紊亂、斷續或統計上隨機的聲振動。單頻的聲音稱為純音,具有與基頻成整倍數比例關係的諧波的聲音稱為諧音。這些都是有調的諧和音。與此相對,雜訊稱為無調聲。但從聲波對人的幹擾來說,雜訊是不需要的聲音,它可以是無規則的,也可以是諧和的。從這個角度講,雜訊是由人在不同的環境中判定為不需要或有幹擾的聲音,因此它是由人的主觀評價或引起的生理損傷來決定的。雜訊的評價標準最終要由對人的幹擾或危害來確確定。

  分類 如果噪聲的幅值和頻譜的變化小到可略而不計,這種噪聲稱為穩態噪聲,否則稱為非穩態噪聲瞬態噪聲

  間斷的噪聲如果持續的時間較短(如小於1秒)則為脈沖噪聲

  噪聲的幅值(能量)隨頻率而變化的狀況稱為噪聲譜。在等帶寬的頻帶中具有相同能量的噪聲稱為白噪聲,如電子設備中的熱噪聲就是白噪聲。而在等比帶寬的頻帶中具有相同能量的噪聲稱為粉紅噪聲。“白色”和“粉紅色”兩詞是從光學引用來的。在光譜中高低頻各種波長的光含量均等時呈白色(如日光),而低頻長波的光含量占優勢時呈粉紅色。當噪聲幅值的時間特性滿足正態分佈時,稱為無規噪聲。無規噪聲不一定是白噪聲,而白噪聲也不一定是無規噪聲。

  在任何固體、液體、氣體的彈性介質中,都能產生不同程度和不同特性的噪聲。凡是能產生噪聲的振動源,均稱為噪聲源。由於構件碰撞或摩擦等所輻射的噪聲,稱為機械噪聲。由於流體運動或物體相對於流體運動所輻射的噪聲,稱為氣流噪聲水動力噪聲

  噪聲概念還從聲學擴展到電子學。電路中的幹擾聲也稱噪聲。為區別起見,這種噪聲有時稱為電子管噪聲電噪聲

  環境中所有遠近不同、方向不同、自身或周圍反射的噪聲,統稱為環境噪聲

  危害 ①噪聲的物理效應。高強度的噪聲能夠損壞建築物,如超聲速飛機的轟聲,爆破聲等會使建築物的玻璃破碎,抹灰開裂,瓦損毀等。②噪聲對人的心理效應。吵鬧的噪聲使人厭煩、精神不易集中、影響工作效率、妨礙休息和睡眠等。噪聲影響睡眠的程度大致與聲級成正比,在40分貝時大約10%的人受到影響,在70分貝時受影響的人就有50%。突然一聲響把人驚醒的情況也基本與聲級成正比,40分貝的突然噪聲驚醒約10%的睡眠者,60分貝的突然噪聲驚醒約70%的睡眠者。③噪聲的生理效應。噪聲引起耳聾,在強噪聲下暴露一段時間後,聽覺引起暫時性聽閾上移,聽力變遲鈍,稱為聽覺疲勞,經休息後可以恢復。如長期在強噪聲下工作,聽覺疲勞就不能復原,內耳聽覺器官發生病變暫時性閾移變成永久性閾移,稱噪聲性耳聾,也稱職業性聽力損失。長期在強噪聲下工作的工人,除瞭耳聾外,還有頭痛、神經衰弱、消化不良等癥狀,往往會導致高血壓和心血管病。

  噪聲控制 噪聲傳播過程主要有三個要素,即聲源、傳播途徑和接受者。噪聲控制的基本方法也要從這三個環節入手:對聲源進行控制、在傳播途徑中控制、對接受者進行防護。

  聲源控制 對聲源進行控制是最根本的噪聲控制措施。運轉的機械設備和運輸工具等是主要的噪聲源,控制它們的噪聲有兩條途徑:一是改進結構,提高其中部件的加工精度和裝配質量,采用合理的操作方法等,以降低聲源的噪聲發射功率。二是利用聲的吸收、反射、幹涉等特性,采用吸聲、隔聲、減振、隔振等技術,以及安裝消聲器等,以控制聲源的噪聲輻射。

  傳聲途徑中的控制 常用的方法有:①聲在傳播中的能量是隨著距離的增加而衰減的,因此使噪聲源遠離需要安靜的地方,可以達到降噪的目的。②聲的輻射一般有指向性,處在與聲源距離相同而方向不同的地方,接收到的聲強度也就不同。不過多數聲源以低頻輻射噪聲時,指向性很差,隨著頻率的增加,指向性就增強。因此,控制噪聲的傳播方向(包括改變聲源的發射方向)是降低噪聲尤其是高頻噪聲的有效措施。③建立隔聲屏障,或利用天然阻擋噪聲的傳播。④應用吸聲材料和吸聲結構。⑤在城市建設中,采用合理的城市防噪聲規劃。此外,對於固體振動產生的噪聲采取隔振措施,以減弱噪聲的傳播。下面介紹降噪過程中主要應用的基本原理:

  一是隔聲原理。噪聲在傳輸路徑上可利用隔聲技術予以隔離按板振動的特性,從原理上看板的隔聲可分成4個不同的區(圖1)。①Ⅰ區是質量控制區,這就是建築隔聲的質量定律區。②Ⅱ區是共振區,處在質量控制區的頻率以下。在這個區域中,隔板作共振運動,隔聲量在共振頻率變得很低。這種效應在建築隔聲中是不重要的,但對輕結構間壁特別是用於隔聲罩的薄板結構有重要影響。共振效應可用增加阻尼予以抑制。③Ⅲ區是波的吻合效應區。④Ⅳ區是低頻的勁度控制區。這個區域以前沒有引起足夠重視,原因是一般建築物中並不關心100赫以下的隔聲,隔聲測量按標準也不測這頻段。但近來噪聲控制常采用金屬薄板的隔聲間或隔聲罩,勁度控制區的頻率就可能提高,而且低頻隔聲問題也日益提上日程,所以近幾年來隔聲中對勁度的研究開始引起重視。有人對薄板結構在不增加重量的前提下采取提高勁度的辦法(如采用蜂窩或夾心板),可以比質量定律大5~10分貝的隔聲量。對隔聲罩采取加筋的辦法以提高勁度,也能增加隔聲的效果。

圖1 板的隔聲分區

  二是吸聲原理。吸聲是把入射到材料表面上的聲能轉變成熱耗散,以達到減噪目的。用於噪聲控制的幾種新型吸聲材料有微孔板吸聲結構、多孔水泥復合吸聲磚、無規分佈共振吸聲板。①微孔板吸聲結構是中國首先研制成的,圖2是在混響室內利用雙層微孔板測得的數據(板厚0.5毫米,孔徑0.75毫米,孔距5.8毫米,

圖2 雙層微孔板的吸聲系數隨頻率變化 兩板距離80毫米,距離墻壁160毫米)。可看到,低、中、高各頻段都有相當高的吸聲系數,特別在100赫左右有這樣高的系數是常規吸聲材料無法比擬的。②多孔水泥復合吸聲磚是多孔材料同共振器結合的一種復合材料,這種材料是20世紀70年代初由美國首先研制出的,不僅高低頻吸聲性能很好,還能作為承重塊使用,可降低建築造價,特別適用於地下工程中的噪聲控制。③無規共振吸聲板是利用單個共振吸聲器在共振頻率有高吸收但頻帶很狹的特點,在一塊板上設計很多這種共振器並讓它們各自的共振頻率無規地分佈以得到在較寬頻率范圍內有良好的吸聲性能。

  三是消聲原理。可以消除通過管道或狹窄空間傳播的噪聲。消聲器分為:阻式消聲器、抗式消聲器、電子消聲器(或稱有源消聲器)。①阻式消聲器是在噪聲通過的管壁或腔壁上加吸聲材料,使聲能在傳播過程中逐漸衰減。②抗式消聲器是利用聲阻抗失配的原理,讓入射聲能向聲源端返回,使消聲器下遊達到安靜的目的。③電子有源消聲器是利用聲波抵消的原理,用電子設備產生一個與噪聲振幅相等、相位相反的聲音來抵消原有的噪聲。

  降噪工程中常用的降噪隔振材料有:①吸聲材料。吸聲板、玻璃纖維、礦棉、穿孔板、泡沫塑料板、開槽切塊、吸聲塗料、棉紡織品。②隔聲材料。金屬貼面板、纖維板、玻璃、石膏板、鉛板、加重塑料板、加重泡沫塑料板、密封膠。③振動阻尼材料。黏性材料、橡膠、阻尼板、塑料板、半流體阻尼材料。④隔振材料。橡膠墊、纖維板、彈簧。

  常用的降噪隔振系統有:①隔聲系統。隔聲窗、隔聲門、隔聲間、隔聲罩、隔聲屏障等。②吸聲系統。天棚吸聲結構、墻面吸聲結構、吸聲器和吸聲板、墻面塗料。③消聲系統。擴散消聲器、排氣消聲器、進氣消聲器、敷設吸收材料管道、管道消聲器、沖噪聲消聲器、有源消聲器。④隔振系統。振動和噪聲有非常密切的關系,有許多噪聲是由振動誘發產生的,因此在降低噪聲時,許多情況下進行隔振。隔振系統主要有:有源隔聲系統、管道連接隔振系統、浮築地板系統、機器隔振座、吊頂天棚、振動阻尼器、隔振器。

  接受者的防護 如果噪聲已傳到人耳的附近,就要采取護耳器加以保護。護耳器分耳塞和耳罩兩大類。

  耳塞有好多種,但減噪性質大同小異。低頻段主要是由耳塞與耳道的密閉性決定的。密閉得好,降噪量可達20~25分貝;高頻是由耳塞質量控制的,但考慮到配戴舒適,質量不宜過大,降噪量一般約為30~35分貝。

  耳罩的降噪量一般不及耳塞,一般隻有10~15分貝,高頻的降噪量可比耳塞高,約可達40~45分貝。