
1.题目
| 时 间: | 2011/2012-2 第13-14周 |
| 班 级: | 09资环转本 |
| 姓 名: | 黄磊 |
| 班内序号: | 0905506 |
| 设计题目: | 噪声监测报告 |
| 指导教师: | 常玉广 |
2.实验目的
环境噪声与人们的生活密切相关,它影响人们的学习、工作和休息。学校是噪声的敏感区,噪声的增加对教学的影响是明显的。首先是对学生的影响,频繁出现的噪声会打断学生的听课和思考。其次教师则需放大嗓门,长此连续下去,教师不堪重负。再则,若教师为保证较长教学需要而保护嗓子,很多学生则听不清,影响了教学效果。据调查,有的学生将“听不清”作为不上课的理由。所以有必要对教学区的环境进行彻底的检测和评估,以保证教学楼有很好的学习氛围。
教学楼的声源主要有学生的谈话声、教学话筒的声音、设备噪声等,形成一个相对稳定的持续噪声环境。根据教学楼的功能,我们主要关注持续噪声对人在心理和生理上产生的影响,以及背景噪声对学习者的语言干扰度。
持续噪声的人体响应
莱曼(Lehmann)对不同的声级噪声对人体器官的影响进行了综合汇总,并将汇总的结果分为四个“噪声品级”。
第一噪声品级:L=30dB(A)~65dB(B) ,影响程度仅限于心理的,会造成(1)不舒适的感觉;(2)受到干扰的感受;(3)有厌烦的感觉;(4)听到噪声就发火;(5)被噪声激怒;(6)不能集中精力从事脑力劳动;(7)课堂讲课或作报告的信息量降低;(8)工作能力受损,昏昏欲睡。
第二噪声品级:L=65~90dB(B),心理影响大于第一品级,另外还有植物神经方面的影响,(1)唾液分泌减少;(2)胃蠕动的频率及幅度增加;(3)心脏的悸动量减少;(4)血管收缩,动脉末梢的血液阻力增大;(5)脉冲波增加;(6)呼吸加快(新陈代谢加速);(7)脑内液压增高;(8)脑电图频谱中低频增大;(9)大脑皮层功能受到抑制;(10)大脑下皮层功能受到刺激;(11)瞳孔扩大;(12)内分泌系统反应。
第三噪声品级:L=90~120dB(B),心理影响和植物神经的影响均大于第二品级,此外还有造成不可恢复的听觉机构损害的危险。
第四噪声品级:L=>120dB(B),经过相当短时间的声冲击之后,就必须考虑到内耳遭受的永久性损伤。
在国家民用建筑室内推荐容许噪声级标准中,对于旅馆餐厅的要求背景噪声在60dB以下。当噪声达到80dB时,对人的消化系统会产生明显的影响。
噪声的语言干扰度
人的正常谈话声为70dB,当背景噪声增大时,人们就不得不提高声音或缩短谈话距离。
3.实验设计
我们的实验目的是得到教室中的噪声级,并比较不同教室的噪声情况。经过试测,我们了解到教室声环境具有以下特点:声级受人数影响大;声源密集,情况复杂,声场具有一定的局部差异——在洗手间处,或距离交谈的人很近的地方,声压级明显大于周围;有较大的随机性,在相同地点,由于附近人员的活动,声级具有较大浮动。
3.1测量条件
声测量的依据为《城市区域环境噪声测量方法》GB∕T14623---93及其附录A《城市区域环境噪声普查方法(补充件)》。
1)天气条件要求在无雨无雪的时间,声级计应保持传声器膜片清洁,风力在三级以上必须加风罩(以避免风噪声的干扰),五级以上大风应停止测量。
2)使用仪器为PSJ-2型声级计或其他普通声级计。采用A计权Leq声级,记录60秒平均声压级
3)测量时,传声器要求距离地面1.2m,传声器对准声源方向。
3.2测时段的选择
根据《城市区域环境噪声测量方法》GB∕T14623---93的要求,时间分为白天(6:20—22:00时)和夜间(22:00—6:00)两部分。白天测量一般选在(8:00—12:00时或15:00—21:00时)。
监测点
| 时段 | AB区 | C区 | 3C101 | |
| 平时 | 上课 | 10:15—11:15 | 14:45—15:45 | |
| 14:45—15:45 | ||||
| 18:45—19:45 | ||||
| 自习 | 10:15—11:15 | / | ||
| 18:45—19:45 | ||||
| 课间时间 | 中午休息时间 | 12:00—13:00 | / | |
| 下午休息时间 | 16:45—17:45 | |||
| 晚上下课后 | 20:30—21:30 | |||
| 双休日 | 自习 | 10:15—11:15 | / | |
| 14:45—15:45 | ||||
| 18:45—19:45 | ||||
| 组数 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 |
| 相关系数 | ||||||||||
| 回归方程 | ||||||||||
| 标准误差 | ||||||||||
| 平均数 | ||||||||||
| 标准差 |
3.3测量仪器
Hs5920 噪声监测仪,主测瞬时声级;A 声级计权统计,6280D 噪声频谱分析仪,按采样时间,自动采样,自动计算,自动打印等效连续声级、最大声级、最小声级、分布声级,采样时间为一分钟,连续测试一小时
3.4测量原理
下面简要介绍A计权Leq声级意义和测量原理,以及混响时间的测量方法和意义。
3.4.1计权声级
人耳对声音的响应不是在所有频率上都是一样的。下面是人耳对不同频率纯音响应的等响曲线
图1 纯音的正常等响线
可以看出,人耳对低频声音的响应不如对中高频段敏感。A计权声级是参考40phon等响度线,对于不同频段的声压级乘以一个权重因数(权重曲线与40phon等响曲线互补偿),以模拟人耳对低频不敏感的特性。除A计权声级外,还有参考70phon等响曲线的B计权声级,参考85phon等响曲线的C计权声级等。不同标度关系如下图
图2 声级计和最新推荐的E和SI计权的国际标准化的计权曲线
3.4.2累计百分声级(统计声级)LN
由于环境噪声,如街道、住宅区的噪声,往往呈现不规则且大幅度变动的情况,因此需要用统计的方法,用不同的噪声级出现的概率或累积概率来表示。定义为:累计百分声级LN 表示某一A声级,且大于此声级的出现概率为N%。如L5=70dB表示整个测量期间噪声超过70dB的概率占5%。L10,L95的意义依此类推。
L5相当于峰值平均噪声级,L50相当于平均噪声级,又称值,L95相当于背景噪声级(或叫本底噪声级)。如果测量是按一定时间间隔(例如每5s一次)读取指示值,那么L10表示有10%的数据比它高,L50表示有50%的数据比它高,L90表示有90%的数据比它高。
如果噪声级的统计特性符合正态分布,那么:
Leq = L50+
式中:d=L10-L90。如果噪声级的统计特性符合对称正态分布,则L10-L50与L50-L90应该相同。如不对称则差值不同,差值越大说明分布越不集中。
4.实验记录
按采样时间,自动采样,自动计算,自动打印等效连续声级、最大声级、最小声级、分布声级,采样时间为一分钟,连续测试一小时,并分时段持续监测,最后把数据记录在一张表中进行进一步分析。
5.数据
以AB区为例: 单位:dB(A)
组数
| 时间 | 测量值 | ||||||||||
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | ||
| 10 | 78.5 | 78.3 | 78.1 | 76.7 | 76.4 | 74.5 | 74.3 | 74.1 | 73.8 | 73.1 | |
| 11 | 72.9 | 72.6 | 72.4 | 72.1 | 72 | 71.7 | 71.4 | 71.3 | 71.1 | 71.1 | |
| 12 | 71.0 | 70.8 | 70.3 | 70.2 | 70.1 | 70.1 | 70 | 69.8 | 69.6 | 69.3 | |
| 13 | 69.3 | 69.2 | 69.1 | 68.9 | 68.8 | 68.8 | 68.8 | 68.7 | 68.7 | 68.6 | |
| 14 | 68.5 | 68.4 | 68.3 | 68.2 | 68.2 | 68.1 | 68 | 68 | 67.8 | 67.6 | |
| 15 | 67.3 | 67.1 | 66.9 | 66.9 | 66.8 | 66.6 | 66.4 | 66.3 | 66.1 | 65.8 | |
| 16 | 65.5 | 65.4 | 65.3 | 65.2 | 65 | .8 | .7 | .5 | .4 | .2 | |
| 17 | .1 | 63.8 | 63.6 | 63.4 | 63.2 | 62.6 | 62.5 | 62.3 | 61.8 | ||
| 18 | 61.6 | 61.6 | 61.6 | 61.6 | 61 | 60.7 | 60.1 | 60 | 59.9 | 59.5 | |
| 19 | 59.1 | 58.9 | 57.3 | 56.9 | 56.7 | 54.9 | 53.2 | 52.1 | 50.9 | 47.2 | |
用Excel计算描述统计量得:
| AB区 | |
| 平均 | 66.4 |
| 标准误差 | 0.58709 |
| 中位数 | 67.45 |
| 众数 | 61.6 |
| 标准差 | 5.8709 |
| 方差 | 34.46745 |
| 峰度 | 0.888141 |
| 偏度 | -0.62956 |
| 区域 | 31.3 |
| 最小值 | 47.2 |
| 最大值 | 78.5 |
| 求和 | 68.9 |
| 观测数 | 100 |
| 最大(1) | 78.5 |
| 最小(1) | 47.2 |
| 置信度(95.0%) | 1.1914 |
| 接收 | 频率 |
| 55 | 5 |
| 60 | 8 |
| 65 | 23 |
| 70 | 38 |
| 75 | 21 |
| 80 | 5 |
| 其他 | 0 |
| 噪声大小 | 频数 |
| <55 | 5 |
| 56-60 | 8 |
| 61-65 | 23 |
| 66-70 | 38 |
| 71-75 | 21 |
| 76-80 | 5 |
因为图表符合正态分布:
L10=73.1dB(A)
L50=67.6 dB(A)
L90=59.5 dB(A)
Leq=70.7 dB(A)
用Excel进行方差分析:
原假设H0时间段对噪声无明显影响
被择假设H1时间段对噪声有影响
| 方差分析:单因素方差分析 | ||||||
| SUMMARY | ||||||
| 组 | 观测数 | 求和 | 平均 | 方差 | ||
| 行 1 | 10 | 757.8 | 75.78 | 4.235111 | ||
| 行 2 | 10 | 718.6 | 71.86 | 0.411556 | ||
| 行 3 | 10 | 701.2 | 70.12 | 0.259556 | ||
| 行 4 | 10 | 688.9 | 68. | 0.054333 | ||
| 行 5 | 10 | 681.1 | 68.11 | 0.074333 | ||
| 行 6 | 10 | 666.2 | 66.62 | 0.219556 | ||
| 行 7 | 10 | 9 | .9 | 0.202222 | ||
| 行 8 | 10 | 631.3 | 63.13 | 0.620111 | ||
| 行 9 | 10 | 607.6 | 60.76 | 0.691556 | ||
| 行 10 | 10 | 547.2 | 54.72 | 14.704 | ||
| 方差分析 | ||||||
| 差异源 | SS | df | MS | F | P-value | F crit |
| 组间 | 3219.027 | 9 | 357.6697 | 166.5723 | 3.95E-52 | 1.985595 |
| 组内 | 193.251 | 90 | 2.147233 | |||
| 总计 | 3412.278 | 99 |
通过方差分析可以清晰的表明时间段对噪声的大小有显著的影响
用Excel对AB区第一组数据回归分析得:
| SUMMARY OUTPUT | |||||||
| 回归统计 | |||||||
| Multiple R | 0.977696 | ||||||
| R Square | 0.955 | ||||||
| Adjusted R Square | 0.950377 | ||||||
| 标准误差 | 1.2575 | ||||||
| 观测值 | 10 | ||||||
| 方差分析 | |||||||
| df | SS | MS | F | Significance F | |||
| 回归分析 | 1 | 274.1838 | 274.1838 | 173.3661 | 1.05E-06 | ||
| 残差 | 8 | 12.65224 | 1.58153 | ||||
| 总计 | 9 | 286.836 | |||||
| Coefficients | 标准误差 | t Stat | P-value | Lower 95% | Upper 95% | 下限 95.0% | 上限 95.0% | |
| Intercept | 94.21394 | 2.046621 | 46.033 | 5.48E-11 | .49442 | 98.93346 | .49442 | 98.93346 |
| X Variable 1 | -1.82303 | 0.138456 | -13.1669 | 1.05E-06 | -2.14231 | -1.50375 | -2.14231 | -1.50375 |
由回归曲分析表噪声和时间段有很显著的线性关系
同理计算得:
AB区
| 平时上课 | 10:15—11:15 | 14:45—15:45 | 18:45—19:45 | |
| L10 | 73.1 | 73.2 | 69.0 | |
| L50 | 67.6 | 63.9 | 60.1 | |
| L90 | 59.5 | 58.1 | 52.4 | |
| Leq | 70.7 | 67.7 | .7 | |
| 平时自习 | 10:15—11:15 | 18:45—19:45 | ||
| L10 | 53.1 | 51.1 | ||
| L50 | 42.9 | 46.4 | ||
| L90 | 38.3 | 42.3 | ||
| Leq | 46.6 | 47.7 | ||
| 休息时间 | 12:00—13:00 | 16:45—17:45 | 20:30—21:30 | |
| L10 | 55.0 | 57.3 | 55.2 | |
| L50 | 47.8 | 49.1 | 48.8 | |
| L90 | 40.5 | 45.5 | 44.1 | |
| Leq | 51.3 | 51.4 | 50.9 | |
| 双休日自习 | 10:15—11:15 | 14:45—15:45 | 18:45—19:45 | |
| L10 | 41.5 | 51.6 | 48.5 | |
| L50 | 36.8 | 41.5 | 41.6 | |
| L90 | 33.2 | 37.2 | 36.4 | |
| Leq | 37.9 | 45.0 | 44.0 | |
| 平时上课 | 14:45—15:45 | |||
| L10 | 71.2 | |||
| L50 | 65.0 | |||
| L90 | 58.9 | |||
| Leq | 67.5 | |||
| 平时自习 | 10:15—11:15 | 18:45—19:45 | ||
| L10 | 57.9 | 53.5 | ||
| L50 | 49.8 | 45.9 | ||
| L90 | 39.9 | 40.6 | ||
| Leq | 55.2 | 48.7 | ||
| 休息时间 | 12:00—13:00 | 16:45—17:45 | 20:30—21:30 | |
| L10 | 49.6 | 57.3 | 56.2 | |
| L50 | 37.4 | 49.1 | 48.1 | |
| L90 | 34.6 | 45.5 | 42.0 | |
| Leq | 41.2 | 51.4 | 51.5 | |
| 平时上课 | 14:45—15:45 |
| L10 | 71.6 |
| L50 | 65.3 |
| L90 | 57.8 |
| Leq | 68.5 |
(1) 从对照可知, 教学楼AB区教室的噪声超标,1 分钟内平均持续时间占了20 秒。作为校园教学区,不能不引起重视。
(2) 原因:
1规划问题: 过去对规划的重要性认识不足,对规划的长期发展考虑不够。致使教学楼与干道距离过近(13 - 17m) ,隔离带过窄。
2机动车管理问题:随学校规模的扩大,教师、学生人数的猛增,相应的后勤交通问题突出。各种机动车涌入校园营利。车辆太多,车的种类混杂,使噪声剧增。
(3) 危害:
噪声的增加对教学的影响是明显的。首先是对学生的影响,频繁出现的汽车声会打断学生的听课和思考。其次教师则需放大嗓门,长此连续下去,教师不堪重负。再则,若教师为保证较长教学需要而保护嗓子,很多学生则听不清,影响了教学效果。据调查,有的学生将“听不清”作为不上课的理由。实际自然环境存在着声音“掩蔽效应”,即一个声音对另一个声音形成掩蔽,汽车发动机或喇叭声对教师的声音掩蔽是严重的。因为低频声对高频声的掩蔽效应强。创造良好的学习环境,是课堂教学的保证,因此对噪声的治理不能忽视。
(4)建议
教学区的环境在规划时就应处理好,以满足学校的固有要求。但由于实际情况的演变,在
目前规划基础上,已无法再作较大调整。在干道与三教学楼的关系及距离已成定局下,限于地
形条件和经济条件,笔者认为:大力宣传有关法规,强化车辆管理是当务之急。即从声源上治
理是根本。从调查上显示,车通行辆数占了50 %左右,割草机虽辆数不多,但声级极大,持续时间较长。因此对车辆的是治理的首要。建议在校园外设停车场,专人管理,并做到:
1割草机在教学时间不准驶入教学区。
2对学校交通车,为不影响师生的生活,可要求其驶过教学区时,禁鸣喇叭,并对发动机作消声处理。其次,在声音传播上做文章。加种高大常绿乔木和灌木。以后规划另辟交通干道。但笔者认为:定时车辆的通行是少花钱即可办到的治理措施。
3同时,作为在校师生及相关工作人员也应注意,不要在教学区大声喧哗,点点滴滴从自我做起才能创造美好的环境。
