我國噪聲與振動控制技術的成長歷程

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我國噪聲與振動控制技術的成長歷程

文章出處：技術資訊網責任編輯admin 閱讀量：發表時間：2021-08-26 15:31

噪聲與振動控制的危害由來已久，只是到了現代才引起人們的廣泛重視，在我國就更晚了。我國的噪聲污染其實相當嚴重，大城市的噪聲投訴曾占環境保護投訴的60%以上。多年來，我國雖然采取了很多噪聲治理和管理措施，聲環境有所改善，但是治理的速度落后于污染的速度。隨著人們物質文化生活水平的提高及環境保護意識的加強，噪聲污染投訴依然居高不下。根據每年環保部的《中國環境噪聲污染防治報告》中提供的情況來看，工業噪聲類占比約10%，建筑施工類噪聲占50%，生活噪聲占35%，交通噪聲約占5%。

面對日益嚴重威脅人類生存環境的噪聲污染,產生了噪聲控制的各種技術—吸聲、消聲、隔聲、隔振、阻尼、個人防護等,并得到了迅速的發展。
在吸聲方面,標志著近代聲學開始的著名的賽賓公式以及依林-努特生公式,加上室內波動理論、幾何聲學理論等,可以精確地計算和設計任何室內吸聲減噪工程。多孔吸聲材料、吸聲結構、共振吸聲結構、共振復合吸聲結構等一批批地開發出來,并很快地應用于建筑聲學音質控制工程和噪聲控制工程。中科院資深院士、世界著名聲學家馬大猷教授發明了微穿孔板吸聲結構并進行了深入的理論研究,將其應用在火箭發射工程中,在吸聲結構的領域中開拓了新的陣地。
在消聲方面,別洛夫和賽賓奠定了基礎。20世紀70年代后,國內外研制出了大量實用的系列化阻性消聲器、抗性消聲器以及阻抗復合消聲器。方丹群、孫家麒和潘敦銀等通過實驗研究給出了微穿孔板消聲器氣流速度與消聲量的關系,研制出了多種微穿孔板消聲器和復合消聲器。章奎生研制成功的盤式消聲器及其他消聲器很快地變成系列化產品。馬大猷、李沛滋等對小孔噴注消聲器進行了卓有成效的理論研究工作。眾多的聲學工作者和工程師們將這些新技術應用到工程實踐中,并成為系列化產品。馮瑀正、吳衛彬、呂玉恒、張敬凱、項端祈等也研制成功一系列消聲器。在以上這些工作的基礎上,我國消聲器實現了組件化、系統化、商品化。
在隔聲方面,國際上形成了建筑聲學領域成熟的隔聲理論和實踐,如隔聲質量定律以及一系列經驗公式。在我國,中國建筑科學研究院建筑物理研究所對國產各種隔聲構件進行了綜合分析,給出了國產隔聲構件傳聲損失總表。清華大學對石膏板等輕型結構進行了試驗研究,探討了層數、空氣層厚度、龍骨類型、填充料等與隔聲量的關系。同濟大學聲學研究所對上海近千戶的隔聲構件進行了調查,提出單層復合結構的準雙層墻,可使隔聲量有所增加,而重量卻可減少1/3。北京市勞動保護科學研究所、中國科學院聲學研究所、上海交通大學、上海工業院、中船總公司第九設計院、清華大學等則研制成功在工業噪聲中的空壓機、電動機、球磨機、冷凍機、燃氣輪機、多種風機、玉器硏磨機、制釘機等的隔聲罩及隔聲間。
這一時期,趙松齡、呂如榆、馮瑀正、胡俊民、吳大勝、項端祈在吸聲、隔聲材料和結構的研究方面,程明昆、戰嘉凱、劉克、孫吉民、程越在環境聲學領域的研究方面,車世光、王季卿在城市建筑聲學研究方面,張紹棟和應懷樵在聲學和振動儀器的開發方面等,都進行了頗有成效的工作。
面對日益嚴重的噪聲污染,國際標準化組織(1SO)和一些發達國家制定并頒布了系列噪聲標準。20世紀70年代,方丹群組織了由北京市勞動保護科學研究所、北京市耳硏所、北京醫學院、中科院心理所、北京市衛生防疫站等組成的大協作組,深入研究了噪聲對聽力、心血管、神經系統的影響。根據這一研究成果,為我國制定了第一個綜合性的國家噪聲標準—《工業企業噪聲衛生標準》(試行草案),1979年8月由衛生部和國家勞動總局頒發,1980年1月1日開始試行。
接著,方丹群組建了更大的研究團隊進行噪聲與振動控制領域的深入研究工作。聲學泰斗馬大猷教授擔任總顧問,噪聲振動專家、醫學專家如吳大勝、章奎生、孫家麒、陳潛、馮瑀正、張敬凱、陳道常、徐之江、虞仁興、張書珍、李琳、張家志、方至、封根泉等參加了這一具有歷史意義的工作。經過五年的努力,研究者對全國1034個工廠的11794個噪聲源進行了測試分析,對62726個工人的噪聲暴露狀況進行了調查研究,深入探討噪聲的生理效應,特別是開展噪聲對心、腦影響的電子計算機分析,得出:噪聲級與腦電功能指數的線性關系;職業性噪聲暴露耳聾陽性率與噪聲級的關系;職業性噪聲暴露神經衰弱癥候群與噪聲級的關系;噪聲煩惱程度與噪聲級的線性關系;噪聲與電話通話干擾的關系。在以上基礎上,給出了工業企業廠區內各類地點噪聲標準,即工業企業噪聲控制設計規范初稿。為了給這項噪聲標準提供依據,規范編制組在全國13個省市40個企業組織進行了近百項噪聲控制工作試點,控制工程實踐涉及了風機、壓縮機、內燃機、鍋爐排氣放空、球磨機、空氣錘、剁齒機、繞線機、手動砂輪機、軸承鋼球銼球機、光球機等噪聲源,95%的項目達到了噪聲降至90B(A)以下的要求。這一大規模的工程實踐不僅為噪聲控制設計提供了范例,同時進行了經濟測算,治理費用可以承受。這樣,幾乎傾全國噪聲界與相關工業界之力研究和編制的標準規范于1985年12月由中華人民共和國國家計劃委員會正式批準并頒布,定名為中華人民共和國國家標準GB87-85《工業企業噪聲控制設計規范》。這一標準經原主編單位北京市勞動保護科學研究所于2012年修訂,現在標準號為GB50087-2013,名稱仍為《工業企業噪聲控制設計規范》。
20世紀80年代,另一個重要的綜合性噪聲標準—《城市區域環境噪聲標準》,由中國科學院聲學研究所主編,北京市勞動保護科學研究所、同濟大學、北京市環境監測站參與編制,經國務院環境保護領導小組頒布,于1982年發布執行,1993年第一次修訂,定名為GB3096-1993《城市區域環境噪聲標準》和GB/T 14623—1993《城市區域環境噪聲測量方法》。2008年第二次修訂,將上述兩個標準合二為一,成為現行的標準,即GB309-2008《聲環境質量標準》。
噪聲領域這一系列大規模的活動,使我國的噪聲治理工作從單機單項進入整個工廠和區域環境綜合治理的新階段,由少數科研設計單位自發研究進入政府管理有章可循、有法可依的新階段,使噪聲控制從少數聲學單位的科學研究發展到工程技術界廣泛應用到工程實踐和產品設計中的新階段,噪聲問題正式列入國家環境保護“四大重點”之一。
噪聲控制工程界的學術活動也活躍起來。為了籌建全國性的環境保護和勞動保護學會的噪聲振動專業委員會,以及發起全國性的噪聲控制工程學術會議,在方丹群教授的發起和組織下,于1981年11月在浙江黃巖召開了籌備會議,參加會議的有方丹群、章奎生、呂玉恒、孫家麒、謝賢宗、陳潛、應汝才、董金英、程越、章榮發、俞達鏞等。這次會議成立了兩個全國性學會的噪聲控制專業委員會,并決定于1982年9月在安徽黃山召開首屆全國噪聲控制工程學術會議(又稱第一屆全國環境噪聲及控制工程學術會議)。黃山會議如期召開,有105個單位160余名代表參加,發表論文170多篇。馬大猷院士在大會上作了題為《國外噪聲控制新進展》的特邀報告,方丹群教授作了《我國噪聲控制十年進展》報告,章奎生教授作了《國內外空間吸聲體發展概況》報告。在此之后,每2~3年召開一次全國性學術會議,從1981年籌備至2017年底,開了15屆全國噪聲與振動控制工程學術會議。據統計,共發表論文1650篇,出席人數2210人,前四屆由方丹群教授主持,后幾屆先后由李炳光、程明昆、章奎生、邵斌主持。馬大猷院士有七屆親自赴會并作主題報告。全國性學術會議的召開,有力地促進了我國噪聲與振動控制技術的發展、進步和提高。1987年,第十六屆國際噪聲控制工程學術會議( Inter-Noise87)在北京召開,馬大猷院士擔任大會主席,國內外聲學專家齊聚北京,我國的噪聲控制成就已引起了全世界同行的注意和重視。
20世紀80年代,噪聲控制方面一批書籍相繼出版。如LL. Beranek教授1971年出版的《 Noise And Vibration Control》, LL. Faulkner教授1976年出版的《 Handbook of IndustrialNoise Control》,C.M. Harris教授1979年出版的《 Handbook of Noise Control》。國內書籍有馬大猷教授1983年出版的《聲學手冊》、1987年出版的《噪聲控制學》,方丹群教授1978年出版的《空氣動力性噪聲與消聲器》,方丹群、王文奇、孫家麒1986年出版的《噪聲控制》,趙松齡教授1985年出版的《噪聲的降低與隔離》,鄭長聚、洪宗輝等1988年出版的《環境噪聲控制工程》,呂玉恒等988年出版的《噪聲與振動控制設備及材料選用手冊》,任文堂1989年出版的《工業噪聲和振動控制技術》,孫家麒等1989年出版的《振動危害和控制技術》等。以嚴濟寬教授為主編的專業刊物《噪聲與振動控制》1982出版至今。據不完全統計,新中國成立以來,我國出版的噪聲和振動專業方面的著(譯)作共計有375本,其中聲學基礎35本,手冊術語24本,噪聲控制122本,建筑聲學95本,振動控制68本,聲學測量31本。

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