振动、声波和噪声的影响的介绍

振动是指系统在某一位置（通常是静平衡位置）附近所做的往复运动。振幅是振动质点或物体从静止位置移动的位移量。物体或系统要产生振动，必须具备质量和弹性两个特征，即物体或系统受干扰会发生弹性形变产生振动。

机械振动系统在弹性媒质中振动时，能够影响周围的媒质，使它们也陆续地发生振动，并将振动向周围媒质传播，这种机械振动在弹性媒质中的传播过程称为声波。声波传播时，传播媒质的质点仅在各自的平衡位置附近振动，振动和声波是相互密切联系的运动形式，振动是声波的产生根源，而声波是振动的传播过程。声波是纵波，它可以在固体、液体和气体中传播。一般人耳可以听见声音的频率范围为20～20000Hz，最简单的声波是纯音，其声压是有一定频率、振幅和波长的正弦波。

噪声为很多不同频率、不同强度的纯音组合。噪声会干扰人们谈话，降低人的思维能力，使人疲劳，并影响休息和工作。长期生活在噪声大的环境中，不仅会使耳朵有痛感，还会使人的听觉受到损害，甚至会引发昏厥和神经系统疾病。

为了度量噪声，引入以下几种噪声评价方式。

（1）声压。声波在空气中传播时，使空气时而变密，时而变稀，空气变密时压力升高，变稀时压力降低，引起大气压强增大或减小的变化量称为声压。声压越大，声音越强；声压越小，声音越弱。为了表示噪声的强弱，引入一个与基准声压之比的对数量，这就是声压级，单位为dB。声压级与声压的表达式为

式中 L_P——声压级（dB）；

P——声压有效值（N/m²）；

P₀——基准声压，是指频率在1000Hz时的听阈声压，为2×10^-5N/m²。

（2）声强。在垂直于声波传播方向的单位面积上，单位时间内通过的声能叫做声强，用I表示，单位为W/m²，声强I与声压P的关系式为

式中 ρc——媒质的特性阻抗，反映了媒质的一种声学特性。

与声压一样，声强也用声强级来表示，单位为dB。声强级与声强I的表达式为

式中 L_I——声强级（dB）；

I₀——基准声强，是频率在1000Hz时的听阈声强，为10^-12W/m²。

（3）声功率。声源在单位时间内辐射出来的总声能称为声功率，单位为W。同样，声功率级与声功率W的关系式为

式中 L_W——声功率级（dB）；

W₀——基准功率，其值为10^-12W。

声级计是测量噪声最便捷的测试仪器。为了使声级计的读数接近于人耳对不同频率的响应特性，所以按规定的频率响应曲线来设置声级计的滤波网络，可以直接读出反映人耳对噪声感觉的数值，即引入了计权网络，使主客观量趋于统一，对噪声进行有效的度量和评价。一般常用A、B、C3种计权网络，图4-1所示为3种计权网络特性曲线。其中A计权网络较好地模仿了人耳对低频段噪声不敏感，而对1000～5000Hz噪声敏感的特点，因此一般常用A计权网络测量噪声。(www.xing528.com)

因为单一噪声源的情况是很少见的，所以在测量电机的噪声时，需要求其平均值。由于电机形状的不规则性，它辐射的噪声在与它相同距离的各个方向的测点上是不同的，也就是说声源具有指向性，因此，在测量电机的噪声声压级时，需要根据电机形状设置包络面，包络面上各测试点到电机的距离均为1m，测量包络面上若干个点的声压级，然后求平均值。

图4-1 计权网络特性曲线

包络面上若干个点声压级的平均值为

可由平均声压级求出声功率级L_W，即

L_W=L_P+10lg（2πr²） （4-6）

式中 L_Pi——第i个测点测得的声压级（dB（A））（A计权声压级）；

r——包络面半径，取1m；

L_P——各测点的平均声压级（dB（A））；

L_W——声功率级（dB（A））。

各国对生活环境噪声均有限值要求，我国国标《GB 22337—2008社会生活环境噪声排放标准》规定了社会生活噪声排放源边界噪声排放限值，见表4-1。

表4-1 社会生活噪声排放源边界噪声排放限值（单位：dB（A））

0类声环境功能区：指康复疗养区等特别需要安静的区域。

1类声环境功能区：指以居民住宅、医疗卫生、文化教育、科研设计、行政办公为主要功能，需要保持安静的区域。

2类声环境功能区：指以商业金融、集市贸易为主要功能，或者居住、商业、工业混杂，需要维护住宅安静的区域。

3类声环境功能区：指以工业生产、仓储物流为主要功能，需要防止工业噪声对周围环境产生严重影响的区域。

4类声环境功能区：指交通干线两侧一定距离之内，需要防止交通噪声对周围环境产生严重影响的区域。