对于噪声的评价

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对于噪声的评价
噪声评价是指对不同强度的噪声及其频踏特性以及噪声的时间特性等所产生的危害与干扰程度所作的研究。这种研究所使用的方法基本上有两种，一种是在实验室里进行测量的方法，即将已经录下的声音重新播放，或另外产生一定强度和频率的声音，然后反复测量它对许多人的影响，这个影响呵能是噪声引起的暂时性听阈改变，也可能是噪声引起的响度和吵闹度；另—个方法是进行社会调查或现场试验，如测量一个车间的噪声后，检查该车间里工人的听力和身体健康状况，调查访问群众对某些噪声影响的反应，组织—些人到现场实地评价某些噪声的干扰。这两种方法各有其优缺点，可互相补充。实验室的方法虽然条件容易控制，但它与现场环境有差异；而现场调查或试验，因为有很多复杂因素和困难条件，所以不容易掌握。
　　由于噪声与主观感觉的关系非常复杂，人们对各种噪声影响的反应很不一致。因此，噪声评价仍然是环境声学研究工作中的一个重要课题。
　　目前，使用比较广泛的是评价噪声的响度和烦恼效应的A声级和以A声级为基础的等效声级、感觉噪声级；评价语言干扰的语言干扰级；评价建筑物室内噪声的噪声评价曲线以及综合评价噪声引起的听力损失、语言干扰和烦恼三种效应的噪声评价数等，
　　1.人耳的听觉特性
　　声音给人耳的感觉，主要是响的感觉。对某两种声音来说，如果它们的频率和声压级不同，人们就感到它们不—样响；如果它们的频率不同，即使声压级相同，人耳感觉的响亮程度也不同。空压机和电锯，同是100dB声压级的噪声，可是听起来电锯声要比空压机声响得多，原因就是空压机辐射的足低频噪声，而电锯声属于高频。
　　那么人耳对于某一声音响亮程度的感觉，究竟与其声压级和频率有什么关系呢?为了定量地确定这种关系，人们首先把某频率的声音引起入耳的感觉相当于1000Hz纯音多少分贝，定义为该频率纯音的响度级，其单位为方。这就是说，假如1000Hz纯音的声压级为80dB时与某一机器发出的声音听起来同样地响，那么不管这台机器噪声的声压级是多少分贝，它的响度级都被认为是80方。由响度级的定义，我们不难看出，对1000Hz的纯音，其以dB为单位的声压级和以方为单位的响度级在数值上是相等的。
　　在此基础上，人们做了很多实验以测定响度级与频率及声压级的关系，从大量测量的统计结果中，得到一般人对不同频率的纯音感觉为同样响的响度级与频率的关系曲线，这就是等响曲线。图1 为等响曲线和人耳听觉范围图，图中最外围的曲线表示人耳的听觉范围，这个范围综括了人耳起作用的各种频率的声音以及相应的声压级范围。从等响曲线中可以看出，人耳对1000Hz的声音最敏感，而且对高频声比对低频声的灵敏性要好。根据这个道理，汽车喇叭声和救火车的警笛声的频率一般都设计在1000～5000Hz范围内。
                              
　　在一般情况下，声压级每增加10dB,正常人耳感觉响1倍，为了直接表示人耳对声音强弱的感觉，声学上引入响度的概念。响度的单位为宋，定义40方的纯音为1宋，若用N表示响度，LN表示响度级，它们之间有如下关系:
LN=40+33.3lgN                            （6）
　　2.A声级评价
　　从图1的等响曲线中可以看出，入耳的听觉特性具有滤波作用，它所能听到的最小的声音与频率有关，并且对于声压级相同、频率不同的声音反应也不一样。由于人耳的这些听觉特性，机器辐射出的宽带噪声，一进入人耳就失真了，一部分低频成分的噪声被滤掉了，也可以说是被入耳计权了。
　　人耳的听觉不能定量地测定出噪声的频率成分和相应的强度，因此，需要借助仪器来反映人耳的听觉特性。人们想出来的办法就是在测量声音的仪器——声级计中，安装一个滤波器，并使其对频率的判别与人耳的功能相似，这个滤波器我们常称之为A计权网络，见图2。当声音信号进入A计权网络时，中、低频的声音就按比例衰减通过。而1000Hz以上的声音无衰减地通过。这种被A网络计权了的声压级，我们就称之为A声级，用于区别于声压级。
　　用A声级评价噪声是1967年开始逐渐发展起来的一种评价方法。多年来，经过大量的实验和测量，现在世界各国的声学界和医学界都公认，用A声级测量得到的结果与人耳对声音的响度感觉基本一致，用它来评价各类噪声的危害和干扰，都得到了很好的结果。因此A声级已经成了一种国内外都使用的最主要的评价量。

　　3.等效声级
　　既然噪声的影响，不仅与噪声的声级大小有关，而且还与噪声的状态性质以及噪声作用的时间长短有关，因此，要评价噪声的这些影响，只用A声级是不够的。于是，人们又引入了等效声级的概念。等效声级是以A声级为基础建立起来的关于不稳态噪声的噪声评价量，它以A声级的稳态噪声代替变动噪声，在相同的暴露时间内能够给人以等数量的声能，这个声级就是该变动噪声的等效声级，又称连续等效A声级，其定义为，在声场中一定点位置上，用某一段时间内能量平均的方法，将间隙暴露的几个不同的A声级，以一个A声级表示该段时间内噪声大小，这个声级即为等效声级，记作Leq。
　　等效声级可用下式表示:

　　如果在一段时间内，总是接触一个稳定不变的噪声（如总在A声级为95dB的机器旁工作），其等效声级就是这个稳态噪声的A声级（Lep=95dB）。
　　如果一段时间内，接触噪声的大小有变化，则对不同的噪声A声级按公式7或公式     
　　8算出等效声级，即折合成一个A声级表示这段时间的噪声大小。也可以用积分式声级计直接测量处这段时间内变动噪声的等效声级。
　　等效声级对于衡量工量工人噪声暴露量是一个很重要的物理量。好多种噪声生理效应的评价都可以等效声级为指标。听力损失、神经系统和心血管系统疾病的阳性率，也都发现与等效声级有较好的相关性。1971年，ISO公布了等效声级。现在，绝大多数国家的听力保护噪声标准和我国颁布的《工业企业噪声卫生标准》都是以等效声级为指标的。
　　等效声级的缺点是略去了噪声的变动特性，因而有时会低估了噪声的效应。特别是包含有脉冲成分与纯音成分的噪声，仅用等效声级宋衡量仍然是不充分的。
　　不稳态噪声的评价量主要还有日夜等效声级、统计声级、噪声污染级和交通噪声指数。
　　日夜等效声级La,，是用来评价环境噪声的一个量，它考虑了夜间噪声对人的影响特
　　别严重的因素，对夜间噪声作了增加10dB的加权处理，其计算公式为:

　　统计声级Ln，是用统计的方法，以声级出现的概率或累积概率来表示的噪声评价量。Ln表示百分之n的测量期间所超过的噪声级，例如L10＝80dB，表示测量期间内有10％的时间噪声级超过80dB其他90％的时间噪声级低于80dB。L10、L50和L90分别相当于交通噪声的峰值、平均值和本底值。在一段时间内，交通噪声的声级是按正态分布的，即接近平均值的时间长，声级特别高或特别低的时间少。在这种情况下，最常用的评价量就是这三个统计声级。
　　噪声污染级LNP(或用NPL表示)，一般用于评价不稳定的交通噪声，单位为dB。在正态
　　分布条件下，噪声污染级为:

　　4.感觉噪声级
　　感觉噪声级LpN是飞机噪声的评价参数。在研究航空噪声对人的干扰过程中，人们发现用响度低估了高频连续谱噪声对人的影响，因此响度计算法对于航空噪声是不适用的，于是就引入了感觉噪声级和噪度这两个新的主观评价量。感觉噪声级的单位是dB,与响度级的方相对应；噪度的单位是呐，与响度的宋相对应。感觉噪声级、噪度与响度级、响度不同之处在于前者是以复音为基础的，而后者则以纯音或频带声为基础。若将噪度与响度作比较，则噪度更多地反映了1000Hz以上的高频声对人的危害和干扰。
　　图3为等噪度曲线，曲线上的数据为噪度数据，单位为呐。它与等响曲线的不同之处在于，它对受试者提出的不是等响不等响的问题，而是两个1/3倍频程的噪声是否给人以相同的烦燥感觉的问题。
　　等噪度曲线的形状与等响曲线相似，但前者高频部分下凹得突出，这说明人们对高频声的烦燥和讨厌程度远大于低频声。
　　感觉噪声级与噪度的关系见图2—4。类似于响度级与响度的关系，定义中心频率1000Hz的倍频程声压级40dB为1呐。
　　感觉噪声级的计算方法如下：
　　(1)由图3查出倍频程或1/3倍频程声压级所对应的噪度，再计算总噪度NT。对于倍频程，

　　(2）由总噪度计算感觉噪声级
　　              LPN＝40＋33.3lgNT                           (15)
　　感觉噪声级的计算比较复杂，如不需要精确的数学就算，可用声级计测得A声级加13dB来估算，也可用声级计测得C声级LpC和A声级LpA，由两者之差，按表7近似求出。如果有带D计权网络的脉冲声级计，还可用D声级的度数再加上9dB来计算感觉噪声级。对大多数飞机噪声来说，用上述几种方法估算感觉噪声级，所引起的误差一般都较小。

表7 感觉噪声级与C声级和A声级的关系   
  
LpC－LpA
  
LPN－LpC
  
  
  
－2
  
12.8
  
  
  
－1
  
12.1
  
  
  
0
  
11.2
  
  
  
1
  
10.4
  
  
  
2
  
9.8
  
  
  
3
  
9
  

   
  
LpC－LpA
  
LPN－LpC
  
  
  
4
  
8.2
  
  
  
5
  
7.4
  
  
  
6
  
6.8
  
  
  
7
  
6.2
  
  
  
8
  
5.6
  
  
  
9
  
4.9
  

   
  
LpC－LpA
  
LPN－LpC
  
  
  
10
  
4.4
  
  
  
11
  
3.7
  
  
  
12
  
3.1
  
  
  
13
  
2.7
  
  
  
14
  
2.1
  
  
  
15
  
1.6
  

   
  
LpC－LpA
  
  
  
16
  
  
  
17
  
  
  
18
  
  
  
19
  
  
  
20
  
  
  
21
  

   
  
LPN－LpC
  
  
  
1.1
  
  
  
0.7
  
  
  
0.2
  
  
  
－0.3
  
  
  
－0.3
  
  
  
－1.1
  
　　5.噪声评价数
　　ISO公布了一簇噪声评价曲线（即NR曲线），称为噪声评价数NR,简单表示为N，见图4中曲线上数据为噪声评价数。噪声评价数是用来评价不同声级、不同频率的噪声对听力损伤、语言干扰和烦恼的程度。
　　噪声评价曲线的声级范围是0～130dB，频率范围是31.5~8000Hz9个频程。在NR曲线簇上，1000Hz声音的声压级等于噪声评价数N。实测得到的各个倍频程声压级Lp与N的关系为
　　              Lp=a+bN                                       （16）
　　式中       Lp —— 声压级，单位为dB；
　　a、 b —— 与各倍频程声压级有关的常数，见表
表8 a、b常数表   
  
频率∕Hz
  
  
  
31.5
  
  
  
63
  
  
  
125
  
  
  
250
  
  
  
500
  
  
  
1000
  
  
  
2000
  
  
  
4000
  
  
  
8000
  

   
  
a∕dB
  
  
  
55.4
  
  
  
35.5
  
  
  
22.0
  
  
  
12.0
  
  
  
4.8
  
  
  
0
  
  
  
－3.5
  
  
  
－6.1
  
  
  
－8.0
  

   
  
b∕dB
  
  
  
0.681
  
  
  
0.790
  
  
  
0.870
  
  
  
0.930
  
  
  
0.974
  
  
  
1.000
  
  
  
1.015
  
  
  
1.025
  
  
  
1.030
  

　　对于一般的噪声，其噪声评价数N可近似地由A声级LpA求出
　　              LpA＝N＋5
为了保护听力，通常取N＝85dB，作为最大允许的噪声评价数。对于其他环境，可参考表9 所列的建议值来确定N。

表9建议的噪声评价数N   
  
卧室
  
  
  
办公室
  
  
  
教室
  
  
  
工厂
  

   
  
20～30
  
  
  
30～40
  
  
  
40～50
  
  
  
60～70