噪聲的概念
噪聲的定義近年來,隨著我國工農業、交通運輸業的迅速發展,噪聲汙染日趨嚴重。噪聲汙染同大氣汙染、水汙染一起,被公認為當今世界的"三大公害"。聲音是一種物理現象,它在人們的日常工作和學習中起著非常重要的作用,很難想象一個沒有聲音的世界會是什麼樣子。然而,人們並不是任何時候都需要聲音,一切聲音,當個體心理對其反感時,即成為噪聲。它不僅包括雜亂無章不協調的聲音,而且也包括影響旁人工作、休息、睡眠、談話和思考的樂聲。所以說,環境科學領域裏所論述的噪聲與物理學上的噪聲在含義上有所不同。物理學上將節奏有序,聽起來和諧的聲音稱為樂聲;將雜亂無章,聽起來不和諧的聲音稱為噪聲;而這裏所說的噪聲與個體所處的環境和主觀感覺反應有關。也就是說,判斷一個聲音是否屬於噪聲,主觀上的因素往往起著決定性的作用。同一個人對同一種聲音,在不同的時間、地點和條件下,往往產生不同的主觀判斷。比如,在心情舒暢或休息時,人們喜歡收聽音樂;而當心緒煩躁或集中精力思考問題時,即使是和諧的樂聲也會使人反感。此外,不論是樂聲還是噪聲,人們對任何頻率的聲音都有一個絕對的忍受強度,超過這一強度就會對人身造成危害。因此,噪聲即是對人身有害和人們不需要的聲音。
噪聲的分類產生噪聲的聲源稱為噪聲源。若按噪聲產生的機理來劃分,可將噪聲分為機械噪聲、空氣動力性噪聲和電磁性噪聲三大類。機械噪聲是機械設備運轉時,各部件之間的相互撞擊、摩擦產生的交變機械作用力使設備金屬板、軸承、齒輪或其他運動部件發生振動而輻射出來的噪聲,如鍛錘、織機、機床、機車等產生的噪聲。機械噪聲又可分為撞擊噪聲、激發噪聲、摩擦噪聲、結構噪聲、軸承噪聲和齒輪噪聲等。空氣動力性噪聲是指引風機、鼓風機、空氣壓縮機運轉時,葉片高速旋轉使葉片兩側的空氣發生壓力突變,氣體通過進、排氣口時激發的聲波產生的噪聲,按發生機理又可分為噴射噪聲、渦流噪聲、旋轉噪聲、燃燒噪聲等。電磁性噪聲是指由於電機等的交變力相互作用而產生的噪聲,如電流和磁場的相互作用產生的噪聲,發電機、變壓器的噪聲等。如果把噪聲按其隨時間的變化來劃分,可分成穩態噪聲和非穩態噪聲兩大類。穩態噪聲的強度不隨時間而變化,如電機、風機、織機等產生的噪聲;非穩態噪聲的強度隨時間而變化,可分為瞬時的、周期性起伏的、脈衝的和無規則的噪聲。
噪聲的評價噪聲本身也是聲音,具有聲音的一切物理特性。物理學上,用頻率、聲壓和聲壓級、聲強和聲強級、聲功率和聲功率級等幾個物理量來定量描述一個聲音,這些物理量不依人們的意誌而存在。然而,噪聲與人的感覺密不可分,必須用反映人主觀感覺的物理量加以描述,通常可以用聲級、等效連續聲級等幾個物理量來描述噪聲,這些是人主體對噪聲的感覺物理量。
頻率噪聲以聲波形式在介質(氣體、固體、液體)中進行傳播。聲波的頻率等於發聲體的振動頻率,其單位為赫茲(Hz)。頻率的高低,反映了聲調的高低。頻率高,聲調尖銳;頻率低,聲調低沉。人耳能聽到的頻率範圍為20~20000赫茲,把這一範圍的聲音叫可聞聲,20赫茲以下的聲音叫次聲,20000赫茲以上的聲音叫超聲,次聲和超聲人耳都聽不到。人耳對噪聲的反應是,低頻噪聲容易忍受,高頻噪聲則感覺煩躁。
聲壓和聲壓級聲壓是用來度量聲音強弱的物理量。聲音通過空氣傳入人耳,引起耳內鼓膜振動,刺激聽覺神經,產生聲的感覺。聲壓越大,耳朵中鼓膜受到的壓力越大,表明聲音越強。正常人耳剛能聽到的聲音的聲壓稱為聞閾聲壓。人耳對於不同頻率聲音的聞閾聲壓不同,這是因為人耳對高頻聲敏感而對低頻聲遲鈍。正常人耳剛能感到疼痛的聲音的聲壓稱為痛閾聲壓。在聲學測量技術中,聲壓是一個沒有方向性的標量,比較容易測量,所以通常用聲壓來度量聲音的強弱。在儀表製造上,度量最低聲壓和最高聲壓比值為100萬倍的儀表是難以實現的。聲壓的變化範圍如此之大,這使得其在實際應用上極為不便,因此人們引入"級"的概念來度量聲音的相對強弱。聲強級的單位以符號B來表示,稱為"貝爾"。實際應用中,貝爾的單位太大,通常采用其值的1/10來表示聲強的大小,以符號dB表示,稱為"分貝"。引入了級的概念後,在實用上大大縮小了表示聲音強弱的物理量的數值範圍。聞閾和痛閾的聲壓相差100萬倍,使用了級的概念後,可以壓縮到0~120分貝的變化範圍內,大大提高了計算的簡明程度。科學研究發現,適合人類生存、工作、學習和生活的最佳環境為15~45分貝。一般而言,噪聲級在80分貝以下時,能保證長期工作不致耳聾;在85分貝的條件下,有10%的人可能產生職業性耳聾;在90分貝的條件下,有20%的人可能產生職業性耳聾。如果人們突然暴露在140~160分貝的高強度噪聲下,就會使聽覺器官發生急性外傷,引起鼓膜破裂流血,螺旋體從基底急性剝離,雙耳完全失聽。