《物理性污染控制实验教程》宋小飞 张金莲|(epub+azw3+mobi+pdf)电子书下载

图书名称：《物理性污染控制实验教程》

【作　者】宋小飞 张金莲

【丛书名】“新工科”人才培养实验教材

【页 数】 121

【出版社】 广州：华南理工大学出版社 , 2019.10

【ISBN号】978-7-5623-6056-8

【价 格】38.90

【分 类】环境物理学-实验-高等学校-教材

【参考文献】 宋小飞 张金莲. 物理性污染控制实验教程. 广州：华南理工大学出版社, 2019.10.

图书封面：

图书目录：

《物理性污染控制实验教程》内容提要：

环境物理性污染与控制实验是环境物理性污染控制技术专业课程教学的重要环节和内容，是环境类专业学生学完该门课程后，进行的一次重要实践训练，是理论联系实际的重要阶段。本教材将从环境物理性污染的种类展开，主要讲述的物理性污染包括，噪声污染、光污染、电场污染、磁场污染、辐射性污染等五个方面，每类污染设置4个专项的实验内容，专项实验内容的安排结合生活环境和实际工程，使学生通过实验了解物理性污染的污染强度、污染范围、污染后果以及控制物理性污染的必要措施。

《物理性污染控制实验教程》内容试读

第一章噪声监测实验

从心理学上讲，凡是人们不需要的声音，均可称为噪声；从物理学观点来看，噪声是由许多不同频率和强度的声波无规则地组合而成。由于噪声污染无形、无色、无味，对人类的危害具有隐藏性，因此往往容易被人们忽略。世界卫生组织认为，全球噪声污染对人们身体健康和生活质量的影响已经成为严重的社会问题，控制噪声污染刻不容缓，是一项非常艰巨的任务

噪声可能由偶然的自然现象产生，但绝大多数情况下，噪声是由人类各种各样的活动所产生的。噪声污染主要有工业噪声、道路交通噪声、建筑施工噪声和社会生活噪声4大类已成为世界范围内的主要环境问题。工业噪声主要是在工业生产中由生产加工和设备运行产

生的噪声，噪声声级基本都在60B以上，一些较大型的球磨机、鼓风机、水泵等的噪声还

能达到100dB以上，电厂排气放空作业的噪声甚至在130dB以上。道路交通噪声主要由汽车、火车和飞机产生。此外，随着城市化进程的加快，建筑施工噪声严重干扰了人们日间的工作和夜间的休息。社会生活噪声一般是人们在从事商业、娱乐业、服务业及宣传活动时产生的各种噪声，具有声源密度大、噪声声级高和污染面宽的特点。噪声污染除了会影响人们的睡眠、降低工作效率外，还可引起精神系统功能紊乱、损害心血管和听力系统。

近年来，我国在对噪声污染的治理上采取了积极有力的措施，例如加强对建筑施工及工业生产的监督管理，对社会生活噪声进行改善：限制机动车的鸣笛，禁止火车在城区内鸣笛等。为了有效进行噪声控制并减少噪声对人们正常生活的影响，首先应对噪声信号进行采集、测量和分析。对于不同类型的噪声污染，其监测要点各不相同：对于交通噪声监测，要注意交通监测点的布设，应能够对快速路、次干路等道路的类型进行准确反映，需要对非道路噪声源进行分析：监测应在适当的天气（如风速<5/s)下进行，这样才能更好地掌握交通噪声状况，总结交通噪声的变化规律。对于功能区域的噪声监测，需要确保其监测点与平均噪声水平的差距控制在合理的范围内，保证监测点能够反映生态环境的特点，并有效地避开固定反射面，使其准确反映该功能区的噪声环境状况。对于环境噪声的污染源监测，应确保其监测点靠近噪声源，并依据相关的环境保护标准进行，例如进行工业噪声源的监测需要布置多个监测点，其位置在工业界外1m,高度为1.2m以上，并且距离反射面不小于I m

噪声监测的目的是利用测量的噪声评价量表征噪声污染程度，掌握噪声的起因和分布规律，以防治污染、改进设备、规划环境等

噪声监测参数主要包括声功率、声强、声压、分贝、声功率级、声强级、声压级、总声压级等，简单介绍如下。

1.声功率(W)

声功率是指单位时间内，声波通过垂直于传播方向某指定面积的声能量。在噪声监测

◆物理性污染控制实验教程●

中，声功率是指声源总声功率，单位为W。

2.声强(1)

声强是指单位时间内，声波通过垂直于声波传播方向单位面积的声能量，单位为

W/m2

3.声压(p)

声压是空气受声波干扰而产生的压力增值，单位为P。声波在空气中传播时形成压缩

和稀疏交替变化，所以压力增值是正负交替的。但通常讲的声压是取均方根值，称有效声压，故实际上总是正值，对于球面波和平面波，声压与声强的关系如下：

I=P

(1-1)

pc

式中，I为声强，w/m;p为声压，Pa;p为空气密度，kg/m；c为声速，m/so

4.分贝

人们日常生活中听到的声音，若以声压值表示，由于变化范围非常大，可以达六个数量级以上，同时由于人体听觉对声信号强弱刺激反应不是线性的，而是成对数比例关系，所以

采用分贝来表达声学量值。所谓分贝是指两个相同的物理量（如A,和A。)之比取以10为底

的对数并乘以10（或20）。

N=101gA

(1-2)》

式中，A为基准量（或参考量）；A,为被量度量。

分贝符号为“B”,它是无量纲的。被量度量和基准量之比取对数，该对数值称为被量

度量的“级”。

5.声功率级

(1-3)

式中，Lw为声功率级，dB；W为声功率，W;W。为基准声功率，为102W。

6.声强级

(1

式中，L,为声强级，dB:I为声强，W/m;1为基准声强，为102W/m2。

7.声压级

6,=20g）

(1-5)

式中，L,为声压级，dB;p为声压，Pa;p为基准声压，在空气中规定Po为20uPa,该值是人耳对1O00Hz声音刚能察觉其存在的最低声压值。

8.总声压级

两个以上独立声源作用于某一点，产生噪声的叠加。声能量是可以代数相加的，设两个

2

●第一章噪声监测实验。

声源的声功率分别为W,和W2,那么总声功率W。=W,+W2。而两个声源在某点的声强为I

和1，时，叠加后的总声强1急=1，+2。但声压不能直接相加。

L。=10[lg(10,10+10,0)]

(1-6)》

式中，L,为总声压级，dB;L为声源1的声压级，dB;L,为声源2的声压级，dB。当L,=L,即两个声源的声压级相等，则总声压级：L,=L+10lg2≈L,+3(dB),也就是说，作用于某一点的两个声源声压级相等，其合成的总声压级比一个声源的声压级增

加3B。当声压级不相等时，按式(1-6)计算较麻烦，可以利用表1-1查值来计算。方

法是：设L,>L,以L,-L值按表查得△L,则总声压级L,=L,+△L。

表1-1级差对应分贝和叠加后的声压级的增值表

Ln和L,的级差(L。,-L,）/dB

0

2

5

8

9

10

增值△L,/dB

3.02.52.11.81.51.21.00.80.60.5

0.4

9.响度（N)

响度是人耳判别声音由轻到响的强度等级概念，它不仅取决于声音的强度（如声压级)，还与它的频率及波形有关。响度的单位为“宋”(sone),1sone的定义为声压级为40dB,频率为1000Hz,且来自听者正前方的平面波形的强度。如果另一个声音听起来比1sone的声音大n倍，即该声音的响度为n sone。

10.响度级(Lw)

响度级是建立在两个声音主观比较基础上的：定义1000Hz纯音的声压级分贝值为响度级的数值，即任何其他频率的声音，当调节1000Hz纯音的强度使之与这声音一样响时，则这1000Hz纯音的声压级分贝值就定为这一声音的响度级值。响度级用L,表示，单位是“方”(phon)。例如某噪声听起来与声压级为120dB、频率为1000Hz的纯音一样响，则该噪声的响度级就是120方。

根据大量的实验得到，响度级每改变10方，响度加倍或减半。它们的数学关系式为：

N=2-0)10或L、=40+10log2N。

(1-7)

第一节声源的声级测量

一、1实验目的

(1)通过实验，直观感受噪声级大小与听觉的关系，加深对噪声危害的认识；

(2)了解声级计的构造及其工作原理，掌握声级计的使用方法：

(3)掌握不同声源A声级的测定方法。

3

●物理性污染控制实验教程●

一、实验原理

人耳听感对声音频率的响应是音调，声音的频率低，人耳感觉的音调也低；反之，声音的频率高，人耳感觉的音调也高。噪声最终是作用在人耳上的，根据人对噪声的生理和心理

特点，引出响度级这一主观量度。国际标准化组织一国际电工委员会(ICE)规定以10O0

Hz纯音为基准对比试验的方法确定声压的响度级。为使噪声频谱分析仪能够与人耳对声音的主观响度相一致，需要设计一种模拟人耳对不同声音的强度和频率反映的滤波线路，称为计权网络

人耳对各频段的噪声感知能力是不一样的，对500~6000Hz的中频噪声感应最灵敏，对低频和高频则差一些。根据等响度曲线，通过采用特定滤波器网络，对不同频率的声音信号进行不同程度的衰减计权，使测量仪器的示值能近似表达人耳对声音的响应，该网络称为频率计权网络，经过频率计权网络测得的声级称为频率计权声级，又称声级

ICE规定了A、B、C、Z等标准化的频率计权特性，其中A计权网络是以40方等响曲

线为基准设计的，对信号中1000Hz以下的低中频段有较大的衰减：B计权网络是模拟70方

等响曲线，对低频段有衰减：C计权网络是以100方等响曲线为基准进行设计的，其特点是

只对人耳在可听声频范围内的高频段和低频段予以衰减，在整个可听频率范围内近于平直，让所用频率的声音近于一样程度的通过，基本不衰减，一般用以模拟高强度噪声的频率特

性。GB6446一1986还定义了一种适用于飞机噪声某些测量的特性频率计权，称为D计权，

仅用于飞机噪声的测量。

用A、B和C计权网络测得的声压级，分别称为A声级(L)、B声级(L)和C声级

(L),单位分别为dB(A)、dB(B)和dB(C)。A声级又叫A计权声级，能较好地反映人耳对噪声强度与频率的主观感觉。声级是噪声所有频率成分的综合反映，是一个单一的数

值，可以直接测量。A声级与人的主观反应有很好的相关性，因此，目前世界声学界、医学

界公认用A声级作为保护听力和健康以及环境噪声的评价量。

声级计又叫噪声计，是一种用于测量声音的声压级或声级的仪器，是声学测量中最基本而又最常用的仪器。它在把声信号转换成电信号时，具有可以模拟人耳对声波反应速度的时间特性，对高低频有不同灵敏度的频率特性以及不同响度时改变频率的强度特性

国际电工委员会(I1CE)651号标准和我国国家标准GB3785一1983《声级计电、声性能

及测试方法》都规定按仪器精密度把声级计划分为0级、【级、Ⅱ级、Ⅲ级。在实际应用中

主要使用I级（精密级)和Ⅱ级（普通级）声级计。

声级计的工作原理：声压大小经传声器后转换成电压信号，此信号经前置放大器放大后，最后从显示仪上指示出声压级的分贝数值，如图1-1所示。

声级计整机灵敏度是指在标准条件下测量1O00Hz纯音所表现出的精度。根据该精度，声级计可分为两大类：一类是普通声级计，它对传声器要求不太高，其动态范围和频响平直范围较狭，一般不与带通滤波器相连用；另一类是精密声级计，其传声器要求频响宽、灵敏度高、稳定性好，且能与各种带通滤波器配合使用，放大器输出可直接和电平记录器、录音机相连接，可将噪声信号显示或储存起来

◆第一章噪声监测实验。

计权网络

0>>T☑

>2☑

传

前

输

输

输

输。RMS

器

置

外接滤波器

出

出输检

表

校

放

出波

大

减

大

器

图1-1声级计工作原理示意图

三、实验器材

(1)AWA6228型多功能声级计；

(2)皮尺等。

四、实验方法

声级计使用正确与否，将直接影响到测量结果的准确性，因此有必要介绍一下声级计使用时的注意事项。首先，选择有代表性的测试地点，声级计要离开地面，离开墙壁，以减少地面和墙壁的反射声的附加影响；其次，天气条件要求为无雨无雪，应保持声级计传声器膜片清洁，风力在三级以上时必须加风罩（以避免风噪声干扰），五级以上大风应停止测量：第三，测量时将金属探头呈45°角对准测量目标；最后，测量时不要将嘴靠近金属探头以免影响灵敏度。

具体测定步骤如下：

(1)打开声级计携带箱，取出声级计，套上传感器：

(2)将声级计置于A状态，检测电池，然后校准声级计；

(3)调节测量的量程：

(4)使用快（测量声压级变化较大的环境中的瞬时值）、慢（测量声压级变化不大的环境中的平均值)、脉冲（测量脉冲声源）、滤波器（测量指定频段的声级）各种功能进行测量：

(5)根据需要记录数据，同时也可以连接打印机或者其他电脑终端自行采集；

(6)整理器材并放回指定地方。

背景噪声修正：测量中除了被测量声源产生的噪声外，还会有其他噪声（背景噪声或称本地噪声)存在，背景噪声会影响测量的准确性，可按表1-2加以修正。

表1-2背景噪声修正值

总的噪声声级与背景噪声声级的差值/B

3

45

6一10

>10

修正值/dB

-3

-2

-1

由表1-2可知，若两者之差大于10B,则背景噪声的影响可以忽略。但如果两者之差

物理性污染控制实验教程

小于3B,则表明所测声源的声级小于背景噪声声级，难以测准，此时应设法降低背景噪声

后再测。

五、实验内容

(1)通过调节听觉实验装置的声级和频率大小，感受单一频率噪声的听觉印象：

(2)测量12个声源的A声级，并减去本地噪声的影响：

(3)测量并验证两个或者两个以上声源的声压级和，总声压级的关系：

(4)针对同一声源分别测量A、C计权声级，大致判断该声源的频率特性。

六、实验报告

根据实验测量记录，按实验内容分步编写实验报告。

(1)绘制测量示意图，标明测量仪器与声源的位置关系，写出本地噪声修正的过程：

(2)验证两个或两个以上声源的声压级和总声压级的关系是否符合理论计算，如有误差，分析其原因：

(3)对同一声源分别进行A、C计权声级实测比较，分析其差异性。

七、思考题

(1)声压和声压级之间有怎样的关系？

(2)分贝加减的适用条件是什么？

第二节噪声的实时频谱分析

一、实验目的

(1)了解噪声实时频谱分析软件的工作原理；

(2)学会使用频谱分析软件分析噪声的频谱及其他特性

二、实验原理

声音在传播过程中，由于阻尼的存在，强度会衰减，但频率不变。声音的频谱是指组成声音的各种频率的分布图形。噪声通常包含许多频率成分，将噪声的声压级、声强级或声功率级按频率顺序展开，使噪声强度成为频率的函数。观察频率的分布，分析声压级所对应的频率，即称为频谱分析。

···试读结束···