噪声控制工程学-噪声污染
噪声控制工程学创始人方丹群
噪声问题,人类在一、二百年前就有所察觉,1765年就有锻造工噪声聋的报告,1830年就有人正式提出铁匠聋。但是直到第二次世界大战后,因枪炮噪声引起的耳聋人数急剧增加,才开始引起医学界的注意,对噪声性聋进行了一系列研究工作,各国陆续发表了不少工业噪声引起耳聋的研究报告。如日本,1965年一次典型调查,发现工人中噪声性耳聋的占工人总数的14.4%,同一时期,美国报道,全美有4000万人暴露在听觉受损的威胁之下。
西德报道在德国有 20%的工人暴露在危险的噪声中。六十年代以来,人们对噪声病开始关注,一系列调查报告和研究报告不断发表(也包括我们自己的调查),如,对数十名长期职业性噪声暴露冲床工进行调查研究,发现冲床每分钟冲击130次,30 %的冲床工心跳也同步为 120次/分;在噪声级为85~95 dBA的绳索厂对工人观察了八年,发现有许多人发生心血管功能改变和血压不稳定,而年龄超过四十岁的工人,高血压患者的人数比同年龄组不接触噪声的工人高两倍以上。且高血压病人中还有人合并冠心病;对工艺美术厂雕刻工进行调查,发现由手工雕刻改为机器雕刻后,噪声级增高到 100 dBA以上,高血压患病率增加 30 % ; 对长期暴露在 109~127 dBA的脉冲噪声的冲击工人的调查发现,有 76.8 %的工人头痛(多分布在额部、枕部);调查研究还表明,接触噪声的工人中有心动过速、心动过缓、室性期前收缩等症状,心电图中则出现 ST 段异常、T 波改变、R-Q间期增长等等。
七十年代以来,随着近代工业和交通运输业的发展,噪声污染越来越严重,已经成为世界公害。纽约、北京、上海、伦敦、东京等城市每年在各类环境污染方面的投诉案件都曾有过噪声投诉数量占首位的报告。日本公布了1966~1974年全国公害诉讼案件统计报告,从这个报告中可以看出,在大气污染、水污染、土壤污染、噪声污染、地面下沉等诉讼案件中,噪声污染年年稳居首位。
美国环保署根据等效声级评价噪声影响的结果,在1974年指出城市环境噪声超过55 dBA,人就难以忍受,而超过 70 dB,则对人体健康有害。而美国有1亿人生活在噪声超过 55dBA的环境中, 1300万人生活在噪声超过 70 dbA以上的环境中。苏联一些大城市每天 24小时中噪声达到标准的还不到半小时。英国伦敦、曼彻斯特等城市,有 70 %以上的市民受到城市噪声的干扰,不胜其烦。
中国的噪声污染也相当严重,北京1977年向环境保护局告状的噪声案件占整个污染案件的 40 %, 1978、1980、1981年占 41 %;而上海,1978年竟达 50 %。天津、重庆、西安、广州、武汉、沈阳、南京等大城市也都在三分之一以上。对中国十大城市进行统计, 噪声投诉在各类环境污染投诉案数量的比率,1979年为 29.7 %,1980年为 34.6 %,1981年为 44.8 %。据估计,中国有上千万工人暴露在有危害的噪声下,有上亿人受噪声的干扰。
七十年代,航空噪声巳经到了令人不能容忍的程度,1962年,三架美国军用飞机以超声速低空掠过日本藤泽市时,许多房屋玻璃被振碎,烟囱倒塌,货架上的商品震落满地,造成极大损失; 1970年德国威斯特柏市,由于超声速飞机 轰声 的影响,发生378起报告受损事件,大部分是玻璃震碎,屋顶瓦掀起,烟囱倒塌,门心板及合页损坏。美国统计了三千件喷气式飞机使建筑物受损事件,其中,墙裂开的占15 %,窗损坏的占 32 %,抹灰开裂的占 43%,瓦损坏的占6%。人在喷气式飞机的轰声影响下会发生瞬间休克现象,置身于轰声下分钟,会整天头昏。还会使奶牛挤不出奶,猪、马、牛、羊的发育受到影响。北京首都机场附近就发现了受飞机噪声影响母鸡下下蛋的情况。据美国环保局估计,暴露在机场噪声65dB(A)或以上的人口,在1975年则是700万之众。
噪声控制工程学-诞生
方丹群谈噪声控制工程学
面对日益严重威胁人类生存环境的噪声污染,噪声控制七大技术-吸声、消声、隔声、隔振、阻尼、个人防护、建筑布局,得到重大的发展。
在吸声方面,标志着近代声学开始的著名的赛宾公式以及艾润-努特生公式加上室内波动理论、几何声学可以精确地计算和设计任何室内吸声减噪工程。而在世界范围内多孔吸声材料和吸声结构。如超细玻璃棉、矿棉、岩棉、聚胺脂泡沫塑料、木丝板、甘蔗板、珍珠岩板、石棉蛭石板、加气混凝土、吸声砖以及各种共振吸声结构、共振复合吸声结构一批批的开发出来,并很快地应用于建筑声学音质控制工程和噪声控制工程。使得室内吸声减噪如鱼得水。这里,值得指出的是马大猷教授对微穿孔板吸声结构进行了深入的理论研究,并将其应用了火箭发射工程。在吸声结构的领域中开拓了新的阵地。在吸声领域, 吕如榆、胡俊民、车世光、冯瑀正等的工作也很出色。
在消声器方面,别洛夫和赛宾奠定了基础,而六、七十年代之后,国内外研制出大量实用的系列化的阻性消声器、抗性消声器以及阻抗复合消声器。方丹群与孙家其、潘敦银推导出微穿孔消声器的理论公式,并通过实验研究给出对微穿孔消声器和阻性消声器中气流速度与消声量的关系。研制出多种微穿孔板消声器和复合消声器,并实现了产业化。章奎生研制成功的盘式消声器及其它消声器,不仅大量应用在工程中,而且很快地变成系列化产品。任文堂、姜鹏明等研制成功的汽车消声器则成功地成为中国汽车行业的配套商品。马大猷、李沛滋等对小孔喷注消声器进行了卓有成效的理论研究工作。众多的声学工作者和工程师不仅将这项新技术应用到工程实践,并成为系列化产品。在消声器的理论和实践中, 赵松龄、冯瑀正、吴卫彬、吕玉恒、王文奇、项端祈、张敬凯等也做了大量的工作。在以上这些工作的基础上,中国消声器实现了组件化、系列化、商品化。
在隔声方面,国际上在建筑声学领域成熟的隔声理论和实践,如隔声质量定律以及一系列经验公式,自然而然的成为隔声技术的基础。在中国,中国建筑科学研究院建筑物理研究所对国产各种隔声构件进行了综合分析,绐出国产隔声构件传递损失总表。清华大学对石膏板等轻型结构,进行了试验研究,探讨了层数、空气层厚度、龙骨型式、填充料等与隔声量的关系。指出提高石膏板隔声性能的途径。同济大学声学研究所对上海近千户的隔声构件进行了调查,提出单层复合结构的准双层墙。可使隔声量有所增加,而重量却可减少三分之一的方案。建研院物理所、电子部十院对隔声门进行了深入的探讨,编制了隔声门标准图集。北京市劳动保护科学研究所、科学院声学研究所、上海交通大学噪声、振动、冲击研究室、上海工业院、中船公司九院、上海机电设计院、清华大学、上海劳保所等则研制成功在工业噪声中的空压机、电动机、球磨机、冷冻机、燃汽轮机、多种风机、玉器研磨机、制钉机、电锯琴弦机的隔声罩或隔声间。
在隔振器和阻尼材料,个人防护用品,如耳塞、耳罩、防声棉,等,无论在欧美,还是在中国,都形成了商品化的产品。在声学测量仪器方面,丹麦BK公司,日本丽闻公司等的产品,均已成为噪声测量的得力工具。我国的声学仪器从无到有,建立了自已的生产工厂,且从日本引进了生产线和生产技术,提高了产品质量。
这一时期,程明昆、刘克在环境声学领域的研究工作,王季卿在城市建筑声学方面, 张绍栋等在声学测量仪器方面也进行了很有意义的的工作。 面对日益严重的噪声污染,ISO和一些发达国家制定并颁布了一系列噪声标准。
七十年代起,方丹群组织了北京市劳动保护科学研究所、北京市耳研究所、北京医学院、中科院心理所、北京市卫生防疫站组成大协作组,深入研究噪声对听力、心血管、神经系统的影响,这一研究的结果,为中国制定了笫一个综合性的国家噪声标准-工业企业噪声卫生标准,1980年由卫生部和国家劳动总局颁布试行。接着,受国家建委委托,本文作者方丹群组建了更大的班子,几乎包括国内所有与噪声有关的研究,设计单位参加了这一工作。如,主编单位:北京市劳动保护科学研究所。参加单位:中国建筑科学研究院、中国科学院声学研究所、上海工业建筑设计院、上海民用建筑设计院、上海化工设计院、冶金工业部重庆钢铁设计研究院、冶金工业部北京钢铁设计研究总院、机械工业部设计研究总院、电子工业部第十一设计研究院、航空工业部第四规划航空工业部第四规划设计研究院、化学工业部第四设计院、中国环境科学研究院。噪声界的专家,如,吴大胜、章奎生、冯瑀正、孙家其、陈潜、 张敬凯 、陈道常、 徐之江、虞仁兴等都参加了这一工作。
经五年的努力,对全国1034个工厂的11794个噪声源进行了测试分析,对62726个工人的噪声暴露状况进行了调查研究;深入探讨噪声的生理效应,特别是开展噪声对心、脑影响的电子计算机分析,得出噪声级与脑电功能指数的线性关系。职业性噪声暴露耳聋阳性率与噪声级的关系, 职业性噪声暴露神经衰弱症候群与噪声级的关系,噪声烦恼程度与噪声级的线性关系,噪声与电话通话干扰的关系。在以上基础上,给出工业企业厂区内各类地点噪声标准(包括生产车间、控制室、办公室、医务室、学校)和厂界噪声限值。并在概括总结到八十年代为上的国内外噪声控制技术和工程实践经验的基础上,给出工业企噪声控制总体设计、隔声设计、消声设计、吸声设计、隔振设计的规范。为了给制定噪声标准提供依据,规范编制组在国务院有关部门的支持下,于八十年代上半叶,在全国13个省市40个企业组织
进行了近百项噪声控制工作试点。控制工程实践涉及了风机、压缩机、内燃机、锅炉排汽放空等空气动力性噪声源,也处理了空气锤、剁齿机、绕线机、玉石切割磨削机、手动砂轮机、轴承钢球锉球机、光球机等机械性噪声源。95%的项目达到了90dBA的要求,其中,90%达到了85dBA的要求。这一大规模的工程实践不仅为贯彻本规范进行噪声控制设计提供了范例,进行了经济测算,而且也从事实上验证了绝大多数工业企业经过努力是可以达到本规范制订的噪声限制值的要求的。
这样几乎倾全国噪声界与相关工业界之力研究和编制的标准规范1985年12月由中华人民共和国国家计划委员会批准并颁布。定名为:中华人民共和国国家标准,GBJ 87-1985《工业企业噪声控制设计规范》。这个设计规范的批准颁布,标志着噪声控制工程学的诞生。因为从此噪声不再是物理学声学者范围的噪声学或噪声控制学,而成为工程界、工业界共有的学科领域,这个学科不仅有理论,而且有工程设计,产品设计,真正成为工程学科的一个组成部分。可以说, 噪声控制工程学是物理学、声学、机械工程学、建筑工程学、材料科学化学工程学、计算机、数学、生理学、心理学诸多学科交叉的新兴科学技术领域。
在八十年代,另一个重要的综合噪声标准-城市区域坏境噪声标准,是中国科学院声学所主编,北京劳保所、同济大学、北京市环境监测站参与编制的,由国务院环境保护领导小组颁布。
特别指出的是,以上几个重要的综合噪声标准,马大猷教授作为顾问,都进行了有力的指导。
在这一时期,还颁布了一批交通运输及通用机械噪声限值标准。如,机动车辆噪声允许标准、海洋船舶噪声级规定、内河船舶噪声级规定,船用柴油机辐射的空气噪声限值、机场周围飞机噪声环境噪声噪声标准、通用小型汽油机噪声限值、旋转电机噪声限值、土方机械司机座椅振动试验方法及限值,等等。这一时期,还颁布了城市区域环境振动标准。
八十年代以来的噪声领域这一系列大规模的活动,伴随着噪声控制工程学的诞生,使中国的噪声治理工作从单机单项进入整个工厂和区域环境综合治理的新阶段,由少数科研设计单位自发研究进入政府管理有章可循有法可依的新阶段。使噪声控制从少数声学单位的科学研究发展到工程技术界广泛应用到工程实践和产品设计中,也使中国的噪声队伍由六十年代初的少数单位,十几个人,发展到有二、三十个单位,上千名科技人员,包括一批有成就有造诣的高级研究人员和高级工程技术人员。而这些年的深入研究工作也使中国在吸声结构、气流噪声与消声器、噪声生理效应、噪声标准、噪声控制工程化领域进入国际先进列。更令人振奋的是,中国的噪声控制设备制造业从无到有,在八十年代末,巳经形成一个拥有上百个工厂、上万名职工,生产制造各类消声器、吸声体、隔声构件、减振器以及声学测量仪器的噪声控制设备仪器制造工业。
伴随着噪声控制工程学的诞生, 噪声控制工程界的学术活动异常活跃,1982年在黄山召开了笫一届全国噪声控制工程学术会议,论文170篇。1984年 ,笫二届全国噪声控制工程学术会议(杭州会议),论文180篇, 1986年,笫三届全国噪声控制工程学术会议(西安会议),论文200篇,1988年,笫四届全国噪声控制工程学术会议(成都会议),论文200篇。而在1987年,第十六届国际噪声控制工程学术会议在北京召开,全世界的专家聚会北京,交流噪声控制工程学研究进展。中国的噪声控制工程学成就 巳引起了全世界同行的注意和重视。
到了八十年代,噪声控制方面一批书藉也出版问世,如,L.L.Beranek,Noise And Vibration Control,1971; L.L.Faulkner,Hanabook of Industrial Noise Contrrol,1976;C.M. Harris,Handbook of Noise Contro, 1979;中国也有了自已的书籍,如,马大猷主编,噪声控制学,1987;方丹群,空气动力性噪声与消声器,1978;方丹群、王文奇、孙家其,噪声控制,1986;赵松龄等噪声的降低与隔离,1985; 郑长聚、洪宗辉等,环境噪声控制工程,1988;吕玉恒等,噪声与振动控制设备选用手册.1988;任文堂, 工业噪声和振动控制技术,1989;孙家其等,振动的危害和控制技术,1989.等等。以严济宽为主编的专业刊物《噪声与振动控制》也正式出版。无论欧美,还是中国,八十年代是噪声控制事业繁荣昌盛的年代,它迎来了噪声控制工程学的诞生和发展。
噪声控制工程学-发展
从二十世纪九十年代到现在, 噪声控制工程学在世界范围内得到蓬勃发展。
噪声控制工程学将噪声控制交给工业界,二十年来在世界范围内,声源降噪取得突出的成绩。以飞机噪声为例,从六十年代的120 WECPNdB 降低到现在的80 WECPN dB,这是投入了大量的人力、物力、财力,并采用多项技术,如强化消声、隔声、有源噪声控制、优化机体设计的综合成果。己是相当不容易。
图1:宁静超音速飞机
但随着各国对飞机噪声的限制越来越严格,商业兢争也越来越激烈,近年来,美国和欧洲又推出了新的静音飞机计划。如,美国洛克希德马丁正在研发一种宁静超音速飞机(Quiet Supersonic Transport ),最高飞行速度可达到音速的1.6倍,将采用一系列最新开发的空气动力学技术,特别是特殊的机头和倒V字形的尾舵设计,见图1 。该飞机的噪声级将比协和式客机降低20分贝。在飞行过程中将不会惊扰到地面的居民。预计这种新型飞机将在2012年之前投入使用。
另一组研发工作是剑桥-麻省理工学院联合研究所(CMI)进行的。这是一种高效率翼身融合体客机的新型设计。名为SAX40的翼身融合体静音飞机,其目标是,在机场周边的加权平均噪声级为63分贝(dBA),即低于公路交通噪声水平,在普通机场的周边地区几乎听不见该机产生的噪声。SAX40采取了多种措施来降低噪声,其关键技术包括:能进行低速进场和高效率巡航的曲面中央升力体;一个内埋、分布式推进系统,包括超高涵道比发动机以及可调推力矢量尾喷管;机翼上无常规襟翼,其下弯的前缘可以平滑地展开,升降副翼带后缘刷以降低进场时的噪声;经过整流的起落架可以消除噪声源,等。静音是SAI民用大型飞机研究计划的第一关键,说明噪声问题是近20年新型大型民用客机的关键问题。
图2:美国海狼级攻击核潜艇
美国海狼级攻击核潜艇的第一任务是反潜艇,降低噪声对它来说至关重要。其噪声控制方法主要有:首次使用新型的泵喷射推进器,解决了螺旋桨噪声问题;核动力装置采用自然循环反应堆降低了回路噪声;;采用蒸汽轮机电力推进方式,替代了高噪声的减速齿轮箱;首次使用了有源噪声控制技术,各机组都采用了有效的噪声振动控制技术,并首次使用了有源噪声控制技术,综合的结果,使海狼的噪声低于海洋背景噪声,成为一艘真正的安静型潜艇。
再看汽车噪声,它是交通噪声中最主要的部分。欧美各国,对汽车噪声标准的规定越来越严。同时,噪声、振动、舒适性等因素已经成为汽车产品质量的重要指标。为了满足客户的更高要求,对于汽车制造工厂也是一个棘手的问题。因为汽车噪声已降低了许多次。从七十年代起,已经采用了许多办法降低了汽车噪声,如汽车尾气排气消声器、汽车机械结构的改进、发动机及整个车体的最优隔振设计等。在此基础上现在再要求降低几分贝,它比原来开始时降低10分贝还要难得多。汽车噪声降到75分贝后,已没有主要噪声源,各部分都差不多。通过测试分析、仔细求出各部分噪声,如排气噪声、轮胎噪声、机噪声、齿轮噪声、排气噪声、传动噪声等等,到底各部分噪声贡献是多少,应该降多少,以使整个汽车的噪声能降低几个分贝。这是一件相当细致且难度很大的工作,也是欧,美汽车行业正在全力以赴攻关的主要目标。近年来,道路噪声也引起人们的关注。据估计,噪声每年导致欧盟损失100亿400亿美元,而约一半来源于道路噪声。解决道路/轮胎噪声的一种方法是在沥青混凝土路基上建造单层多孔渗水公路,这种公路在欧洲已经铺设了数百英里。除了减低噪声外,多孔渗水的表面还有助于排水,潜在地减少交通事故。
对于通用机械和家电设备,ISO还给出了低噪声机器设计导则,近二十年来低噪声机器已成为世界各国的时尚商品,厂商争相研发低噪声设备,作为市场兢争的筹码。中国近年来,在低噪声机械设备的研制方面也取得很大的成绩,如,上海交通大学、清华大学、机械部四院、北京劳保所、浙江联丰集团等单位研发的低噪声冷却塔,上海交通大学、中船公司711所、上虞风机厂等研制的低噪声轴流风机,中船公司九院等研发的低噪声木工机械,等,均取得良好的降噪效果。
声源减噪,大大丰富了噪声控制工程学的知识宝库。有源噪声控制,即电子消声器的研究和应用也取得重要进展,英国南安普敦大学的 P.A.Nelson等人出色的工作将多年的设想在飞机座舱中变为现实,将有源噪声控制带入实用阶段。之后, 有源噪声控制在船舰、车厢、中央空调管道等均取得显着的降噪效果。在这一领域,我国的科学院声学所、南京大学、西北工业大学等发表了一系列论、着。
在噪声控制工程学理论方面,对振动、声辐射、声场分布以及他们的耦合理论方面,取得重大进展,特别是计算机和信息技朮的飞速进展,统计能量分析法 (SEA)、有限元法顺利地进入噪声控制工程学理论领域,使许多相当复杂的声学计算,如导弹和飞机噪声等,得到了简化处理。计算机用快速付立叶积分计算自相关函数、互相关函数、相干函数,使人们对噪声源识别、声强测量提高到一个新的高度。在城市交通噪声预测预评价方面,也取得重要成果。
进入20世纪90年代以来,由于在建筑声学等领域的广泛应用,如查雪琴等研制的透明微穿孔板的成功应用,微穿孔板吸声材料和技术再一次得到国内外同行的高度重视。赵松龄、刘克等在微穿孔板的非线性方面做了大量的研究工作;田静、李晓东、毛东兴、张斌等的都在微穿孔板的应用方面作了较深入的研究工作。在微孔板的制造工艺方面,很多研究者根据材料和生产工艺的发展,提出了激光打孔法、电腐蚀法、化学腐蚀法、高速射流等多种微孔加工方法。产生了如:透明微孔板、变孔径微孔板等新产品。其它新型吸声材料也应运而生,如:泡沫玻璃、泡沫塑料、金属烧结板、泡沫金属等等。
近年來,浙江大学在非连续声源主观烦恼度、低频环境噪声的研究, 中国环境监测总站、环保部环境工程评估中心等很多单位在交通噪声监测和预测方面的研究工作,铁道部系统在铁路和火车噪声方面的工作,都对噪声控制工程学的发展起到促进作用。
噪声控制工程学的发展,大大地促进了噪声控制产业化。如今,在世界范围已经形成噪声控制产业,在欧、美,你可以从诸多噪声控制设备和声学测量仪器的厂商和供应商中买到需要的品质优良的的吸声体、消声器、隔声构件、减震器以及声学测量仪器。也有很多的咨询顾问公司为你作设计,解决噪声问题。在中国,通用噪声控制设备产业取得了很大的发展,已形成一批系列化和标准化的通用噪声控制设备和声学测量仪器生产基地,专业从事噪声与振动控制产品生产制造和工程技术服务的企业巳超过500家。
从业人数数万名。特别是与汽车及一些机械设备配套的消声器、巳经实现规模化生产,例如有的汽车消声器企业年生产能力已达10万套以上, 年产值达到数亿元。目前全国汽车消声器年产值已达十亿元以上。
近年来,噪声控制工程规模越来越大,在欧、美,飞机场的总体噪声控制,高速公路的隔声屏障,有的几百万、有的几千万美元,有的甚至于上亿美元。在中国,几千万的噪声控制工程也不在少数,如,北京绿创声学有限公司, 1) 北京太阳宫燃气热电厂噪声控制工程4500万元;2) 郑常庄热电厂噪声控制工程5300万;3) 首都机场航站楼噪声控制工程2000万元。深圳机电实业有限公司, 1) GE厦门航空发动机试车台消声,3100万;2) 深圳地铁1期、3#线、广州地铁3#线、5#线、重庆地铁、西安地铁2#线,这6个项目,每个都在1700万以上;上海申华声学装备有限公司、上海新华净环保公司等一系列公路隔声屏障,也都是千万元以上的大型噪声控制工程项目。在这些工程中, 噪声控制工程学充分发挥了它的作用。
在中国,目前从事噪声与振动控制科研、设计、教学、监测的单位超过50家,技术人员数千人。形成一支较为强大的技术队伍。这支队伍作为噪声控制工程学的骨干, 在中国建立了比较完整的噪声控制法规和标准体系。如,中华人民共和国环境噪污染防治法、环境噪声质量标准、高声排放标准、各类噪声源排放标准、各类噪声控制设备技术标准、噪声测试和预测评价标准、噪声控制技术标准和规范等100余项。发表了相当数量的论着,系统地总结和介绍了国内外噪声与振动噪声技术的最新成果与发展动态,对噪声控制工程学的发展起到重要的推动作用。2008国家环境保护部批准北京劳保所筹建国家环境保护噪声控制工程和技术中心,这也是噪声控制工程界的一件大事,必将在噪声控制事业中发挥重要作用。
国际噪声控制工程大会
继1987年在我国召开国际噪声控制工程大会后,2008年10月,第37届国际噪声控制工程大会又在上海召开。大会内容主要涉及环境噪声、建筑声学、噪声与振动控制、噪声政策与管理、数值模型与模拟计算、信号处理与测量仪器、声景观、声品质、有源噪声与振动控制、振动和冲击的影响、结构声学、气动声学、职业噪声及其防护、噪声地图、飞机和车辆噪声、波束形成和声全息等领域。本次会议主席田静在大会上作了有关微穿孔板研究进展的大会报告,同时会议上报道了国内大量最新研究成果,使世界各地的学者进一步了解中国在该领域的研究特色。两次国际噪声控制工程大会在我国的召开,是国际噪声界对我国噪声控制技术发展和进步的认可,也标志着我国噪声控制工作新的里程碑,更促进了噪声控制工程学在我国的发展和完善。
2009年中国的全国噪声控制工程学术会议如今已进入第十一屆,由九个与噪声控制工程有关的学会、协会联合举办,说明我国的噪声控制工程学后继有人,繁荣昌盛。
噪声控制工程学-未来
方丹群做客互动百科(右)
噪声控制工程学的诞生和发展,使一些重要的噪声源噪声大幅度降低,使无数受噪声污染的环境得到改善,但是,噪声污染问题解决了吗?没有!
纽约、北京、上海、伦敦、东京等城市每年在各类环境污染方面的投诉案件噪声投诉数量仍然占首位。北京2006年 接到的投诉超过 3万件 ,而澳大利亚的悉尼有一年超过10万次噪声投诉的记录 ,纽约市长彭博大声疾呼扑灭噪声污染。英国国家统计局数字显示 ,过去二十年来 ,居民噪声投诉量翻了五倍 。2002年,日本横滨地方法院判决:美军厚木军事基地飞机噪声严重影响居民生活和身体健康,责令日本政府向 4951名原告赔偿 27亿白亿日元 (2200万美元}的损失费 。
这是因为交通工具越来越快,机器设备越来越大,人对生存环境的要求越来越高,工业增长的力度和速度将改善了的声环境又抵消了。噪声控制工程学的使命仍然任重道远。
近年来,噪声控制又面临一个新的飞跃,比如,最近英国出版了一本官方噪声地图,《伦敦道路交通噪声地图》,在这张噪声地图上,不同的颜色代表不同的分贝级。人们只要登录噪声地图网站并输入邮编,就可以知道他们居住的街道上噪声的级别。在欧美,许多城市相继公布了噪声地图,噪声进入了全民和网络监督的新阶段。。 同时,各种城市坏境噪声预测模型及计算机软件亦应运而生, 如:Cadna/A,Sound Plan,Lima, MITHRA, Raynoise, INM6.1,FHWA等等。
当前,噪声地图研究发展的重要方向是结合GIS技术,实现全面数据共享,从三维空间和时间维度上较为全面的对噪声的影响进行事前预测和评价。随着技术的进步以及计算机软硬件技术的迅猛发展,在噪声控制领域,数值计算与仿真也广泛用于噪声源分析、声场或结构响应分析、控制效果预报与优化等许多方面。目前在国际上已经形成了一系列的商用软件,如SYSNOISE、ANSYS、 AUTOSEA、RAYNOISE、FAN-NOISE、NASTRAN等等。目前,人们开始寻找噪声振动分析软件和其它性能分析软件之间的桥梁及通用性,建立虚拟实验室,试图打破计算与实验之间的界限,打破各种软件之间的界限。
中国近来也开展了这方面的工作,如北京劳保所正在绘制北京噪声地图。
而近年来声景观摡念的出现,使人们从控制噪声污染提高到一个新的境界,那就是人不仅需要安静,而且也需要和谐、美妙、舒适的声环境,这就是近年来发展形成的声景观研究。声景观的概念最早由加拿大作曲家Murray Schafe在20世纪70年代提出,并首先在加拿大和欧洲完成了大量的基础性工作,经过了近20年缓慢发展,直至最近几年,才受到环境声学领域的广泛关注,发展成为多学科渗透和交叉的研究热点。有关声景观的工作在中国也已经起步。目前,声景观的研究集中在几个方面进行:1)视觉和听觉交感作用研究。2)声景观在声环境设计中的应用研究。3)不同区域、不同人群的特征声音和特征景观研究。4)声景观图的研究。
近年来,国内外对声品质的研究越来与多,表明人们不仅仅满足于产品的噪声强度的高低,而开始追求主观感受。声品质的研究正逐渐成为噪声控制新的研究热点。
从以上种种说明,噪声控制工作的从评价、监测、规划、控制、管理等又将出现一个崭新的局面。必将对噪声控制工程学的发展增加新的篇章。
噪声控制工程学-声景观
声景观是国际上提出的一个新概念,由加拿大的一个艺术家首次提出,声音你不能单说影不影响睡眠,会不会致病,应该考虑一个地区什么样的音色使人生活舒适。
不光是降低噪声,还应该有个旋律,就像卡拉OK,将来人们的要求越来越高,吵得很,但它是人们所需要的。怎么在一个环境里使声音悦耳、舒适,这就是一个和谐物理环境。和谐物理环境是指怎么样的温度,怎么样的声音,怎么样的电磁环境,是人们最舒适的环境。有了这些新概念,整个噪声控制工程学有了更大的变化,考虑角度就转变了。这里面不但有心理学,艺术学,人文科学也交叉在一起,人类的要求,人和这个环境的互动,整体是一种和谐与平衡。
比如电话铃声,最原始的时候并不好听,现在的很多手机铃声,其实声音也很大,播放各种音乐,但是并不难听。 这是个非常典型的应用例子,里面有心理学、生理学各种基础学科,还有很多民意调查在里面,要有统计学分。心脑血管病经常导致患者成为植物人,医学上也有一种方法就是让他听好听的音乐, 放不同的音乐治疗不同的疾病,这个以古典音乐为主。比如说贝多芬的、莫扎特的哪一首可以跟哪一种病对应,可以长期使用。包括像动物,牛羊这些,奶量多一些,好一些,听什么音乐。科学到一定程度,不光是物理学、心理学,或者数学的1 1,很多就是要回归自然,回归一个多层次,心理、生理的层次,人本来就是一个整体。