偶看新闻ザルハメリナ:教学课件
来源：百度文库 编辑：偶看新闻 时间：2024/04/27 22:53:43
第九章 噪声污染及其控制
第九章 噪声污染及其控制
9.1噪声概述
随着我国经济的迅速发展和城市化进程的加快，噪声污染日趋严重。在我国的一些大中城市的环境污染投诉中，噪声占了60%～70%，噪声污染同空气污染、水污染一起，被公认为当今世界的三大公害。本章着重介绍噪声的性质、来源、危害、测量及评价方法、控制技术及综合防治措施。
9.1.1声音和噪声
人耳听觉系统所能感受到的信号称为声音。从物理学观点来看，声音是一种机械波，是机械振动在弹性介质中的传播。弹性介质的存在是声波传播的必要条件，弹性介质可以是气体、液体和固体，声波在上述介质中传播，相应地称为空气声、液体声和固体声。
（1）噪声
噪声通常定义为“不需要的声音”，是一种环境现象。声音在人们的日常工作和学习中起着非常重要的作用，很难想象一个没有声音的世界会是什么样子。然而，人们并不是任何时候都需要声音，一切声音，当个体心理对其反感时，即成为噪声，它会对个人造成生理或心理上的不良影响，或可能干扰个人或团体的社会活动，包括语言交流、工作、休息、娱乐、睡眠等活动。
此处所论述的噪声与物理学上的噪声在含义上有所不同。物理学上将节奏有调，听起来和谐的声音称为乐声；将杂乱无章，听起来不和谐的声音称为噪声。而这里所说的噪声与个体所处的环境和主观感觉反应有关，也就是说，判断一个声音是否属于噪声，主观上的因素往往起着决定性的作用。同一个人对同一种声音，在不同的时间、地点和条件下，往往产生不同的主观判断。比如，在心情舒畅或休息时，人们喜欢收听音乐；而当心绪烦躁或集中精力思考问题时，即使是和谐的乐声也会使人反感。
（2）噪声的物理量
噪声本身也是声音，具有声音的一切物理特性。可以用两种方法来描述噪声，一是客观度量，把噪声作为机械振动，用描述声波客观特性的物理量，如频率、声压、声强、声功率、声压级、声强级、声功率级等物理量来定量描述。这些物理量不依人们的意志而存在。二是对噪声进行主观评价，噪声与人的感觉密不可分，必须用反应人主观感觉的物理量加以描述，通常可以用声级、等效连续声级等物理量来描述，是人主体对噪声的感觉物理量。
①声压
声波在介质中传播所涉及的区域称为声场。声波在空气中传播时，声场中的空气分子在其平衡位置沿着声波前进的方向发生前后振动，使平衡位置空气的密度时疏时密，引起平衡位置的压力相对于没有声音传播时的静压发生变化。设在介质中某点没有振动时的静压强为P0，声波传来时，同一点的压强为P，则其差值p= (P0—P)称为声压。声波作用引起声场中各点介质压缩或伸张，因此各点的压强比静压有大有小，即声压有正有负。在国际标准MKSA制中，声压的单位为N/m2，通常用符号Pa来表示，1Pa=1N/m2。
声压是用来度量声音强弱的物理量。声音通过空气传入人耳，引起耳内鼓膜振动，刺激听觉神经，产生声的感觉，声压越大，耳朵中鼓膜受到的压力越大，表明声音越强。
正常人耳刚能听到的声音的声压称为闻阈声压。人耳对于不同频率声音的闻阈声压不同，这是因为人耳对高频声敏感而对低频声迟钝。对于频率为1000Hz的声音，闻阈声压为 2×10-5Pa。使正常人耳引起疼痛感觉的声音的声压称为痛阈声压，痛阈声压为20Pa。
②声强
声强也是度量声音强弱的物理量。物体振动发声时，振动以声波的形式通过声场介质进行传播，使声场中的介质质点发生运动，因此声音具有能量，称为声能。
声场中，单位时间内通过垂直于传播方向单位面积上的声能称为声强，其单位为“瓦/米2”记作“W/m2”，用符号I表示。
声强以能量的方式说明声音的强弱。声强越大，表示单位时间内耳朵接受到的声能越多，声音越强。
声强与声压有着密切的关系。当声音在自由声场中传播时，在传播方向上，声强与声压的关系见式9-1：
（9-1）
式中p——声压，Pa；
r——常温下空气的密度，kg/m3；
C——声音速度，m/s。
在噪声测量中，声强的测量比较困难，通常根据声压的测量结果间接求出声强。
③声功率
在单位时间内声源发射出来的总声能称为声功率，单位为“瓦”，记作“W”。声功率是声源特性的物理量，它的大小反映声源辐射声能的本领。
在自由声场中，声源向四周辐射声波，若围绕声源作一假想封闭曲面S，则声源的声功率为：
W=
（9-2）
式中I——声波沿着面积元dS的法线方向传播的声强，W/m2。
（3）级的概念
一个正常的健康人所能听到的最弱声压约为0.00002Pa。火箭离地升空时产生的声压大于200Pa。
为处理这个问题，使用一种基于测量数字间比例的对数值的尺度来表示噪声，并将所测量的数值称为级，其单位则根据Alexander Graham Bell的名字命名为贝（bel），单位符号为“B”，用公式表示如下：
（9-3）
式中L，―声级，B
Q―测量数值；
Q0―基准数值。
由于贝是一个相当大的单位，为了方便起见，又将其分成10个小单位，此小单位称为“分贝”，记作“dB”，声级用分贝表示时计算公式如下：
（9-4）
① 声功率级
若基准功率已指定，则dB具有物理意义。对于噪声的测量，基准声功率规定为10-12W。因此声功率可以表示为
（9-5）
由式（9－4）计算得到的声功率级的单位为dB.
② 声强级
为了测量噪声，式7-4中的基准声强级取10-12W/m2，因此声强级可按下式计算：
（9-6）
③ 声压级
因为声音测量仪器可测得均方根声压级Prms，因此声压级可用下式计算：
（9-7）
由上式可得
（9-8）
④ 声压级的计算
由于声压级的对数特征，所以分贝值之间的加和不能按一般加减运算法则进行。如果将一个声压级为60分贝的噪声加到另一个声压级为60分贝的噪声上，可以得到一个声压级为63分贝的噪声。其计算过程为：将各个分贝值先转化为声功率，然后相加，相加后再将其转回分贝单位。图9-1提供了一个计算噪声值的图解方法，两声叠加值为较大声级值加上一个△L，△L由两声级差通过查图9-1得到。
图9-1 分贝相加曲线
（4）人耳听觉特性
① 响度级
试验表明，人对噪声强弱的感觉不仅与噪声的物理量有关，而且还与人的生理和心理状态有密切的关系。对于声压相同而频率不相同的两个声源，人耳的主观感觉是不一样的。对频率高的声源，人耳感觉它的噪声更强。例如，大型离心压缩机与重型汽车的声压级均为 90dB，但人耳的主观感觉是前者比后者响得多。原因是前者的噪声频率以高频成分为主，而后者以低频为主。由此可知，人耳对高频声音比对低频声音更加敏感。
为了使噪声的客观物理量与人耳的主观感觉统一起来，以人的主观感觉为标准来评价噪声的强弱，人们对人耳的听觉、声压级及频率三者之间的关系进行了大量的试验研究。试验中将不同频率纯音的强度由小增大，根据入耳的感觉绘制等响度曲线，见图9-2。
图9-2等响曲线图
图9-2中纵坐标是声压级，横坐标是频率，两者均为客观物理量。这里，仿照声级的概念提出一个新概念，即响度级，其单位定义为“方”(phon)，以LN表示。等响曲线以 1000Hz的纯音作为基准音，若一个噪声源发出的声音听起来与频率为1000Hz的纯音一样响，则其响度级“方”值就等于该1000Hz纯音声压级的分贝数。例如，某声源发出的声音听起来与1000Hz、声压级为90dB的纯音一样响，则此声源的响度级为90LN。
在等响曲线中，每一条曲线上的各点代表不同频率和声压级的纯音，但是人耳的主观响度感觉是一样的，即响度级是一样的，所以称为等响曲线。在等响曲线图中，最下面的一条曲线是人耳刚能感觉到的不同频率纯音的等响曲线，称为闻阈曲线，相当于120LN的响度曲线称为痛阈曲线。
从等响曲线可以看出，人耳对低频率的声音较为迟钝，频率越低的声音，人耳能感觉出时，它的声压级就越高。反之，人耳对高频声较为敏感，特别是对于3000—4000Hz的声音尤为敏感。因此，在噪声控制中，应首先降低中、高频率的噪声。
②声级
噪声可用噪声计测量。噪声计能把声音转变成为电压，经过处理后用电表指示出分贝数。常用的噪声计为精度为2型以上的积分式及环境噪声自动检测仪器，性能符合GB 3785的要求。为了使仪器更好地反映出人耳对声音强弱的主观感觉，在设计噪声仪时，人们用电子计权网络来模拟不同声压下的人耳频率特征。
图9-3 计权网络特征曲线
噪声计中设有A、B、C三种特性网络。其中A网络是为模拟等响曲线中40LN的曲线而设计的，它对1000Hz以下的声音有较大的衰减。可将声音的低频部分大部滤去，而对高频声不衰减甚至少有放大，故测得的噪声值较接近人的听觉，能很好地模拟人耳的听觉特性。由A网络测出的噪声级称为A计权声级，简称A声级，其单位为dB(A)，记作LA。由于用A声级测出的量是对噪声所有成分的综合反映，并且与人耳主观感觉接近，因此在测量中，现在大都采用A声级来衡量噪声的强弱。
B网络是为模拟等响曲线中70LN的曲线而设计的。由B网络测出的噪声级称为B计权声级，它对250Hz以下的声音有较大的衰减。一般不用。
C网络是为模拟等响曲线中100LN的曲线而设计的。由C网络测得的噪声级称为C计权声级；它在整个频率范围内近乎平直，在可听声音的频率范围内基本上不衰减，因此一般用它代表总声压级。
声级与声压级是两个不同的概念。声级又称噪声级，它表示经过频率计权后的声压级。用具有A、B、C计权网络的声学仪器测量噪声强弱时，其读数称为声级。见图9-3。
③ 等效连续A声级
对于不同的连续而稳定的噪声源，如两台不同的风机，当它们稳定工作时，用噪声计的 A声级进行测量，能较好地反映人耳对两个噪声源强度的主观感觉。在自然环境中，噪声源的发声往往是不连续的，如在测量公路的交通噪声时，有汽车通过时测得的A声级较强，没有汽车通过时测得的A声级则较弱，因此，用有或没有汽车通过时测得的噪声强度值来比较两条不同公路的噪声影响都是不合适的。为了合理地比较、评价不同的、非连续噪声源的噪声强度，人们提出将一定时间内不连续的噪声能量用总的发声时间进行平均的方法来评价噪声对人的影响。用这种方法计算出来的声级称为等效声级或等效连续A声级，用符号 Leq表示，单位仍为dB(A)。等效声级实际上是反映按能量平均的A声级，它能合理地反映在A声级不稳定的情况下，人们实际接受噪声能量的大小。
1971年国际标准化组织将等效连续A声级定义为：
（9-9）
式中T1——噪声测量的起始时刻；
T2——测量的终止时刻；
Lp（t）——声压随时间变化的函数。
在实际测量中，Lp的测定都是以一定的时间间隔来读取的，如每5s读一个数，因此采用下式计算等效连续A声级：
（9-10）
式中Li——间隔时间t读取的噪声级；
n——读得的噪声级Li的总个数。
④ 昼夜等效连续A声级
反映夜间噪声对人的干扰大于白天的是昼夜等效连续A声级(用Ldn表示)。噪声在夜间对人的影响更大，将夜间噪声进行增加10dB(A)加权处理后，用能量平均的方法得出 24小时A声级的平均值，计算公式为：
（9-11）
式中Ld——国际标准时间，白天(7时一22时)的等效A声级；
Ln——国际标准时间，夜间(22时一7时)的等效A声级。
⑤ 统计噪声级
统计噪声级是指某点噪声级有较大波动时，用以描述该点噪声随时间变化状况的统计物理量。一般用峰值L10、中值L50和本底值L90表示。
在进行噪声自动监测时，记录的噪声连续起伏，对不同的记录，难以直观判断哪个噪声对人的影响更大一些。仿照人口调查的方法，可以这样描述一个声场，例如，该声场的噪声有10%的时间超过51dB(A)，50%的时间超过45dB(A)，90%的时间超过44dB(A)，这样描述给我们一个平均声级及声级有多大起伏的概念。因此，为了以合适的方法处理城市噪声起伏，特别是交通噪声的起伏，对噪声随时间变化的机理作统计分析是必须的。
L10表示在取样时间内10%的时间超过的噪声级，相当于噪声平均峰值；L50表示在取样时间内50%的时间超过的噪声级，相当于噪声平均中值；L90表示在取样时间内90%的时间超过的噪声级，相当于噪声平均低值。其计算方法是：将100个或200个数据按大小顺序排列，第10个数据或总数200个的第20个数据即为L10；第50个或总数为200个的第100个数据即为L50；同理，第90个数据或第180个数据即为L90。
9.1.2噪声的分类及来源
产生噪声的声源称为噪声源。若按噪声产生的机理来划分，可将噪声分为机械噪声、空气动力性噪声和电磁性噪声三大类。
（1）机械噪声
机械噪声是机械设备运转时，各部件之间的相互撞击、摩擦产生的交变机械作用力使设备金属板、轴承、齿轮或其他运动部件发生振动而辐射出来的噪声。如锻锤、织机、机床、机车等产生的噪声。机械噪声又可分为撞击噪声、激发噪声、摩擦噪声、结构噪声、轴承噪声和齿轮噪声等。
（2）空气动力性噪声
引风机、鼓风机、空气压缩机运转时，叶片高速旋转会使叶片两侧的空气发生压力突变，气体通过进、排气口时激发声波产生噪声，称为空气动力性噪声。按发生机理又可分为喷射噪声、涡流噪声、旋转噪声、燃烧噪声等。
（3）电磁性噪声
由于电机等的交变力相互作用而产生的噪声称为电磁性噪声。如电流和磁场的相互作用产生的噪声，发电机、变压器的噪声等。
如果把噪声按其随时间的变化来划分，可分成稳态噪声和非稳态噪声两大类。
稳态噪声的强度不随时间而变化，如电机、风机、织机等产生的噪声。
非稳态噪声的强度随时间而变化，可分为瞬时的、周期性起伏的、脉冲的和无规则的噪声。
与人们生活密切相关的是城市噪声，它的来源大致可分为工厂生产噪声、交通噪声、施工噪声和社会噪声。
（1）工厂生产噪声
工厂生产噪声，特别是地处居民区而没有声学防护措施或防护设施不好的工厂辐射出的噪声，对居民的日常生活干扰十分严重。我国工业企业噪声调查结果表明，一般电子工业和轻工业的噪声在90dB(分贝)以下，纺织厂噪声约为90—106dB，机械工业噪声为80—120dB，凿岩机、大型球磨机为120dB，风铲、风镐、大型鼓风机在 120dB以上。发电厂高压锅炉、大型鼓风机、空压机放空排气时，排气口附近的噪声级可高达110—150dB，传到居民区常常超过90dB。此外，工厂噪声还是造成职业性耳聋的主要原因。
（2）交通噪声
城市噪声主要来自交通运输。载重汽车、公共汽车、拖拉机等重型车辆的行进噪声约39～92dB，电喇叭大约为90—100dB，汽喇叭大约为105—110dB(距行驶车辆5m处)。一般大型喷气客机起飞时，距跑道两侧Ikm内语言通讯受干扰，4km内不能睡眠和休息。超音速客机在15000m高空飞行时，其压力波可达30—50km范围的地面，使很多人受到影响。
（3）施工噪声
随着我国城市现代化建设，城市建筑施工噪声越来越严重。尽管建筑施工噪声具有暂时性，但是由于城市人口骤增，建筑任务繁重，施工面广且工期长，因此噪声污染相当严重。据有关部门测定统计，距离建筑施工机械设备10m处，打桩机为88dB，推土机、刮土机为91dB，等等。这些噪声不但给操作工人带来危害，而且严重地影响了居民的生活和休息。
（4）社会噪声
社会噪声主要是指社会人群活动时发出的噪声。例如人们的喧闹声、沿街的吆喝声，以及家用洗衣机、收音机、缝纫机发出的声音都属于社会噪声，于扰较为严重的有沿街安装的高音宣传喇叭声及秧歌锣鼓声。这些噪声虽对人没有直接的危害，但能干扰人们正常的谈话、工作、学习和休息，使人心烦意乱。
9.1.3噪声允许标准
对于噪声的评价，除了评价量这个因素外，还需要有作为评价基础的标准，为此，各个国家和国际标准化组织制定了一系列环境噪声标准。
（1）城市区域环境噪声标准
根据城市中不同的社会功能，按环境噪声控制的要求划分为若干不同的控制限值的区域。例如国际标准化组织(ISO)提出的环境噪声标准中，就划有田园住宅(乡村)、郊区住宅区、城市住宅区、商业区、工业区等，各区域规定不同的噪声限值。我国根据《中华人民共和国环境保护法》，在进行大量的调查研究的基础上，于1982年颁布了《城市区域环境噪声标准》(GB3096-82)，将城市按不同社会功能划分为6类区域，规定各类区域的环境噪声标准，在总结10年的执行情况后，1993年该标准经修改后重新颁布(GB3096-93)，见表9-1。
表9-1我国城市区域环境噪声标准(LAeq)
类别
适 用 区 域
昼间(dB)
夜间(dB)
0
特殊安静区(疗养院、高级别墅区等)
50
40
1
居住、文教机关区
55
45
2
居住、商业、工业混杂区
60
50
3
工业区
65
55
4
交通干线道路两侧区域
70
55
该标准还规定，位于城郊和乡村的疗养院、高级别墅区、高级宾馆区等按严于0类标准5dB；乡村居住环境可参照1类标准执行；穿越城区的内河航道两侧区，穿越城区的铁路主-次干线两侧的背景噪声(指不通过列车时的噪声水平)限值按4类标准执行；夜间突发的噪声，其最大值不准超过标准值的15 dB。
（2）工业企业噪声标准
工业企业由于噪声源类型的多种多样，因而包括了可能有的各种频率和时间特性的噪声环境，工业噪声一方面会直接影响生产工人的健康和办公等人员的工作效率，另一方面由于厂内辐射到厂外的噪声污染环境，因此对厂区内的各类工作场所的环境噪声以及厂里环境作出限制性规定。
① 噪声卫生标准
噪声对健康的影响，目前仍主要从听力保护出发，1986年，我国颁布了《工业企业噪声控制设计规范》(GBJ87-85)，对工业企业厂区内各类地点的噪声声级作了规定见表9-2
表9-2工业企业厂内各类场所噪声限值
序号
场所 类别
噪声限值(dB)
1
生产车间及作业场所(工人每天连续接触噪声8小时)
90
2
高噪声车间设置的值班室、观察室、休息室
有电话时70
无电话时75
3
精密装配线。精密加工车间的工作地点，计算机房
70
4
车间所属办公室、实验室、设计室
70
5
主控制室、集中控制室、通讯室、电话总机、消防值班室
60
6
厂部所属办公室、会议室、设计室、中心实验室
60
7
医务室、教室、哺乳室、托儿所、工人值班宿舍
55
表9-2中所列噪声限值为工作8小时的情况，若工作时间不满8小时，则按噪声暴露时间减半，噪声限值增加3 dB处理，表中的室内背景噪声是指的室内无声源发声条件下，从室外经由墙、门、窗等传入室内平均噪声级。
② 工业企业厂界噪声标准
为控制工业企业辐射的噪声对厂区外环境的污染，规定厂界噪声的限值，我国制订了《工业企业厂界噪声标准》(GB12348-90)，该标准适用于工厂及有可能造成噪声污染的企事业单位的边界，各类厂界噪声标准值见表9-3。
表9-3工业企业厂界噪声标准值
类别
昼间(dB),
夜间(dB)
适 用 区 域
Ⅰ
55
45
以居住、文教机关为主的区域
Ⅱ
60
50
居住、商业、工业混杂区及商业中心区域
Ⅲ
65
55
工业区
Ⅳ
70
55
交通干线道路两侧区域
夜间频繁突发的噪声(如排气噪声)，其峰值不准超过标准值10 dB；夜间偶发噪声(如短促鸣笛声)，其峰值不得超过标准值15 dB。
9.1.4噪声污染及其危害
噪声污染对人的影响不单决定于声音的物理性质，而且与人的心理和生理状态有关。
吵闹的噪声使人讨厌、烦恼，精神不宜集中，影响工作效率，妨碍休息和睡眠等。在强噪声下，还容易掩盖交谈和危险警报信号，分散人的注意力，发生工伤事故。据世界卫生组织估计，美国每年由于噪声的影响而带来的工伤事故、不上工及低效率所造成的损失将近 40亿美元。
在强噪声下暴露一段时间后，听觉引起暂时性听阈上移，听力变迟钝，称为听觉疲劳。它是暂时性的生理现象，内耳听觉器官并末损害，经休息后可以恢复。如长期在强噪声下工作，听觉疲劳就不能恢复，内耳听觉器官发生病变，暂时性阈移变成永久性阈移或耳聋，称噪声性耳聋，也叫职业性听力损失。
大量统计资料表明，噪声级在80dB以下时，能保证长期工作不致耳聋；在85dB的条件下，有10%的人可能产生职业性耳聋；在90dB的条件下，有20%的人可能产生职业性耳聋。
如果人们突然暴露在140～160dB的高强度噪声下，就会使听觉器官发生急性外伤，引起鼓膜破裂流血，螺旋体从基底急性剥离，双耳完全失听。长期在强噪声下工作的工人，除了耳聋外，还有头昏、头痛、神经衰弱、消化不良等症状，往往导致高血压和心血管病。
噪声对胎儿造成危害。研究表明，噪声会使母体产生紧张反应，引起子宫血管收缩，以致影响供给胎儿发育所必需的养料和氧气。日本曾对1000多个初生婴儿进行研究，发现吵闹区域的婴儿体重轻的比例较高，平均在5.5lb（磅，1lb=0.4536kg）以下，相当于世界卫生组织规定的早产儿体重，这很可能是由于噪声的影响，使某些促使胎儿发育的激素水平偏低。
此外，高强度的噪声还能破坏机械没备及建筑物。研究证明，150dB以上的强噪声，由于声波振动，会使金属疲劳，由于声疲劳可造成飞机及导弹失事。
9.2 噪声控制技术
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。
（1）在声源处控制噪声：这是最根本的措施，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。但就我国目前的技术水平来看，大多数设备的噪声强度超过了使人们满意的标准，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。
（2）在声传播途径中控制噪声：这是噪声控制中的普遍技术，常用技术有吸音、隔声、使用消声器及隔振等。在噪声传播途径控制中，采取何种措施为好，要在调查测量的基础上，根据具体声源和传播途径，有针对性地选择，同时注意这些措施的可行性和经济性。
（3）接受者保护措施：在声源和传播途径上采取控制措施有困难或无法进行时，接受噪声的个人可以采取个人防护。简单的方法是佩戴耳塞、耳罩、防声头盔等。
9.2.1 声源处控制噪声
控制噪声的根本途径是对声源进行控制，但从目前看，要在声源上根治噪声是比较困难的，而且受到各种条件和环境的限制，
（1）机械噪声源的控制
机械噪声是由各种机械部件在外力激发下产生振动或相互撞击而产生的，如部件旋转运动的不平衡、往复运动的不平衡及撞击摩擦是产生噪声的主要原因。控制它们的噪声有两条途径：一是改进结构,提高其中部件的加工精度和装配质量，采用合理的操作方法等，以降低声源的噪声发射功率。二是利用声的吸收、反射、干涉等特性，采用吸声、隔声、减振、隔振等技术，以及安装消声器等，以控制声源的噪声辐射。如将机械传动部分的普通齿轮改为有弹性轴套的齿轮，可降低噪声15～20分贝；把铆接改成焊接，把锻打改成摩擦压力加工等，一般可减低噪声30～40分贝。
（2）空气动力学噪声
空气动力学噪声的控制凋整或降低部件对外激发力的响应，降低气流噪声是由气流流动过程中的相互作用或气流和固体介质之间的作用产生的，控制气流噪声的主要方法是：选择合适的空气动力机械设计参数，减小气流脉动，减小周期性激发力；降低气流速度，减少气流压力突变，以降低湍流噪声；降低高压气体排放压力和速度；安装合适的消声器。
（3）电磁噪声的控制
电磁噪声主要是由交替变化的电磁场激发金属零部件和空气间隙周期性振动而产生的。对于电动机来说，由于电源不稳定也可以激发定子振动而产生噪声。电磁噪声主要分市在 1000Hz以上的高频区域。电压不稳定产生的电磁噪声，其频率一般为电源频率的两倍。降低电动机噪声的主要措施为：合理选择沟槽数和级数； 在转子沟槽中充填一些环氧树脂材料，降低振动； 增加定子的刚性； 提高电源稳定度； 提高制造和装配精度。降低变压器电磁噪声的主要措施有： 减小磁力线密度； 选择低磁性硅钢材料；合理选择铁心结构，铁心间隙充填树脂性材料，硅钢片之间采用树脂材料粘贴。
9.2.2 控制噪声的传播途径
（1）吸声
吸声降噪是一种在传播途径上控制噪声强度的方法。当声波入射到物体表面时，部分入射声能被物体表面吸收而转化成其他能量，这种现象叫做吸声。在吸声降噪过程中，常采用多孔性吸声材料、板状共振吸声结构、穿孔板共振吸声结构和微穿孔板共振吸声结构等技术 。
① 多孔性吸声材料
多孔吸声材料的结构特征是在材料中具有许许多多贯通的微小间隙，因而具有一定的通气性。吸声材料的固体部分，在空间组成骨架(筋络)，保持材料的形状。在筋络间有大量的空隙，筋络的作用就是把较大的空隙分隔成许多微小的通路。当声波入射到多孔材料表面时，可以进入细孔中去，引起孔隙内的空气和材料本身振动，空气的摩擦和粘滞作用使振动动能(声能)不断转化为热能，从而使声波衰减，消耗一部分声能，即使有一部分声能透过材料到达壁面，也会在反射时再次经过吸声材料，声能又一次被消耗。
优良的吸声材料要求表面和内部均应具有多孔性，孔隙微小，孔与孔之间互相沟通，并且要与外界连通，以使声波容易传到材料内部。常用的吸声材料分三种类型，即纤维型、泡沫型和颗粒型。纤维型多孔吸声材料有玻璃纤维、矿渣棉、毛毡、甘蔗纤维、木丝板等；泡沫型吸声材料有聚氨基甲酯酸泡沫塑料等；颗粒型吸声材料有膨胀珍珠岩和微孔吸声砖等。
② 吸声结构
多孔吸声材料对高频声有较好的吸声能力，但对低频声的吸声能力较差。为了解决这一矛盾，人们利用共振吸声的原理设计了各种共振吸声结构，取得了较好的效果，从而弥补了多孔材料低频吸声性能的不足。常用的共振吸声结构有共振吸声器(单个空腔共振结构)、穿孔板(槽孔板)、微穿孔板、膜状和板状等共振吸声结构及空间吸声体。
（i）单孔共振吸声器
共振吸声器是由腔体和颈口组成的共振结构，又称亥姆霍兹共振器。如图9-4所示。
图9-4共振腔吸声结构
这种结构的腔体中空气具有弹性，相当于弹簧；孔径中的空气柱就像活塞一样往复运动，由于颈壁对空气的阻尼作用，使部分声能转化为热能，当入射声波的频率与共振器的固有频率一致时，即会产生共振现象，此时孔径中的空气柱运动速度最大，因而阻尼作用最大，声能在此情况下得到最大吸收。共振频率大小与孔径和空腔体积有关，这种吸声器对频率选择性很强，因此吸声的频带较窄。改变连接管的尺寸和空腔体的体积，可以获得不同的共振频率，此外在管内铺设吸声材料可以增加共振器的阻尼作用，从而使共振器的吸声系数降低，吸声频带的宽度增大。
（ii）穿孔板
穿孔板共振吸声结构是噪声控制中广泛采用的一种吸声装置，它可以看作由许多单孔共振腔并联组成。其结构如图9-5所示。
图9-5穿孔板结构
穿孔板吸声结构的共振频率与穿孔率、孔板厚度和空腔深度有关。穿孔率是穿孔面积占总面积的百分数。这种吸声结构的缺点是对频率的选择性很强，在共振频率时具有最大的吸声性能，偏离共振频率时则吸声效果较差。它吸收声音的频带比较窄，一般只有几十赫兹到200赫兹的范围。在穿孔板后衬贴织物或填放多孔吸声材料可以使这种吸声结构吸收声音的频带加宽。穿孔板的穿孔应均匀地分布在板面上，一般孔径为3－8mm为宜。此外，为了提高吸声性能，可采用两层穿孔板组成的吸声结构。
（iii）微穿孔板
微穿孔板吸声结构是我国著名声学专家马大猷于1964年提出的，在普通穿孔板的基础上发展起来的。普通穿孔板的厚度一般为1.5一l0mm，孔径为2—15mm，穿孔率为0.5%～5%左右；而微穿孔板吸声结构的板厚及孔径均小于lmm，穿孔率为1%一3%，它与板后的空腔一起组成微穿孔板吸声结构。这种结构具有较宽的吸声频带。微孔板的微孔本身具有足够的声阻，因此，它的背后不需要衬贴多孔吸声材料。
这种结构的吸声性能明显优越于前面两类共振结构。它的吸声频带较宽，吸声系数较高，特别是它可用在其他材料或结构不适合的场所(因为它完全不需使用吸声材料)，如高温、潮湿、在腐蚀性气体或高速气流等环境；同时它结构简单、设计理论成熟，其吸声特性的理论计算与实测值很接近，而一般吸声材料或结构的吸声系数则要靠试验测量，理论只起指导作用，因此微孔板共振吸声结构近年来已在噪声控制领域得到广泛应用。效果较好。但它的缺点是微孔加工较困难，且易被灰尘堵塞。有时也利用双层微穿孔结构来进一步提高其吸声效果。
微穿孔板结构的吸声性能可根据需要进行设计，微孔的大小和间距影响微穿孔板的吸声系数，板的构造和它的空腔深度决定它的吸声频率范围。
（iv）薄板吸声结构
不穿孔的薄板如金属板、胶合板、石膏板、塑料板等，使它的周边固定，其背后留一定厚度的空气层，就构成了薄板共振吸声结构，它对低频声有较好的吸声性能。
当声波作用于薄板表面时，在声压的交变作用下引起薄板的弯曲振动，由于薄板与固定支点之间和薄板内部引起的内摩擦损耗，使振动的动能转化为热能而使声能得到衰减。当入射声波的频率与振动系统的固有频率即共振频率一致时，振动系统即会发生共振现象，此时振幅最大，声能消耗也最多。在此频率下声能将得到最大的吸收。薄板共振吸声结构的共振频率一般为80—300Hz。
（v）空间吸声体
把吸声材料或吸声结构悬挂在室内离壁面一定距离的空间中，称为空间吸声体。由于悬空悬挂，声波可以从不同角度入射到吸声体，其吸声效果比相同的吸声体实贴在刚性壁面上的好得多。因此采用空间吸声体，可以充分发挥多孔吸声材料的吸声性能，提高吸声效率，节约吸声材料。目前空间吸声体在噪声控制工程中得到广泛的应用。常用的空间吸声体有板状、圆柱状、球形和锥形等，如图9－6所示。
图9－6几种形状的空间吸声体
空间吸声体彼此按一定间距排列悬吊在天花板下某处，吸声体朝向声源的一面可直接吸收入射声能，其余部分声波通过空隙绕射或反射到吸声体的侧面、背面，使得各个方向的声能都能被吸收。而且空间吸声体装拆灵活，工程上常把它制成产品，用户只要购买成品，按需要悬挂起来即可。空间吸声体适用于大面积、多声源、高噪声车间，如织布、冲压钣金车间等。
应该指出，利用吸声材料和吸声结构来降低噪声的方法，其效果是有一定条件的。吸声材料只是吸收反射声，对声源直接发出的直达声是毫无作用的。也就是说，吸声处理的最大可能性是把声源在房间的反射声全部吸收。故在一般条件下，用吸收材料来降低房间的噪声其数值不超过10dBA，在特殊条件下也不会超过15dBA。若房间很大，直达声占优势，此时用吸声降噪处理效果较差，甚至在吸声处理后还察觉不到有降噪的效果。如房间原来的吸声系数较高时，还用吸声处理来降噪，其效果是不明显的，因此，吸声处理的方法只是在房间不太大或原来吸声效果较差的场合下才能更好地发挥它的减噪作用。
（2）消声器
消声器是一种既能使气流通过又能有效地降低噪声的设备，对于通风管道、排气管道等噪声源，在进行降噪处理时，需采用消声技术。
消声器种类很多，按其消声机理，可以把它们分为6类，即阻性消声器、抗性消声器、阻抗复合消声器、微穿孔板消声器以及小孔消声器和有源消声器。
① 阻性消声
阻性消声器主要是利用多孔材料来降低噪声的，把吸声材料固定在气流通道内壁上，或使之按照一寂静的方式在管道中排列，就构成了阻性消声器。当声波通过敷设有吸声材料的管道时，声波激发多孔材料中众多小孔内空气分子的振动，由于摩擦阻力和黏滞力的作用，使一部分声能转换为热能耗散掉，从而起到消声作用。阻性消声器能较好地消除中、高频噪声，而对低频的消声作用较差。
② 抗性消声
抗性消声器与阻性消声器机理完全不同，它没有敷设吸声材料，而是利用管道截面的变化(扩张或收缩)使声波反射、干涉而达到消声目的的。抗性消声器的性能和管道结构形状有关，一般选择性较强，适用于窄带噪声和低、中频噪声的控制。常用的抗性消声器有扩张室、共振腔两种形式。
③ 阻抗复合消声
阻性消声器在中高频范围内有较好的吸声效果，而抗性消声器可以有效地吸收中低频噪声。将阻性和抗性消声器以一定方式组合起来就构成阻抗复合消声器，它在较宽频率范围内具有良好的消声效果。常用的阻抗复合消声器有阻－扩复合式、阻复合式、阻－共－扩复合等。见图9-7。
图9-7几种阻抗复合消声器
④ 微孔板消声器
微孔板消声器是阻抗复合消声器的一种特殊形式，微穿孔板吸声结构本身就是一个既有阻性又有抗性的吸声元件，把它们进地适合的组合排列，就构成了微穿孔板消声器。在厚度小于 lmm的板材上开孔径小于lmm的微孔，穿孔率一般为1%一3%，在穿孔板后面留有一定的空腔，即构成微穿孔板吸声结构。选择微孔板上的不同穿孔率和板后不同的腔深，就可以控制消声器的频谱性能，使其在较宽的频率范围内获得良好的消声效果。它与阻性消声器类似，不同之处在于用微穿孔板吸声结构代替了吸声材料。
⑤ 小孔消声器
工业生产中有许多小喷孔高压排气或放空现象，如各种空气动力设备的排气、高压锅炉排气放风等，伴随这些现象的是强烈的排气喷流噪声。小孔消声器是一根直径与排气管直径相等、末端封闭的管子，管壁上钻有很多小孔，是降低气体排放时产生气流噪声的一种消声器。它利用扩散降速、变频或改变喷注气流参数等机理达到消声的目的。常见的有小孔喷注消声器、多孔扩散消声器和节流降压消声器。
⑥ 有源消声器
有源消声器也称为电子消声器，它是一套仪器装置，主要由传声器、放大器、相移装置、功率放大器和扬声器等组成。传声器将接收到的声间转变为相应的电压，通过放大器把电压放大到相移装置所要求的输入电压，然后经相移装置把这个电压的相位改变180度，再送给功率放大器，功率放大后的电压经扬声器又转变声压，这时的声压与原来的声压正好大小相等方向相反，可以相互抵消，就形成了噪声抑制区。
到目前为止，由于噪声声场中各点的声压大小和相位相差很大，变化也很大，因此有源消声器除了在较小的范围内用于降低简单稳定的声源，并未得到普遍应用。
一个合适的消声器可直接使气流声源噪声降低20—40dB，相应响度降低75%一 93%。通常要求消声器对气流的阻力要小，不能影响气动设备的正常工作，其构成的材料要坚固耐用并便于加工和维修。此外要外形美观、经济。
（3）隔声技术
对于空气传声的场合，可以在噪声传播途径中，利用墙体、各种板材及其构件将接受者分隔开来，使噪声在空气中传播受阻而不能顺利地通过，以减少噪声对环境的影响，这种措施通称为隔声。隔声是噪声控制工程中常用的一种技术措施，常用的隔声构件有各类隔声罩、隔声间及隔声屏障等。
① 隔声间
由隔声墙及隔声门窗等构件组成的房间称为隔声间，它通常包括隔声、吸声、消声器、阻尼和减振等几种噪声控制措施的综合治理装置，它是多种声学构件组合。如图9-8。
隔声间分封闭式和半封闭式二种，一般多采用封闭式结构。材料可用金属板材制作，也可用土木结构建造，并选用固有隔声量较大的材料建造。隔声间除需要有良好隔声性能的墙体外，还需设置门、窗或观察孔。通常门窗为轻型结构，一般采用轻质双层或多层复合隔声板制成，故称作隔声门、隔声窗，隔声门隔声量约为30—40dB。具有门、窗等不同隔声构件的墙体称为组合墙。
隔声间的实际隔声量不仅与各构件的隔声量有关，而且还与隔声间内表面的吸声质量及内表面面积有关。一般来说，隔声间内表面的吸声量越大，隔声间内面积越小，其隔声量则越大。隔声间中的门、窗和孔洞往往是隔声间的薄弱环节。一般门窗平均隔声量不超过15—20dB(A)，普通分隔墙的平
均隔声量至少可达30—40dB。孔洞和缝隙对构件的隔声影响甚大，若门、窗、墙体上有较多细小的孔隙，则隔声墙再厚，隔声效果也是不好的。
图9-8隔声间
② 隔声罩
当噪声源比较集中或只有个别噪声源时，可将噪声源封闭在一个小的隔声空间内，这种隔声设备称为隔声罩。隔声罩是抑制机构噪声的较好方法，它往往能获得很好的减噪效果。如柴油机、电动机、空压机、球磨机等强噪声设备，常常使用隔声罩来减噪。
一般机器所用的隔声罩由罩板、阻尼涂料和吸声层构成。罩板一般用1—3mm厚的钢板，也可以用密度较大的木质纤维板。罩壳用金属板时要涂以一定厚度的阻尼层以提高隔声量。这主要是声波在罩壳内的反射作用会提高噪声的强度。因此，隔声罩还必须在罩板上垫衬吸声材料。隔声罩应选择适当的材料和形状。罩面必须选择有足够隔声能力的材料制作，板、砖、混凝土、木板或塑料等。罩面形状宜选择曲面形体，其刚度较大，利于隔声，避免方形平行罩壁。隔声罩与设备要保持一定距离，一般为设备所占空间的1/3以上，壁面与设备之间的距离不得小于100mm。罩壁宜轻薄，宜选用分层复合结构。
各种形式隔声罩A声级降噪量是：固定密封型为30—40dB；活动密封型为15—30dB；
局部开敞型为10－20 dB；带有通风散热消声器的隔声罩为15－25 dB。
③ 隔声屏障
在声源与接收点之间设置障板，阻断声波的直接传播，以降低噪声，这样的结构称声屏障。它是控制交通噪声污染的一种治理措施，一些发达国家从20世纪60年代末就开始了声屏障的研究和应用，近年来，我国一些城市和高速公路、铁路也相继建造了声屏障，而且发展速度很快。
噪声在传播途径中遇到障碍物，若障碍物尺寸远大于声波波长时，大部分声能被反射和吸收，一部分绕射，于是在障碍物背后一定距离内形成“声影区”，声影区的大小与声音的频率和屏障高度等有关，频率越高，声影区的范围越大。声屏障将声源和保护目标隔开，使保护目标落在屏障的声影区内。
9.2.3个人防护
当在声源和传播途径上控制噪声难以达到标准时，往往需要采取个人防护措施。在很多场合下，采取个人防护还是最有效、最经济的方法。目前最常用的方法是佩戴护耳器。一般的护耳器可使耳内噪声降低10—40dB。护耳器的种类很多，按构造差异分为耳塞、耳罩和头盔。
耳塞是插入外耳道的耳器，体积小，使用方便，但必须塞人外耳道内部并与外耳道大小形状相匹配，否则效果不好。一般采用柔软及可塑性大的材料制成，如硅橡胶之类物质，注入耳道内，凝固成型。佩戴耳塞应注意保持清洁卫生。
耳罩就是将耳廓封闭起来的护耳装置，类似于音响设备中的耳机，好的耳罩可隔声30dB。还有一种音乐耳罩，这种耳罩既可以隔噪声又能听音乐。
头盔的隔声效果比耳塞、耳罩优越，它不仅可以防止噪声的气导泄漏，而且可防止噪声通过头骨传导进入内耳，头盔的制作工艺复杂，价格较贵，通常用于如火箭发射场等特殊环境和场所。
9.3 环境噪声综合防治
9.3.1 立法、规划及功能区划分
环境噪声不但影响到人的身心健康，而且干扰人们的工作、学习和休息，使正常的工作生活环境受到破坏。前面介绍了噪声的评价量，采用这些评价量，可以从各个方面描述噪声对人的影响程度。但理想的宁静工作生活环境与现实环境往往有很大差距，因此必须对环境噪声加以控制，从保护人的身心健康和工作生活环境角度出发，制定出噪声的允许限值。这样就形成环境噪声标准和法规。发达国家从20世纪60年代起开始重视噪声控制。进入80年代，随着环保事业的发展，我国的环境噪声污染治理工作在“强化管理”的思想指导下，基本上建立起一套完整的环境噪声污染防治法规、标准体系。1996年10月正式颁布了《中华人民共和国环境噪声污染防治法》。
制定环境噪声污染防治法的目的是为了保护和改善人们的生活环境，保障人体健康，促进经济和社会的发展。环境噪声污染防治法共分八章六十四条，从污染防治的监督管理、工业噪声污染防治、建筑施工噪声污染防治、交通运输噪声污染防治、社会生活噪声污染防治这几方面作出具体规定，并对违反其中各条规定所应受的处罚及所应承担的法律责任作出明确规定。它是制定各种噪声标准的基础。
防治法中明确提出了任何单位和个人都有保护声环境的义务，城市规划部门在确定建设布局时，应当依据国家声环境质量标准和民用建筑声设计规范，合理地划定建筑物与交通干线的防噪声距离，对可能产生环境噪声污染的建设项目，必须提出环境影响报告书以及规定环境噪声污染的防治措施，并规定防治设施必须与主体工程同时设计、同时施工、同时投产使用，即实现“三同时”。
防治法中对工业生产设备造成的环境噪声污染，规定必须向地方政府申报并采取防治措施。对建筑施工噪声，防治法中规定在城市市区噪声敏感建筑物集中区域内，禁止夜间进行产生环境噪声污染的建筑施工作业。交通运输噪声的防治，除对交通运输工具的辐射噪声作出规定外，对经过噪声敏感建筑物集中区域的高速公路、城市高架、轻轨道路，应当设置屏障或采取其他有效的防治措施；航空器不得飞越城市市区上空。对社会生活中可能产生的噪声污染，防治法中规定了新建营业性文化娱乐场所的边界噪声必须符合环境噪声排放标准，才可核发经营许可证及营业执照，使用家用电器、乐器及进行家庭活动时，不应对周围居民造成环境噪声污染。
9.3.2综合防治对策
目前，国内外综合防治噪声污染主要从两个方面进行：一是从噪声传播分布的区域性控制角度出发，强化城市建设规划中的环境管理，贯彻土地使用的合理布局，特别是工业区和居民区分离的原则，即在噪声污染的传播影响上间接采取防治措施；二是从噪声总能量控制出发，对各类噪声源机电设备的制造、销售和使用，即对污染源本身直接采取限制措施。具体应做到以下几点。
（1）制定科学合理的城市规划和城市区域环境规划，划分每个区域的社会功能，加强土地使用和城市规划中的环境管理，规划建设专用工业园区，组织并帮助高噪声工厂企业实施区域集中整治，对居住生活地区建立必要的防噪声隔离带或采取成片绿化等措施，缩小工业噪声的影响范围，使住宅、文教区远离工业区或机场等高噪声源，以保证要求安静的区域不受噪声污染。为了减少交通噪声污染，应加强城市绿化，必要时，在道路两旁设置噪声屏障。
（2）有组织有计划地调整，搬迁噪声污染扰民严重而就地改造又有困难的中小企业，严格执行有关噪声环境影响评价和“三同时”项目的审批制度，以避免产生新的噪声污染。
（3）发展噪声污染现场实时监测分析技术，对工业企业进行必要的污染跟踪监测监督，及时有效地采取防治措施，并建立噪声污染申报登记管理制度，充分发挥社会和群众监督作用，大幅度消除噪声扰民矛盾。严格贯彻执行《中华人民共和国环境噪声污染防治法》和有关环境噪声标准，劳动保护卫生标准、有关工业企业噪声污染防治技术政策，积极采用现有的、成功的控制技术，限期治理。
（4）对不同的噪声源机械设备实施必要的产品噪声限制标准和分级标准：把噪声控制理论成果和现代产品设计方法与技术有机地结合起来，以使我国机电产品的噪声振动控制水平得以大幅度提高。有关政府部门应加强对制造销售厂商的管理，促使发展技术先进的低噪声安静型产品，逐步替代淘汰落后的高噪声产品。
（5）建立有关研究和技术开发、技术咨询的机构，为各类噪声源设备制造商提供技术指导，以便在产品的设计、制造中实现有效的噪声控制，如开发运用低噪声新工艺、高阻尼减振新材料、包装式整机隔声罩设计等，有计划有目的地推动新技术。
（6）提高吸声、消声、隔声、隔振等专用材料的性能。以适应通风散热、防尘防爆、耐腐蚀等技术要求。改进噪声污染影响的评价分析方法。开发应用计算机技术，发展模型实验，提高预测评价工作的效率和精度，节省防治工程的费用。
“防治结合，以防为主，综合治理”是我国环保工作的一项基本方针。十几年来，我国的噪声污染防治已取得了长足的进展，然而总的来说，城市环境噪声的质量还不尽人意。现阶段，我国正处于进一步改革开放、加速经济发展的新时期，各行各业有许多新建改建项目，许多噪声污染源需要采取防治措施。若把噪声的污染控制放在事前来考虑解决，比事后解决可取得事半功倍的效果，因此首先必须严格控制新的污染源的产生，同时对历史遗留下来的噪声污染源给予充分的重视和解决。
总之，噪声污染防治工作是一项复杂而艰巨的任务，它涉及到许多部门，需要从系统的观点出发，结合各个部门的实际情况，作出整体的规划安排。
参考文献
[1] 陈英旭.环境学.杭州: .中国环境科学出版社,2001.
[2] 张邦俊,翟国庆.环境噪声学.杭州:浙江大学出版社,2001
[3] 王建龙.环境工程导论.北京:华大学出版社,2002
[4] 刘天齐.环保概论.北京:化学工业出版社,2000.
[5] GB3096-93,城市区域环境噪声标准.
[6]GB12523-90,建筑施工厂界噪声限值
[7]HJ/T2.4-1995,环境影响评价技术导则-声环境.
[8]GB12348-90,工业企业厂界噪声标准.
第九章 噪声污染及其控制
9.1噪声概述
随着我国经济的迅速发展和城市化进程的加快，噪声污染日趋严重。在我国的一些大中城市的环境污染投诉中，噪声占了60%～70%，噪声污染同空气污染、水污染一起，被公认为当今世界的三大公害。本章着重介绍噪声的性质、来源、危害、测量及评价方法、控制技术及综合防治措施。
9.1.1声音和噪声
人耳听觉系统所能感受到的信号称为声音。从物理学观点来看，声音是一种机械波，是机械振动在弹性介质中的传播。弹性介质的存在是声波传播的必要条件，弹性介质可以是气体、液体和固体，声波在上述介质中传播，相应地称为空气声、液体声和固体声。
（1）噪声
噪声通常定义为“不需要的声音”，是一种环境现象。声音在人们的日常工作和学习中起着非常重要的作用，很难想象一个没有声音的世界会是什么样子。然而，人们并不是任何时候都需要声音，一切声音，当个体心理对其反感时，即成为噪声，它会对个人造成生理或心理上的不良影响，或可能干扰个人或团体的社会活动，包括语言交流、工作、休息、娱乐、睡眠等活动。
此处所论述的噪声与物理学上的噪声在含义上有所不同。物理学上将节奏有调，听起来和谐的声音称为乐声；将杂乱无章，听起来不和谐的声音称为噪声。而这里所说的噪声与个体所处的环境和主观感觉反应有关，也就是说，判断一个声音是否属于噪声，主观上的因素往往起着决定性的作用。同一个人对同一种声音，在不同的时间、地点和条件下，往往产生不同的主观判断。比如，在心情舒畅或休息时，人们喜欢收听音乐；而当心绪烦躁或集中精力思考问题时，即使是和谐的乐声也会使人反感。
（2）噪声的物理量
噪声本身也是声音，具有声音的一切物理特性。可以用两种方法来描述噪声，一是客观度量，把噪声作为机械振动，用描述声波客观特性的物理量，如频率、声压、声强、声功率、声压级、声强级、声功率级等物理量来定量描述。这些物理量不依人们的意志而存在。二是对噪声进行主观评价，噪声与人的感觉密不可分，必须用反应人主观感觉的物理量加以描述，通常可以用声级、等效连续声级等物理量来描述，是人主体对噪声的感觉物理量。
①声压
声波在介质中传播所涉及的区域称为声场。声波在空气中传播时，声场中的空气分子在其平衡位置沿着声波前进的方向发生前后振动，使平衡位置空气的密度时疏时密，引起平衡位置的压力相对于没有声音传播时的静压发生变化。设在介质中某点没有振动时的静压强为P0，声波传来时，同一点的压强为P，则其差值p= (P0—P)称为声压。声波作用引起声场中各点介质压缩或伸张，因此各点的压强比静压有大有小，即声压有正有负。在国际标准MKSA制中，声压的单位为N/m2，通常用符号Pa来表示，1Pa=1N/m2。
声压是用来度量声音强弱的物理量。声音通过空气传入人耳，引起耳内鼓膜振动，刺激听觉神经，产生声的感觉，声压越大，耳朵中鼓膜受到的压力越大，表明声音越强。
正常人耳刚能听到的声音的声压称为闻阈声压。人耳对于不同频率声音的闻阈声压不同，这是因为人耳对高频声敏感而对低频声迟钝。对于频率为1000Hz的声音，闻阈声压为 2×10-5Pa。使正常人耳引起疼痛感觉的声音的声压称为痛阈声压，痛阈声压为20Pa。
②声强
声强也是度量声音强弱的物理量。物体振动发声时，振动以声波的形式通过声场介质进行传播，使声场中的介质质点发生运动，因此声音具有能量，称为声能。
声场中，单位时间内通过垂直于传播方向单位面积上的声能称为声强，其单位为“瓦/米2”记作“W/m2”，用符号I表示。
声强以能量的方式说明声音的强弱。声强越大，表示单位时间内耳朵接受到的声能越多，声音越强。
声强与声压有着密切的关系。当声音在自由声场中传播时，在传播方向上，声强与声压的关系见式9-1：
（9-1）式中p——声压，Pa；
r——常温下空气的密度，kg/m3；
C——声音速度，m/s。
在噪声测量中，声强的测量比较困难，通常根据声压的测量结果间接求出声强。
③声功率
在单位时间内声源发射出来的总声能称为声功率，单位为“瓦”，记作“W”。声功率是声源特性的物理量，它的大小反映声源辐射声能的本领。
在自由声场中，声源向四周辐射声波，若围绕声源作一假想封闭曲面S，则声源的声功率为：
W=
（9-2）式中I——声波沿着面积元dS的法线方向传播的声强，W/m2。
（3）级的概念
一个正常的健康人所能听到的最弱声压约为0.00002Pa。火箭离地升空时产生的声压大于200Pa。
为处理这个问题，使用一种基于测量数字间比例的对数值的尺度来表示噪声，并将所测量的数值称为级，其单位则根据Alexander Graham Bell的名字命名为贝（bel），单位符号为“B”，用公式表示如下：
（9-3）式中L，―声级，B
Q―测量数值；
Q0―基准数值。
由于贝是一个相当大的单位，为了方便起见，又将其分成10个小单位，此小单位称为“分贝”，记作“dB”，声级用分贝表示时计算公式如下：
（9-4）① 声功率级
若基准功率已指定，则dB具有物理意义。对于噪声的测量，基准声功率规定为10-12W。因此声功率可以表示为
（9-5）由式（9－4）计算得到的声功率级的单位为dB.
② 声强级
为了测量噪声，式7-4中的基准声强级取10-12W/m2，因此声强级可按下式计算：
（9-6）③ 声压级
因为声音测量仪器可测得均方根声压级Prms，因此声压级可用下式计算：
（9-7）由上式可得
（9-8）④ 声压级的计算
由于声压级的对数特征，所以分贝值之间的加和不能按一般加减运算法则进行。如果将一个声压级为60分贝的噪声加到另一个声压级为60分贝的噪声上，可以得到一个声压级为63分贝的噪声。其计算过程为：将各个分贝值先转化为声功率，然后相加，相加后再将其转回分贝单位。图9-1提供了一个计算噪声值的图解方法，两声叠加值为较大声级值加上一个△L，△L由两声级差通过查图9-1得到。
图9-1 分贝相加曲线
（4）人耳听觉特性
① 响度级
试验表明，人对噪声强弱的感觉不仅与噪声的物理量有关，而且还与人的生理和心理状态有密切的关系。对于声压相同而频率不相同的两个声源，人耳的主观感觉是不一样的。对频率高的声源，人耳感觉它的噪声更强。例如，大型离心压缩机与重型汽车的声压级均为 90dB，但人耳的主观感觉是前者比后者响得多。原因是前者的噪声频率以高频成分为主，而后者以低频为主。由此可知，人耳对高频声音比对低频声音更加敏感。
为了使噪声的客观物理量与人耳的主观感觉统一起来，以人的主观感觉为标准来评价噪声的强弱，人们对人耳的听觉、声压级及频率三者之间的关系进行了大量的试验研究。试验中将不同频率纯音的强度由小增大，根据入耳的感觉绘制等响度曲线，见图9-2。
图9-2等响曲线图
图9-2中纵坐标是声压级，横坐标是频率，两者均为客观物理量。这里，仿照声级的概念提出一个新概念，即响度级，其单位定义为“方”(phon)，以LN表示。等响曲线以 1000Hz的纯音作为基准音，若一个噪声源发出的声音听起来与频率为1000Hz的纯音一样响，则其响度级“方”值就等于该1000Hz纯音声压级的分贝数。例如，某声源发出的声音听起来与1000Hz、声压级为90dB的纯音一样响，则此声源的响度级为90LN。
在等响曲线中，每一条曲线上的各点代表不同频率和声压级的纯音，但是人耳的主观响度感觉是一样的，即响度级是一样的，所以称为等响曲线。在等响曲线图中，最下面的一条曲线是人耳刚能感觉到的不同频率纯音的等响曲线，称为闻阈曲线，相当于120LN的响度曲线称为痛阈曲线。
从等响曲线可以看出，人耳对低频率的声音较为迟钝，频率越低的声音，人耳能感觉出时，它的声压级就越高。反之，人耳对高频声较为敏感，特别是对于3000—4000Hz的声音尤为敏感。因此，在噪声控制中，应首先降低中、高频率的噪声。
②声级
噪声可用噪声计测量。噪声计能把声音转变成为电压，经过处理后用电表指示出分贝数。常用的噪声计为精度为2型以上的积分式及环境噪声自动检测仪器，性能符合GB 3785的要求。为了使仪器更好地反映出人耳对声音强弱的主观感觉，在设计噪声仪时，人们用电子计权网络来模拟不同声压下的人耳频率特征。
图9-3 计权网络特征曲线
噪声计中设有A、B、C三种特性网络。其中A网络是为模拟等响曲线中40LN的曲线而设计的，它对1000Hz以下的声音有较大的衰减。可将声音的低频部分大部滤去，而对高频声不衰减甚至少有放大，故测得的噪声值较接近人的听觉，能很好地模拟人耳的听觉特性。由A网络测出的噪声级称为A计权声级，简称A声级，其单位为dB(A)，记作LA。由于用A声级测出的量是对噪声所有成分的综合反映，并且与人耳主观感觉接近，因此在测量中，现在大都采用A声级来衡量噪声的强弱。
B网络是为模拟等响曲线中70LN的曲线而设计的。由B网络测出的噪声级称为B计权声级，它对250Hz以下的声音有较大的衰减。一般不用。
C网络是为模拟等响曲线中100LN的曲线而设计的。由C网络测得的噪声级称为C计权声级；它在整个频率范围内近乎平直，在可听声音的频率范围内基本上不衰减，因此一般用它代表总声压级。
声级与声压级是两个不同的概念。声级又称噪声级，它表示经过频率计权后的声压级。用具有A、B、C计权网络的声学仪器测量噪声强弱时，其读数称为声级。见图9-3。
③ 等效连续A声级
对于不同的连续而稳定的噪声源，如两台不同的风机，当它们稳定工作时，用噪声计的 A声级进行测量，能较好地反映人耳对两个噪声源强度的主观感觉。在自然环境中，噪声源的发声往往是不连续的，如在测量公路的交通噪声时，有汽车通过时测得的A声级较强，没有汽车通过时测得的A声级则较弱，因此，用有或没有汽车通过时测得的噪声强度值来比较两条不同公路的噪声影响都是不合适的。为了合理地比较、评价不同的、非连续噪声源的噪声强度，人们提出将一定时间内不连续的噪声能量用总的发声时间进行平均的方法来评价噪声对人的影响。用这种方法计算出来的声级称为等效声级或等效连续A声级，用符号 Leq表示，单位仍为dB(A)。等效声级实际上是反映按能量平均的A声级，它能合理地反映在A声级不稳定的情况下，人们实际接受噪声能量的大小。
1971年国际标准化组织将等效连续A声级定义为：
（9-9）式中T1——噪声测量的起始时刻；
T2——测量的终止时刻；
Lp（t）——声压随时间变化的函数。
在实际测量中，Lp的测定都是以一定的时间间隔来读取的，如每5s读一个数，因此采用下式计算等效连续A声级：
（9-10）式中Li——间隔时间t读取的噪声级；
n——读得的噪声级Li的总个数。
④ 昼夜等效连续A声级
反映夜间噪声对人的干扰大于白天的是昼夜等效连续A声级(用Ldn表示)。噪声在夜间对人的影响更大，将夜间噪声进行增加10dB(A)加权处理后，用能量平均的方法得出 24小时A声级的平均值，计算公式为：
（9-11）式中Ld——国际标准时间，白天(7时一22时)的等效A声级；
Ln——国际标准时间，夜间(22时一7时)的等效A声级。
⑤ 统计噪声级
统计噪声级是指某点噪声级有较大波动时，用以描述该点噪声随时间变化状况的统计物理量。一般用峰值L10、中值L50和本底值L90表示。
在进行噪声自动监测时，记录的噪声连续起伏，对不同的记录，难以直观判断哪个噪声对人的影响更大一些。仿照人口调查的方法，可以这样描述一个声场，例如，该声场的噪声有10%的时间超过51dB(A)，50%的时间超过45dB(A)，90%的时间超过44dB(A)，这样描述给我们一个平均声级及声级有多大起伏的概念。因此，为了以合适的方法处理城市噪声起伏，特别是交通噪声的起伏，对噪声随时间变化的机理作统计分析是必须的。
L10表示在取样时间内10%的时间超过的噪声级，相当于噪声平均峰值；L50表示在取样时间内50%的时间超过的噪声级，相当于噪声平均中值；L90表示在取样时间内90%的时间超过的噪声级，相当于噪声平均低值。其计算方法是：将100个或200个数据按大小顺序排列，第10个数据或总数200个的第20个数据即为L10；第50个或总数为200个的第100个数据即为L50；同理，第90个数据或第180个数据即为L90。
9.1.2噪声的分类及来源
产生噪声的声源称为噪声源。若按噪声产生的机理来划分，可将噪声分为机械噪声、空气动力性噪声和电磁性噪声三大类。
（1）机械噪声
机械噪声是机械设备运转时，各部件之间的相互撞击、摩擦产生的交变机械作用力使设备金属板、轴承、齿轮或其他运动部件发生振动而辐射出来的噪声。如锻锤、织机、机床、机车等产生的噪声。机械噪声又可分为撞击噪声、激发噪声、摩擦噪声、结构噪声、轴承噪声和齿轮噪声等。
（2）空气动力性噪声
引风机、鼓风机、空气压缩机运转时，叶片高速旋转会使叶片两侧的空气发生压力突变，气体通过进、排气口时激发声波产生噪声，称为空气动力性噪声。按发生机理又可分为喷射噪声、涡流噪声、旋转噪声、燃烧噪声等。
（3）电磁性噪声
由于电机等的交变力相互作用而产生的噪声称为电磁性噪声。如电流和磁场的相互作用产生的噪声，发电机、变压器的噪声等。
如果把噪声按其随时间的变化来划分，可分成稳态噪声和非稳态噪声两大类。
稳态噪声的强度不随时间而变化，如电机、风机、织机等产生的噪声。
非稳态噪声的强度随时间而变化，可分为瞬时的、周期性起伏的、脉冲的和无规则的噪声。
与人们生活密切相关的是城市噪声，它的来源大致可分为工厂生产噪声、交通噪声、施工噪声和社会噪声。
（1）工厂生产噪声
工厂生产噪声，特别是地处居民区而没有声学防护措施或防护设施不好的工厂辐射出的噪声，对居民的日常生活干扰十分严重。我国工业企业噪声调查结果表明，一般电子工业和轻工业的噪声在90dB(分贝)以下，纺织厂噪声约为90—106dB，机械工业噪声为80—120dB，凿岩机、大型球磨机为120dB，风铲、风镐、大型鼓风机在 120dB以上。发电厂高压锅炉、大型鼓风机、空压机放空排气时，排气口附近的噪声级可高达110—150dB，传到居民区常常超过90dB。此外，工厂噪声还是造成职业性耳聋的主要原因。
（2）交通噪声
城市噪声主要来自交通运输。载重汽车、公共汽车、拖拉机等重型车辆的行进噪声约39～92dB，电喇叭大约为90—100dB，汽喇叭大约为105—110dB(距行驶车辆5m处)。一般大型喷气客机起飞时，距跑道两侧Ikm内语言通讯受干扰，4km内不能睡眠和休息。超音速客机在15000m高空飞行时，其压力波可达30—50km范围的地面，使很多人受到影响。
（3）施工噪声
随着我国城市现代化建设，城市建筑施工噪声越来越严重。尽管建筑施工噪声具有暂时性，但是由于城市人口骤增，建筑任务繁重，施工面广且工期长，因此噪声污染相当严重。据有关部门测定统计，距离建筑施工机械设备10m处，打桩机为88dB，推土机、刮土机为91dB，等等。这些噪声不但给操作工人带来危害，而且严重地影响了居民的生活和休息。
（4）社会噪声
社会噪声主要是指社会人群活动时发出的噪声。例如人们的喧闹声、沿街的吆喝声，以及家用洗衣机、收音机、缝纫机发出的声音都属于社会噪声，于扰较为严重的有沿街安装的高音宣传喇叭声及秧歌锣鼓声。这些噪声虽对人没有直接的危害，但能干扰人们正常的谈话、工作、学习和休息，使人心烦意乱。
9.1.3噪声允许标准
对于噪声的评价，除了评价量这个因素外，还需要有作为评价基础的标准，为此，各个国家和国际标准化组织制定了一系列环境噪声标准。
（1）城市区域环境噪声标准
根据城市中不同的社会功能，按环境噪声控制的要求划分为若干不同的控制限值的区域。例如国际标准化组织(ISO)提出的环境噪声标准中，就划有田园住宅(乡村)、郊区住宅区、城市住宅区、商业区、工业区等，各区域规定不同的噪声限值。我国根据《中华人民共和国环境保护法》，在进行大量的调查研究的基础上，于1982年颁布了《城市区域环境噪声标准》(GB3096-82)，将城市按不同社会功能划分为6类区域，规定各类区域的环境噪声标准，在总结10年的执行情况后，1993年该标准经修改后重新颁布(GB3096-93)，见表9-1。
表9-1我国城市区域环境噪声标准(LAeq)
类别
适 用 区 域
昼间(dB)
夜间(dB)
0
特殊安静区(疗养院、高级别墅区等)
50
40
1
居住、文教机关区
55
45
2
居住、商业、工业混杂区
60
50
3
工业区
65
55
4
交通干线道路两侧区域
70
55
该标准还规定，位于城郊和乡村的疗养院、高级别墅区、高级宾馆区等按严于0类标准5dB；乡村居住环境可参照1类标准执行；穿越城区的内河航道两侧区，穿越城区的铁路主-次干线两侧的背景噪声(指不通过列车时的噪声水平)限值按4类标准执行；夜间突发的噪声，其最大值不准超过标准值的15 dB。
（2）工业企业噪声标准
工业企业由于噪声源类型的多种多样，因而包括了可能有的各种频率和时间特性的噪声环境，工业噪声一方面会直接影响生产工人的健康和办公等人员的工作效率，另一方面由于厂内辐射到厂外的噪声污染环境，因此对厂区内的各类工作场所的环境噪声以及厂里环境作出限制性规定。
① 噪声卫生标准
噪声对健康的影响，目前仍主要从听力保护出发，1986年，我国颁布了《工业企业噪声控制设计规范》(GBJ87-85)，对工业企业厂区内各类地点的噪声声级作了规定见表9-2
表9-2工业企业厂内各类场所噪声限值
序号
场所 类别
噪声限值(dB)
1
生产车间及作业场所(工人每天连续接触噪声8小时)
90
2
高噪声车间设置的值班室、观察室、休息室
有电话时70
无电话时75
3
精密装配线。精密加工车间的工作地点，计算机房
70
4
车间所属办公室、实验室、设计室
70
5
主控制室、集中控制室、通讯室、电话总机、消防值班室
60
6
厂部所属办公室、会议室、设计室、中心实验室
60
7
医务室、教室、哺乳室、托儿所、工人值班宿舍
55
表9-2中所列噪声限值为工作8小时的情况，若工作时间不满8小时，则按噪声暴露时间减半，噪声限值增加3 dB处理，表中的室内背景噪声是指的室内无声源发声条件下，从室外经由墙、门、窗等传入室内平均噪声级。
② 工业企业厂界噪声标准
为控制工业企业辐射的噪声对厂区外环境的污染，规定厂界噪声的限值，我国制订了《工业企业厂界噪声标准》(GB12348-90)，该标准适用于工厂及有可能造成噪声污染的企事业单位的边界，各类厂界噪声标准值见表9-3。
表9-3工业企业厂界噪声标准值
类别
昼间(dB),
夜间(dB)
适 用 区 域
Ⅰ
55
45
以居住、文教机关为主的区域
Ⅱ
60
50
居住、商业、工业混杂区及商业中心区域
Ⅲ
65
55
工业区
Ⅳ
70
55
交通干线道路两侧区域
夜间频繁突发的噪声(如排气噪声)，其峰值不准超过标准值10 dB；夜间偶发噪声(如短促鸣笛声)，其峰值不得超过标准值15 dB。
9.1.4噪声污染及其危害
噪声污染对人的影响不单决定于声音的物理性质，而且与人的心理和生理状态有关。
吵闹的噪声使人讨厌、烦恼，精神不宜集中，影响工作效率，妨碍休息和睡眠等。在强噪声下，还容易掩盖交谈和危险警报信号，分散人的注意力，发生工伤事故。据世界卫生组织估计，美国每年由于噪声的影响而带来的工伤事故、不上工及低效率所造成的损失将近 40亿美元。
在强噪声下暴露一段时间后，听觉引起暂时性听阈上移，听力变迟钝，称为听觉疲劳。它是暂时性的生理现象，内耳听觉器官并末损害，经休息后可以恢复。如长期在强噪声下工作，听觉疲劳就不能恢复，内耳听觉器官发生病变，暂时性阈移变成永久性阈移或耳聋，称噪声性耳聋，也叫职业性听力损失。
大量统计资料表明，噪声级在80dB以下时，能保证长期工作不致耳聋；在85dB的条件下，有10%的人可能产生职业性耳聋；在90dB的条件下，有20%的人可能产生职业性耳聋。
如果人们突然暴露在140～160dB的高强度噪声下，就会使听觉器官发生急性外伤，引起鼓膜破裂流血，螺旋体从基底急性剥离，双耳完全失听。长期在强噪声下工作的工人，除了耳聋外，还有头昏、头痛、神经衰弱、消化不良等症状，往往导致高血压和心血管病。
噪声对胎儿造成危害。研究表明，噪声会使母体产生紧张反应，引起子宫血管收缩，以致影响供给胎儿发育所必需的养料和氧气。日本曾对1000多个初生婴儿进行研究，发现吵闹区域的婴儿体重轻的比例较高，平均在5.5lb（磅，1lb=0.4536kg）以下，相当于世界卫生组织规定的早产儿体重，这很可能是由于噪声的影响，使某些促使胎儿发育的激素水平偏低。
此外，高强度的噪声还能破坏机械没备及建筑物。研究证明，150dB以上的强噪声，由于声波振动，会使金属疲劳，由于声疲劳可造成飞机及导弹失事。
9.2 噪声控制技术
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。
（1）在声源处控制噪声：这是最根本的措施，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。但就我国目前的技术水平来看，大多数设备的噪声强度超过了使人们满意的标准，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。
（2）在声传播途径中控制噪声：这是噪声控制中的普遍技术，常用技术有吸音、隔声、使用消声器及隔振等。在噪声传播途径控制中，采取何种措施为好，要在调查测量的基础上，根据具体声源和传播途径，有针对性地选择，同时注意这些措施的可行性和经济性。
（3）接受者保护措施：在声源和传播途径上采取控制措施有困难或无法进行时，接受噪声的个人可以采取个人防护。简单的方法是佩戴耳塞、耳罩、防声头盔等。
9.2.1 声源处控制噪声
控制噪声的根本途径是对声源进行控制，但从目前看，要在声源上根治噪声是比较困难的，而且受到各种条件和环境的限制，
（1）机械噪声源的控制
机械噪声是由各种机械部件在外力激发下产生振动或相互撞击而产生的，如部件旋转运动的不平衡、往复运动的不平衡及撞击摩擦是产生噪声的主要原因。控制它们的噪声有两条途径：一是改进结构,提高其中部件的加工精度和装配质量，采用合理的操作方法等，以降低声源的噪声发射功率。二是利用声的吸收、反射、干涉等特性，采用吸声、隔声、减振、隔振等技术，以及安装消声器等，以控制声源的噪声辐射。如将机械传动部分的普通齿轮改为有弹性轴套的齿轮，可降低噪声15～20分贝；把铆接改成焊接，把锻打改成摩擦压力加工等，一般可减低噪声30～40分贝。
（2）空气动力学噪声
空气动力学噪声的控制凋整或降低部件对外激发力的响应，降低气流噪声是由气流流动过程中的相互作用或气流和固体介质之间的作用产生的，控制气流噪声的主要方法是：选择合适的空气动力机械设计参数，减小气流脉动，减小周期性激发力；降低气流速度，减少气流压力突变，以降低湍流噪声；降低高压气体排放压力和速度；安装合适的消声器。
（3）电磁噪声的控制
电磁噪声主要是由交替变化的电磁场激发金属零部件和空气间隙周期性振动而产生的。对于电动机来说，由于电源不稳定也可以激发定子振动而产生噪声。电磁噪声主要分市在 1000Hz以上的高频区域。电压不稳定产生的电磁噪声，其频率一般为电源频率的两倍。降低电动机噪声的主要措施为：合理选择沟槽数和级数； 在转子沟槽中充填一些环氧树脂材料，降低振动； 增加定子的刚性； 提高电源稳定度； 提高制造和装配精度。降低变压器电磁噪声的主要措施有： 减小磁力线密度； 选择低磁性硅钢材料；合理选择铁心结构，铁心间隙充填树脂性材料，硅钢片之间采用树脂材料粘贴。
9.2.2 控制噪声的传播途径
（1）吸声
吸声降噪是一种在传播途径上控制噪声强度的方法。当声波入射到物体表面时，部分入射声能被物体表面吸收而转化成其他能量，这种现象叫做吸声。在吸声降噪过程中，常采用多孔性吸声材料、板状共振吸声结构、穿孔板共振吸声结构和微穿孔板共振吸声结构等技术 。
① 多孔性吸声材料
多孔吸声材料的结构特征是在材料中具有许许多多贯通的微小间隙，因而具有一定的通气性。吸声材料的固体部分，在空间组成骨架(筋络)，保持材料的形状。在筋络间有大量的空隙，筋络的作用就是把较大的空隙分隔成许多微小的通路。当声波入射到多孔材料表面时，可以进入细孔中去，引起孔隙内的空气和材料本身振动，空气的摩擦和粘滞作用使振动动能(声能)不断转化为热能，从而使声波衰减，消耗一部分声能，即使有一部分声能透过材料到达壁面，也会在反射时再次经过吸声材料，声能又一次被消耗。
优良的吸声材料要求表面和内部均应具有多孔性，孔隙微小，孔与孔之间互相沟通，并且要与外界连通，以使声波容易传到材料内部。常用的吸声材料分三种类型，即纤维型、泡沫型和颗粒型。纤维型多孔吸声材料有玻璃纤维、矿渣棉、毛毡、甘蔗纤维、木丝板等；泡沫型吸声材料有聚氨基甲酯酸泡沫塑料等；颗粒型吸声材料有膨胀珍珠岩和微孔吸声砖等。
② 吸声结构
多孔吸声材料对高频声有较好的吸声能力，但对低频声的吸声能力较差。为了解决这一矛盾，人们利用共振吸声的原理设计了各种共振吸声结构，取得了较好的效果，从而弥补了多孔材料低频吸声性能的不足。常用的共振吸声结构有共振吸声器(单个空腔共振结构)、穿孔板(槽孔板)、微穿孔板、膜状和板状等共振吸声结构及空间吸声体。
（i）单孔共振吸声器
共振吸声器是由腔体和颈口组成的共振结构，又称亥姆霍兹共振器。如图9-4所示。
图9-4共振腔吸声结构
这种结构的腔体中空气具有弹性，相当于弹簧；孔径中的空气柱就像活塞一样往复运动，由于颈壁对空气的阻尼作用，使部分声能转化为热能，当入射声波的频率与共振器的固有频率一致时，即会产生共振现象，此时孔径中的空气柱运动速度最大，因而阻尼作用最大，声能在此情况下得到最大吸收。共振频率大小与孔径和空腔体积有关，这种吸声器对频率选择性很强，因此吸声的频带较窄。改变连接管的尺寸和空腔体的体积，可以获得不同的共振频率，此外在管内铺设吸声材料可以增加共振器的阻尼作用，从而使共振器的吸声系数降低，吸声频带的宽度增大。
（ii）穿孔板
穿孔板共振吸声结构是噪声控制中广泛采用的一种吸声装置，它可以看作由许多单孔共振腔并联组成。其结构如图9-5所示。
图9-5穿孔板结构
穿孔板吸声结构的共振频率与穿孔率、孔板厚度和空腔深度有关。穿孔率是穿孔面积占总面积的百分数。这种吸声结构的缺点是对频率的选择性很强，在共振频率时具有最大的吸声性能，偏离共振频率时则吸声效果较差。它吸收声音的频带比较窄，一般只有几十赫兹到200赫兹的范围。在穿孔板后衬贴织物或填放多孔吸声材料可以使这种吸声结构吸收声音的频带加宽。穿孔板的穿孔应均匀地分布在板面上，一般孔径为3－8mm为宜。此外，为了提高吸声性能，可采用两层穿孔板组成的吸声结构。
（iii）微穿孔板
微穿孔板吸声结构是我国著名声学专家马大猷于1964年提出的，在普通穿孔板的基础上发展起来的。普通穿孔板的厚度一般为1.5一l0mm，孔径为2—15mm，穿孔率为0.5%～5%左右；而微穿孔板吸声结构的板厚及孔径均小于lmm，穿孔率为1%一3%，它与板后的空腔一起组成微穿孔板吸声结构。这种结构具有较宽的吸声频带。微孔板的微孔本身具有足够的声阻，因此，它的背后不需要衬贴多孔吸声材料。
这种结构的吸声性能明显优越于前面两类共振结构。它的吸声频带较宽，吸声系数较高，特别是它可用在其他材料或结构不适合的场所(因为它完全不需使用吸声材料)，如高温、潮湿、在腐蚀性气体或高速气流等环境；同时它结构简单、设计理论成熟，其吸声特性的理论计算与实测值很接近，而一般吸声材料或结构的吸声系数则要靠试验测量，理论只起指导作用，因此微孔板共振吸声结构近年来已在噪声控制领域得到广泛应用。效果较好。但它的缺点是微孔加工较困难，且易被灰尘堵塞。有时也利用双层微穿孔结构来进一步提高其吸声效果。
微穿孔板结构的吸声性能可根据需要进行设计，微孔的大小和间距影响微穿孔板的吸声系数，板的构造和它的空腔深度决定它的吸声频率范围。
（iv）薄板吸声结构
不穿孔的薄板如金属板、胶合板、石膏板、塑料板等，使它的周边固定，其背后留一定厚度的空气层，就构成了薄板共振吸声结构，它对低频声有较好的吸声性能。
当声波作用于薄板表面时，在声压的交变作用下引起薄板的弯曲振动，由于薄板与固定支点之间和薄板内部引起的内摩擦损耗，使振动的动能转化为热能而使声能得到衰减。当入射声波的频率与振动系统的固有频率即共振频率一致时，振动系统即会发生共振现象，此时振幅最大，声能消耗也最多。在此频率下声能将得到最大的吸收。薄板共振吸声结构的共振频率一般为80—300Hz。
（v）空间吸声体
把吸声材料或吸声结构悬挂在室内离壁面一定距离的空间中，称为空间吸声体。由于悬空悬挂，声波可以从不同角度入射到吸声体，其吸声效果比相同的吸声体实贴在刚性壁面上的好得多。因此采用空间吸声体，可以充分发挥多孔吸声材料的吸声性能，提高吸声效率，节约吸声材料。目前空间吸声体在噪声控制工程中得到广泛的应用。常用的空间吸声体有板状、圆柱状、球形和锥形等，如图9－6所示。
图9－6几种形状的空间吸声体
空间吸声体彼此按一定间距排列悬吊在天花板下某处，吸声体朝向声源的一面可直接吸收入射声能，其余部分声波通过空隙绕射或反射到吸声体的侧面、背面，使得各个方向的声能都能被吸收。而且空间吸声体装拆灵活，工程上常把它制成产品，用户只要购买成品，按需要悬挂起来即可。空间吸声体适用于大面积、多声源、高噪声车间，如织布、冲压钣金车间等。
应该指出，利用吸声材料和吸声结构来降低噪声的方法，其效果是有一定条件的。吸声材料只是吸收反射声，对声源直接发出的直达声是毫无作用的。也就是说，吸声处理的最大可能性是把声源在房间的反射声全部吸收。故在一般条件下，用吸收材料来降低房间的噪声其数值不超过10dBA，在特殊条件下也不会超过15dBA。若房间很大，直达声占优势，此时用吸声降噪处理效果较差，甚至在吸声处理后还察觉不到有降噪的效果。如房间原来的吸声系数较高时，还用吸声处理来降噪，其效果是不明显的，因此，吸声处理的方法只是在房间不太大或原来吸声效果较差的场合下才能更好地发挥它的减噪作用。
（2）消声器
消声器是一种既能使气流通过又能有效地降低噪声的设备，对于通风管道、排气管道等噪声源，在进行降噪处理时，需采用消声技术。
消声器种类很多，按其消声机理，可以把它们分为6类，即阻性消声器、抗性消声器、阻抗复合消声器、微穿孔板消声器以及小孔消声器和有源消声器。
① 阻性消声
阻性消声器主要是利用多孔材料来降低噪声的，把吸声材料固定在气流通道内壁上，或使之按照一寂静的方式在管道中排列，就构成了阻性消声器。当声波通过敷设有吸声材料的管道时，声波激发多孔材料中众多小孔内空气分子的振动，由于摩擦阻力和黏滞力的作用，使一部分声能转换为热能耗散掉，从而起到消声作用。阻性消声器能较好地消除中、高频噪声，而对低频的消声作用较差。
② 抗性消声
抗性消声器与阻性消声器机理完全不同，它没有敷设吸声材料，而是利用管道截面的变化(扩张或收缩)使声波反射、干涉而达到消声目的的。抗性消声器的性能和管道结构形状有关，一般选择性较强，适用于窄带噪声和低、中频噪声的控制。常用的抗性消声器有扩张室、共振腔两种形式。
③ 阻抗复合消声
阻性消声器在中高频范围内有较好的吸声效果，而抗性消声器可以有效地吸收中低频噪声。将阻性和抗性消声器以一定方式组合起来就构成阻抗复合消声器，它在较宽频率范围内具有良好的消声效果。常用的阻抗复合消声器有阻－扩复合式、阻复合式、阻－共－扩复合等。见图9-7。
图9-7几种阻抗复合消声器
④ 微孔板消声器
微孔板消声器是阻抗复合消声器的一种特殊形式，微穿孔板吸声结构本身就是一个既有阻性又有抗性的吸声元件，把它们进地适合的组合排列，就构成了微穿孔板消声器。在厚度小于 lmm的板材上开孔径小于lmm的微孔，穿孔率一般为1%一3%，在穿孔板后面留有一定的空腔，即构成微穿孔板吸声结构。选择微孔板上的不同穿孔率和板后不同的腔深，就可以控制消声器的频谱性能，使其在较宽的频率范围内获得良好的消声效果。它与阻性消声器类似，不同之处在于用微穿孔板吸声结构代替了吸声材料。
⑤ 小孔消声器
工业生产中有许多小喷孔高压排气或放空现象，如各种空气动力设备的排气、高压锅炉排气放风等，伴随这些现象的是强烈的排气喷流噪声。小孔消声器是一根直径与排气管直径相等、末端封闭的管子，管壁上钻有很多小孔，是降低气体排放时产生气流噪声的一种消声器。它利用扩散降速、变频或改变喷注气流参数等机理达到消声的目的。常见的有小孔喷注消声器、多孔扩散消声器和节流降压消声器。
⑥ 有源消声器
有源消声器也称为电子消声器，它是一套仪器装置，主要由传声器、放大器、相移装置、功率放大器和扬声器等组成。传声器将接收到的声间转变为相应的电压，通过放大器把电压放大到相移装置所要求的输入电压，然后经相移装置把这个电压的相位改变180度，再送给功率放大器，功率放大后的电压经扬声器又转变声压，这时的声压与原来的声压正好大小相等方向相反，可以相互抵消，就形成了噪声抑制区。
到目前为止，由于噪声声场中各点的声压大小和相位相差很大，变化也很大，因此有源消声器除了在较小的范围内用于降低简单稳定的声源，并未得到普遍应用。
一个合适的消声器可直接使气流声源噪声降低20—40dB，相应响度降低75%一 93%。通常要求消声器对气流的阻力要小，不能影响气动设备的正常工作，其构成的材料要坚固耐用并便于加工和维修。此外要外形美观、经济。
（3）隔声技术
对于空气传声的场合，可以在噪声传播途径中，利用墙体、各种板材及其构件将接受者分隔开来，使噪声在空气中传播受阻而不能顺利地通过，以减少噪声对环境的影响，这种措施通称为隔声。隔声是噪声控制工程中常用的一种技术措施，常用的隔声构件有各类隔声罩、隔声间及隔声屏障等。
① 隔声间
由隔声墙及隔声门窗等构件组成的房间称为隔声间，它通常包括隔声、吸声、消声器、阻尼和减振等几种噪声控制措施的综合治理装置，它是多种声学构件组合。如图9-8。
隔声间分封闭式和半封闭式二种，一般多采用封闭式结构。材料可用金属板材制作，也可用土木结构建造，并选用固有隔声量较大的材料建造。隔声间除需要有良好隔声性能的墙体外，还需设置门、窗或观察孔。通常门窗为轻型结构，一般采用轻质双层或多层复合隔声板制成，故称作隔声门、隔声窗，隔声门隔声量约为30—40dB。具有门、窗等不同隔声构件的墙体称为组合墙。
隔声间的实际隔声量不仅与各构件的隔声量有关，而且还与隔声间内表面的吸声质量及内表面面积有关。一般来说，隔声间内表面的吸声量越大，隔声间内面积越小，其隔声量则越大。隔声间中的门、窗和孔洞往往是隔声间的薄弱环节。一般门窗平均隔声量不超过15—20dB(A)，普通分隔墙的平
均隔声量至少可达30—40dB。孔洞和缝隙对构件的隔声影响甚大，若门、窗、墙体上有较多细小的孔隙，则隔声墙再厚，隔声效果也是不好的。
图9-8隔声间
② 隔声罩
当噪声源比较集中或只有个别噪声源时，可将噪声源封闭在一个小的隔声空间内，这种隔声设备称为隔声罩。隔声罩是抑制机构噪声的较好方法，它往往能获得很好的减噪效果。如柴油机、电动机、空压机、球磨机等强噪声设备，常常使用隔声罩来减噪。
一般机器所用的隔声罩由罩板、阻尼涂料和吸声层构成。罩板一般用1—3mm厚的钢板，也可以用密度较大的木质纤维板。罩壳用金属板时要涂以一定厚度的阻尼层以提高隔声量。这主要是声波在罩壳内的反射作用会提高噪声的强度。因此，隔声罩还必须在罩板上垫衬吸声材料。隔声罩应选择适当的材料和形状。罩面必须选择有足够隔声能力的材料制作，板、砖、混凝土、木板或塑料等。罩面形状宜选择曲面形体，其刚度较大，利于隔声，避免方形平行罩壁。隔声罩与设备要保持一定距离，一般为设备所占空间的1/3以上，壁面与设备之间的距离不得小于100mm。罩壁宜轻薄，宜选用分层复合结构。
各种形式隔声罩A声级降噪量是：固定密封型为30—40dB；活动密封型为15—30dB；
局部开敞型为10－20 dB；带有通风散热消声器的隔声罩为15－25 dB。
③ 隔声屏障
在声源与接收点之间设置障板，阻断声波的直接传播，以降低噪声，这样的结构称声屏障。它是控制交通噪声污染的一种治理措施，一些发达国家从20世纪60年代末就开始了声屏障的研究和应用，近年来，我国一些城市和高速公路、铁路也相继建造了声屏障，而且发展速度很快。
噪声在传播途径中遇到障碍物，若障碍物尺寸远大于声波波长时，大部分声能被反射和吸收，一部分绕射，于是在障碍物背后一定距离内形成“声影区”，声影区的大小与声音的频率和屏障高度等有关，频率越高，声影区的范围越大。声屏障将声源和保护目标隔开，使保护目标落在屏障的声影区内。
9.2.3个人防护
当在声源和传播途径上控制噪声难以达到标准时，往往需要采取个人防护措施。在很多场合下，采取个人防护还是最有效、最经济的方法。目前最常用的方法是佩戴护耳器。一般的护耳器可使耳内噪声降低10—40dB。护耳器的种类很多，按构造差异分为耳塞、耳罩和头盔。
耳塞是插入外耳道的耳器，体积小，使用方便，但必须塞人外耳道内部并与外耳道大小形状相匹配，否则效果不好。一般采用柔软及可塑性大的材料制成，如硅橡胶之类物质，注入耳道内，凝固成型。佩戴耳塞应注意保持清洁卫生。
耳罩就是将耳廓封闭起来的护耳装置，类似于音响设备中的耳机，好的耳罩可隔声30dB。还有一种音乐耳罩，这种耳罩既可以隔噪声又能听音乐。
头盔的隔声效果比耳塞、耳罩优越，它不仅可以防止噪声的气导泄漏，而且可防止噪声通过头骨传导进入内耳，头盔的制作工艺复杂，价格较贵，通常用于如火箭发射场等特殊环境和场所。
9.3 环境噪声综合防治
9.3.1 立法、规划及功能区划分
环境噪声不但影响到人的身心健康，而且干扰人们的工作、学习和休息，使正常的工作生活环境受到破坏。前面介绍了噪声的评价量，采用这些评价量，可以从各个方面描述噪声对人的影响程度。但理想的宁静工作生活环境与现实环境往往有很大差距，因此必须对环境噪声加以控制，从保护人的身心健康和工作生活环境角度出发，制定出噪声的允许限值。这样就形成环境噪声标准和法规。发达国家从20世纪60年代起开始重视噪声控制。进入80年代，随着环保事业的发展，我国的环境噪声污染治理工作在“强化管理”的思想指导下，基本上建立起一套完整的环境噪声污染防治法规、标准体系。1996年10月正式颁布了《中华人民共和国环境噪声污染防治法》。
制定环境噪声污染防治法的目的是为了保护和改善人们的生活环境，保障人体健康，促进经济和社会的发展。环境噪声污染防治法共分八章六十四条，从污染防治的监督管理、工业噪声污染防治、建筑施工噪声污染防治、交通运输噪声污染防治、社会生活噪声污染防治这几方面作出具体规定，并对违反其中各条规定所应受的处罚及所应承担的法律责任作出明确规定。它是制定各种噪声标准的基础。
防治法中明确提出了任何单位和个人都有保护声环境的义务，城市规划部门在确定建设布局时，应当依据国家声环境质量标准和民用建筑声设计规范，合理地划定建筑物与交通干线的防噪声距离，对可能产生环境噪声污染的建设项目，必须提出环境影响报告书以及规定环境噪声污染的防治措施，并规定防治设施必须与主体工程同时设计、同时施工、同时投产使用，即实现“三同时”。
防治法中对工业生产设备造成的环境噪声污染，规定必须向地方政府申报并采取防治措施。对建筑施工噪声，防治法中规定在城市市区噪声敏感建筑物集中区域内，禁止夜间进行产生环境噪声污染的建筑施工作业。交通运输噪声的防治，除对交通运输工具的辐射噪声作出规定外，对经过噪声敏感建筑物集中区域的高速公路、城市高架、轻轨道路，应当设置屏障或采取其他有效的防治措施；航空器不得飞越城市市区上空。对社会生活中可能产生的噪声污染，防治法中规定了新建营业性文化娱乐场所的边界噪声必须符合环境噪声排放标准，才可核发经营许可证及营业执照，使用家用电器、乐器及进行家庭活动时，不应对周围居民造成环境噪声污染。
9.3.2综合防治对策
目前，国内外综合防治噪声污染主要从两个方面进行：一是从噪声传播分布的区域性控制角度出发，强化城市建设规划中的环境管理，贯彻土地使用的合理布局，特别是工业区和居民区分离的原则，即在噪声污染的传播影响上间接采取防治措施；二是从噪声总能量控制出发，对各类噪声源机电设备的制造、销售和使用，即对污染源本身直接采取限制措施。具体应做到以下几点。
（1）制定科学合理的城市规划和城市区域环境规划，划分每个区域的社会功能，加强土地使用和城市规划中的环境管理，规划建设专用工业园区，组织并帮助高噪声工厂企业实施区域集中整治，对居住生活地区建立必要的防噪声隔离带或采取成片绿化等措施，缩小工业噪声的影响范围，使住宅、文教区远离工业区或机场等高噪声源，以保证要求安静的区域不受噪声污染。为了减少交通噪声污染，应加强城市绿化，必要时，在道路两旁设置噪声屏障。
（2）有组织有计划地调整，搬迁噪声污染扰民严重而就地改造又有困难的中小企业，严格执行有关噪声环境影响评价和“三同时”项目的审批制度，以避免产生新的噪声污染。
（3）发展噪声污染现场实时监测分析技术，对工业企业进行必要的污染跟踪监测监督，及时有效地采取防治措施，并建立噪声污染申报登记管理制度，充分发挥社会和群众监督作用，大幅度消除噪声扰民矛盾。严格贯彻执行《中华人民共和国环境噪声污染防治法》和有关环境噪声标准，劳动保护卫生标准、有关工业企业噪声污染防治技术政策，积极采用现有的、成功的控制技术，限期治理。
（4）对不同的噪声源机械设备实施必要的产品噪声限制标准和分级标准：把噪声控制理论成果和现代产品设计方法与技术有机地结合起来，以使我国机电产品的噪声振动控制水平得以大幅度提高。有关政府部门应加强对制造销售厂商的管理，促使发展技术先进的低噪声安静型产品，逐步替代淘汰落后的高噪声产品。
（5）建立有关研究和技术开发、技术咨询的机构，为各类噪声源设备制造商提供技术指导，以便在产品的设计、制造中实现有效的噪声控制，如开发运用低噪声新工艺、高阻尼减振新材料、包装式整机隔声罩设计等，有计划有目的地推动新技术。
（6）提高吸声、消声、隔声、隔振等专用材料的性能。以适应通风散热、防尘防爆、耐腐蚀等技术要求。改进噪声污染影响的评价分析方法。开发应用计算机技术，发展模型实验，提高预测评价工作的效率和精度，节省防治工程的费用。
“防治结合，以防为主，综合治理”是我国环保工作的一项基本方针。十几年来，我国的噪声污染防治已取得了长足的进展，然而总的来说，城市环境噪声的质量还不尽人意。现阶段，我国正处于进一步改革开放、加速经济发展的新时期，各行各业有许多新建改建项目，许多噪声污染源需要采取防治措施。若把噪声的污染控制放在事前来考虑解决，比事后解决可取得事半功倍的效果，因此首先必须严格控制新的污染源的产生，同时对历史遗留下来的噪声污染源给予充分的重视和解决。
总之，噪声污染防治工作是一项复杂而艰巨的任务，它涉及到许多部门，需要从系统的观点出发，结合各个部门的实际情况，作出整体的规划安排。
参考文献
[1] 陈英旭.环境学.杭州: .中国环境科学出版社,2001.
[2] 张邦俊,翟国庆.环境噪声学.杭州:浙江大学出版社,2001
[3] 王建龙.环境工程导论.北京:华大学出版社,2002
[4] 刘天齐.环保概论.北京:化学工业出版社,2000.
[5] GB3096-93,城市区域环境噪声标准.
[6]GB12523-90,建筑施工厂界噪声限值
[7]HJ/T2.4-1995,环境影响评价技术导则-声环境.
[8]GB12348-90,工业企业厂界噪声标准.