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Asia Noise News

噪音、滋扰或危险

基本噪声事实

噪音通常被定义为“不需要的声音”。声音的单位是分贝,它是用压力对数计算得出的值,范围为 0 到 120 dB,其中 0 dB 是听力健康的年轻人的听力阈值,120 dB 是疼痛阈值。

我们可以说噪音是一种由振动产生的能量。当物体振动时,它会在空气粒子中引起力矩。粒子会相互碰撞并产生声波,声波会持续不断,直到耗尽能量。

快速和缓慢的振动,可以令我们的听觉感知得到高音和低音。

声音需要介质才能传播,声速约为每秒 340 米。典型噪音水平示例:

由于分贝计算的性质,我们不能将它们加在一起。

比如:

3 dB + 3 dB = 6 dB

但是…..

10 dB + 10 dB 不等于 20 dB 而是 13 dB

空气中声音的分贝(声压级)相对于 20 微帕斯卡 (μPa) = 2×10−5 Pa,这是人类能听到的最小的声音。

人类的听觉系统

人类听觉系统能够听到 20 Hz 至 20000 Hz 之间的声音。低于 20 Hz 的称为次声波,高于 20000 Hz 的称为超声波。我们听不到红外线和超声波。然而,大象可以听到低至 14 Hz 的频率,而蝙蝠可以听到高达 80000 Hz 的频率。

20 世纪 30 年代引入了一种针对人类感知的特殊噪声加权,称为 A 加权分贝,dB(A)。引入这一点是为了使噪声水平与人类听觉系统的灵敏度和物理形状保持一致。

人类基本听觉系统

当声波进入耳朵时,它们沿着耳道传播并撞击耳膜,耳膜会振动,人体中三个最小的骨头会将这些振动传递给内耳感觉器官耳蜗中的液体。感觉毛细胞会振动,将神经脉冲发送到大脑,大脑会将这些脉冲翻译给我们,我们就能感知声音!

噪音带来的危险

某些音乐中的噪音对于一个人来说可能是一种非常愉快的声音,而对于另一个人来说可能是一种可怕的噪音。从这个事实我们可以看出,噪声不仅是一个绝对值,而且很大程度上取决于接收者的心态。

然而,关于噪音的危险程度有一些明确的绝对值。

  • 一般认为安全的是每天在不超过 80 dB(A) 的环境中度过 8 小时
  • 在迪斯科舞厅度过 1 小时是不安全的,而 100 dB(A) 的音量现在很容易超越

除了明显的听力损失之外,暴露在(过高)噪音水平下还可能引起许多其他问题,例如:

  • 高血压
  • 心脏病
  • 烦恼——压力
  • 免疫系统——心身

要记住的积极的一面是,噪音引起的听力损失是 100% 可以预防的!

全球解决方案

各国政府(尤其是欧洲)了解高噪音暴露的实际成本,他们得出的结论是,保护公民免受高噪音暴露(在工作时间、娱乐以及睡眠期间)远比处理公民承受高噪音的成本更有效。与噪音有关的疾病、缺乏动力、睡眠障碍等。

他们正在投资安静的学校(最佳的学习环境)、安静的医院(病人在安静的病房里恢复得更快),实施城市规划来创建安静的区域。

当然,他们也正在执行严格的噪音法规。

世界各地的声学协会帮助提高人们的认识并与政府一起利用噪声立法。

亚洲的噪音

过去 15 年我一直住在亚洲,当然我注意到这里很吵。噪音法规(如果有的话)非常宽松,而且大多不执行。我很高兴看到声学协会在亚洲国家兴起,并且可以说服政府投资建立适当的噪音法规并执行这些法规。我很高兴能够通过提高人们对噪音危险的认识来为更安静的世界做出贡献!

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Building Accoustics

研究人员开发“声学超材料”

波士顿大学研究人员、工程学院教授张鑫和博士 Reza Ghaffarivardavagh机械工程系的学生在《物理评论 B》上发表了一篇论文,证明可以使用开放式环形结构来消除噪音,该结构按照数学上完美的规格创建,可以在保持气流的同时消除声音。

他们计算了超材料所需的尺寸和规格,以干扰传输的声波,防止声音(但不是空气)通过开放结构辐射。他们说,基本前提是超材料的形状需要能够将传入的声音发送回它们的来源处。

作为一个测试案例,他们决定创建一种可以消除扬声器声音的结构。根据他们的计算,他们模拟了最有效地消除噪音的物理尺寸。为了使这些模型栩栩如生,他们使用 3D 打印来实现由塑料制成的开放式降噪结构。

研究人员在实验室进行了尝试,将扬声器密封在 PVC 管的一端。在另一端,定制的声学超材料被固定在开口中。随着播放按钮的按下,实验性扬声器装置在实验室中悄然启动。站在房间里,仅凭听觉,你永远不会知道扬声器正在发出令人恼火的高音调。然而,如果您向 PVC 管内窥视,就会看到扬声器的低音炮在嗡嗡作响。

这种超材料环绕着管口的内周,就像一个静音按钮一样工作,直到加法里瓦达瓦伸手将其拉开。实验室里突然响起了喇叭里刺耳的音乐声。

声学超材料的工作原理 – Geonoise Asia

现在他们的原型已被证明非常有效,研究人员对他们的消声超材料如何使现实世界变得更安静有了一些重要的想法。

离家或办公室较近的风扇和暖通空调系统可以受益于声学超材料,使它们保持安静,但仍然可以使热空气或冷空气在整个建筑物内不受阻碍地循环。

Ghaffarivardavagh 和Zhang 还指出,目前用于减少交通噪音污染的隔音屏障并不美观,并看到了审美升级的空间。 他们说:“我们的结构超轻、开放且美观。每一块都可以用作瓷砖或砖块,按比例放大并建造一面消音、透水的墙,”。

Ghaffarivardavagh 说,根据他们的方法,消声超材料的形状也是完全可定制的。外部部分不需要是圆环形状才能发挥作用。

“我们可以将外部形状设计为立方体或六边形,任何东西,”他说。 “当我们想要建造一堵墙时,我们会采用六边形形状”,它可以像露天蜂窝结构一样组合在一起。

这样的墙壁可以帮助抑制多种类型的噪音。张说,即使是来自核磁共振仪强烈振动的那些。

波士顿大学医学院放射学教授、该研究的合著者斯蒂芬·安德森表示,声学超材料可能会被缩放“以适应核磁共振机器的中心孔”,从而在成像过程中保护患者免受声音的影响。

Zhang说,可能性是无限的,因为噪音缓解方法可以定制以适应几乎任何环境:“我们的想法是,我们现在可以用数学方法设计一个可以阻挡任何声音的物体”。

 

资料来源:

https://phys.org/news/2019-03-acoustic-metamaterial-cancels.html

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