噪声的物理论文

噪声的物理论文
噪声的物理论文

噪声的物理论文
噪声（noise）
噪声即噪音.是一类引起人烦躁、或音量过强而危害人体健康的声音.
噪声通常是指那些难听的,令人厌烦的声音.噪音的波形是杂乱无章的.
从环境保护的角度看,凡是影响人们正常学习,工作和休息的声音凡是人们在某些场合“不需要的声音”,都属于噪声.
噪音污染主要来源于交通运输、车辆鸣笛、工业噪音、建筑施工、社会噪音如音乐厅、高音喇叭、早市和人的大声说话等.
我们国家制定的《中华人民共和国环境噪声污染防治法》中把超过国家规定的环境噪声排放标准,并干扰他人正常生活、工作和学习的现象称为环境噪声污染.声音的分贝是声压级单位,记为dB.用于表示声音的大小.《中华人民共和国城市区域噪声标准》中则明确规定了城市五类区域的环境噪声最高限值：
疗养区、高级别墅区、高级宾馆区,昼间50dB、夜间40dB；以居住、文教机关为主的区域,昼间55dB、夜间45dB；居住、商业、工业混杂区,昼间60dB、夜间50dB；工业区,昼间65dB、夜间55dB；城市中的道路交通干线道路、内河航道、铁路主、次干线两侧区域,昼间70dB、夜间55dB,（夜间指22点到次日晨6点）.
按照国家标准规定,住宅区的噪音,白天不能超过50分贝,夜间应低于45分贝,若超过这个标准,便会对人体产生危害.那么,室内环境中的噪声标准是多少呢?国家《城市区域环境噪声测量方法》中第5条4款规定,在室内进行噪声测量时,室内噪声限值低于所在区域标准值10dB.
城市环境噪声的来源
现代城市中环境噪声有四种主要来源:
①交通噪声:主要指的是机动车辆、飞机、火车和轮船等交通工具在运行时发出的噪声.这些噪声的噪声源是流动的,干扰范围大.
②工业噪声:主要指工业生产劳动中产生的噪声.主要来自机器和高速运转设备.
③建筑施工噪声:主要指建筑施工现场产生的噪声.在施工中要大量使用各种动力机械,要进行挖掘、打洞、搅拌,要频繁地运输材料和构件,从而产生大量噪声.
④社会生活噪声:主要指人们在商业交易、体育比赛、游行集会、娱乐场所等各种社会活动中产生的喧闹声,以及收录机、电视机、洗衣机等各种家电的嘈杂声,这类噪声一般在80分贝以下.如洗衣机、缝纫机噪声为50--80分贝,电风扇的噪声为30～65分贝,空调机、电视机为70分贝.
噪声控制基本途径
为了防止噪音,我国著名声学家马大猷教授曾总结和研究了国内外现有各类噪音的危害和标准,提出了三条建议：
①为了保护人们的听力和身体健康,噪音的允许值在 75~90 分贝.
②保障交谈和通讯联络,环境噪音的允许值在 45~60 分贝.
③对于睡眠时间建议在 35~50 分贝.
我国心理学界认为,控制噪音环境,除了考虑人的因素之外,还须兼顾经济和技术上的可行性.充分的噪音控制,必须考虑噪音源、传音途径、受音者所组成的整个系统.控制噪音的措施可以针对上述三个部分或其中任何一个部分.噪音控制的内容包括：
①控制噪声源.降低声源噪音,工业、交通运输业可以选用低噪音的生产设备和改进生产工艺,或者改变噪音源的运动方式（如用阻尼、隔振等措施降低固体发声体的振动）.
②阻断噪声传播.在传音途径上降低噪音,控制噪音的传播,改变声源已经发出的噪音传播途径,如采用吸音、隔音、音屏障、隔振等措施,以及合理规划城市和建筑布局等.
③在人耳处减弱噪声.受音者或受音器官的噪音防护,在声源和传播途径上无法采取措施,或采取的声学措施仍不能达到预期效果时,就需要对受音者或受音器官采取防护措施,如长期职业性噪音暴露的工人可以戴耳塞 、耳罩或头盔等护耳器.
噪音控制在技术上虽然现在已经成熟,但由于现代工业、交通运输业规模很大,要采取噪音控制的企业和场所为数甚多,因此在防止噪音问题上,必须从技术、经济和效果等方面进行综合权衡.当然,具体问题应当具体分析.在控制室外、设计室、车间或职工长期工作的地方,噪音的强度要低；库房或少有人去车间或空旷地方,噪音稍高一些也是可以的.总之,对待不同时间、不同地点、不同性质与不同持续时间的噪音,应有一定的区别.
噪声对人的危害
随着工业生产、交通运输、城市建筑的发展,以及人口密度的增加,家庭设施（音响、空调、电视机等）的增多,环境噪声日益严重,它已成为污染人类社会环境的一大公害.噪声具有局部性、暂时性和多发性的特点.噪声不仅会影响听力,而且还对人的心血管系统、神经系统、内分泌系统产生不利影响,所以有人称噪声为“致人死命的慢性毒药”.噪声给人带来生理上和心理上的危害主要有以下几方面：
（一）干扰休息和睡眠、影响工作效率
①干扰休息和睡眠.休息和睡眠是人们消除疲劳、恢复体力和维持健康的必要条件.但噪声使人不得安宁,难以休息和入睡.当人辗转不能入睡时,便会心态紧张,呼吸急促,脉搏跳动加剧,大脑兴奋不止,第二天就会感到疲倦,或四肢无力.从而影响到工作和学习,久而久之,就会得神经衰弱症,表现为失眠、耳鸣、疲劳.人进入睡眠之后,即使是40－50分贝较轻的噪声干扰,也会从熟睡状态变成半熟睡状态.人在熟睡状态时,大脑活动是缓慢而有规律的,能够得到充分的休息；而半熟睡状态时,大脑仍处于紧张、活跃的阶段,这就会使人得不到充分的休息和体力的恢复.
②使工作效率降低.研究发现,噪声超过85分贝,会使人感到心烦意乱,人们会感觉到吵闹,因而无法专心地工作,结果会导致工作效率降低.
（二）损伤听觉、视觉器官
我们都有这样的经验,从飞机里下来或从锻压车间出来,耳朵总是嗡嗡作响,甚至听不清对方说话的声音,过一会儿才会恢复.这种现象叫做听觉疲劳,是人体听觉器官对外界环境的一种保护性反应.如果人长时间遭受强烈噪声作用,听力就会减弱,进而导致听觉器官的器质性损伤,造成听力下降.
①强的噪声可以引起耳部的不适,如耳鸣、耳痛、听力损伤.据测定,超过115 分贝的噪声还会造成耳聋.据临床医学统计,若在80分贝以上噪音环境中生活,造成耳聋者可达50％.医学专家研究认为,家庭噪音是造成儿童聋哑的病因之一.噪声对儿童身心健康危害更大.因儿童发育尚未成熟,各组织器官十分娇嫩和脆弱,不论是体内的胎儿还是刚出世的孩子,噪声均可损伤听觉器官,使听力减退或丧失.据统计,当今世界上有7000多万耳聋者,其中相当部分是由噪声所致.专家研究已经证明,家庭室内噪音是造成儿童聋哑的主要原因,若在85分贝以上噪声中生活,耳聋者可达5 ％.
③噪声对视力的损害.人们只知道噪声影响听力,其实噪声还影响视力.试验表明：当噪声强度达到90分贝时,人的视觉细胞敏感性下降,识别弱光反应时间延长；噪声达到95分贝时,有40％的人瞳孔放大,视模糊；而噪声达到115 贝时,多数人的眼球对光亮度的适应都有不同程度的减弱.所以长时间处于噪声环境中的人很容易发生眼疲劳、眼痛、眼花和视物流泪等眼损伤现象.同时,噪声还会使色觉、视野发生异常.调查发现噪声对红、蓝、白三色视野缩小80％.
（三）对人体的生理影响
噪声是一种恶性刺激物,长期作用于人的中枢神经系统,可使大脑皮层的兴奋和抑制失调,条件反射异常,出现头晕、头痛、耳鸣、多梦、失眠、.心慌、记忆力减退、注意力不集中等症状,严重者可产生精神错乱.这种症状,药物治疗疗效很差,但当脱离噪声环境时,症状就会明显好转.噪声可引起植物神经系统功能紊乱,表现在血压升高或降低,心率改变,心脏病加剧.噪声会使人唾液、胃液分泌减少,胃酸降低,胃蠕动减弱,食欲不振,引起胃溃疡.噪声对人的内分泌机能也会产生影响,如：导致女性性机能紊乱,月经失调,流产率增加等.噪声对儿童的智力发育也有不利影响,据调查,3岁前儿童生活在75分贝的噪声环境里,他们的心脑功能发育都会受到不同程度的损害,在噪声环境下生活的儿童,智力发育水平要比安静条件下的儿童低20％.噪声对人的心理影响主要是使人烦恼、激动、易怒,甚至失去理智.此外,噪声还对动物、建筑物有损害,在噪声下的植物也生长不好,有的甚至死亡.
①损害心血管.噪声是心血管疾病的危险因子,噪声会加速心脏衰老,增加心肌梗塞发病率.医学专家经人体和动物实验证明,长期接触噪声可使体内肾上腺分泌增加,从而使血压上升,在平均70分贝的噪声中长期生活的人,可使其心肌梗塞发病率增加30％左右,特别是夜间噪音会使发病率更高.调查发现,生活在高速公路旁的居民,心肌梗塞率增加了30％左右.调查1101名纺织女工,高血压发病率为 7.2％,其中接触强度达100 分贝噪声者,高血压发病率达15.2％.
②对女性生理机能的损害.女性受噪声的威胁,还可以有月经不调、流产及早产等,如导致女性性机能紊乱,月经失调,流产率增加等.专家们曾在哈尔滨、北京和长春等7 个地区经过为期3 年的系统调查,结果发现噪声不仅能使女工患噪声聋,且对女工的月经和生育均有不良影响.另外可导致孕妇流产、早产,甚至可致畸胎.国外曾对某个地区的孕妇普遍发生流产和早产作了调查,结果发现她们居住在一个飞机场的周围,祸首正是那飞起降落的飞机所产生的巨大噪声.
③噪声还可以引起如神经系统功能紊乱、精神障碍、内分泌紊乱甚至事故率升高.高噪声的工作环境,可使人出现头晕、头痛、失眠、多梦、全身乏力、记忆力减退以及恐惧、易怒、自卑甚至精神错乱.在日本,曾有过因为受不了火车噪声的刺激而精神错乱,最后自杀的例子.
噪声的利用
噪声一向为人们所厌恶.但是,随着现代科学技术的发展,人们也能利用噪声造福人类.
（1）利用噪声除草
科学家发现,不同的植物对不同的噪声敏感程度不一样.根据这个道理,人们制造出噪声除草器.这种噪声除草器发出的噪声能使杂草的种子提前萌发,这样就可以在作物生长之前用药物除掉杂草,用“欲擒故纵”的妙策,保证作物的顺利生长.
（2）利用噪声发电
噪声是一种能量的污染,比如噪声达到160 dB的喷气式飞机,其声功率约为10000 W；噪声达140 dB的大型鼓风机,其声功率约为100 W.“聚沙可成塔”,这自然引起新能源开发者的兴趣.科学家发现人造铌酸锂具有在高频高温下将声能转变成电能的特殊功能.科学家还发现,当声波遇到屏障时,声能会转化为电能,英国的学者就是根据这一原理,设计制造了鼓膜式声波接收器,将接收器与能够增大声能、集聚能量的共鸣器连接,当从共鸣器来的声能作用于声电转换器时,就能发出电来.看来,利用环境噪声发电已指日可待.
（3）利用噪声来制冷
大家都知道,电冰箱能制冷,但令人鼓舞的是,目前世界上正在开发一种新的制冷技术,即利用微弱的声振动来制冷的新技术,第一台样机已在美国试制成功.在一个结构异常简单,直径不足1 m的圆筒里叠放着几片起传热作用的玻璃纤维板,筒内充满氦气或其他气体.筒的一端封死,另一端用有弹性的隔膜密闭,隔膜上的一根导线与磁铁式音圈连接,形成一个微传声器,声波作用于隔膜,引起来回振动,进而改变筒内气体的压力.由于气体压缩时变热,膨胀时冷却,这样制冷就开始了,不难设想,今后的住宅、厂房等建筑物如能加以考虑这些因素,即可一举降伏噪声这一无形的祸害,为住宅、厂房等建筑物降温消暑.
（4）利用噪声除尘
美国科研人员研制出一种功率为2 kW的除尘报警器,它能发出频率2000 Hz、声强为160 dB的噪声,这种装置可以用于烟囱除尘,控制高温、高压、高腐蚀环境中的尘粒和大气污染.
（5）利用噪声克敌
利用噪音还可以制服顽敌,目前已研制出一种“噪音弹”,能在爆炸间释放出大量噪音波,麻痹人的中枢神经系统,使人暂时昏迷,该弹可用于对付恐怖分子,特别是劫机犯等.
（6）利用噪声诊病
美妙、悦耳的音乐能治病,这已为大家所熟知.但噪声怎么能用于诊病呢?最近,科学家制成一种激光听力诊断装置,它由光源、噪声发生器和电脑测试器三部分组成.使用时,它先由微型噪声发生器产生微弱短促的噪声,振动耳膜,然后微型电脑就会根据回声,把耳膜功能的数据显示出来,供医生诊断.它测试迅速,不会损伤耳膜,没有痛感,特别适合儿童使用.此外,还可以用噪声测温法来探测人体的病灶.
（7）利用噪声有源消声
通常所采用的三种降噪措施,即在声源处降噪、在传播过程中降噪及在人耳处降噪,都是消极被动的.为了积极主动地消除噪声,人们发明了“有源消声”这一技术.它的原理是：所有的声音都由一定的频谱组成,如果可以找到一种声音,其频谱与所要消除的噪声完全一样,只是相位刚好相反（相差180°）,就可以将这噪声完全抵消掉.关键就在于如何得到那抵消噪声的声音.实际采用的办法是：从噪声源本身着手,设法通过电子线路将原噪声的相位倒过来.由此看来,有源消声这一技术实际上是“以毒攻毒”.
电路的噪声
对于电子线路中所标称的噪声,可以概括地认为,它是对目的信号以外的所有信号的一个总称.最初人们把造成收音机这类音响设备所发出噪声的那些电子信号,称为噪声.但是,一些非目的的电子信号对电子线路造成的后果并非都和声音有关,因而,后来人们逐步扩大了噪声概念.例如,把造成视屏幕有白班呀条纹的那些电子信号也称为噪声.可能以说,电路中除目的的信号以外的一切信号,不管它对电路是否造成影响,都可称为噪声.例如,电源电压中的纹波或自激振荡,可对电路造成不良影响,使音响装置发出交流声或导致电路误动作,但有时也许并不导致上述后果.对于这种纹波或振荡,都
应称为电路的一种噪声.又有某一频率的无线电波信号,对需要接收这种信号的接收机来讲,它是正常的目的信号,而对另一接收机它就是一种非目的信号,即是噪声.在电子学中常使用干扰这个术语,有时会与噪声的概念相混淆,其实,是有区别的.噪声是一种电子信号,而干扰是指的某种效应,是由于噪声原因对电路造成的一种不良反应.而电路中存在着噪声,却不一定就有干扰.在数字电路中.往往可以用示波器观察到在正常的脉冲信号上混有一些小的尖峰脉冲是所不期望的,而是一种噪声.但由于电路特性关系,这些小尖峰脉冲还不致于使数字电路的逻辑受到影响而发生混乱,所以可以认为是没有干扰.
当一个噪声电压大到足以使电路受到干扰时,该噪声电压就称为干扰电压.而一个电路或一个器件,当它还能保持正常工作时所加的最大噪声电压,称
为该电路或器件的抗干扰容限或抗扰度.一般说来,噪声很难消除,但可以设法降低噪声的强度或提高电路的抗扰度,以使噪声不致于形成干扰