雜訊防治與控制

1）頻帶（Frequencyband） 兩個聲音或其它信號的頻率間的距離。由上限頻率f2和下限頻率f1規定寬頻。在聲學中常用的頻帶稱為倍頻程，並有關係式： f2=2nf1 當n=1時，稱為1/1倍頻程，即每個頻帶是上限頻率為下限頻率兩倍的頻帶寬度，即f2=2f1。 當n=1/3時，稱為1/3倍頻程，即每個頻帶是上限頻率為下限頻率1.26倍的頻帶寬度， 即f2=1.26f1。為了某種特殊的需要，更窄的頻帶有1/10倍頻程、1/12倍頻程、1/15倍頻程、1/30倍頻程等等。 （2）頻譜分析（Frequencyspectrumanalysis） 求得信號中能量或功率隨頻率分布的技術。聲和振動信號的基本測量是頻譜分析。通常是將倍頻程中心頻率做為橫坐標，聲壓級做為縱坐標，以直觀圖像的形式表示可聽聲聲壓級隨頻率變化的分布。 在頻率分析中基本方法是濾波。濾波器通常是帶通式，並分為恆帶寬與恆比例帶寬兩種。恆比例帶寬的帶通濾波器有倍頻程、1/3倍頻程濾波器之分。對某些測量還應用更窄的頻帶，例如1/10倍頻程、1/12倍頻程、1/15倍頻程、1/30倍頻程和1%的窄帶。在恆帶寬的分析中，最常用的是譜級，它是以指定頻率為中心，寬度為1赫的聲壓級。 （3）哈斯效應（Hasseffect） 如果兩個不同聲源發出同樣的聲音，並在同一時刻聲波以同樣強度到達聽者，則聲音呈現的方向大約在兩個聲源之間。如果其中一個略有延遲約5~35毫秒，則所有聲音聽起來似乎是來自未延遲聲源，被延遲聲源是否在工作就不明顯。如果延遲在35~50毫秒之間，則延遲聲源的存在可以被識別出來，但其方向仍在未延遲聲源的方向。只有延遲時間超過50毫秒時，第二聲源才能被聽到，像一清晰的回聲，這種效應稱為哈斯效應。 哈斯效應已在擴聲系統中利用，使視覺形象的方向與聽覺的方向一致。在實際應用中，50毫秒的數值不是很嚴格的，有時為了可靠，取30毫秒。 （4）聲級計（Soundlevelmeter） 測量雜訊級的一種輕便攜帶式儀器。主要由傳聲器、放大器、衰減器、計權網路、檢波器和指示電錶組成。線路內加上積分設備則成為積分聲級計。如輸入端接拾振器則成為振動計，可用來測量振動的加速度、速度和振幅。 聲級計的型式很多，以測量精度區分，有四種類型：0型聲計級作為實驗室標準；Ⅰ型聲級計作為精密型聲級計；Ⅱ型作為普通聲級計；Ⅲ型則為一般調查用。按測量信號的性質區分，有一般聲級計、脈衝聲級計和積分聲級計等。按其體積大小可分為台式聲級計、攜帶型聲級計和袖珍式聲級計。 聲級計可測量頻帶聲壓級，接上計權網路，一般能測量A、B、C聲級，有的還能測量反映航空雜訊的D聲級。時間計權特性有三種：快、慢、和脈衝，它們的時間常數分別為125毫秒、100毫秒和35毫秒。 聲級計除了用於環境、機器、車輛等雜訊測量外，也可以用於電聲學、建築聲學等測量。 （5）計權聲級（Weightingsoundlevel） 經過計權網路濾波後測得的聲級。主要有A、B、C計權聲級。單位是分貝（dB）。這些計權網路是根據人耳對高頻聲，特別是3000~4000Hz（赫）聲音比較敏感；對低頻聲，特別是100Hz（赫）以下的可聽聲不敏感，模仿人耳對40方、70方和100方純音的響應特性分別設置的。 A計權聲級得到最廣泛的應用，因為它能較好地模仿人耳的頻率特性。B計權聲級實際上很少使用。C計權聲級使用較少，它實際上是總聲壓級的近似值，因為它的頻率響應比較平直，即所有頻率的響應幾乎是一致的。 此外，還有專門用于飛機雜訊的D計權聲級，D計權聲級的計權網路是模仿40吶等噪度曲線設置的。近年來國際上推薦的計權聲級有用於響度計算機的E計權聲級和用於評價雜訊對語言干擾的SI計權聲級。 （6）計權網路（Weightingnetwork） 根據聲級計測量的要求進行頻率濾波的電網路。在聲級測量時，為了反映人耳的響度感覺，一般設有A、B、C三種計權網路，它們分別是模擬40方、70方、100方三條等響曲線的反曲線的電網路。IEC已對計權網路的計權特性進行了標準化。七十年代以來，國際上公認用A計權網路測得的A聲級表示雜訊最適宜，因為它能較好的模擬人耳的頻率特性。用A聲級評價雜訊與人耳對雜訊的響度感覺、煩擾程度和聽力損傷程度等因素存在著很好的一致性。A聲級已得到最廣泛的應用。B、C計權網路表徵人耳主觀特性不太明顯，故近年來已逐漸少用。另外，還有用於航空雜訊測量的D計權網路，它是40吶等噪度曲線的反曲線相對應的計權網路。最近國際上推薦的E、SI計權網路分別是根據斯蒂文斯（Stevens）的響度計算方法和韋柏斯德爾（Webster）關於雜訊的語言干擾評價做出的。 （7）統計聲級（Statisticalsoundlevel） 又稱累積分布聲級。在規定的測量時間內，超過百分之N的A聲級。通常用來評價道路交通雜訊，主要有L10、L50、L90三種，分別代表在測量時間內有10%、50%、90%的A聲級超過它的值。L10常用來表示測量時間內道路交通雜訊的峰值。L50是中位值，實踐證明對於車輛流量較大的街道，L50和人們主觀吵鬧感覺程度有較好的相關性，故一些國家直接採用L50作為對道路交通雜訊的評價量。L90常用來表示測量時間內的背景雜訊。 （8）聽閾（Thresholdofaudibility） 亦稱聞閾。某信號能在多次試驗的一定百分數中引起聽覺的最低聲壓。聽者是聽力正常的18~25歲青年，面對聲源用雙耳聽。最低聲壓是指外耳道口或鼓膜上純音聲壓的可聽低限。原來認為人耳在1000Hz（赫）的聽閾是20μPa（微帕）（2×10-5N/m2），因此將這個數值規定為聲壓級的基準值。後來準確的測量，人耳在1000Hz的聽閾不是20μPa，而是32.44μPa（3.244×10-5N/m2），因此以20μPa為基準值，1000Hz的實際聽閾不是0分貝而是4.2dB，因而實際聽閾曲線不是0方而是4.2方，並稱為最低可聽聲場，慣用英語縮寫MAF表示。 因為20μPa這個數字很整齊，而且與它相應的聲強是10—12W/m2也很簡單，所以聲壓級的基準值仍延用20μPa。 （9）標準聲源（Standardsoundsource） 具有無指向性和寬頻頻譜的穩定聲功率輸出的聲源主要有空氣動力式、電動式和機械式三大類型。其最大尺寸一般在0.5m以內。在100~10000Hz（赫）的頻率範圍內，所有1/3倍頻程中心頻率聲功率變化在12dB（分貝）以內，兩相鄰1/3倍頻程中心頻率的聲功率變化在±3dB（分貝）以內，其頻譜特性的斜率一般情況時要求為2~3dB倍頻程。在100~10000Hz的頻率範圍內，任一1/3倍頻程中心頻率的指向性，當在消聲室中測量時一般不大於6dB，而在半消聲室中測量時由一般不超過9dB。 標準聲源用途很廣，可以用比較測量的方法測定聲源的聲功率。用標準聲源還能求出房間的混響時間、聲吸收量和測量時環境影響的修正值。 （10）次聲（Infra-audiblesound） 低於可聽聲頻率範圍的聲。其頻率範圍通常規定為0.0001~20Hz。生物學研究表明，人體及各器官的固有頻率大都為3~17Hz，當與人體固有頻率相同的次聲作用於人體時，人體便於次聲波發生共振，這種共振現象可對人產生較大的影響，輕者會使人噁心、頭痛、暈眩等，重者可使人全身顫抖，肌肉痙攣，呼吸困難，神經錯亂，更嚴重的會造成脫水休克，失去知覺，血管破裂，或導致死亡。 將高強度的次聲波定向聚束傳播就是無形殺手——次聲武器。次聲武器穿透力強，不易防護。次聲波可穿透10多米的鋼筋混凝土。可見，即使躲藏在堅固的掩蔽所里或是乘坐在裝甲車、坦克車以及正潛航的潛艇等鋼鐵之物中的人員，也難以逃脫次聲武器的攻擊。不過至今世界上還沒有一種可供實戰使用的次聲武器。 次聲傳播的特徵是衰減小，因而可應用於遠距離定位，預測風暴、颱風，探測地震中心，探礦等。國防上可用來探測幾千公里外的核試驗、火箭發射。 （11）超聲（Ultrasound） 頻率高於可聽聲頻率範圍的聲。超聲頻率的下限大致為20000Hz。超聲已廣泛用於化學、生物學、醫學、通訊技術、金相學、材料試驗和加工以及其它許多技術部門。 （12）混響室（Reverberationroom） 盡量延長混響時間，保證室內聲場充分擴散的房間。常用來測定材料的吸聲係數、聲源和機器的聲功率、揚聲器的效率等，但不能測定聲源的指向性。容積一般為100~500m3，國際上採用折中的標準為200m3，工程測量可小到70m3。為了延長混響時間，減少壁面的聲吸收，內表面通常採用瓷磚、水磨石、大理石和鋼筋混凝土牆塗油漆等吸聲係數很小的結構飾面。為保證聲場充分擴散，建議混響室的長、寬、高的比例按調和級數選定，為了增加動態擴散，可能懸掛固定式或旋轉式的擴散體。 （13）混響時間（Reverberationtime） 室內聲音達到穩定狀態後，聲源停止發聲後殘餘聲音在房間內往複反射經壁面吸收，平均聲能密度下降為原有數值的百萬分之一（或聲能密度衰減60dB所需要的時間。混響時間的計算有如下常用公式： 式中,V為房間的容積，S為房間內表面的總面積，α為平均吸聲係數，m為空氣衰減係數。賽賓公式假設房間內聲能密度變化率是時間的連續函數，任一點上聲能的傳播是各方向均勻的，所以它適用於吸聲較弱的房間，例如音樂廳、劇院。艾潤公式假設每一次反射聲能減少到原來的（1-α）倍，能量傳播是各方向均勻的，它適用於吸聲能力較強的房間，例如播音室、錄音棚、電視轉播室等。努特生考慮了房間內的空氣吸收，對賽賓公式和艾潤公式作了修正，為一般建築聲學設計所常用。 (14)宋（Sone） 響度的單位。頻率為1000Hz，聲壓級為聽者聽閾以上40dB純音所產生的響度規定為1宋。任何一個聲音的響度被聽者判斷為1宋響度的n倍。對大約低於300Hz的低頻聲來講，響度隨聲壓級的變化稍微大一些。 （15）雜訊（Noise） 又稱無調聲，是使人們聽起有不舒服的嘈雜感覺而且妨害人們正常生活和工作的聲音。從物理學觀點看，是不同頻率和不同強度的聲音的無規律的雜亂組合。如機器的尖叫聲和汽車、火車的轟鳴聲等。有規律的振動產生樂音，它的波形圖是周期性的曲線；而雜訊的波形圖是沒有規律的非周期的曲線。因而雜訊又是樂音的反義詞。從生理學觀點講，凡是使人們討厭的、煩躁的和不需要的聲音都叫雜訊。因而雜訊有時不只單獨由物理量所能定義的，還與人們的心理和生理狀態有關。所以凡是（1）損害人們生理健康的聲音；（2）音量大的聲音；（3）使人們不愉快的聲音；（4）妨害人們交談的聲音；（5）使工作效率降低的聲音；（6）妨害人們休養、安靜睡眠的聲音；（7）由機械發出的聲音等都屬於雜訊之列。根據發生雜訊的性質可以分為交通雜訊、工業雜訊、建築施工雜訊、生活雜訊等。雜訊對環境是一種污染，必須加以控制。研究控制雜訊問題的學科稱為雜訊控制學。 （16）白雜訊（Whitenoise） 用固定頻帶寬度測量時，頻譜連續並且均勻的雜訊，即在各等帶寬的頻帶中所含雜訊能量相等。因此，用等帶寬的濾波通帶，以對數分布的頻率為橫坐標時，白雜訊的頻譜基本上呈水平線分布。但若採用等比帶寬的濾波通帶，也用對數分布的頻率為橫坐標，這時白雜訊的頻譜分布基本上為每倍頻程上升3dB的斜線。 由於各頻率成分的能量分布均勻，故類似於光學中的白光形成原理，為此引用「白」字定名白雜訊。 （17）背景雜訊（Backgroundnoise） 主要指電聲系統中有用信號以外的總雜訊，但在工業雜訊測量中也指待測對象以外的雜訊。在雜訊測量中，一般要求背景雜訊低於聲源雜訊10dB以上，若不足10dB，必須對測量的雜訊級進行修正； 背景雜訊常與本底雜訊通用，不加區別。 （18）感覺雜訊級（Perceivednoiselevel） 噪度的分貝標度，記為LPN，它的分貝數就是等感覺噪度曲線上1000Hz所對應的聲壓級的分貝數，單位是（PNdB）。感覺雜訊級大約每增減10（PNdB），噪度增減1倍。感覺雜訊級計算程序為：由測量所得的倍頻程聲壓級，利用等噪度曲線轉換為噪度（吶），並利用各倍頻程的噪度求出總噪度N，然後利用感覺雜訊級LPN與總噪度N的關係式 LPN=33.3lgN+40（PNdB） 就可以計算出感覺雜訊級。 感覺雜訊級反映了聲音吵鬧厭煩的主觀感覺程度，突出了高頻聲的作用，常作為飛機雜訊的評價參數。在實際應用中，可以用A聲級加13dB（LA+13）或D聲級加7dB（LD+7）來估算。 （19）複合雜訊評價數（CNR） 評價機場附近雜訊干擾的參數。它考慮了每種飛機的雜訊級，使用機場的各種飛機的比例，早晚飛行次數，飛行路線，飛行操作方式等多種因素，其定義為 CNR=LEPN+10lg（ND+10NN）-12 式中，LEPN——有效感覺雜訊級； ND——白天飛行次數； NN——夜間飛行次數。 （20）插入損失（InsertionIoss） 指在空間某一固定位置（也可以是空間某一場所幾個選定點的平均值），在聲源（風機管道或其開口）加置消聲器前後聲壓級或聲級的差值。其值的大小與消聲器的消聲特性和消聲器所處的環境有關。由於測量值對環境要求較低，因此插入損失常被用來評價消聲器的消聲性能。 （21）測量放大器（Measuringamplifier） 是聲學測量的基本儀器之一。可用作高質量電壓放大器，配接測量傳聲器可測量聲壓級和聲級。它是由可變衰減器、放大器和濾波器組成。它的電路通常分為兩部分：前一部分放大量為40dB，並在前面加有0~100dB的可變衰減器。後一部分是把經過濾波器後的信號用0~40dB的衰減器衰減和60dB增益的放大器放大，使輸出信號在10V左右，這樣記錄和測量都較為方便。 測量放大器的頻率範圍不窄於20Hz~20kHz，並設置計權網路和三種典型時間常數的平均電路，也可外接濾波器，其功能相當於一台實驗室用的0級聲級計。 （22）測量傳聲器（Measuringmicrophone） 亦稱標準傳聲器。在規定工作條件下響應已知的一種傳聲器。其靈敏度已按國際標準精確地校準。通常採用電容傳聲器作測量傳聲器，它的靈敏度高，頻率響應寬而平直，穩定性好。直徑10mm的電容器傳聲器的靈敏度約為50mV/Pa（或26dB，基準靈敏度為1V/Pa），頻響達20~40kHz，沒有指向性，聲壓級的測量範圍大約為30~140dB。 測量傳聲器分為聲壓型和聲場型兩類。聲壓型傳聲器常用於混響聲場聲學測量以及耦合腔聲校準等。聲場型傳聲器常用於自由聲場或類似自由聲場的聲學環境中，如在室外、消聲室內或大型車間里。 近年來已出現駐極體測量傳聲器，其性能基本上達到了電容傳聲器的技術特性，但不需要外加極化電壓，使用更為方便。 測量傳聲器在室外特殊環境中使用時，應該配備相應的附件，如防風罩、防雨罩和鼻錐等。 （23）雜訊污染（Noisepollution） 雜訊對其周圍環境造成的不良影響。與空氣污染、水污染一起被公認為當代世界三大公害。工業雜訊是雜訊污染的主要來源。控制雜訊污染的根本途徑是降低機器本身的雜訊。此外，尚可採用吸聲、隔聲、隔振和阻尼等多種方法防治雜訊污染。其污染不產生後效。即雜訊源停止後，污染立即消失；其危害是慢性的和間接的，一般不直接致命。主要使人耳聾，誘發心血管、消化、神經等內臟器官病變。同時雜訊干擾休息，影響睡眠、降低勞動生產率，高強度的雜訊還能造成建築結構和建築物的破壞。儘管對雜訊的反應強烈，但普遍對其危害認識不足，往往管理工作不力。當前加強雜訊立法，健全雜訊管理法規是消除其污染的關鍵。 （24）結構雜訊（Structuralnoise） 雜訊源的輻射表面不是直接暴露於空氣或水中，而是它所產生的振動經過結構傳播到輻射表面後向空氣或水輻射聲波的雜訊。結構雜訊普遍存在於各種機械結構運轉中，特別是各種機動運輸工具的結構運轉中。降低這種雜訊對降低整機的雜訊輻射，提高其機械性能，延長機械使用壽命都是有重要意義的。就結構雜訊而言，降低從振動源到輻射表面的振動傳輸效率是降低雜訊的重要手段。常採用下述幾種措施來減小結構雜訊。 1．隔振安裝。即在振動源與結構件之間插入比較柔韌的隔振器； 2．將阻尼材料用於整體結構中，這種方法對一些情況可取得良好效果； 3．阻抗失配，即改變構件的橫截面及接觸方法，產生阻抗失配，使入射彎曲波的一部分反射回去； 4．在結構中採用振動吸收器及振動抑制器。 （25）齒輪雜訊（Gearnoise） 嚙合的齒輪對或齒輪組在轉動時由於互相碰撞或摩擦激起齒輪體振動而輻射出來的雜訊。齒輪系統包括齒輪、輪軸、齒輪架和齒輪箱。一旦在傳動過程中激振的頻率與齒輪系統的固有頻率相重合時，便產生共振，輻射雜訊急驟增強。 齒輪雜訊的降低應從齒輪設計參數和潤滑劑、潤滑油粘度的選擇，以及加工精度、表面光潔度的提高等因素加以研究解決。
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