片以较小的振幅来回振动。
膜和带电荷的圆盘之间的这种相对运动称为“背板”，从而导致电容差。
此差异会从麦克风产生与膜位移成比例的电压输出。
应知应会 四类噪声
2014年应知应会－环境、厂界、建筑施工及社会生活噪声1．测量噪声时，要求气象条件为：无雨、无雪、风力小于5.5m／s(或小于四级)。
2．凡是干扰人们休息、学习和工作的声音，即不需要的声音，统称为噪声；此外振幅和频率杂乱、断续或统计上无规律的声振动，也称为噪声。
3．在测量时间内，声级起伏不大于3dB的噪声视为稳态噪声，否则称为非稳态噪声。
4．噪声污染源主要有：工业噪声污染源、交通噪声污染源、建筑施工噪声污染源和社会生活噪声污染源。
5．声级计按其精度可分为4种类型，O型声级计是作为实验室用的标准声级计，Ⅰ型声级计为精密声级计，Ⅱ型声级计为普通声级计，Ⅲ型声级计为简易声级计。
6．A、B、C计权曲线接近40方、70方和100方等响曲线的反曲线。
为了模拟人耳听觉在不同频率有不同的灵敏性，在声级计内设有一种能够模拟人耳的听觉特性，把电信号修正为与听感近似值的网络，这种网络叫作计权网络。
通过计权网络测得的声压级，已不再是客观物理量的声压级（叫线性声压级），而是经过听感修正的声压级，叫作计权声级或噪声级。
计权网络一般有A、B、C三种。
A计权声级是模拟人耳对55dB以下低强度噪声的频率特性，B计权声级是模拟55dB到85dB的中等强度噪声的频率特性，C计权声级是模拟高强度噪声的频率特性。
三者的主要差别是对噪声低频成分的衰减程度，A衰减最多，B次之，C最少。
A计权声级由于其特性曲线接近于人耳的听感特性，因此是目前世界上噪声测量中应用最广泛的一种，B、C已逐渐不用。
从声级计上得出的噪声级读数，必须注明测量条件，如单位为dB，且使用的是A计权网络，则应记为dB （A）。
以频率为1000赫兹的纯音作为基准音，其他频率的声音听起来与基准音一样响，该声音的响度级就等于基准音的声压级，即响度级与声压级是一个概念。
例如，某噪声的频率为100赫兹，强度为50分贝，其响度与频率为1000赫兹，强度为20分贝的声音响度相同，则该噪声的响度级为20方。
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第5章噪声监测（1）声功率（W）声功率是指单位时间内，声波通过垂直于传播方向某指定面积的声能量。
在噪声监测中，声功率是指声源总声功率。
单位为W。
（2）声强（I）声强是指单位时间内，声波通过垂直于声波传播方向单位面积的声能量。
单位为W/米2（W/m2）。
（3）声压（P）声压是空气受声波干扰而产生的压力增值。
单位为Pa。
声波在空气中传播时形成压缩和稀疏交替变化，所以压力增值是正负交替的。
但通常讲的声压是取均方根值，叫有效声压，故实际上总是正值，对于球面波和平面波，声压与声强的关系：I = P2/ρc式中：ρ-空气密度；c-声速。
5.1.5.2 分贝、声功率级、声强级和声压级（1）分贝人们日常生活中听到的声音，若以声压值表示，由于变化范围非常大，可以达六个数量级以上，同时由于人体听觉对声信号强弱刺激反应不是线形的，而是成对数比例关系。
所以采用分贝来表达声学量值。
所谓分贝是指两个相同的物理量（例A1和A0）之比取以10为底的对数并乘以10（或20）。
N=10lg(A1/A0)分贝符号为"dB"，它是无量纲的。
式中：A0是基准量（或参考量），A1是被量度量。
被量度量和基准量之比取对数，这对数值称为被量度量的"级"。
（2）声功率级L w =10lg(W/W0)式中：L w——声功率级（dB）；W——声功率（W）；W0——基准声功率，为10-12 W。
（3）声强级L I = 10lg(I/I0)式中：L I——声强级(dB)；I——声强（W/m2）；I0——基准声强，为10-12 W/m2。
（4）声压级L P = 20lg(P/P0)式中：L P——声压级（dB）；P——声压（Pa）；P0——基准声压，为2×10-5Pa，该值是对1000Hz声音人耳刚能听到的最低声压。
5.1.5.3 噪声的叠加和相减（1）噪声的叠加两个以上独立声源作用于某一点，产生噪声的叠加。
声能量是可以代数相加的，设两个声源的声功率分别为W1和W2，那么总声功率W总=W1+W2。
而两个声源在某点的声强为I1和I2时，叠加后的总声强:I总= I1+I2。
但声压不能直接相加。
总声压级：L P=10lg[10(L p1/10)+10(L p2/10)]式中L P——总声压级，dB；L P1——声源1的声压级，dB；L P2——声源2的声压级，dB。
如L P1=L P2，即两个声源的声压级相等，则总声压级：L P =L P1+10lg2≈L P1+3(dB)也就是说，作用于某一点的两个声源声压级相等，其合成的总声压级比一个声源的声压级增加3dB。
当声压级不相等时，按上式计算较麻烦。
可以利用图11-1或表11-3查值来计算。
方法是：设L P1>L P2,以L P1-L P2值按表或图查得ΔL P，则总声压级L P总=L P1+ΔL P。
图5-1两噪声声源叠加曲线表5-3 分贝和的增值表L P1和L P2的级差(L P1-L P2)0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 增值ΔL P 3.0 2.5 2.1 1.8 1.5 1.2 1.0 0.8 0.6 0.5 0.4（2）噪声的相减噪声测量中经常碰到如何扣除背景噪声问题，这就是噪声相减问题。
通常是指噪声源的声级比背景噪声高，但由于后者的存在使测量读数增高，需要减去背景噪声。
方法是：以L P>L P1，按图5-2查得ΔL P，则L P2=L P-ΔL P图5-2为背景噪声修正曲线，例：为测定某车间中一台机器的噪声大小，从声级计上测得声级为104dB,当机器停止工作，测得背景噪声为100dB，求该机器噪声的实际大小。
解：设有背景噪声时测得的噪声为L P，背景噪声为L P1，机器实际噪声级为L P2。
由题意可知L P-L P1=4dB，从图11-2中可查得ΔL P=2.2dB,因此该机器的实际噪声声级为：L P2=L P -ΔL P=104dB-2.2dB=101.8dB。
图5-4 常见环境噪声5.1.5.6 等效连续声级、噪声污染级和昼夜等效声级（1）等效连续声级A计权声级能够较好地反映人耳对噪声的强度与频率的主观感觉，因此对一个连续的稳态噪声，它是一种较好的评价方法，但对一个起伏的或不连续的噪声，A计权声级就显得不合适了。
例如，交通噪声随车流量和种类而变化；又如，一台机器工作时其声级是稳定的，但由于它是间歇地工作，与另一台声级相同但连续工作的机器对人的影响就不一样。
因此提出了一个用噪声能量按时间平均方法来评价噪声对人影响的问题，即等效连续声级，符号“L eq”。
它是用一个相同时间内声能与之相等的连续稳定的A声级来表示该段时间内的噪声的大小。
例如，有两台声级为85dB的机器，第一台连续工作8小时，第二台间歇工作，其有效工作时间之和为4小时。
显然作用于操作工人的平均能量是前者比后者大一倍，即大3dB。
因此，等效连续声级反映在声级不稳定的情况下，人实际所接受的噪声能量的大小，它是一个用来表达随时间变化的噪声的等效量。
L eq=10lg[1/T T0100.1L A dt]式中：L A——某时刻t的瞬时A声级（dB）；T——规定的测量时间（s）。
如果数据符合正态分布，则可用下面近似公式计算：L eq≈L50+d2/60,d=L10-L90其中L10、L50、L90为累积百分声级，其定义是：L10——测量时间内，10%的时间超过的噪声级，相当于噪声的平均峰值；L50——测量时间内，50%的时间超过的噪声级，相当于噪声的平均值；L90——测量时间内，90%的时间超过的噪声级，相当于噪声的背景值；d——噪声的起伏程度。
累积百分声级L10、L50和L90的计算方法有两种：其一是在正态概率纸上画出累积分布曲线，然后从图中求得；另一种简便方法是将测定的一组数据（例如100个），从小到大排列，第10个数据即为L90，第50个数据即为L50，第90个数据即为L10。
（2）噪声污染级许多非稳态噪声的实践表明，涨落的噪声所引起人的烦恼程度比等能量的稳态噪声要大，并且与噪声暴露的变化率和平均强度有关。
经实验证明，在等效连续声级的基础上加上一项表示噪声变化幅度的量，更能反映实际污染程度。
用这种噪声污染级评价航空或道路的交通噪声比较恰当。
故噪声污染级（L NP）公式为：L NP = L eq + Kσ式中：K ——常数，对交通和飞机噪声取值2.56；σ——噪声测量的标准偏差。
（3）昼夜等效声级也称日夜平均声级，符号“L dn ”。
用来表达社会噪声昼夜间的变化情况，昼夜等效声级L dn 表达式为：L dn =10lg ⎥⎦⎤⎢⎣⎡⨯+⨯+241081016)10(1.01.0n d L L 式中：L d ——白天的等效声级，时间从6∶00－22∶00，共16个小时；L n ——夜间的等效声级，时间从22∶00－第二天的6∶00，共8个小时。
为表明夜间噪声对人的烦扰更大，故计算夜间等效声级这一项时应加上10dB 。
5.1.5.7 噪声的频谱分析除频率单一的纯音外，一般声音都是由许多不同频率、不同强度的纯音组合而成。
以声压级为纵坐标，频率的横坐标绘制成的噪声特性曲线称为噪声频谱图，见图5-5。
研究噪声的频谱分析很重要，它能深入了解噪声声源的特性，帮助寻找主要的噪声污染源，并为噪声控制提供依据。
图5-5 某鼓风机的噪声频谱噪声频谱能形象地反映出声音的频率分布和声级大小的关系。
人耳不仅对声压微小变化的识别能力较差，同样对声频的微小变化也难于识别。
因此，在噪声监测中，为了方便，将动态范围内大的连续声谱(20～20000Hz)划分为若干个部分，每个部分叫做频带。
f 0、f 1、f 2分别为该频节的中心频率、最低频率、最高频率。
5.2 噪声监测5.2.1噪声测量仪器了解噪声测量仪器的基本结构和工作原理，掌握仪器的功能和适用场合，学会仪器的正确使用方法，并能判别和排除仪器的常见故障，应是监测人员所具备的最基本技能。
噪声测量仪器的测量内容有噪声的强度，主要是声场中的声压，至于声强、声功率的直接测量较麻烦，故较少直接测量；其次是测量噪声的特征，即声压的各种频率组成成分。
随着现代电子技术的飞速发展，噪声测量仪器发展也很快。
在噪声测量中，人们可根据不同的测量与分析目的，选用不同的仪器，采用相应的测量方法。
常用的测量仪器有声级计、频谱分析仪、自动记录仪、录音机和实时分析仪等。
5.2.1.1 声级计声级计也称噪声计，它是用来测量噪声的最基本仪器。
（1）声级计的工作原理工作原理是：声压大小经传声器后转换成电压信号，此信号经前置放大器放大后，最后从显示仪上指示出声压级的分贝数值。
见图5-6。
图5-6 声级计工作方框图图5-7 PSJ-2声级计外形图（2）种类声级计整机灵敏度是指在标准条件下测量1000Hz纯音所表现出的精度。
根据该精度，声级计可分为两大类：一类是普通声级计，它对传声器要求不太高，其动态范围和频响平直范围较狭，一般不与带通滤波器相联用；另一类是精度声级计，其传声器要求频响宽、灵敏度高，稳定性好，且能与各种带通滤波器配合使用，放大器输出可直接和电平计录器、录音机相联接，可将噪声讯号显示或贮存起来。
图5-7是一种普通声级计的外形图。
5.2.1.2 其它噪声测量仪器（1）频谱分析仪频谱分析仪是测量噪声频谱的仪器，它的基本组成大致与声级计相似，只是设置了完整的计权网络(滤波器)。
借助于滤波器的作用，可以将声频范围内的频率分成不同的频带进行测量。
一般情况下，都采用倍频程划分频带。
如果对噪声要进行更详细的频谱分析，可用1/3频程划分频带。
在没有专用的频谱分析仪时，也可以把适当的滤波器接在声级计上进行频谱分析。
（2）自动记录仪在现场噪声测量中，为了迅速、准确、详细的分析噪声源的特性，常把声级频谱仪与自动记录仪连用。
自动记录仪与声级计或频谱分析仪联合使用时，可以连续测量、记录声级与频谱，并能将噪声随时间的变化情况记录下来。
（3）录音机在噪声测量中，用声级计或频谱分析仪往往不能把噪声的全部情况(如瞬时噪声)测试下来。
为获得噪声的全部情况，可先用磁带录音机将噪声录制下来，然后在实验室中进行测定和研究。
（4）实时分析仪实时分析仪是一种数字式谱线显示仪，能把测量范围内的输入信号在极短时间内同时反应在一系列信号通道示屏上，通常用于较高要求的研究、测量。
5.2.2 噪声监测城市环境噪声监测包括：城市区域环境噪声监测、城市交通噪声监测、城市环境噪声长期监测和城市环境中扰民噪声源的调查测试等。
11.2.2.1 城市区域环境噪声监测基本测量仪器为精密声级计或普通声级计。
仪器使用前应按规定进行校准，检查电池电压，测量后要求复校一次，前后灵敏度不大于2dB。
布点：将要普查测量的城市分成等距离网格（例如500m×500m），测量点设在每个网格中心，若中心点的位置不宜测量（如房顶、污沟、禁区等），可移到旁边能够测量的位置。