3.4.1.1 声环境与噪声
人们对声环境的要求是能高度保真，噪声应当很弱不致干扰工作、学习和休息。噪声是不需要的声音，例如听课时，即使美妙的音乐也是噪声，反之听音乐时，说话也是噪声。这是噪声的相对概念。噪声的“客观”评价标准：在声学中是指频率和幅度都不规则的、间歇的声波。人们所处的环境中，所有噪声的总和称环境噪声。环境噪声的类型很多，主要有稳态噪声、起伏噪声、间歇噪声、脉冲噪声和准稳态脉冲噪声。稳态噪声是指在一定时间内声音的频率和幅度变化不大，如机器声音。反之为非稳态噪声；如果可听声音、声级连续起伏很大，称起伏噪声，如交通噪声。脉冲噪声是由一个或多个持续时间小于1 s的猝发声组组成的可听噪声。
噪声是不规则的，但瞬时值随时间分布是服从统计规律的，所以说噪声是随机的，可以用概率密度函数来描述。
声音能对人产生刺激，因为声音是一种能量，所以声音的强弱要用单位时间内产生的能量声功率来衡量。目前已知最大的声功率发动机，其声功率达1×108 W，一般的喷气客机约为10×104 W，大卡车是1 W，两人对面谈话约10-5 W，人耳能听到的最低声音（强）约10-12W。由此可见，声功率最大与最小值差别很大，因此常采用对数坐标表示。
声功率级
环境地球物理学概论
式中：WA为声功率；Wr为基准声功率，一般取Wr=10-12W为基准值。可见声功率级LW与声功率成比例，级值的单位采用贝［尔］（B）的1/10，用分贝（dB）表示。声音传播就是能量的传播，而声强就是声波的平均能量流密度（W/m2），声强（I）与声基准值（I0）之比的对数称为声强度级。
声强度级
环境地球物理学概论
声强的基准值一般取I0=10-12W/m2。仍然以分贝（dB）为单位。
声功率和声强度测量都比较困难，往往是直接测量声压再由声压换算声暴露计出声强（I=p2/2ρμ；式中ρ为空气密度，μ为声速）。相应地建立声压级表示声音强弱。
声压级：
环境地球物理学概论
式中：p为声压；p0为基准声压，一般取p0=20×10-6Pa，这样声压级的单位也是分贝（dB）。
使前述的声功率，声强与声压三者取得一致。各种设备发声、产生的声压及声压级如表3.4.1所示。
表3.4.1 各种发声的声压值及对应的声压级
3.4.1.2 噪声测量
确定噪声的强弱，噪声分级，噪声对人们生活、学习、工作影响的允许值（级）以及对噪声进行控制，都要以噪声测量为基础。确定噪声的物理特性：如声压级、声强度、声功率以及噪声的频率特性等。相应的测量仪器很多，如声级计、听力计、频率分析器、声级记录器以及声强测量、声源鉴别，频谱实时分析等。
声波测量的主要探测元件是声波换能器。将声波能量转换成对应的电信号，而且保持能量的线性关系。在空气中使用的是电容式声波传声器，在水中用的叫水听器。早先用的是25 mm直径的电容传声器，现在主要用的是12 mm直径的电容式传声器，因为在声频范围内，它的指向特性比25 mm直径的要均匀，且有利于扩展频率相应和声压动态范围。电容传声器的实用性能较好：
灵敏度：50 mV/Pa
频率范围：20 Hz～40 kHz
声压级范围：25～150 dB
除去常用的电容传声器外，近年还有使用驻极体传声器，它的特点是不需要极化电压。在一些特殊环境下（如高温、高湿等）还可使用压电陶瓷传声器，探管传声器，强指向性传声器以及声望远镜等。
常用的噪声测量仪器主要如下。
（1）声级计
声级计包括传声器、放大器和已校准的衰减器。计权网络，检波网络，已经校准的电压表，可以直读声级，适用范围为35～150 dB，符合IEC—651标准。相似的还有脉冲声级计，频率相应较宽（2 Hz～70 kHz）。
（2）噪声频谱分析器
该分析器用以进行噪声的频谱分析，把复杂的噪声信号分解为各个频带分量，并求出信号能量分布与频率的关系，主要使用带通式滤波器，每次只允许特定频率信号通过。使用一组滤波单元，覆盖整个声频范围。
（3）噪声剂量测量
噪声对人听觉器官的损害，不仅与当时的声压级有关，还与噪声的持续时间有关。因此，提出自动测量在噪声持续时间内的累计噪声剂量测量仪。目前有满足ISO—1999标准的噪声剂量计，为个人佩带用的，有数字显示，以最高容许日暴露量的百分率表示累积噪声剂量，超过140 dB时，发出报警。
（4）声望远镜
声望远镜用于不能接近声源的噪声测量，用一种定向性很强的声接收系统，能给出噪声源的位置和强度。可以自动扫描测量，可以测量高速运动噪声源的声信号，可以进行频谱分析，给出噪声空间分布。
3.4.1.3 噪声控制
在发达的大城市，汽车、飞机、机器的噪声已经公认为三大噪声公害。日本近年的公害诉讼案中，噪声名列前茅。据统计美国有8000万人受到噪声公害，其中1/2听力受损。人在80 dB以上噪声中40 a后听力受损者占30%，150 dB会发生听力外伤。另外噪声还严重损伤神经系统，使人记忆力减退，注意力不集中，还会对语言清晰度产生影响，其危害非常严重。
频率低于20 Hz的声波称为次声，自然界的地震、火山、海潮以及人工的大爆炸、大桥和高楼振动都有次声产生。人耳听不到但能感受到，次声可引起人的心律加快，呼吸障碍等。美国环保局认为低于130 dB的不作公害，对大于130 dB的做出了安全规定。
控制噪声公害已受到各国重视，纷纷采取各种措施进行控制：
a.加强各种噪声源的研究，发展控制技术和相应隔音材料的研究工作。
b.由政府制定控制噪声的条规和颁布国家标准。我国随着城市发展较早制定了国家噪声控制标准（GB3096—82），明确规定了城市区域环境噪声标准（GB3096—93）（见表3.4.2）和机动车的噪声控制标准等，并对噪声测量方法等相关技术作了规定，保证测量数据可靠。
c.加强管理，依法严格管理城市施工和机动车辆，使城市相应区域的噪声控制在限制值之内，保证人民正常生活和工作。
表3.4.2 城市各区域噪声标准值（单位：dB）
