噪声控制

1．什么是噪声？
噪声就是吵闹之声，使人们感到烦躁、讨厌，因而是人们不需要的声音。与此相反，幽扬的琴声，清脆的歌声，则令人心旷神怡。为人们喜闻乐见，称为乐声。
从物理意义来说，噪声是各种不同频率和强度的声音的杂乱组合。如我们置身于闹市时，汽车马达的隆隆声，汽笛的尖叫声，人群的喧闹声，一齐向耳边袭来……噪声的波形图是不规则的非周期性的曲线；而乐声波形则是有规律的。
从生理学的角度来说，什么是噪声？什么是乐声？往往取决于不同人的不同心境以及不同时间和环境的需要。对于一个正在甜睡或正在全神著作的人来说，最美妙的歌声就变成了噪声。
噪声的来源很多，大至可分为三个方面：
（1）交通运输噪声是由交通运输工具所产生的。这类噪声游走性的，干扰范围大，影响人员多。因为作用时间短，一般不损害人的健康。交通噪声与运输工具的速度有关，一般公共汽车的噪声约80dB（分贝），车速提高一位，噪声增长6~10dB，摩托车的噪声比一般汽车高10dB。
（2）工业噪声主要由生产设备发出的。如：一般机床的噪声的80dB，印刷机为97dB，纺织机为106dB，压路机为107~114dB……工业噪声一般局限在工业生产场所，由于长期持续作用，容易对人体产生生理危害。工业噪声又可分为：空气动力性噪声、机械性噪声、电磁性噪声。
（3）生活噪声如人们呼喊、叫卖、打闹等发出的声响。一般对人体不产生生理危害，但使人烦躁不安，影响休息。
2．分贝（dB）及分贝值
声波是一种疏密波。作为一种波动形式，声波具有一定能量，它使空气时高时低的压力。由于这种压力作用，便使空气迅速起伏，这个起伏部分称为声压，通常用P来表示，其单位是ubar（微巴），1ubar =0.1N/m＜sup＞2＜/sup＞（牛顿/米＜sup＞2＜/sup＞）。
人耳能听到的最小声音的声压称为听阈（P＜sub＞0＜/sub＞），是2×10＜sup＞-5＜/sup＞N/m＜sup＞2＜/sup＞；人耳开始感到疼痛的最大声压，称为痛阈，是20N/m＜sup＞2＜/sup＞。从听阈到痛阈之间的范围，称为听域。其声压的最高值与最低值相差一百万倍，因此，用声压的绝对值表示声音的大小就很不方便。于是人们引用一个成倍比例关系的对数量--级，来表示声音的大小，称声压级。因为，人耳对声压的感觉，不决定于声压的绝对值，而决定于在原有声压上增加或减少的相对值。所以，以听阈声压（又称基准声压）P＜sub＞0＜/sub＞来定声压级Lp，其数学表达式为：
声压级 L＜sub＞p＜/sub＞=201og （分贝，dB）
式中 P--声压（ubar）
P＜sub＞0＜/sub＞--基准声压（为2×10＜sup＞-5＜/sup＞ubar）
声压级的单位的是分贝，一个相对单位，没有量纲。这样将从听阈到痛阈声压百万倍的变化范围，改变为声压级0~160分贝的变化范围。
为使我们建立关于“分贝”的实际概念，特举例如下：
喷气飞机附近声音 140~150dB
开坯锻锤、铆钉枪工人操作位宣 130dB
大型球磨机附近声音 120dB
8-18型鼓风机附近声音 110dB
纺织车间噪声 100dB
4-72型风机附近噪声 90dB
公共汽车内 80dB
繁华街道上噪声 70dB
普通说话声 60dB
微电机附近 50dB
安静房间 40dB
轻声耳语 30dB
树叶下落沙沙声 20dB
乡村静夜 10dB
刚刚能听到的声音 0dB
3．噪声对人体的危害
噪声对人的危害是多方面的，噪声可以使人耳聋，噪声能引起高血压、心脏病、神经官能症等疾病。噪声还污染环境，影响人们的正常生活，降低劳动生产率。
（1）噪声使人耳聋。进入强噪声区，感到刺耳难受，停一会出来后，耳内响，拿起手表来，听不见滴答声了，但休息后又恢复原状，这种现象称为暂时性听阈偏移，也叫听觉疲劳。而长期暴露在噪声环境工作的人，由于慢性刺激，日积月累疲劳现象逐步加深而不能复原，发生一种不可逆的永久性听阈位称，便产生噪声性耳聋，又称职业性听力损失。
噪声性耳聋与噪声强度有密切的关系，噪声愈大、噪声性耳聋发病率愈高，大多数国家将保护听力的标准定为90dB。当噪声强度高达130~150dB时，可产生暴震性耳聋。
噪声性耳聋发病率还与噪声频率成正比关系。频率愈高，发病率愈高。当频率达4000Hz（赫芝）时，对听力损害最为严重。
在同样强度的噪声环境中，暴露的时间愈长，噪声性耳聋发病率愈高。所以工龄愈长，发病率愈高。许多国家将保护听力的时间限度定为40年。实践证明，在强度为90dB的噪声环境中工作40年后，噪声性耳聋发病率仍在20%左右。可见保护在噪声环境里作业人员的听力是多么重要。不仅如此，当人们突然听到强烈噪声时（如爆炸声、大炮声等），可使人的听觉器官发生急性外伤，引起鼓膜破裂出血、迷路出血、脑震荡导致双耳一点也听不到声音了，这称为声外伤。
（2）噪声可以引起多种疾病。长期在噪声环境下工作，久而久之可以引起不适症状的出现，一般多以头疼、脑胀、头晕、耳鸣、多梦、失眠、心慌、全身疲乏无力及四肢酸痛等症状为主，即神经衰弱症候群。
这是由于噪声作用于人们中枢神经系统，使人们的基本生理过程--大脑皮层的兴奋和抑制平衡失调，导致条件反射异常，使人们脑血管张力遭到损害，神经细胞边缘出现染色质的溶解，严重的可引起渗出性出血灶，脑电图电位改变。这些生理学变化，本来可在24h（小时）复原的，但如果得不到及时复原，时间一久，变会形成牢固的兴奋灶，影响植物神经系统，产生上述症状。
噪声作用于神经系统，还会影响到人们的整个器官。如引起肠胃机能阻滞，消化液分秘异常，胃酸度降低，胃收缩减退，造成消化不良、食欲不振、恶心呕吐，从而导致胃病发病率增高。
噪声可使交感神经紧张，使心跳加快。心律不齐，血管痉挛，血压升高等。在噪音的刺激下，会引起末梢血管收缩，使心脏排血量减少，舒张压增高，给心脏带来坏处。噪声还可引起心室组织缺氧，最终引起散在性心肌损害，并引起血中胆固醇含量增高，导致冠心病和动脉硬化。
4．噪声对人们的正常生活和生产会产生什么影响？
（1）噪声对睡眠的影响 有人用脑电波作指标，测试噪声对人的睡眠的干扰作用，发现在40~45分贝的噪声刺激下，睡眠者的脑电波就出现觉醒反应，对于神经衰弱患者，噪声为40分贝以下即被惊醒。
噪声还对人们入睡的时间和睡眠深度有显著影响。从对噪声强度不同地区的居民的测试中发现：噪声为35dB地区的受试者的平均入睡时间为20min（分钟），睡眠深度（深睡期对整个睡眠时间的百分比）为70~80%；噪声50dB地区的受试者平均入睡时间为60min，睡眠深度为62%。
（2）噪声对谈话的影响 普通谈话声约为60dB，大声谈话时是70~80dB，当噪声达到65dB时，交谈就感到困难，必须提高噪门；如果噪声达到90dB时，大声喊叫也听不清。打电话时，噪声在55dB以下时，不受干扰；65dB时打电话就感到困难；80dB就听不清了。
（3）噪声影响工作效率 噪声使人心烦意乱，干活容易疲乏，反应较迟钝。在噪声为80dB的环境里，绝大多数工人工作效率较低，工作质量下降，特别是那些要求注意力高度集中的复杂作业（如：打字、排字、速记、校对等）差错率随着噪声增加而上升：反之，当噪声从50dB降至30dB时，差错率可减少42%。许多重大事故发生的噪声的干扰下。据说，1982年世界女排锦标赛上，一些国家的代表队失利于拉拉队的喊声中。特别是那些高频率的噪声对人的刺激更大。
（4）噪声损害建筑物 在五十年代就有报导，一架在60m低空以1100km/h速度飞行的飞机，曾使地面的一幢楼房遭到破坏。1962年，三架美国飞机以超音速低空飞过日本藤泽市时，使许多民房玻璃震碎、烟囱倒塌、日光灯掉下，商店货架上的商品震落满地。美国统计了3000起喷气飞机噪声使建筑物受损的事件。其中抹灰开裂的占43%，墙开裂的占15%，瓦损坏的占6%，其他损坏的占32%。至于火箭、导弹，其噪声强度更大。研究表明，当噪声高达160dB以上时，不仅建筑物受损，连发声的声源本身也因“声疲劳”而损坏。极强的噪声会使灵敏的自控、遥控设备失灵，导致可怕的后果。
5．国际、国内颁布的噪声标准
（1）听力保护标准。
在噪声低于80dB的条件下，可保护所有的人不致聋，但从技术和经济的角度来看，很难达到这一要求。目前，大多数国家定为90dB（A）。我国于1979年颁布的《工业企业噪声卫生标准》（试行草案）规定：工业企业的生产车间和作业场所的工作地点的噪声标准为85dB（A）。现有工业企业经过努力暂时达不到这一标准时可适当放宽，但不得超过90dB（A），这是指每天在噪声环境下工作8h而言的。如果每天接触噪声不到8h，噪声标准可适当放宽。下表是我国颁布的听力保护标准。
表1 我国《工业企业噪声卫生标准》
见表
（2）环境噪声标准。
为了保证生活和工作环境的安静，国际标准化组织建议，一般居民住宅的户外噪声容许标准为35~45dB（A）。在此基础上，根据不同时间、不同地区、不同声源进行修正，制订出具体环境条件下的噪声标准。
我国参考国际标准化组织制订的上述标准，制订了我国的环境标准建议值（见下表）。
表2 我国环境噪声标准建议值
见表
（3）机动车辆噪声标准
交通噪声占城市噪声的70%，如果车辆噪声能得以控制，城市就会清静得多。为此，我国也效仿许多国家，制订了自己的机动车辆试行标准（见下表）。根据国际标准化组织推荐，汽车噪声的测量距汽车7.5m。
表3 我国机动车辆噪声试行标准
见表
6．控制工业噪声的一般方法
控制噪声可分为两个方面：
（1）加强行政管理措施
首先是国家颁布噪声限制标准。对汽车、火车、飞机和工矿企业的噪声进行严格的控制。同时把产生强噪声的工矿企业迁移到远郊区，加强区域规划，保证居民区远离噪声源。新建机场、铁路车站以及工厂企业、须严格执行规划要求与规定。此外大力搞好城市绿化，限制噪声的传播。
（2）工程抑制技术。控制噪声的技术措施主要有：
①从声源上降低噪声。
a：治本的办法：从声源上治理，将发声体改造成不发声体。

b：改进

产品设计，降低机器运转的噪声。
c：改革设备结构，提高加工精度与装配质量。
②在传播途中降低噪声。简单方法就是将声源远离人们集中的地方，依靠噪声的距离衰减达到减噪的目的，或在声源与人之间设置隔声屏障，或利用天然屏障，如树林、土坡、建筑物等。
采用吸声、消声器、隔声、隔振、阻尼以及个人防护这几种常用的噪声控制技术。
吸声是用吸声材料装饰在房间的内表面上或者在高噪声的房间悬挂空间吸声体，将室内的声音吸收掉一部分，以降低该房间的噪声。
消声器是消除空气动力性噪声的重要技术措施。消声器安装在气流通道上，噪声被降低，而气流可以通过，实际上是一个滤除器。
隔振是把发声的物体或需要安静的场所封闭在一定空间内，使其与周期环境隔绝开来，典型的就是隔声间和隔声罩。
隔板是在机组下装置隔振器，使振动不致传递到其他结构体而辐射噪声。
阻尼是用阻尼材料涂在辐射体的表面上，以增强声能的损耗，从而达到降低噪声的目的。
对于那些暂时不能采取任何措施，而噪声又很强的工作场所，则可采用个人防护的方法如防声耳塞、防声棉、耳罩、帽盔等等。以保护人体的健康。也可以采用电子吸声器等。
7．吸声材料
吸声材料之所以能吸声，是因为吸声材料上有许多小孔。当声波进入孔隙，引起空隙中的空气和材料的细小纤维振动，加上摩擦和粘滞阻力，使相当一部分声能转化为热能而被吸收掉。因此，吸声材料都是松软、多孔的，表面有许多细孔，孔与孔之间互相连通，并深入材料内部，这样声音就可顺利地透入。表征吸收材料吸声性能的参量，最常用的是吸声系数（a）。它是被该材料吸收的声能与入射声能的比值。吸声系数越高，材料的吸声性能越好。一般材料的吸声系数在0~1之间。
自然界的任何一种材料都具有一定的吸声能力，如水泥地面的平均吸声系数是0.02，钢板的吸声系数为0.01。但是只有吸声系数大于0.2的材料才叫做吸声材料。常用的吸声材料按其吸声效果的大小排列为：玻璃棉、矿渣棉、卡普隆纤维、石棉、工业毛毯、加气混凝土、木屑、木丝板、甘蔗板等，泡沫塑料板的吸声效果取决于加工时形成的孔隙的质量。
8．消声器
消声器是防治空气动力性（由空气振动造成的）噪声的主要方法，它能阻止声波而让气流通过，将其装设在空气动力设备的气流通道上便可降低该设备的噪声。消声器按其消声原理可分为三种类型：
（1）阻性消声器。阻性消声器是利用阻性材料消声。即：把吸声材料固定在气流流动的管道内壁，或按一定方式排列在管道中，当声波进入消声器，吸声材料就使一部分声能变成热能而被吸收掉，这样就起到了消声作用。
（2）抗性消声器。抗性消声器不直接吸收声能，而是利用一些特殊的构造使管道内声管特性突变，这突变界面将一部分声波向声源反射回去。这样沿通道继续传播的只是原来的一部分声能，有一部分声能波被消除。
（3）阻抗复合式消声器。兼有上述两种消声原理和构造。
消声器的类型、特点和用途如下表所示：
表4 消声器的类型、特点和用途
见表
9．阻尼材料
阻尼材料就是内损耗、内摩擦大的材料，如沥青、软橡胶以及其他一些高分子涂料。阻尼材料降低噪声的基本原理：空气动力机械的管道，机器的防护壁、隔声罩的外壳，车体、船体、飞机的外壳等，均由金属板制成，机器的噪声常由它们辐射出来。人们在上述金属板上涂一层阻尼材料后，当传播中的声波使金属板发生弯曲振动时，其振动能量迅速传给紧密贴在金属板上的阻尼材料，引起阻尼材料内部摩擦和相互错动，产生较大的内损耗，使相当多的金属振动能量被消耗变成热能散掉，减弱了金属板的弯曲振动，从而降低了金属板的噪声辐射。
阻尼材料可以配制，其成分由基料、填料和溶剂三部分组成：
（1）基料：是阻尼材料的主要成分。常用的基料：沥青、氯丁橡胶、烯酸脂等。
（2）填料：它被用来增加阻尼材料的内部损耗。常用的填料有：膨胀珍珠岩、膨胀蛭石、软木粉、石棉绒、碳酸钙、铅料等。
（3）溶剂：作用是溶解基料。如汽油、醋酸乙脂、乙酸乙脂、乙酸丁脂等。
上述三部分混合时应分别按一定的配比，才能获得较好阻尼效果。如：调制软木防热防振阻尼浆，其成分是：厚白漆20%，光油13%，一石膏23%，软木粉13%，松香水4%，水27%。沥青阻浆的成分是：沥青57%，胺焦油23.5%，熟桐油4%，蓖麻油1.5%，石棉绒14%，汽油适量。涂在金属板上的阻尼材料，其厚度应为金属板的三倍以上；或为金属板重量的20%。