一. 噪声的定义和物理量度

      通常情况下，我们把那些不希望听见的声音称为噪声，比如环境噪声、交通噪声等。噪声的大小一般用分贝（dB）这个物理量来衡量。正常人的听力范围在20-20000赫兹（Hz）之间，低于20Hz的声音为次声，高于20000Hz的声音为超声。次声和超声人耳都听不见，但它是客观存在的，如老鼠可以听见次声，蝙蝠能听到超声。

1.频率、波长和声速

频率:声源在1秒钟内振动的次数，用f表示，单位为：Hz（赫兹);

波长:延声波传播方向,振动一个周期所传播的距离,用λ表示,单位m(米);

声速：1秒内声波传输的距离，用c表示，单位m/s（米/秒）

它们这间的关系：c=f×λ

2.声功率、声强、声压

声功率(W):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。

声强(I):单位时间内，声波通过垂直于传播方向单位面积的声能量。

声压(P):单位面积上压力的变化。

 

二.常见的声音分贝值

1.烈性炸药爆炸声：     170分贝

2.火箭、导弹发射场：  150分贝

3.步枪射击声：          130分贝

4.飞机发动机：          120分贝

5.切割机工作：          110分贝

6.燃油发电机：          100分贝

7.卡车：                    90分贝

8.繁华街道：               80分贝

9.正常谈话：               50分贝

10.安静房间：             40分贝

11.轻声耳语：             30分贝

 

三.人对噪声的感觉和危害

0-20分贝/很静、几乎感觉不到/无危害

20-40分贝/安静、如轻声细语/无危害

40-60分贝/一般、普通室内谈话/无危害

60-70分贝/吵闹/有损神经

70-90分贝/很吵/脑神经细胞受到破坏

90-100分贝/剧烈争吵/听力受损

100-120分贝/难以忍受/一分钟即暂时耳聋

120分贝以上/立即逃离/极度耳聋或全聋

 

四.噪声的频谱

      任何噪声都是不止一个频率的声音，而是多个频率声音的合成。有的噪声高频的成分多点，听起来高亢刺耳，如电锯等，主要噪声成分都在1000Hz以上，这种噪声称之为高频噪声；有的噪声低频的成分多点，听起来低沉有力，如空压机等，主要噪声成分都在500Hz以下，这种噪声称之为低频噪声；而有些高压风机的噪声的主要频率成分多分布在500Hz至1000Hz范围内，这种噪声称之为中频噪声；有的噪声的组成从低频到高频比较均匀，如纺织机等，这种噪声称之为频带噪声。

 

噪声的主要特点：

     具备一定强度，用声压表示；具有不同的频率成分，用频谱表示。“倍频程和1/3倍频程”，噪声的这两个特点使我们能够区分它们。为了方便，根据人耳对声音频率变化的反应，把可听到的频率范围分成数段，按每段内的声音强度进行分析。

在噪声测量中，最常用的是倍频程和1/3倍频程分段法。

所谓一个倍频程,就是上限频率比下限频率高一倍,比如707Hz-1414Hz就是一个倍频程,但是1/3倍频程并不是上限频率比下限频率高1/3倍,而是上限频率是下限频率的21/3倍,约等于1.26倍。

     在声学测量中，使用滤波器把一段一段的频率成分选出来进行测量，这种滤波器只允许一定范围的频率成分通过，其他的频率成分不能通过。相应的滤波器有倍频程和1/3倍频程，滤波器的中心频率和频带宽度要符合GB/T 3241的有关规定。以中心频率（Hz）为横坐标，以声压级（dB）为纵坐标,作出倍频带或1/3倍频带的声压分布图，就能直观的了解噪声的特性,这个方法称为噪声的倍频带或1/3倍频带分析法。

     在噪声控制工作中，了解噪声源的频谱相当重要，对某些频段较高的噪声进行降噪能有效的对噪声进行控制，针对性的选用控制方法和声学材料，有效合理的降低噪声。

 

五.噪声的主观评价和评价参数

     各类噪声不仅具有不同的响度,不同的频率,也具有不同的时间特性。以下介绍一些常用的评价方法：

1、响度级和响度

     声压和声强度都是客观物理量，声压越高，声音越强；但是它们不能完全反映人耳对声音的感觉特性。人耳对声音的感觉不仅和声压有关，也和频率有关，对高频的声音感觉灵敏，对低频的声音感觉迟钝，声压级相同但频率不同的声音听起来不一样响。为了兼顾声音的物理效应，又考虑人耳听觉得生理效应，把声音的强度和频率用一个物理量统一起来，这个物理量就叫响度级。

1.1等响曲线

     用1000Hz、40dB声压级的声音为基准，用人耳试听的方法，在别的频率点上调节各自的声压级，使它们听起来的响度相同，记下各自对应的声压级，在坐标纸上连接起来就得到一条1000Hz、40dB声压级等响的曲线。这条等响曲线用1000Hz的声压级数值来表示它们的响度级值，单位为方（phon），这里就是40方。同样，用1000Hz其它声压级的声音为基准，可以得到其它的等响度曲线。

1.2响度

     响度级虽然定量地确定了响度感觉和频率与声压的关系，但是不能确定这个声音比那个声音响多少，为此，人们引入了响度这个物理量来说明。响度的单位为宋(sone)，以40方为1宋，响度级每增加10方响度增加1倍，50方为2宋，60方为4宋等。以N表示响度，以LN表示响度级，则它们之间的关系用下式表示：

N=2(LN-40)/10  或：LgN=0.03(LN-40)

以上公式只适用于纯音和窄带噪声，对于一般的宽带噪声则要采用响度指数的计算方法。

2、声级和A声级

     声压级只反映声音的强度对人响度感觉的影响，不能反映声音频率对响度感觉的影响，响度级和响度解决了这个问题，但用它们来反映人们对声音的主观感觉过于复杂，于是又提出了声级，即计权声压级的概念。声级就是用一定计权网络测量得到的声压级。

     在声学测量仪器中，通常根据等响度曲线，设置一定的频率计权网络使接收的声音进行频率滤波，以模仿人耳的响度感觉特性。由于这样的计权网络太多，代表性的选择A、B、C三种计权网络。

     A计权：模拟人耳对40方纯音响度的响应，当信号通过时，其低频段、中频段有较大衰减。

     B计权：模拟人耳对70方纯音响度的响应，当信号通过时，其低频段有一定的衰减。

     C计权：模拟人耳对100方纯音响度的响应，当信号通过时，在整个频率范围内有近乎平直的响应。

     利用具有一定频率计权的声学测量仪器对声音进行声压级测量，所得到的读数称为计权声压级，简称声级，单位为dB。用什么计权网络应在测量值后面注明，如66dB（A）或者A声级66dB。在实际测量中，利用A声级能较好的反映噪声对人的吵闹感觉和人耳听力的损伤程度，因此，现在都用A声级来作为噪声评价的基本量，如果不另做说明，都是指A声级。比对A、B、C声级的读数，可以判断噪声的频率特性。如果A、B、C声级的读数基本相同，该噪声属于高频特性；如果B、C声级的读数基本相同，但大于A声级，该噪声属于中频特性；如果C声级大于B声级，B声级又大于A声级，该噪声属于低频特性。有的测量仪器中有D计权网络，主要用于航空噪声的测量。用D计权网络测得的D声级再加7dB，就直接得到飞机噪声的感觉噪声。

     还有E计权：根据响度计算方法做出来的，也叫人耳计权；SI计权是用来衡量噪声对语言干扰的。

3、等效连续声级Leq

     A声级能较好地反映人耳对噪声的强度和频率的主观感觉，对于一个连续稳定的噪声，它是一个较好的评价方法。但是对于起伏的或不连续的噪声，很难确定A声级的大小。例如交通噪声，有车通过或无车通过时的噪声不一样，很难说出噪声的确定值，人们用噪声能量平均的方法来评价噪声对人的影响，这就是等效连续声级，用Leq表示。这里任然使用A计权，故也称等效连续A声级。

     等效连续声级的定义：在声场的某一位置上，用某一段时间能量平均的方法，将间歇出现或变化的A声级，以一个A声级的值来表示该段时间里的噪声大小，并称这个声级为此段时间的等效连续声级：

Leq=10lg{ 1/T∫0T［PA(t)/P0］2dt}=10lg(1/T∫0T100.1LAdt)

式中PA(t)是瞬时A计权声压；P0是参考声压（2﹡10-5Pa）；LA是变化A声级的瞬时值，单位dB；T是某段时间的总量。

对于连续的稳定噪声，等效连续声级就等于测得的A声级。

4、噪声暴露量E（噪声剂量DL）

     一个人在噪声环境下工作，也就是暴露在噪声环境下，噪声对人的影响不仅与噪声的强度有关，而且与噪声暴露的时间有关。为此，人们提出了噪声暴露量，并用E表示，单位为Pa2.h(帕2.小时)。

噪声暴露量E的定义：噪声的A计权声压值平方的时间积分，即：E=∫0T［PA(t)/P0］2dt

式中：PA(t)是瞬时A计权声压；T是测量时间（h）。

1Pa2.h相当于84.95dB≈85dB声级暴露了8h。如果时间缩短一半，声级增加了3dB，噪声暴露量不变。

某一时间段内的等效连续声级Leq与噪声暴露量E之间的关系如下：Leq=（10lgE/TP02)dB

有的国家将噪声暴露量用噪声剂量来表示，并以规定允许的噪声暴露量作为100%，例如规定的噪声暴露量为1Pa2.h为100%，0.5Pa2.h为50%，2Pa2.h就为200%。

5、昼夜等效声级Ldn

     昼夜等效声级是考虑到噪声在夜间对人的影响比白天严重，而对夜间噪声进行增加10dB加权处理后的等效连续声级。昼夜等效声级是以平均声级和一天里的作用时间为基础的公众反应评价量，用Ldn表示。其表示式如下：

Ldn=10lg{1/24[td×10Ld/10+tn×10(Ln+10)/10］}

其中：Ldn--昼夜等效声级 Ld—白天的等效声级 Ln—夜间的等效声级  单位均为：dB

td—白天的噪声暴露时间          tn—夜间噪声暴露时间    单位均为：h

昼间：是指6:00至22:00之间的时间段，为16小时。

夜间：是指22:00至6:00之间的时间段，为8小时。

Ld =10lg(1/N0.1Leqi)

Ln =10lg(1/N0.1Leqi)

6、累计百分数声级LN

     由于环境噪声往往呈现不规则且大幅变动的情况，因此需要采用统计的方法，用不同的噪声值出现的概率或累积概率来表示，这就引入了LN这个概念。

LN:在测量时间内高于此声级所占的时间(或采样数)的百分比(N%)。

常用的N取值为：5,10,50,90,95。比如L10=80dB，表示在整个测量时间内噪声超过80dB的时间(或采样数)占10%。

L10相当于峰值平均噪声级；L50相当于平均噪声级；L90相当于背景噪声级（自身噪声)。

7、声暴露级LAE(国外资料常见SEL)对于单次或离散噪声事件，如锅炉超压放气，飞机的一次起飞或降落过程，一辆汽车驶过等等，可用声暴露级来表示这一噪声事件的大小，用LAE表示。

LAE=10lg{1/T0∫t1t2［PA2(t)/P02］dt}

式中：PA(t)为声压；P0为参考声压；t1、t2为该噪声事件对声能有显著贡献的足够长的时间间隔的起始和终止时间（t2-t1）。T0为参考时间，一般不注明时取1秒。

在确定（t2 - t1）时间间隔时，可去最高声级以下降低10dB以内的总能量计算。

如果在T时段内有n个单次噪声事件，其声暴露级分别为LAEi,则T时段内的等效声级为：

LAeq,T=10lg(t0/T0.1LAEi)

8、标准偏差SD

   SD主要是对噪声数据的离散性做个量化。如果数据都是一样的，SD的值就是0，如果噪声数据起伏大，SD的值就大。

SD的数值和L10,L50,L90的关系:

L10=Leq+0.4SD+0.9（dB）

L50=Leq-0.8SD+0.4（dB）

L90=Leq-1.15SD-2（dB）

9、噪度Na和感觉噪声级LPN、有效感觉噪声级LEPN及计权等效连续感觉噪声级LWECPN

     随着航空事业的发展，飞机噪声对人的危害日趋严重，为了评价航空噪声的影响，人们提出了感觉噪声级LPN和噪度进行评价。

噪度Na：在中心频率为1000Hz的倍频带上，声压级为40dB的噪声为1呐（noy），将噪度转换成分贝指标，称为感觉噪声级LPN。

由测量所得的倍频程或1/3倍频程声压级,利用等噪度曲线转换为各频带的噪度（呐）,根据下式算出总噪度N:

N=

其中，Nm是各噪度中最大的一个；是所有频带噪度之和；F是系数，对于倍频程为0.3，对于1/3倍频程为0.15。

然后，由下式，将总噪度转化为感觉噪声级：

LPN=40+33.3lgN

实际运用中，可以用A声级+13dB或D声级+7dB来估算，这就大大简化了测量和计算。

在感觉噪声级LPN的基础上，对持续时间和可听纯音及频率修正后，得到的量，这就是有效感觉噪声级LEPN：

LEPN=10lg(0.1LTPNi)-13

计权等效连续感觉噪声级LWECPN=LEPN+10(N1+N2+N3)-39.4,其中:

N1：白天的飞行架次；N2：傍晚的飞行架次；N3：夜间的飞行架

10、峰值声压级LPEAK、峰值C声压级LCPEAK

     峰值声压级指的是峰值声压平方与基准声压平方的比的以10为底的对数的10倍,峰值声压为一定时间间隔内,在标准频率计权或测量频带下的最大瞬时声压的绝对值。单位为分贝(dB)。

峰值不等同于最大声级，没有时间计权，不经过RMS计算。峰值不能由最大值计算出来。

LPEAK一般用于职业噪声测量，用于测量持续时间很短的脉冲声。一般峰值不用于环境测量，尤其是有风的环境，一阵风可以导致很高的LCPEAK读数。

11、声级计的时间计权:快(F)、慢(S)、脉冲(I)

     声级计的时间计权指声级计对声压变化的反应方式，它是波动信号的指数平均值，提供了易于读取的值。

     慢速的时间常数为1000毫秒，快速的时间常数为125毫秒，脉冲时间常数为35毫秒。

     慢速用于测试稳态信号（纯音或持续平稳的声音）；快速用于测试瞬态信号(如说话声);脉冲用于测试脉冲信号(如枪声)。一般默认使用快速(F)测试，当声级计显示值变化过大,无法准确读数时,用慢速(S)。

 

    在具体测试中，须按测试规范的要求选择时间计权的种类。

 

 

 

(责任编辑：金利仪器d)