噪声的危害有哪几种

噪声的危害有哪几种

1.1 噪声的危害20世纪50年代以来，随着现代工业、交通运输的发展，噪声污染问题日益严重，已成为世界范围内公认的四大主要环境污染（噪声污染、水污染、大气污染以及固体废弃物污染）之一，严重威胁着人类的身心健康及生存环境。有资料显示，长期暴露在高噪声环境下，人们会出现听觉疲劳（如临床上报道的噪声聋）、疲乏无力、焦虑烦躁等症状。噪声会使神经系统功能紊乱、加速心脏衰老，甚至直接导致某些疾病的发生（如神经系统、心血管系统疾病等）。在工业领域，强烈的噪声会导致机器、设备及某些工业结构的声疲劳，长期作用将会缩短其使用寿命，甚至发生生产事故。另外，噪声的影响在军事领域也一直备受关注，噪声问题将会影响某些技术兵器的作战性能。例如，对于鱼雷、水雷、潜艇、水面舰艇等武器，过大的自噪声不仅影响自身神呐系统的工作，降低其有效作用距离，而且其辐射噪声降低了自己的隐蔽性，是导致受到敌方攻击的最主要因素。2010年5月5--7日在上海举办的全球华人科学家环境论坛上，方丹群、田静、张斌、孙家麒等噪声控制专家一致认为“十二五”环境保护规划应当重视噪声问题。经大家反复讨论，起草了国内外噪声控制专家对国家环境保护“十二五”规划中关于加强环境噪声管理和控制的建议和呼吁。呼吁中指出：随着现代工业和交通运输业的发展，噪声污染越来越严重，已经成为现代重要公害之一。纽约、伦敦、东京等城市都曾有过噪声投诉量在每年各类环境污染方面的案件中占首位的报告，中国的噪声污染也相当严重。根据《2008年中国环境统计年表》中2001-2008年环境信访工作情况的统计数据表明，2001-2006年噪声与振动信访数量居首位，2007-2008年，噪声与振动信访稍低于大气污染信访排名第二位。因噪声污染问题引发的纠纷和冲突、群体性抗议时有发生，甚至导致人员伤亡事件。据2009年《中国环境状况公告》中公布的“公众对环境状况满意度调查”结果显示：“受访公众对城市和农村环境状况满意度最高的均是饮用水质量，最低的分别为环境噪声和垃圾处理”。因此，噪声问题不再单纯是城市的环境问题，在农村地区同样存在较为严重的问题，噪声问题已发展成为制约人们生活质量提高、影响和谐社会建设的社会问题。2010年12月15日，国家环境保护部、国家发展改革委、科技部、工业和信息化部、住房城乡建设部等国务院11个部门联合发布《关于加强环境噪声污染防治工作改善城乡声环境质量的指导意见》。文件指出：随着经济社会发展，我国环境噪声污染影响日益突出，环境噪声污染纠纷频发。解决环境噪声污染问题是贯彻落实科技发展观、建设生态文明的必然要求，是探索中国环保新道路的重要内容。文件第二十三条强调：应加强科技研究与开发，加大对声环境质量改善技术研发的支持，通过科技计划，依托行业主管部门，充分利用相关科研机构、高校、企业噪声振动研究基础，研究噪声控制技术。因此，无论在军事领域还是民用领域，噪声控制都是一个值得关注的研究方向，如何有效地减小控制环境噪声，是我们所面临的一个迫切需要解决的问题。1.2 噪声的无源控制方法所谓噪声控制，就是针对控制对象的性质、工作环境和控制要求，运用各种噪声控制原理来减小或消除有害噪声效应。从策略上来讲，噪声控制可以从噪声源、噪声传播途径和噪声接受者三个方面入手。传统的噪声控制采用无源控制方式，诸如吸收、隔离、阻尼以及结构消声等方法，其降噪机理在于通过噪声声波与声学材料或声学结构的相互作用来实现声能的衰减，称为无源噪声控制。1.2.1 吸声降噪吸声降噪主要用于室内降噪，是指采用吸声材料或者吸收声能，从而降低噪声强度的方法。通常用吸声材料或结构的吸声性能，其定义为吸收的声能与入射的总声能之比，即a=E a/E i 式中 E i —入射声能；Ea —被材料或结构吸收的声能。吸声系数a始终是小于1的。A越大，吸收的声能越多，表明材料或结构的戏声性能越好。常见的吸声材料主要指多孔吸声材料，如玻璃棉、岩棉、及泡沫塑胶等。其吸声机理在于多孔材料具有大量的内外连通的微小孔隙和孔洞。当声波入射到多孔材料上，声波能顺着孔隙进入材料内部，引起孔隙中空气分子的振动。由于空气的粘滞阻力、空气分子与孔隙壁的摩擦，声能转化为摩擦热能而吸声。对于吸声结构来说，所用材料本身可以不具有明显的吸声特性，但材料经打孔、开缝等简单的机械加工和表面处理后，制成某种结构儿具有吸声性能。如穿孔石膏板、空间吸声体及吸声尖劈等。在车间、厂房、机场大厅等场合，声波在室内传播时，被墙壁、天花板、地板等障碍物反射，形成混响声场。通过在室内布置吸声材料，可以使混响声被吸掉，降低室内噪音。吸声降噪最多可以获得10~15dB的降噪量。1.2.2 隔声降噪把产生噪声的机器设备等噪声源封闭在一个小的空间，使它与周围环境隔开，以减少噪声对环境的影响，这种做法叫做隔声。隔声屏障和隔声罩是主要的两种设计，其他隔声结构还有：隔声室、隔声墙、隔声幕、隔声门等。隔声屏障主要用于阻挡直达声的传播。在声源和接收者之间插入一个设施，使声波传播有一个显著的附加衰减，从而减弱接收者所在的一定区域内的噪声影响。隔声屏障主要用于室外。随着公路交通噪声污染日益严重，有些国家大量采用各种形式的屏障来降低交通噪声。铁路旁的隔声屏障设施，可减低列车通过的产生的噪声对居民的影响。隔声罩是用来阻隔机器设备等噪声源向外辐射噪声的罩子，可以和机器的外壳结合在一起，也可以是和机器分开的单独罩。隔声罩通常是具有隔声、吸声、阻尼、隔振和通风、消声等功能的综合体。隔声罩主要由罩板、阻尼涂料和吸声层构成，其结构可以是完全封闭的，可以留有必要的开口、活门或观察孔。小的隔声罩只有几厘米大小，而最大的可高达几十米。工厂车间的隔声罩设施将产生噪声的机器封闭在特定的空间内，降低机器噪声对车间内从事作业工人的听力损伤。1.2.3 消声器降噪消声器是阻止声音传播而允许气流通过的一种器件，是消除空气动力性噪声的重要措施。消声器通常安装在空气动力设备（如鼓风机、空压机、锅炉排气口、发电机、水泵等排气口再说较大的设备）的气流通道上或进、排气系统中的降低噪声的装置。根据消声机理，无源消声器可以分为阻性消声器、抗性消声器、阻抗复合式消声器、微穿孔板消声器、小孔消声器等。①阻性消声器主要是利用多孔吸声材料来降低噪声。把吸声材料固定在气流通道的内壁上或按照一定方式在管道中排列，就构成了阻性消声器。当声波进入阻性消声器时，一部分声能在多孔材料的孔隙中摩擦而转化成热能耗散掉，是通过消声器的声波减弱。②抗性消声器是由突变界面的管和室组合而成的，好像是一个声学滤波器，每一个带管的小室是滤波器的一个网孔，有自己的固有频率。当包含有各种频率成分的声波进入第一个短管时，只有在第一个网孔固有频率附近的某些频率的声波才能通过网孔到达第二个短管扣，而另外一些频率的声波则不可能通过网孔。只能在小室中来回反射，因此，我们称这种对声波有滤波功能的结构为声学滤波器。选取适当的管和室进行组合，就可以滤掉某些频率成分的噪声，从而达到消声的目的。③阻抗复合式消声器由阻性结构和抗性结构按照一定的方式组合构成。④微穿孔板消声器一般是用厚度小于1mm的纯金属板制作，在薄板商用孔径小于1mm的钻头穿孔，穿孔率为1%~3%。选择不同的穿孔率和板厚不同的腔深，就可以控制消声器的频谱性能，使其在需要的频率范围内获得良好的消声效果。⑤小孔消声器的结构是一根末端封闭的直管，管壁上钻有很多小孔。小孔消声器的原理是以喷气噪声的频谱为依据的，如果保持喷口的总面积不变而用很多小喷口来代替，当气流经过小孔时、喷气噪声的频谱就会移向高频或超高频，使频谱中的可听声成分明显降低，从而减少对人的干扰和伤害。1.3 噪声的有缘控制方法一般来说，上述的无源控制方法对中、高频噪声具有较好的控制效果，但对低频噪声效果不大，并且这些方法不同程度地存在着安装维护、设备笨重、体积庞大等缺点。为此，人们开始寻找新的控制方法以弥补无源控制方法的不足，于是有源噪声控制（Active Noise Control,ANC)技术应运而生。从理论上说，有源噪声控制（又称主动噪声控制）在低频范围内可以达到很高的降噪量。同时可以使整个系统体积很小，便于设计和控制，具有很大的优越感。1.3.1 有源噪声控制的基本原理有源噪声控制的基本原理是基于声波的相消干涉原理，由德国物理学家Paul L e u g 在1933年率先提出的，并于1933年N、1936年分别在德国及美国获得了专利。L e u g专利中的管道噪声有源控制，依据声波的相消干涉原理，利用人为附加的次级声源，使其发出的声波与原有初级噪声源发出的声波形成相消干涉实现噪声衰减。传声器，用于检测噪声并将其转换为电信号，电信号由放大器放大，然后激励扬声器发生。扬声器产生一个与初级声波辐值相等、相位相反的次级声波。二者相互抵消。这样，在管道下游形成一个局部静音区。为了获得良好的消噪效果，需准确确定声波从传声器传播至扬声器所需要的时间，且放大器应具备良好的辐频和相频特性。一般认为，L e u g的系统是最早的前馈有源噪声控制系统，为有源消声的蓬勃发展奠定了理论基础。但是，在20世纪30年代，当时的电子技术水平难以满足上述要求，因此L e u g的理想未能付诸实现，在此后近20年的时间里被束之高阁。