第2 2部分 雜訊分貝 dB 的基本聲學知識

2022-08-24 10:24:02 字數 3078 閱讀 9105

一、 聲音

1. 分貝的感覺

當物體振動時,在它周圍就會產生聲波,聲波不斷向外傳播,被人們聽到成為聲音。

1) 人耳的聽覺下限是0db,低於15db的環境是極為安靜的環境,安靜得會使人不知所措

2) 鄉村的夜晚大多是25-30db,除了細心才能夠體會到的流水、風、小動物等自然聲音以外,其他感覺一片寧靜,這也是生活在喧囂之中的城市人所追求的淨土

3) 城市的夜晚會因區域不同而有所不同。較為安靜區域的室內一般在30-35db

4) 住在繁華的鬧市區或是交通幹線附近的居民,將不得不忍受室內40-50db(甚至更高)的雜訊

5) 人們正常講話的聲音大約是60-70db,

6) 大聲呼喊的瞬間可達100db

7) 在機器轟鳴的廠房中,持續的雜訊可達80-110db,這種高強度的雜訊會損害人耳的聽覺,並對神經系統產生不良影響,長期還會導致神經衰弱、消化不良、聽力下降、心血管等疾病。

8) 人耳的雜訊聽覺上限是120db,超過120db的聲音會耳痛、難以忍受,140db的聲音會使人失去聽覺。

9) 高分貝喇叭、重型機械、噴氣飛機引擎等都能夠產生超過120db的聲音。

2. 人耳的感覺

1) 人耳聽覺非常敏感,正常人能夠察覺1db的聲音變化,3db的差異將感到明顯不同

2) 人耳存在掩蔽效應,當乙個聲音高於另乙個聲音10db時,較小的聲音因掩蔽而難於被聽到和理解,由於掩蔽效應,在90-100db的環境中,即使近距離講話也會聽不清

3) 人耳有感知聲音頻率的能力,頻率高的聲音人們會有「高音」的感覺,頻率低的聲音人們會有「低音」的感覺,人耳正常的聽覺頻率範圍是20-20khz

4) 人耳耳道類似乙個2-3cm的小管,由於頻率共振的原因,在2000-3000hz的範圍內聲音被增強,這一頻率在語言中的子音中佔主導地位,有利於聽清語言和交流,但人耳最先老化的頻率也在這個範圍內

5) 一般認為,500hz以下為低頻,500-2000hz為中頻,2000hz以上為高頻。語言的頻率範圍主要集中在中頻

6) 人耳聽覺敏感性由於頻率的不同有所不同,頻率越低或越高時敏感度變差,也就是說,同樣大小的聲音,中頻聽起來要比低頻和高頻的聲音響。

3. 頻率特性

聲音可以分解為若干(甚至無限多)頻率分量的合成。為了測量和描述聲音頻率特性,人們使用頻譜。

頻率的表示方法常用倍頻程和1/3倍頻程。

倍頻程的中心頻率是31.5、63、125、250、500、1k、2k、4k、8k、16khz十個頻率,後乙個頻率均為前乙個頻率的兩倍,因此被稱為倍頻程,而且後乙個頻率的頻率頻寬也是前乙個頻率的兩倍。

在有些更為精細的要求下,將頻率更細地劃分,形成1/3倍頻程,也就是把每個倍頻程再劃分成三個頻帶,中心頻率是20、31.5、40、50、63、80、100、125、160、200、250、315、400、500、630、800、1k、1.25k、1.

6k、2k、2.5k、3.15k、4k、5k、6.

3k、8k、10k、12.5k、16k、20khz等三十個頻率,後乙個頻率均為前乙個頻率的1/3倍。

在實際工程中更關心人耳敏感的部分,大多數情況下考慮的頻率範圍在100hz到5khz。雜訊治理中一般採用倍頻程。如果將聲音的頻率分量繪製成曲線就形成了頻譜。

不同聲源發出雜訊有不同的頻率特性,有些雜訊低頻能量很大,如氣幫浦、齒輪轉動機器等,有些聲源中頻能量很大,如軸承、冷卻塔淋水聲,有些雜訊高頻能量很大,如交直流電機、變壓器、閥門等,但大多雜訊往往是各種頻率都有很大聲音,而且沒有任何規則。

對於各種聲學材料來講,不同頻率條件下聲學效能是不同的。有的材料具有良好的高頻吸聲效能,有的材料具有良好的低頻吸聲效能,有的材料對某些頻率具有良好的吸聲效能,不一而同。隔聲等其他聲學效能也是如此。

4. 分貝db

分貝對於非專業人員來講是最難理解的,然而對於專業人士來講分貝又是再熟悉不過了。分貝(db)是以美國**發明家貝爾命名的,因為貝的單位太大,因此採用分貝,代表1/10貝。分貝的概念比較特別,它的運算不是線性比例的,而是對數比例的,例如兩個音箱分別發出60db的聲音,合在一起並不是120db,而是63db。

分貝的計算較為複雜,疊加公式如下:

如果兩個聲音lp1和lp2相加有:;

如果三個聲音lp1、lp2和lp3相加有:;

更多的聲音相加以此類推。

根據以上公式我們可以得到:60db+70db=70.4db,88db+90db=92.

1db,80db+80db+80db=84.8db,97.5db-92db=96db,

5. 聲壓級

使用分貝描述聲音大大小被稱為聲壓級,與後面講到的聲級不同,聲壓級是指在某個頻率範圍內的聲音大小,任何聲音,不同頻率的分貝數可能是不同的。不能說某個聲音聲壓級是多少,而必須說某個頻率的聲壓級是多少。所有頻率聲壓級的計權和是聲級。

就象考大學的成績,不能說考了80分,而需要說語文考了多少分,外語考了多少分,這就是「聲壓級」,而聲級是各科求和的「總分」。

6. 聲級

1) 等響曲線

人耳非常特別,不同頻率下相同聲壓級的聲音聽起來不一樣響。同樣50db的聲音,低頻、高頻聽起來沒有中頻聽起來響,而低頻63hz的70db的聲音,和1000hz的50db的聲音,或和8000hz的60db的聲音聽起來一樣響。把頻率從20-20khz聽起來一樣響的單頻率聲音的聲壓級畫成一條曲線,叫做等響曲線。

從等響曲線圖中我們可以查到兩個不同頻率的聲音聽起來一樣響時各自所需要的聲壓級。人耳的特點是,低頻不敏感,響度低,高頻也不敏感,而對中頻比較敏感。在雜訊治理中,必須首先將中頻雜訊的聲壓級降下來,同時低頻和高頻雜訊也要相應地將下來,但允許其聲壓級比中頻大一些。

2) a聲級和c聲級

a) a聲級的概念會使普通人感到迷惑。聲級是將各個頻率的聲音計權相加(不是簡單的算術相加)得到的聲音大小。a聲級又稱為a計權聲級,是各個頻率的聲音通過a計權網路後再相加得到的大小,a聲級反映了人耳對低頻和高頻不敏感的聽覺特性。

例如,如果某聲音100hz的聲壓級為80db,在計算a聲級時,將按計權減去50.5db,即按29.5db來計算;若其1khz的聲壓級為80db,計權值為0db,即仍按80db計算。

a聲級的目的在於,a聲級越大,則表明聲音聽起來越響。a聲級分貝通常計為dba。許多與雜訊有關的國家規範都是按a聲級作為指標的。

b) c聲級又稱為線形聲級,是將各個頻率的聲壓級直接相加得到的,它反映了聲音的總能量。c聲級大的聲音表明雜訊總能量大,但聽起來不一定響。

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