人体对声环境的反应原理和噪声评价在线视频

下面介绍第二节

人体对声环境的反应原理与噪声评价

包括人的主观的听觉特性 噪声的评价

和噪声的标准三方面内容

首先我们来看看

什么是噪声

噪声指的是人们不愿意听到的任何的声音

它的主观性很强

就像是我现在在讲课

如果同学们不喜欢

我说的话 对于你们来说就有可能是噪声

尽管如此

人对声音的最低要求是比较一致的

也就是说想听的声音要能听清

不需要的声音则应该降到最低的干扰程度

这个是有一些标准的

包括了空气噪声和固体噪声两方面的要求

为了了解人们听觉上的主观要求

我们首先要了解听觉的结构

和声音影响听觉的一些主观因素

首先我们来看看人的耳朵这么一个听觉结构是什么样的

如图所示

人的耳朵可以分成三个主要部分

外耳 中耳和内耳

声波通过听道使耳鼓在声波激发下产生了振动

推动中耳室内的听骨

进而引起耳蜗底部的膜进行振动

最后形成了神经的脉冲信号

通过听觉传导神经传到大脑听觉中枢

进而产生了听觉

通常声压级在120dB左右

人就会感到不舒服

130dB左右耳内将有痒的感觉

达到140dB时耳内会感到疼痛

这时候声压级继续升高

有可能会造成耳内出血

甚至是你的听觉机构会损坏

右图给出了正常青年人在自由场的

最小可听阈、烦恼阈和痛阈

大家可以参考一下

这张图就给出了人的耳朵听觉特性

纵坐标是声压级

横坐标是频率

我们看最下面这有一条虚的曲线

它体现了人的耳朵的听觉特征

对高频声音最敏感

但对低频声音不那么敏感

但是在8000赫兹这个地方就不太敏感

再往上就听不见了

所以工程上人们就用了1000赫兹的纯音

代表人耳对某一种声音响度一样的情况的一个判别

这个图里有很多的曲线

每条曲线上对应于不同频率的声压级是不一样的

但人耳感觉到的响度却是一样的

大家看看 每条曲线上注有一个数字

为响度单位Phon

例如 对于40Phon的曲线来说

图中的黄色曲线

我们可以看到

在频率为1000Hz 声压级为40分贝的声音

对于人耳而言

它的响度和频率为63赫兹

声压级是60dB的声音是一样的

就是这两个声音 它们虽然频率和声压级不一样

但人的耳朵感觉到的响度是一样的

那么工程上声压级为了模拟人耳听觉而进行滤波

就起到了一个很重要的用途

比如拿一个声压计去测量声音的时候

它就是分别模拟人耳对40方

70方和100方纯音的反应

自动按照这个图内的曲线进行修正

转化为声压级

而得到A、B、C三种计权方式

D计权用于测量航空噪声

例如 A计权网络特性曲线

对应于倒置的40方等响曲线

B计权网络曲线

对应于倒置的70方等响曲线

C计权网络曲线

对应于倒置的100方等响曲线

我们来再看看这张图

比如测量1000赫兹的时候

这几种计权方式都不用做 滤波不用削减

对于100赫兹的时候

A计权方式需要减17db左右

C计权方式不减

B计权方式减5db

而D计权方式减少7db左右

下面介绍一个有意思的现象

声音的掩蔽效应

人耳对一个声音的听觉灵敏度

因为另一个声音的存在而降低的现象

叫“掩蔽效应”

原因是一种声音存在

会提高了另一种声音的可闻阈

就像是很多人说话

如果你希望自己的声音要被人听见

你就得提高音量 要盖住别人的说话声音

右图给出的是中心频率为1200Hz的

窄带噪声的掩蔽谱

可以看出

掩蔽音为100声压级的声音

对1000赫兹的声音掩蔽效果显著

接近100dB

但是对于2000赫兹的声音也有掩蔽效果

但是只有80dB

总体看

掩蔽音的声压级越高

掩蔽量越大

掩蔽的频率范围越宽

对高频掩蔽作用比对低频掩蔽作用大

就像我们男生跟女生说话一样

男女生的声音频率不一样

所以有时候女生的声音很难被男生的声音盖住

这就是我们现实生活中常见的一些现象

那么掩蔽效应的存在有利有弊

不好之处在于会导致听不清要听的内容

降低工作效率

而可利用的地方在于

可以用于避免一些噪声的干扰

提高工作效率

实际工程中如果希望利用掩蔽效应

那么首先就要合理的选择掩蔽背景声

什么样的声音适合于用做掩蔽背景声呢

它应该具有以下特点

首先 没有明确的表达的含义

第二 响度不大 连续 而且没有方位感

让你不知道是从哪传出来的声音

从这几点看

可供选择的掩蔽背景声包括

低响度的空调通风系统噪声

往往是很好的掩蔽背景声

此外 很轻微的音乐声和隐约的语言声

也可以用来做隐蔽背景声

这张图给出了日本办公楼

噪声干扰感觉的调查结果

从图中可以看出

办公室人员认为干扰比较大的噪声

就是左边这列

包括打电话的声音、电话铃声和谈话声

但是对于办公室里面

一直存在的空调声 周边同事干活发出的声音

以及办公室设备的声音

就是右边这一列几种

他们认为干扰不大

下面我们给大家介绍一下噪声的评价

噪声评价是对各种环境条件下的噪声

作出其对接收者影响的评价

用一个可测量计算的统一的评价指标

来表示影响的程度

噪声评价涉及的因素非常多

它与噪声的强度 频谱 声音特性

包括它的持续时间 起伏变化和出现时间等有关

还和人们的生活和工作的性质内容以及环境条件有关

甚至还和人的听觉特性

以及人对噪声的生理和心理反应有关

最后 它还与我们的测量条件 测量方法 标准化和通用性

的考虑的因素有关

那么我们常常用A计权方式测得的噪声级称作A声级

来作为一种评价方式

它是一个综合叠加得到的单一的数值

由于我们建筑领域环境噪声的响度

基本上都是在40方上下

所以A声级能够较好地反映

人对噪声的主观反应

是建筑声学领域较为常用的一种评价方式

A声级我们用LA 或者是LpA来表示

它是针对稳态噪声及其倍频带谱

用这样的一种对数求和的方式来计算

就是下面这个公式

其中的Ai对应的是各频带声压级的修正值

A声级包括等效连续A声级

和累积分布声级LX

我们可以分别用如下的两个公式计算

其中等效连续A声级指的是

针对声级随时间变化的噪声

在一段时间内能量平均的等效声级

而累积分布声级LX

是用随机噪声声级出现的累积概率

来表示噪声声级出现的频率

例如L10＝70dB

表示有10%的测量时间内声级超过70dB

尽管A声级能够较好地反映

人对噪声的主观反应

但单纯A声级不能反映噪声的频谱特性

例如同样是A声级为60分贝的噪声环境

由于高低频特性可能会很不同

有些地方可能高频偏多 有些地方可能低频偏多

我们的感受和处理的方法也要有所不同

因此 国际标准化组织ISO

提出了用NR噪声曲线来评价和治理

它的特点是强调了噪声的高频成分

比低频成分更为烦扰人这一特性

这个我们前面提过

所以NR曲线就成为一组

倍频程声压级由低频向高频下降的倾斜线

每条曲线在1000Hz频带上的声压级

就叫该曲线的噪声评价数

图中很多曲线 每一条曲线都用一个NR值表示

确定了从31.5到8000 Hz 9个倍频带声压级值Lp

这个NR的数与A声级有较好的相关性

我们这里给大家展示了

图中绿色的NR40曲线

我们可以看出NR和A声级之间

有如下的一个近似关系

就是LA=NR+5 dB

大家可以去核算一下

NC曲线(Noise Criterion Curves)

为Beranek于1957年提出

1968年开始实施的一种新的一种噪声评价曲线

ISO有推荐

在英国 美国和日本也经常使用

而如右边的图所示

我们可以看出 在低频的部分它的要求比NR曲线更苛刻

它特别适用于评价室内噪声对语言的干扰

和噪声引起的烦恼

同样对比 这张图里面我们也用NC-40曲线

来做一个分析

可以看出

它与NR曲线有以下近似关系

NC＝NR－5

例如我们再看63赫兹的NC曲线要求

还是63db

还有一种叫PNC曲线

它是对NC曲线进行的修正

主要是对低频部分更进一步进行了降低

这张图里可以看出 它与NC曲线有以下近似关系

就是PNC=3.5+NC

我国现已颁布和建筑室内声环境有关的

主要噪声标准有

《声环境质量标准》GB3096

《民用建筑隔声设计规范》GBJ118

《工业企业噪声控制设计规范》GB/T 50087

以及卫生部与劳动部联合颁布的

《工业企业噪声卫生标准(试行草案)》等

下表给出了

《民用建筑隔声设计规范》（GBJ118）中

规定的住宅 学校 医院和旅馆等

不同类型的建筑

室内允许的噪声级

包括白天和晚上的噪声级

大家可以对比看一看