关于船舶噪声问题探讨

Baron

　　从生理学和心理学角度来讲，凡是使人讨厌和烦恼的、过响的、干扰妨碍人们生活、工作、学习、休息的以及对人体健康造成影响或危害的声音都是噪声。持续的、过响的噪声会损害人们的身心健康，大量的统计资料表明，噪声级在80dB以下的环境，才能保证人们长期工作而不致耳聋。随着技术的进步和船员舒适度要求的提升，船舶的噪声问题也越来越被重视，相关噪声标准也在逐渐提高。另外，随着国内客滚船和豪华邮轮项目的日益增多，客船噪声控制问题也摆在了我们面前。

　　声学物理基础
　　声波是由声源振动产生的，这个声源可以是固体、液体、或者气体，但是声音最终都是通过空气传递到人耳中。声源振动使周围空气的质点交替成为密部和疏部，声波就是通过不断地密-疏-密的变换过程传递出去。因此，声波是一种疏密波，也成为纵波。所谓纵波是指质点的振动方向和波的传播方向互相平行的波。

　　空气变密，压力就增高;空气变疏，压力就降低。因此，空气疏密的传播，就是空气压力的传播，不断变换的压力传入耳膜，引起鼓膜振动，人们就感觉到了声音。

　　声源振动，有两个重要的参数：频率和振幅。

　　频率
　　声波在不同介质中传播，频率是保持不变的。通常情况下，声源的振动是复杂的，因此，声波也是复杂的周期波。但是任何复杂的周期波都可以被认为是由多个不同频率的简谐波复合而成，这有点像化学里面，所有物质都是由那些不同的元素构成一样。

　　振幅
　　空气疏密变化，引起空气压力变化，声波引起的空气压力变化量就是声压。声压的大小与振幅成正比，声压越大，听起来也越响。其实声压是随着空气疏密交替不断变化的，但是由于频率较大，人耳分辨不出这种快速变换，听起来会感觉是一个稳定的声音。因此，我们通常谈论的声压，是指有效声压(瞬时声压的均方根值)，类似于交流电的有效电压。

　　噪声研究注重的是人的听觉感受，因此人耳的听觉范围也是噪声研究的范围。正常人耳能听到的最弱声压为2×10-5 Pa，称为人耳的“听阈”，当声压达到20 Pa时，人耳就会产生疼痛的感觉，称为人耳的“痛阈”。人耳的听觉频率范围约为20~20000 Hz。

　　声压级
　　从听阈到痛阈，声压相差一百万倍，为了方便描述声压大小，于是引入了声压级Lp

　　或

　　其中，P 为有效声压;Po 为基准声压，大小为2×10-5 Pa，也是听阈声压值。

　　除了声压级，类似地还有声功率级、声强级。

　　等响曲线
　　噪声研究注重的是人对噪声的直观感受，人对声音的第一感觉是响的程度，它与人耳对声压和频率的响应有关。换句话说，同样声压、不同频率，听起来是不一样响的;同样频率、不同声压，听起来也是不一样响的。所谓等响曲线就是不同声压、不同频率但具有同等响度的曲线。它是通过听力正常的年龄在18~25岁的120名青年男女测得的。

　　当某一频率的纯音和某声压级在1000Hz的纯音听起来同样响时，1000Hz纯音的声压级就是该待定声音的响度级，记作LN，单位为方(phon)。上图表示的就是响度级为20~100 phon的等响曲线。可以看到，在低频和高频部分，需要更大的声压级，才能达到同样的响度。

　　计权声级
　　由于等响曲线的存在，声压级的大小就不能直观表示声音的响度，为了解决这个问题，就需要对声压级进行修正。为了便于仪器直接测量，国际上都采用国际电工委员会(IEC)规定的电子计权网络：包括A、B、C、D四种按频程计权的网络。

　　其中A、B、C三种计权网络分别是由40 phon、70 phon、100 phon的等响曲线经规整化后倒置得到的。船舶噪声领域常用A计权网络，噪声衡准都是用A计权的声压级-dB(A)表示。声压级加上对应A计权网络的修正量，得到的就是A计权声压级。例如，频率100Hz的A计权修正量为-19.1dB，80dB的声压级修正后就是60.9dB(A)。

　　频谱和频程
　　通常我们听到的声音，都是复杂振动的周期波，可以分解成多个不同频率的简谐波。频谱就是表示声音在不同频率下的能量分布。频谱图是以频率为横坐标，以各频率成分的声压级为纵坐标而作出的声压级-频率的曲线图。频谱图在船舶噪声控制中起着非常重要的作用，可以明确噪声源的频谱特性，有针对性的控制噪声中声压级较高的频率成分，有效降低噪声水平。

　　如前所述，人耳听阈范围为20~20000Hz，若按1Hz来测量频谱，需要测量19981个整数频率对应的声压级，这在实际操作中难以达到，为方便起见，就把听阈频率范围分成若干个有代表性的频段，也就是频程。在噪声测量中，最常用的是倍频程和1/3倍频程。倍频程共有11个中心频率，分别为16、31.5、63、125、250、500、1000、2000、4000、8000、16000。每个中心频率f代表一个频段，频率范围为 。1/3倍频程中心频率更多，不作更多阐述。

　　声压级的叠加
　　船舶噪声源众多，因此某一位置的噪声水平是多个声压级叠加的结果。总声压级：

　　总的来说，在船舶噪声评价中，我们通常使用的是A计权声压级来衡量噪声的大小。噪声都是通过电子设备测量得到，噪声仪以数倍于20000Hz的频率采集噪声时域信号，通过快速傅里叶变换转化成频域信号，通过滤波器测出倍频程每个中心频率频程内的声压级，经过A计权网络修正以后，再累计叠加就得到了所要测量的噪声的A计权声压级。再将测量结果与噪声衡准比较，就可以知道是否满足噪声要求了。

欧阳中华

.
  这个好像跟船舶噪声关系不是很大呀. . .

李苹

您有不同吨位船的噪声谱？

李苹

想知道货轮和游轮的噪声谱分布、噪声强度有多大（尽量吨位相近的）？