噪声等效声级计算及表达探讨

    对噪声的理解、计算与表达一直困扰很多基层职业卫生工作人员。过去,电子计算设备没有被发明或还未普及运用时,为了方便对等效连续声级、噪声叠加等的指数和对数进行手工运算,工作者对基噪声公式进行变形,由此生成了多个噪声计算公式。在不了解这些公式之间推导关系的情况下,噪声的计算和表达错误非常常见,直接影响噪声检测数据的科学性。在此笔者针对上述问题进行探讨。

    1 概念

    1.1 声强 在垂直于声波传播的方向上,单位时间内通过单位面积的声能量为声强(I),单位为W /m2。直观地说,就是单位面积、单位时间内的能量大小。如图1所示,正方形为单位面积,箭头为单位时间内通过的能量。单位时间内通过的箭头越多,噪声越强。

    1.2 基准声强 正常人耳对1 000 Hz纯音的可听.声强即听阈是10-12W /m2,痛阈是1W /m2。

    1.3 声压 声压是声音能量在空气中以波动方式传播时产生的压力。在实际检测中没有条件对声强进行检测。声级计检测到的是声压而不是声强,由于声强与声压的平方成正比,故二者可以相互转换。尽管在实际检测中是通过检测声压来反应噪声强度,但在运用时可以不考虑声压这一概念,只考虑声强,这样可以简化思维方式。

    1.4 分贝(dB) 评价噪声对人体的影响,不但要考虑噪声的大小,而且要考虑作用的时间长短。如同粉尘、毒物长期接触对人体危害需考虑其8 h平均浓度一样,需计算噪声8 h接触的平均能量即8 h的平均声强。如果仅考虑8 h平均能量的计算,其计算方法与计算粉尘、毒物的平均浓度是一致的,即:

  ITWA=(I1t1+I2t2+,,+Intn) /480(min) (1)

    但是,由于人耳对声音的听力范围,从听阈到痛阈相差了1012倍。如果以上述方法进行计算,在实际运用中非常不便,为便于运用表达,引入了分贝概念。分贝是一个相对单位,没有量纲,不是声学中的专用单位,其他专业也有应用。在噪声声强的表达中,采用实测声强Ii基准声强I0(10-12W /m2)之比的对数10倍表示噪声强度,即声强级。公式:

    采用分贝表示噪声强度,从听阈到痛阈,由1012倍的差异变为120倍,即从0 dB到120 dB;而且其变化增加1倍,人耳感觉声音也是增加1倍,符合人耳对声音变化的主观感觉,这就是要采用分贝的原因。由此可知0 dB不是没有声音,而是正常人耳的听阈值的声强级。

    2 噪声强度计算

    在实际噪声检测中,当检测出不同的噪声强度值LidB(A)后,需求噪声强度(即声级)平均或时间加权平均值时,由于噪声检测仪所显示的实际检测值是已用公式(1)经对数转换后给出的分贝值,根据代数运算法则,噪声检测仪检测的噪声强度值是不能直接进行平均计算的,需将每个噪声强度值LidB(A)除以10、再求其反对数转化为声强Ii(W /m2),即公式(2)的逆运算。计算得到的每一个Ii值结合作业人员接触时间长短按公式(1)求出ITWA,计算结果ITWA再按公式(2)转化为噪声强度值LidB(A)。在实际运用时,可将上述计算过程的公式(1)与公式(2)合并为公式: