噪聲電磁輻射放射性與其他污染防治技術(shù)ppt課件

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第十二章 噪聲 電磁輻射 放射性與其他污染防治技術(shù) 1 噪聲的基本概念 物理學 是聲波的頻率和強弱變化毫無規(guī)律 雜亂無章的聲音 心理學 人們不需要 使人煩躁的聲音種類 空氣動力性 機械性 電磁性 電聲性噪聲污染的特點 相對性局部性時間性慢性和間接性 2 噪聲對人體的危害 聽力損失干擾語言交流煩惱睡眠干擾對工作效率的影響對兒童和胎兒的影響對視力 動物和物質(zhì)結(jié)構(gòu)的影響 3 噪聲的危害 1 噪聲對聽力的損傷長期在強噪聲環(huán)境下工作 會使內(nèi)耳聽覺組織受到損傷 造成耳聾 慢性的噪聲性耳聾聽力損失用500Hz 1000Hz和2000Hz三個頻率上聽力損失的平均值來表示 聽力正常 聽力損失在15dB以內(nèi) 接近正常 聽力損失15 25dB 輕度耳聾 聽力損失25 40dB 中度耳聾 聽力損失40 65dB 重度耳聾 聽力損失65dB以上 噪聲級在80dB以內(nèi) 才能保證人們長期工作不發(fā)生耳聾 在90dB以下 只能保證80 的人工作40年后不會耳聾 85dB仍會有10 的人產(chǎn)生噪聲性耳聾 強噪聲性耳聾 或爆震性耳聾 4 噪聲的危害 2 噪聲對睡眠的干擾40dB的連續(xù)噪聲可使10 的人睡眠受到影響 70dB的連續(xù)噪聲可使50 的人受到影響 40dB的突發(fā)性噪聲可使10 的人驚醒 到60dB時 可使70 的人驚醒 5 3 噪聲能誘發(fā)疾病長期暴露在強噪聲環(huán)境下 會引起人體的緊張反應(yīng) 使腎上腺素分泌增加 引起心率加快 血壓升高 噪聲會引起消化系統(tǒng)的疾病 引起消化不良 誘發(fā)胃腸粘膜潰瘍 會引起疲勞 頭暈及記憶力衰退 誘發(fā)神經(jīng)衰弱癥 噪聲的危害 6 4 噪聲影響語言交談和通訊聯(lián)絡(luò)的干擾當人們交談距離為1米時 平均聲級為65dB 當環(huán)境噪聲級高于語言聲級10dB時 談話聲音會被環(huán)境噪聲完全掩蓋 當噪聲級超過90dB時 即使大喊大叫也難以進行正常交談 噪聲的危害 7 噪聲的危害 5 特強噪聲會對儀器設(shè)備和建筑結(jié)構(gòu)造成危害當噪聲級超過135dB時 電子儀器的連接部位會出現(xiàn)錯動 微調(diào)元件發(fā)生偏移 使儀器發(fā)生故障而失效 當超過150dB時 儀器的元件可能失效或損壞 當噪聲超過140dB時 輕型建筑物會遭受損傷 8 噪聲的測量 噪聲的物理量度聲強與聲強級聲壓與聲壓級聲功率與聲功率級噪聲的評價噪聲的測量 9 噪聲的物理量度 一 聲壓 聲壓級 聲能量 聲強和聲功率1 聲壓p當有聲波存在時 在媒質(zhì)中產(chǎn)生的壓強的增量 單位 Pa或 br 1Pa 10 br 當聲頻為1000Hz時 人耳可聽聲壓范圍為2 10 5 20Pa 有效聲壓pe 一段時間內(nèi)聲壓的均方根值 由于人耳無法感受聲壓的起伏 只能感受一個穩(wěn)定的有效聲壓 媒質(zhì)的聲阻抗率Zs p u c u為質(zhì)點速度 c為聲速 聲壓級 10 一 聲壓 聲能量 聲強和聲功率 2 聲能量由于聲擾動 聲波在媒質(zhì)中傳播 產(chǎn)生動能和形變的勢能 動能和勢能之和即為聲能量 單位 J聲場 空間中存在聲波的區(qū)域 聲能密度D 聲場中單位體積媒質(zhì)所含有的聲能量 單位 J m3 對于自由空間的平面聲波 D W cS I c p2 c2 11 一 聲壓 聲能量 聲強和聲功率 3 聲強I單位時間內(nèi) 通過和聲波射線垂直的單位面積內(nèi)的聲能量稱為聲強 即在傳播方向上通過單位面積上的聲功率 單位 W m2 對于自由空間的平面聲波和球面波 I W S pu p2 c聲強與離開聲源的距離有關(guān) 對于自由空間的點聲源 I球 W 4 r2 對于放在具有反射的地面上的點聲源 I球 W 2 r2 12 一 聲壓 聲能量 聲強和聲功率 4 聲功率W聲功率就是指聲源在單位時間內(nèi)輻射出來的總聲能量 單位 W 對于自由空間的點聲源 W球 4 r2p2 c對于放在具有反射的地面上的點聲源 W半球 2 r2p2 c 13 二 聲波的測量單位 1 級的概念1個量的級是這個量與同類基準值之比的對數(shù) 用L表示 表達式 r 10時 級的單位為貝 耳 級表示的量與功率成正比 工程上常用分貝表示級 是貝的十分之一 符號為dB r e時 級的單位為奈培 Np 1Np 8 686dB 主要聲學量的級和基準 15 二 聲波的測量單位 2 聲壓級LpLp 20lg p p0 Lp為聲壓級 單位dB p為有效聲壓 Pa 基準聲壓p0 2 10 5Pa 對于聽閾Lp 0 對于痛閾Lp 120dB 16 某些環(huán)境下的聲壓和聲壓級 17 二 聲波的測量單位 3 聲強級LILI 10lg I I0 LI為聲強級 單位dB I為聲強 瓦 米2 基準聲強I0 1 10 12瓦 米2 LI 10lg I I0 10lg p2 p02 10lg p02 I0 c LP 10lg400 c當在1atm 38 9 時 空氣的 c 400Pa s m LI Lp在一般情況下 空氣中的聲波LI與Lp的值相差 0 2dB 故LI Lp 18 二 聲波的測量單位 4 聲功率級LWLW 10lg W W0 LW為聲功率級 單位dB W為聲功率 瓦 基準聲功率W0 1 10 12瓦 LW 10lg W W0 10lg IS W0 10lg I 10 12 10lgS LI 10lgS LP 10lgS對于球面聲波 距離聲源半徑微r 則有 LW LP 10lg4 r2 LP 20lgr 11對于半球面聲波 距離聲源半徑微r 則有 LW LP 10lg2 r2 LP 20lgr 8 19 三 噪聲級的合成 1 噪聲級合成是按照能量的疊加規(guī)律進行疊加的 2 聲強級 聲強與能量成正比 總聲強等于各聲強之和 假設(shè)有n個噪聲源同時存在 聲強與聲強級分別為I1 I2 In和L1 L2 Ln 則 L1 10lgI1 I0 L2 10lgI2 I0 Ln 10lgIn I0 I1 I0 100 1L1 I2 I0 100 1L2 In I0 100 1Ln 所以 總聲強級L 10lg I1 I0 I2 I0 In I0 10lg 100 1L1 100 1L2 100 1Ln 20 三 噪聲級的合成 3 聲壓級 能量與聲壓的平方成正比 總聲壓的平方等于各聲壓排放之和 假設(shè)有n個噪聲源同時存在 聲壓與聲壓級分別為p1 p2 pn和L1 L2 Ln 則 Lp1 20lgp1 p0 Lp2 20lgp2 p0 Lpn 20lgpn p0 p1 p0 2 100 1Lp1 p1 p0 2 100 1Lp2 p1 p0 2 100 1Lpn 所以 總聲壓級Lp 10lg 100 1L1 100 1L2 100 1Ln 21 三 噪聲級的合成 4 n個相同噪聲級合成的總噪聲級L 10lg 100 1L1 100 1L2 100 1Ln 10lg n100 1L1 L1 10lgn當n 2時 L L1 10lg2 L1 3即表示兩個相同的聲壓級相加 能量增加一倍 聲級增加3dB 22 三 噪聲級的合成 5 不同噪聲級的合成假設(shè)存在兩個噪聲源 聲壓級分別為L1 L2 且L1 L2 則有 L L1 10lg 100 1L1 100 1L2 L1 10lg 100 1L1 100 1L2 100 1L1 10lg 1 10 0 1 L1 L2 設(shè)噪聲合成的附加值 L 10lg 1 10 0 1 L1 L2 則L L1 L其中 L可查表 根據(jù)表可知 當L1 L2 6dB時 L 1dB 所以當兩個聲源中的一個噪聲級超出另一個噪聲級6 8dB 則較弱的噪聲可以忽略不計 23 噪聲的頻譜 一 噪聲分析的基本知識聲音的頻率就是聲源振動的頻率 人耳聽到的聲音有的低沉 有的尖銳主要是聲音的音調(diào)的高低引起的 而音調(diào)是人耳對聲源振動頻率的主觀感受 聲音可按頻率分為 次聲 20000Hz 噪聲控制主要研究可聽聲 可聽聲可分為 低頻聲 2000Hz 人們在生活中聽到的聲音是不同頻率 強度的純音復(fù)合而成的 24 噪聲評價 一 人耳的聽覺特性與A聲級1 人耳的聽覺特性不同頻率的聲音 即使聲壓級相同 人耳感覺的響亮程度不同 如同樣60dB 100Hz和1000Hz的兩種聲音 1000Hz的聲音人耳聽起來響一些 而要100Hz的聲音聽起來與1000Hz 60dB的聲音一樣響 聲壓級要達到67dB 人耳對1000 5000Hz的聲音最敏感 人耳的聽覺系統(tǒng)具有濾波的功能 酒會效應(yīng) 即人耳能在有其他噪聲存在的環(huán)境下聽出某些頻率的聲音 25 一 人耳的聽覺特性與A聲級 2 響度響度是人耳判別聲音由輕到響的強度等級概念 是描述聲音大小的主觀感覺量 不僅取決于聲音的強度 如聲壓級 還與它的頻率及波形有關(guān) 響度的單位是宋 sone 符號是 N 1宋的定義為聲壓級為40dB 頻率為1000Hz 且來自聽者正前方的平面行波的強度 如果另一個聲音聽起來比這個大n倍 即聲音的響度為n宋 26 一 人耳的聽覺特性與A聲級 2 響度級響度級是用來定量地確定聲音的輕或響的程度的參數(shù) 響度級是建立在兩個聲音的主觀比較上的 定義1000Hz純音聲壓級的分貝值為響度級的數(shù)值 任何其它頻率的聲音 當調(diào)節(jié)1000Hz純音的強度使之與這聲音一樣響時 該1000Hz純音的聲壓級分貝數(shù)定義為這一聲音的響度級 響度級的單位是方 phon 符號是 LN 響度與響度級的關(guān)系 聲壓級每增加10方 響度值加倍N 2 LN 40 10或LN 40 33 3lgN等響曲線 對各頻率進行試聽分析 達到同樣響度級時 頻率與聲壓級的關(guān)系曲線 27 28 一 人耳的聽覺特性與A聲級 3 A聲級由等響曲線可以看出 人耳能聽到的最小的聲音與頻率有關(guān) 頻率低 人耳的靈敏度差 頻率高 人耳靈敏度好 如果有一臺機器發(fā)出的噪聲 含有從低到高頻聲 其噪聲一進人耳就失真了 或被濾去了一部分低頻成分 也可以說被人耳計權(quán)了 由于人耳的聽覺無法測定聲音的頻率成分和相應(yīng)的強度 只能利用測量儀器 聲級計來測定 為了模擬人耳的聽覺特性 在聲級計中安裝了一個濾波器使它對頻率的判別與人耳相似 這個濾波器稱為A計權(quán)網(wǎng)絡(luò) 該聲級計稱為A聲級計 當聲音信號進入A網(wǎng)絡(luò) 中 低頻聲音按比例衰減通過 1000Hz聲音無衰減通過 通過A聲級計測定的聲壓級稱為A聲級 記做dBA或dB A 29 一 人耳的聽覺特性與A聲級 4 B C D聲級A B和C計權(quán)聲級的主要差別在于對低頻成分的衰減程度 A衰減最多 B其次 C最少 A計權(quán)聲級是模擬人耳對55分貝以下低強度噪聲的頻率特性 B計權(quán)聲級是模擬55分貝到85分貝的中等強度噪聲的頻率特性 C計權(quán)聲級是模擬高強度噪聲的頻率特性 D計權(quán)聲級是對噪聲參量的模擬 專用于飛機噪聲的測量 A計權(quán)聲級表征人耳主觀聽覺較好 故實際中較常采用A計權(quán)聲級 30 二 等效連續(xù)聲級 Leq A計權(quán)聲級能較好評價連續(xù)穩(wěn)態(tài)噪聲 但對一個起伏的或不連續(xù)的噪聲 A計權(quán)聲級就不合適了 用噪聲能量按時間平均方法來評價噪聲對人影響 即等效連續(xù)聲級 符號 Leq 它是用一個相同時問內(nèi)聲能與之相等的連續(xù)穩(wěn)定的A聲級來表示該段時間內(nèi)噪聲的大小 數(shù)學表達式 31 二 等效連續(xù)聲級 Leq 如果測量是在同樣的采樣時間間隔 則表達式變?yōu)?晝夜等效聲級Ldn注 晝間為07 00 22 00 共16小時 夜間為22 00 7 00 共8小時 考慮夜間噪聲對人們的影響更大 對夜間的噪聲A聲級加10dB進行修正 32 三 累計百分數(shù)聲級Ln 連續(xù)等效聲級反映了噪聲對人體的影響 但是未能反映噪聲的起伏程度 因而采用累計百分數(shù)聲級來評價噪聲 累計百分數(shù)聲級Ln表示在測量時間內(nèi)高于Ln聲級所占的時間為n 例如L10 70dB 表示聲級高于70dB的時間占10 其余90 的時間內(nèi)噪聲級均低于70dB 通常 L90表示本底噪聲 L50表示中值噪聲級 L10表示噪聲峰值 累計百分數(shù)聲級一般只用于有較好正態(tài)分布的噪聲評價 當符合正態(tài)分布時 其與等效聲級的關(guān)系為 Leq L50 L10 L90 2 60 33 噪聲的控制技術(shù) 環(huán)境噪聲標準 34 噪聲源控制 研制和采用噪聲低的設(shè)備和加工工藝減少沖擊力 降低速度和壓力 降低摩擦阻力 減少輻射面積 減少噪聲泄露 消聲器和弱聲器聲音傳播途徑的控制分離 吸聲材料 吸聲內(nèi)襯 障礙物和隔板 傳送損失 封閉保護接受者改變工作日程 保護耳 35 聲波的傳播 一 距離衰減1 聲源點聲源 當聲源的尺寸遠小于測點到聲源的距離時 聲波以球面波的形狀較均勻地向各個方向輻射 線聲源 如一列較長的列車 公路上長的車隊等 面聲源 如透過一個壁面向開闊空間傳播 36 一 距離衰減 2 點聲源的距離衰減對于自由空間 球面波 聲強 I W 4 r2 聲功率級 LW LP 20lgr 11對于半自由空間 球面波 聲強 I W 2 r2 聲功率級 LW LP 20lgr 8距離r1與r2之間的聲級差為 LW LP r1 20lgr1 11 8 LP r2 20lgr2 11 8 即 LP LP r1 LP r2 20lgr2 r1當r2 r1 2 衰減6dB 即距離增加1倍 聲壓級衰減6dB 37 一 距離衰減 3 線聲源的距離衰減面積S 2 rl 聲強 I W 2 rl 聲功率級 LW LP 10lg 2 rl 1 當r l1時 距離加倍 聲壓級衰減6dB 38 二 空氣吸收的衰減 聲波在空氣中傳播時 因空氣的粘滯性和熱傳導 在壓縮和膨脹過程中 使一部分聲能轉(zhuǎn)化為熱能而損耗 成為空氣吸收 衰減的大小與聲源的頻率 空氣的濕度和溫度有關(guān) 如在標準大氣壓下 20 下 濕度為50 時 聲源頻率為250 500 1000 2000 4000Hz的空氣吸收引起的衰減分別為0 12 0 28 0 5 1 04 2 65dB 100m 高頻噪聲比低頻噪聲衰減得快 39 三 地面吸收的衰減 聲波在傳播過程中 會受到各種復(fù)雜的地面條件的影響 遇到樹木 草地 灌木 會引起衰減 衰減的大小與樹木的種類 樹葉的繁茂程度和樹木的高度有關(guān) 一般來說 短距離 30 50米 衰減可忽略 70米以上應(yīng)考慮 對于較茂密的樹林 每10米衰減2 3dB 每100米 衰減20 30dB 對于厚的草地或穿過灌木叢 頻率為1000Hz的衰減可高達25dB 100m 40 四 噪聲的傳播途徑 1 聲波的反射 2 聲波的折射 服從Snell定律 3 聲波的干涉 相干波發(fā)生疊加的現(xiàn)象 4 聲波的衍射 聲波遇到障礙物或空洞時 波長遠大于障礙物和空洞 發(fā)生繞流的現(xiàn)象 也稱為 漏聲 現(xiàn)象 41 電磁輻射危害 電磁輻射的作用機理及其對人體的危害電磁污染源的種類和傳播途徑射頻污染源的種類電磁污染的傳播途徑空間輻射導線傳播復(fù)合傳播 42 43 電磁污染的測量 電磁污染的測量的特點遠區(qū)場電磁污染的測量特點近區(qū)電磁污染的測量特點電磁污染的量度單位測量方法與儀器 44 電磁輻射的控制技術(shù) 電磁屏蔽技術(shù)吸收法控制微波污染遠距離控制和自動作業(yè)線路濾波合理設(shè)計工作參數(shù) 保證射頻設(shè)備在匹配狀態(tài)下操作個人防護 45