航空噪声咨询项目旨在

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航空噪声基本知识

  • 术语

    噪声是声音的一种,研究噪声势必需研究声学。而与机场噪音相关的声学词汇有如下三个侧面:响度,音调和持续时间。响度包括声压,声压登 记,分贝,分贝相加;音调包括频率,加权网,纯音; 多长时间即声音持续时间。

    ***响度*** 响度是主观决定的,声学家吧响度定义为主要是声音强度的指标,但也是声音频率和组成的指标。

    声压

    产生声音需要消耗能量,由生源产生的声能以声波的形式在空气中震荡。这些震荡或声压撞击人的耳朵,结果我们听到了声音。但声压并非生源所固有,它在很大程度上是受生源所在环境 的影响。

    声压等级

    我们能听到的最响的声音所包含的能量是我们听到的最轻声音的一百万倍,我们也可以用声压等级这一概念来解释我们耳朵的非线性敏感性。在声学中“等级”这一术语用来指一个声压量 值与一参比 量之比的对数值。此参比压力为20微怕,即0.0002微巴或2*10负5次方牛顿/平方米。在机场噪声中,我们时常会接触到声压等级,人们在生活或工作环境中都对声压做着不同反应:喜欢或不 喜欢。 (在声学词汇中有大量的缩略词,有关声压等级的缩略语有两个,即SPL 和Lp,其中SPL用的比较普遍。)

    分贝

    声压等级用分贝(缩写为dB)来度量,分贝用来表达两个对数值的比值。由于分贝是对数值,因此声压等级每增加10分贝声压平方与参比声压平方之比值就得翻10番。此比值增1倍声压等 级仅增3分贝 。 声压等级测定非常容易,可用声级仪来测定,声级仪与人的耳朵一样对声压敏感。(120分贝相当于站在滚石乐队扩音器旁边听到的声音;柔声耳语差不多是40分贝) 在日常生活中声压等级往往表示“噪声等级”,dB值就是声压等级。可以这样描述“车间内的噪音声级为90dB左右”

    分贝相加

    分贝不能做代数相加,他们是对数值,只能做对数相加。若将数个分贝声级相加,应从低声级开始相加,每次加两个,直至得出最后数值。(发生于不同时刻的能量相加方法与同时发生事 件是一样的 。)

    ***频率***(声音的第二个特征是频率,通常称为“音调”)

    频率

    频率是一个重复出现周期现象的时间率。过去美国用“周期数/秒”作为频率单位。现在我们用“赫兹”,缩写为Hz。

    为了表达任何声源的总噪音,声学家将噪音分解为频率组成,即有多少低频噪音,多少中频噪音,多少高频噪音。对于任何噪音问题的综合性研究来说这一分解是必要的, 理由如下:1 ,人们对低频噪音和高频噪音反应不同,高频噪音更加扰人,也更容易造成听觉损伤。2,对于不同频率的噪音有不同的工程解决方案(低频噪音一般较难控制)。

    要确定一个噪音的频率分布可将它一次通过一系列不同的虑音器,在每一个给定的频率范围内分离成8到9个音节。

    大多数人能听到的正常频率范围大约为低频20赫兹到高频10,000到15,000赫兹;目前采用的大多数音节过滤器能覆盖22赫兹到11,200赫兹的音频范围,分成9个音节频率带。

    在某种情况下,必须对一个噪音的频谱进行比音阶频率带更细致的研究。这种情况在声学研究中很普遍,在这种情况下要用三分之一的音阶带。

    任何时候必须特定频带宽度并定出其频率(如应该说“资料被录制,后被分解成中位频率为31,63,125盒子的音阶频带”)

    用来将一个附和声音分离为音阶带的一套虑音器叫做音阶带分析仪。若一个声压带等级包括所有音频频率范围,那么这一声级值称为总声级。若一个声级特指某一音阶频率 带,就成为 一个音阶带声级,其频带必须予以说明或明白无误地予以提示。

    加权网

    声音级通常都配备有加权网,加权网代表了人耳听特定声音的方式。声级仪有A标度,B标度和C标度三种设定,在这三种设定上读取读数。

    A标度设定将大多数低于100赫兹的声音滤除,在环境噪音测定方面比较普遍。C标度设定保留频率范围全程之大多数声音。B标度设定很少用到。在测定声级时需确定所用的 标度设定( 例如某一侧定位A标注dBA读数)。加权值并非一个真实的声压等级数,因为某些声音已被滤除。

    纯音

    在声学中,一个音是指一个发出特定频率,响度和音色的声音。一个纯音就是一个单频率的声波。一个音叉发出的声音就是纯音。

    ***持续时间***(声音的第三个特征)

    持续时间

    声音的特征之一为持续时间,即声音持续多长时间。当飞机进场时,飞过头顶声音最响,飞走时声音逐渐消失。此声压等级的变化可化成一张峰形曲线图显示声音持续时间。在检查机场噪 音时我们通 常将持续时间定义为飞机飞经机场时最高声级大于10dB的时间总量。



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  • 航空噪音的描述方法

    机场的噪音环境比较复杂,我们在描述机场的航空噪音时必须考虑这种环境复杂性。以下即是我们对机场航空噪音的描述,通过这些描述可以对航空噪音进行更清晰的认识与理解。

    机场社区噪音主要由一系列分离的时间所构成,在这些时间的间隔中环境可能比较安静。多年来,已发展出很多噪音描述法来描述噪音环境,可基本分为两类:1)以一个数字来反映一天 24小时中的 声能总量;2)以一个数字来反映超过某一声级的时间。如下6种机场噪声描述法,其中5种属于第一类,1种属于第二类。

    第一类 累积能量测量法 Cumulative Energy Measures

    I 噪音暴露预测 Noise Exposure Forecast(NEF)

    噪音暴露预测(NEF)是噪音暴露的累积能量测定。它代表了60年代早期为机场而开发的技术上先进的土地利用规划工具----综合噪音评定法(Composite Noise Rate--CNR)。NEF采用有 效可觉察噪 音等级(Effective Perceived Noise Levels--EPNL)。EPNL的计算不仅根据人耳的敏感度对频率加权,还考虑了飞机噪音信号中存在的纯音所造成的超越正常范围的烦扰(例如喷气式飞机 降落时发出 的特征性的压缩机啸音),也考虑了持续时间较长的声音会造成较大的烦扰。虽然这些考虑使EPNLs必须用计算机做噪音分析,但它们都是来自实验室试验,在这些试验中要求被测人对飞机各 种操作响度 作出判断。

    为了将夜间操作造成的噪音因素考虑在内,NEF将晚上10点至早晨7点之间的操作所算出的EPNL值加上大约12dB的权值。权值的确切数值是一个工程判断,而不是来自结论性的社区反映数据 。

    II等效声级 Equivalent Sound Level(Leq)

    Leq是任何特定时间段内(不一定是24小时)稳定的A加权声级,它具有与同时间段内波动噪音(即不考虑晚间加权)相同的声学能。它是累积能的一种量度。对于单个事件来说,Leq采用 声音暴露级 (SEL)SEL考虑了耳朵对很低和很高频率的灵敏度的降低,它用一个简单是“A过滤器”来取代EPNL计算中所用的复合函数。在此简化的加权中没有考虑因纯音存在而造成的烦扰增加,但SEL 结合了噪音 持续时间的影响。由于时间间隔可能有所不同,因此必须特定一个时间段,例如Leq(8)是指对工作地点噪音暴露8消失,也可采用其他能一目了然的方法。

    III昼夜声级 Day-Night Sound Level(DNL)

    DNL是以10dB作晚间加权的Leq,它是一个累积能的量度。与NEF的概念相同,DNL用SEL作为单个时间噪音的量度。与NEF相同,DNL对夜间操作有一个加权。此两种量度加权的依据是相同的 ---凭直觉而不 是纯科学的。DNL目前使用较多,部分原因是它比NEF较为容易测定。

    IV社区噪音等效声级 Community Noise Equivalent Level(CNEL)

    加利福尼亚州有一个与DNL相似的描述法---社区噪音等效声级(CNEL)。此描述法增加了一个傍晚时段,即下午7点至10点,在此时段内假定事件的吵闹程度增加5dB。换句话说,DNL是简 化的CNEL。若用 这两种描述法来描述同一套操作,则结果通常是相同或差异在1dB之内。

    V 加权等效连续觉察噪音声级

    Weighted Equivalent Continuous Perceived Noise Level(WECPNL)

    国际民航组织(ICAO)也开发了一种飞行器噪音描述法,此法结合了NEF,DNL,和CNEL的特征。与NEF一样它也用EPNL来描述来自单个事件的噪音。它可以是一个白天和一个晚上,与DNL相同; 也可以是一个 白天,一个傍晚和一个晚上,与CNEL相同。傍晚事件假定比白天事件更吵闹5dB。晚间事件假定为更吵10dB。

    **以上5种累积描述法都属于第一类,它们都没有回答“飞机噪音有多响?”这样一个问题。它们只是描述在一天内某个区域所接受的噪音的总量。**

    第二类 累计时间测量法 Cumulative Time Measure

    超阀值时间 Time Above Threshold (TA)

    有一种机场噪音描述法能回答:“多响?”的问题,它也能回答“在此声级上持续多久?”的问题。由于一个环境,尤其是一个机场环境,是由许多等级的声音构成的,因此为了要描述总 体环境就需要有 超过某几个声级的一系列时间。这一环境描述就是超阀值时间(TA)。TA是一个多阀值系统,它将单个时间在24小时和傍晚及夜间时段内高于一系列声级(通常为65,75,85,95,105和115dBA)的 噪音加在一 起。为充分利用这一方法,需要有一系列的数字来描述环境。但是,在某些事例中可用单个声级作为主要考虑,例如一个听讲受干扰的初始声级。


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  • 航空噪音的危害

    航空噪音对人类的影响是不可忽视的。它可造成人类的听讲受干扰;睡眠及其他活动受干扰;以及亦可造成其他生理方面的影响。

    听觉受损

    噪音造成的听觉受损是因暴露于噪音而造成的耳朵灵敏度损失。这种损失可以是暂时的(如耳朵暴露于突然的响声时),也可以是永久性的(如耳朵长时间暴露于高声级中,如高噪声工厂 内)。两项最近的研究结论是,在机场附近社区内因暴露于飞机噪音而造成听觉受损的危险性极为微小。

    听讲受干扰

    在所有噪音影响中人们对听讲受干扰最有体会。听讲受干扰的程度取决于几个因素---说话者的声音响度,听者和讲者之间的距离,对话在室内还是室外进行,干扰噪音的声级以及此噪音 是持续的还是间断的。在机场,来自操作的噪音可短时间干扰听讲,干扰的严重程度与噪音持续时间直接相关。

    睡眠及其它活动受干扰

    常识和研究都证实了噪音会影响睡眠和其他活动。对于机场业者来说有一项研究的结果特别重要。这项研究由英国的科学家完成,它们在西斯罗机场附近社区中收集资料。结果是对于所有不 明显影响听讲的活动,大约70%的人认为受到了干扰。

    其他生理影响

    噪声亦可造成人类消化系统,心血管循环系统,内分泌系统,呼吸骨骼系统等问题。


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