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噪声知识科普通用篇 [复制链接]

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前言

读万卷书,行万里路,知识与实践是人们认识世界的重要渠道。这几年来,关于噪声与安静,我已陆陆续续写了三四十万字。安静之家,是不忘初心的地方,始终为大家搭建起安静的精神家园。

过去我编写过一些科普文,但内容零散碎片化,阅读不便,所以我总想着能整合一篇完整的,其中包括声学、建筑声学、心理声学、噪声、噪声防治等内容,所以就有了这篇噪声知识科普通用篇,可以让没有声学背景的普通人能够读懂。我做噪声科普,是为让大家能够更科学、理性地认识噪声,摆脱未知的恐惧、消除迷信与偏见。希望有感兴趣的年轻人们,未来能够投身于声学专业,学以致用,控制噪音,治理噪音,改善国民生活声环境,齐心为更多人搭建真正的安静之家。

编者:傅岳(Frank)

第一章声的基本概念

声音:当弹性媒介中以多种速率产生能够被听觉器官感知的压力振动。

声学:研究声音的科学。

声波:指弹性媒介中传播的压力、应力、质点位移、质点速度的变化或几种变化的综合。声波有平面声波、球面波、柱面波等几何形式。声波通过四种现象改变传播方向:反射、折射、衍射、漫射。(媒介指空气、液体和固体)

声压:指声波扰动空气后产生的压强,声压级用来表示声压的大小,一般用分贝(dB)来表示,而声压与声压级成正比,声压越大意味着你能听到的声音越大。正常人听觉的强度范围为0-dB。

振动:一个物理量的值在观测时间内不停地经过平衡位置而往复变化的过程。完成一次振动所需的时间称为周期,单位时间内完成的振动数称为频率。振动是非常普遍的物理现象。

波长:是指波在一个振动周期内传播的距离,纯音声波上具有相同相位的两个相邻点之间的距离。

频率:声波振动的速度,单位是周每秒,即赫兹(Hz)

听觉区域:听觉区域有两种定义。①大脑对声刺激有感觉的部分。②以频率为横坐标,声压级为纵坐标平面内,听阈曲线和痛阈曲线之间的区域,听觉区域的频率范围约为20-Hz。人耳听力最敏感区域在-Hz之间,

冲击:机械系统中的一种瞬态运动,随着有力、位移、速度和加速度的非周期性突然变化。

撞击:一个运动质量(物体)与另一个运动或静止质量(物体)的单次冲击。

受迫振动:系统受外力作用而被迫进行的振动,如果外加激励是周期性和连续的,则受迫振动就是稳态振动。

共振:系统受迫振动时,如果激励频率有任何微小的变化都会使系统相应减小的现象。如外加力的频率有任何微小改变都会引起策动点速度的降低,也就是激励频率恰使策动点阻抗的绝对值极小,这时称为物体或系统与外加力发生速度共振。如外加力的频率有任何微小改变都会引起策动点位移振幅的减小,这时称为物体或系统与外加力发生位移共振。

共振音叉实验

低频声:指频率在20-Hz范围内的可听声。低频波特点:频率小、波长较长,传播距离远,穿透性强,衰减弱。20-Hz的低频声波,亦称为长波,其机械波相邻两个波峰或波谷间的距离在1.7~17米之间。

中频声:有两种含义,①定义-0Hz频率的可听声为中频;②定义0-Hz频率的可听声为“中高频”。

高频声:指频率在-Hz范围内的可听声。如知了、蟋蟀、儿童哭闹、鸣笛、切割金属等声音。

次声波:频率低于20Hz的声波。人体内器官在5-15Hz的频率范围内会产生共振,因此能感受到振动,但听觉上无法感受到。

超声波:频率高于Hz的声波。超声波常被应用于医学和*事领域,如超声检查(B超)、声呐等。

在极端案例中,次声波和超声波会危害人体器官健康,因此,经常去令你感到胸腹感到振动的地方是不明智的。

心理声学:指研究声音的主观感觉和物理量关系的科学。它讨论声音的主观评价,有助于人们对各种感觉系统的探讨。心理声学与生理声学密切相关,重点研究声刺激和反应的关系。

环境声学:研究对人适宜的声学环境的科学,它包括了噪声的发生、测试、评价、作用和控制等问题,还包括噪声污染规律、噪声对人体健康影响机理等。

建筑声学:研究建筑物种和广场内声学问题的科学。它研究建筑物的声学特征,使建筑内有一个不受外界干扰的环境。

空气声:在建筑内经过空气传播而来的噪声。

固体声:在建筑内经过固体(建筑结构)传播而来的振动引起噪声。

第二章噪声基本概念

噪声:有四种定义,①在物理上指不规则的、间歇的或随机的声振动;②在心理上指任何难听、不和谐的声或干扰。有时也指在有用频带内任何不需要的干扰,这种噪声干扰不仅是由声音的物理性质决定,还与人们的心理状态有关。③在电路中,噪声指由于电子持续的杂乱运动形成频率范围很宽的干扰,例如散粒噪声、热噪声等。在可能混淆时应该注明声噪声或电噪声。④泛指干扰。

森林中一棵树倒了,附近并没有人听到,虽然树倒了产生了声音,但不是噪声。

无规噪声:也称随机噪声,瞬时值不能预先确定的噪声。无规噪声在很宽频率范围内具有连续的频谱,但不一定是均匀的。

白噪声:指频谱连续而均匀的噪声,但一定是无规的。白噪声分为两种:①指加于声源上的电信号具有白噪声的特征;②指声场具有白噪声的特征。白噪音可制造遮蔽效应,能屏蔽细小的外界声音变化,也就有一定的噪声消除的作用。如果你因为外界某个噪声过高而备受干扰时,就可人为的增加白噪声削弱这部分噪声。(频谱:使用图谱表示频率与声压级的关系)

蓝色:白噪声红色:普通噪声

噪声控制:研究获得能为人所容忍的噪声环境的科学技术。它包含与噪声问题有关的*策、行*措施、社会措施、以及噪声防治技术等。它通过采用吸声、隔声、隔振、减振等方法,使各种环境下的噪声低于允许的噪声级标准。与噪声控制紧密相关的是振动控制技术,包括隔振、振动阻尼和冲击隔离等。

隔声:指利用间壁构建防止空气声传入室内的措施。构件隔声性能可用传声损失、声压级差和隔声指数等描述。

隔声量:又称传声损失,指墙和间壁等构件的隔声量是入射声能与透射声能相差的分贝数。

声压级差:建筑构件一侧声源室内的平均声压级和另一侧接收室内的平均声压级之差值。

吸声:在建筑物中,声音进入多孔材料或引起可弯曲变形的板振动后,声能转化为热能的效应。

降噪系数:建筑构件表面在噪声降低中所使用的吸收系数。它等于Hz、Hz、Hz、0Hz四个频率的吸收系数的平均值。

噪声降低:在建筑物中利用吸声材料使室内噪声降低的过程,其降低程度用声压级降低的分贝数表示。

质量定律:决定墙和间壁等构件隔声特性的基本定律,它表明墙和间壁的隔声量与其面密度成正比。理论上,匀质隔墙的空气声隔声量受质量定律控制,墙体厚度增加一倍,空气声隔声量增加5-6dB,(面密度=质量/表面积)

吻合效应:当墙壁的受迫弯曲波速度与自由弯曲波速度相吻合时发生的效应,此时墙失去了传声的阻力(不隔音)。应该注意吻合效应与共振效应有本质差别。

声桥:双层或多层隔声结构中两层间的连接物。声能以振动形式通过声桥而在两层之间传播。

撞击声:由于撞击固体而在室内引起的一种噪声。脚步声是最常听到的撞击声。

浮筑楼板:一种建筑楼板隔声做法,在楼板与建筑结构刚性连接之间用减振垫或弹簧分开的工艺。

空气动力声:指由于空气扰动、气体与物体相互作用而产生的噪声。从声源特性来说主要有单极声源、偶极子声源和四极子声源。

A声级:用声级计的A计权网络测得的声压级,由于A声级能很好地表述人们对噪声感到烦恼的程度,因此广泛用于噪声评价中。

噪声源鉴别:在同时有几个噪声源、或包含有许多振动发声的复杂情况下,为了确定各个噪声或振动部件的声辐射,区别噪声源并根据它们对总声场所起作用加以分等的方法。

现代噪声来源:工业噪声、施工噪声、交通噪声、社会生活噪声。

第三章噪声研究的相关理论

声音是噪声的必要物理条件,噪声是声音,但声音不全是噪声。声音来源于人在环境中接触的各种各样的声波,其频率范围在20-Hz之间。声波的频率、振幅和波形分别决定了人对声音的三种不同的心理量,即音高、响度和音色。从物理角度来看,一个可以发出声音的物体在不规则振动的时候所发出的声音即为噪声。

心理学对噪声有更为广泛的界定。通常意义上讲,噪声被定义为不想要的声音,典型的特征有强度(分贝)、频率(音高)、周期性(持续或间歇)和持续时间(急性或慢性)。国内有学者认为,那些令人烦躁、使人不愉快以及不需要的声音均可称之为噪声。由此可见,噪声至少包括两个部分,一是其物理成分,即声音必须由人耳接收,进而可以被大脑知觉;二则是心理成分,即我们不想要或不需要的声音。

1、唤醒理论:唤醒是一种大脑活动的增强,它通过大脑的唤醒中心网状结构得以实现,并且它是“处于一个连续体中的状态,这个连续体的一端是睡眠状态,一端则是兴奋状态或其他非睡眠状态下的增强活动”。环境中的刺激,比如噪声,会引起人的机体反应,表现在生理上就是心跳变快、呼吸急促、血压升高、肾上腺相关激素分泌增加等,表现在行为上则是肌肉运动的提升,以及对唤醒水平进行自评。

唤醒的变化与人们所处的环境和人们的情绪都有联系,具体来看,情绪会受到环境的影响,而情绪的改变则会导致唤醒水平的改变。人处于噪声环境时,噪声给人们带来正性或负性情绪,情绪使得唤醒水平增加,而唤醒变化的结果就是人们会去探寻内部和外部的信息资源。著名的耶克斯-多德森定律证明,太高或太低的唤醒都不利于绩效任务,而中等程度的唤醒是最佳的。因此,噪声做为环境刺激,会增强人们的唤醒水平,对认知表现也会产生影响。

2、环境负荷理论:主要探讨了个体在环境和行为之间充当了一个重要的变量。它的基本观点认为,个体对获得的感觉信息的加工能力是有限的,当环境所提供的信息总量超出个体能够有效加工和处理的能力时,个体会出现信息的超负荷现象,即阻止或忽略无关信息的干扰,更多

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