觀賞植物對室內(nèi)低頻噪聲影響的實(shí)驗(yàn)研究

　　摘 要：低頻噪聲是室內(nèi)環(huán)境污染的重要組成部分。利用觀賞植物的遮擋反射作用，可有效增加吸收面表面積，降低噪聲聲壓級。在簡要討論低頻噪聲來源及室內(nèi)聲場理論的基礎(chǔ)上，利用雙通道聲學(xué)分析儀及噪聲統(tǒng)計(jì)分析儀，針對四種觀賞植物進(jìn)行室內(nèi)低頻噪聲聲場的影響實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，觀賞類植物對室內(nèi)噪聲的聲壓級、房間混響時(shí)間有一定的作用，降噪量受植物的體形大小、葉面尺寸、葉片數(shù)量等因素影響。
　　關(guān)鍵詞：低頻噪聲 室內(nèi)觀賞植物 降噪 實(shí)驗(yàn)研究
　　中圖分類號:TB53 文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A 文章編號:1672-3791(2011)04(a)-0000-00
　　
　　
　　通常人們認(rèn)為只有聲級較高的噪聲才可對室內(nèi)環(huán)境造成污染，如道路交通噪聲、商業(yè)活動(dòng)噪聲、工業(yè)生產(chǎn)噪聲等[1]。隨著科技的進(jìn)步和人民物質(zhì)文化生活水平的提高，直接為人們生活提供便利服務(wù)的各種動(dòng)力設(shè)備，如抽油煙機(jī)、熒光屏鎮(zhèn)流器、空調(diào)室外機(jī)、電冰箱、電腦等設(shè)備的使用，使得室內(nèi)噪聲環(huán)境發(fā)生了重大變化。一些低頻低噪聲級的環(huán)境噪聲正成為室內(nèi)噪聲的主要成分。本文在分別簡要闡述低頻噪聲來源及室內(nèi)聲場理論的基礎(chǔ)上，實(shí)驗(yàn)分析觀賞植物對室內(nèi)噪聲聲壓級、室內(nèi)混響時(shí)間及降噪量的影響，為利用觀賞植物進(jìn)行室內(nèi)降噪提供了實(shí)驗(yàn)依據(jù)。
　　
　　1 低頻噪聲定義及來源
　　低頻噪聲是指以低頻成分為主的噪聲，相對于中頻和高頻噪聲而言，沒有明顯的界限。研究者通常根據(jù)自己的研究需要定義不同頻率范圍的噪聲為低頻噪聲。一般來說，對于環(huán)境噪聲問題，將低頻噪聲的下限定義在頻率20Hz，該頻率即人可聽頻率的下限，而對于低頻噪聲的上限，學(xué)界目前還沒有統(tǒng)一定論，通常從100~250Hz不等[2]。室內(nèi)典型的低頻噪聲污染源主要是一些低頻機(jī)械振動(dòng)，如電梯、變壓器、地下車庫、燃燒、抽風(fēng)機(jī)、家用電器、自來水泵等，以及電磁激勵(lì)所產(chǎn)生的低頻噪聲。其中，家用電器是形成室內(nèi)低頻噪聲的主要來源和重要因素。低頻噪聲的聲學(xué)特征是噪聲頻譜上聲壓級峰值對應(yīng)的中心頻率往往處于低頻頻段上，中高頻的聲壓級相對較低，頻譜呈低頻特性。
　　
　　2 室內(nèi)聲場理論[3-5]
　　當(dāng)聲源放置在室內(nèi)時(shí)，受聲點(diǎn)出了接收到直接從聲源輻射的聲能外，還接收到墻壁及其他物體反射的聲能，此時(shí)聲場分布的情況較戶外自由聲場復(fù)雜得多。一般根據(jù)聲場傳播過程，將聲場分為直達(dá)聲場和混響聲場。
　　2.1 聲壓級
　　聲壓是衡量聲音大小的度量，聲壓級是聲壓與基準(zhǔn)聲壓比值的對數(shù)形式。對于聲功率為的點(diǎn)聲源，距離為的直達(dá)聲場聲壓級為：
　　 (1)
　　式中，為點(diǎn)聲源的聲功率級； 為指向性因子，當(dāng)點(diǎn)聲源置于無限空間時(shí)，，當(dāng)置于剛性無限大平面上時(shí)，，當(dāng)置于兩個(gè)剛性平面的交線上時(shí)，，當(dāng)置于三個(gè)剛性平面交角上時(shí)，。
　　設(shè)混響聲場為理想的擴(kuò)散聲場，其相應(yīng)的聲壓級為：
　　 (2)
　　式中，為房間常數(shù)，單位。
　　則由直達(dá)聲場和混響聲場疊加得到的總聲場的聲壓級為：
　　 (3)
　　2.2 混響時(shí)間
　　混響時(shí)間是指在混響過程中，聲能密度衰減到原來的百萬分之一，即衰減60dB所需的時(shí)間。修正的混響時(shí)間為：
　　 (4)
　　式中，為房間容積，單位；為房間內(nèi)表面積，單位；為房間的平均吸聲系數(shù)，即被吸收的聲能占入射聲能的比率；為聲強(qiáng)在空氣中的衰減系數(shù)。
　　2.3 吸聲降噪量
　　利用吸聲系數(shù)和混響時(shí)間的關(guān)系，可以得到吸聲降噪量為：
　　 (5)
　　式中，、分別為室內(nèi)設(shè)置吸聲裝置前后的混響時(shí)間。
　　
　　3 實(shí)驗(yàn)測試及結(jié)果分析
　　 實(shí)驗(yàn)在封閉室內(nèi)環(huán)境中進(jìn)行，采用聲望VS302USB雙通道聲學(xué)分析儀進(jìn)行噪聲信號的模擬和混響時(shí)間的測量，采用AWA6218B型噪聲統(tǒng)計(jì)分析儀及AWA5721濾波器進(jìn)行倍頻程頻譜分析。實(shí)驗(yàn)中采用的觀賞植物為綠蘿、非洲茉莉、馬尾鐵、也門鐵四種。
　　
　　
　　從圖1中可以看出，當(dāng)室內(nèi)放置觀賞植物后，房間內(nèi)的噪聲平均聲壓級有一定的下降。綠蘿對噪聲聲壓級的影響最為明顯。在聲源的升功率不變的情況下，混響聲場的聲壓級由房間常數(shù)或吸收面的表面積決定，當(dāng)房間中放置觀賞植物時(shí)，植物的葉面對聲波產(chǎn)生吸收，從而加大了吸收面的表面積，使得房間常數(shù)增大，聲場的聲壓級減小。植物的葉面、體型越大，噪聲聲壓級下降也越明顯。
　　
　　
　　從圖2中可以看出，在房間放置觀賞植物后，房間的混響時(shí)間有了一定改變。多次重復(fù)實(shí)驗(yàn)表明，混響時(shí)間減小的重復(fù)性很好，可見室內(nèi)植物對聲波具有一定吸收作用。從混響時(shí)間效果看，葉形尺寸越大，對房間混響時(shí)間的影響也越明顯。將圖2的監(jiān)測結(jié)果代入公式（5），可得到降噪量，如圖3所示。從圖中可以看到，觀賞植物對降低室內(nèi)噪聲作用明顯，其中，大體形、大葉面、多葉量的觀賞植物對室內(nèi)噪聲的降噪作用最為明顯。
　　
　　4 結(jié)語
　　觀賞類植物對室內(nèi)低頻噪聲的傳播路徑進(jìn)行遮擋后，噪聲的聲壓級可產(chǎn)生一定下降，房間混響時(shí)間也將發(fā)生變化，由此產(chǎn)生室內(nèi)的吸聲降噪作用，降噪量受植物的體形大小、葉面尺寸、葉片數(shù)量等因素影響。
　　
　　參考文獻(xiàn)
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