在物理学里,噪声的强弱通常用分贝来表示。噪声共分7个等级,从零开始,每增加20分贝,就增加一个等级。当噪声在0—20分贝时,我们感觉很静;20—40分贝时,也是安静的;超过45分贝的声音就会干扰人睡眠;80分贝的噪声会使人感到吵闹、烦躁;超过90分贝,就会影响人的健康;100分贝的噪声会影响人的听力;120分贝的噪声可以使人暂时“耳聋”;在几米以内听到140分贝以上的噪声,人会变成聋子,甚至可能突然发生脑溢血,或者心脏停止跳动。
有人做过调查研究,长期生活在60分贝的噪声中,会使人感到心慌和厌倦,工作效率降低。长期生活在85—90分贝噪声下的人会患噪声病,出现头昏脑涨、失眠多梦、全身乏力、食欲不好、记忆力减退等症状。下面的调查数据,令人信服地说明了噪声的危害:一个噪声为94—106分贝的车间,有4.5%的人耳聋,38%的人耳鸣,30%的人失眠,36%的人记忆力减退。
由于工业生产的过于集中,交通拥挤,噪声源增多,噪声已经成了一种比较严重的公害。从某种意义上说,现代科技是这些噪声的真正元凶,因此人们准备“以其人之道,还治其人之身”,利用高新技术来消除噪声。
如何来对付噪声呢?一是采用一种被动的方法,即寻求更好的声音隔离。现在各种高效能的隔音材料、设备正在研制中,有一种隔声夹层玻璃已被使用。通过这种玻璃,噪声可减少27分贝。安装上这样的玻璃,基本上可以避免室外噪声的干扰。但采用声音隔离的方法是治标不治本,人们更感兴趣的是一种防患于未然的方案。现在科学家们正研究一种更有效的消声法,那就是“以毒攻毒”的方法,用声音消除噪声。假如能有一种声音,它与要消除的噪声在强度上、频率上完全一样,但在振动方向上是相反的,那么,在这两种声音同时作用之下的空气,所受到的拉力和压力相等,空气分子就不发生振动,从而达到消除噪声的目的。从理论上说,这种方法简单,但实现起来却比较困难。
英国南安普顿大学声学与振动研究所信号处理与控制小组近年来一直在研究一种所谓有源噪声控制的方法。这种方法就是利用麦克风探测到噪声源,并产生与之对应的反相波。由于大多数噪声并非来自点源的单一不变的频率,而是不断变化的复合频率波,因此为了产生抵消信号,就必须实时分析噪声,并预测其未来行为。20世纪80年代末期,这个小组研究出这种复杂的电子控制机械,并将其试用于飞机上,结果对低频噪声的衰减较为明显。已有多家航空公司计划采用上述降噪声装置。针对综合噪声,已有几家公司推出了所谓的“有源”耳机,供商业及军用飞机驾驶员使用。它还可以减少背景噪声,提高音乐清晰度。
对大型喷气式飞机而言,噪声有两个来源,一是起飞时燃烧产生的轰鸣,另一是风扇推动空气发出的啸鸣声。为此,美国的专家们研制出一排12个有源翼板置于发动机两侧,由压电陶瓷制动器驱动,发出消声波。虽然此技术还未用于大型客机,但已走出了实验室,在一些商用飞机上试用,可使发动机噪声衰减为原来的十分之一。专家还设想,今后可能将这种制动器以及传感器缩制到单层薄膜上,既可以用这种材料制造机翼,还可将之作为“声学墙布”安装在建筑物中,以阻挡来自外界的噪声。这种智能建筑,其外部就如人的皮肤,可通过传感器感知外来的噪声,并通过自身主动的振动来消除之。这一设想一旦付诸实现,将对整个建筑界带来巨大影响。
知识链接
按照国际标准,在繁华市区,室外的噪声,白天不能超过55分贝,夜间不能超过45分贝;一般居住区,白天不能超过45分贝,夜间不能超过35分贝。我国则规定:医院病房、住宅卧室、宾馆客房等以休息睡眠为主、需要保证安静的房间,夜间噪声不得超过30分贝,白天不得超过40分贝。
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