摘 要：低频噪声是室内环境污染的重要组成部分。利用观赏植物的遮挡反射作用，可有效增加吸收面表面积，降低噪声声压级。在简要讨论低频噪声来源及室内声场理论的基础上，利用双通道声学分析仪及噪声统计分析仪，针对四种观赏植物进行室内低频噪声声场的影响实验。实验结果表明，观赏类植物对室内噪声的声压级、房间混响时间有一定的作用，降噪量受植物的体形大小、叶面尺寸、叶片数量等因素影响。
关键词：低频噪声 室内观赏植物 降噪 实验研究
中图分类号:TB53 文献标识码:A 文章编号:1672-3791(2011)04(a)-0000-00
通常人们认为只有声级较高的噪声才可对室内环境造成污染，如道路交通噪声、商业活动噪声、工业生产噪声等[1]。随着科技的进步和人民物质文化生活水平的提高，直接为人们生活提供便利服务的各种动力设备，如抽油烟机、荧光屏镇流器、空调室外机、电冰箱、电脑等设备的使用，使得室内噪声环境发生了重大变化。一些低频低噪声级的环境噪声正成为室内噪声的主要成分。本文在分别简要阐述低频噪声来源及室内声场理论的基础上，实验分析观赏植物对室内噪声声压级、室内混响时间及降噪量的影响，为利用观赏植物进行室内降噪提供了实验依据。
1 低频噪声定义及来源
低频噪声是指以低频成分为主的噪声，相对于中频和高频噪声而言，没有明显的界限。研究者通常根据自己的研究需要定义不同频率范围的噪声为低频噪声。一般来说，对于环境噪声问题，将低频噪声的下限定义在频率20Hz，该频率即人可听频率的下限，而对于低频噪声的上限，学界目前还没有统一定论，通常从100~250Hz不等[2]。室内典型的低频噪声污染源主要是一些低频机械振动，如电梯、变压器、地下车库、燃烧、抽风机、家用电器、自来水泵等，以及电磁激励所产生的低频噪声。其中，家用电器是形成室内低频噪声的主要来源和重要因素。低频噪声的声学特征是噪声频谱上声压级峰值对应的中心频率往往处于低频频段上，中高频的声压级相对较低，频谱呈低频特性。
2 室内声场理论[3-5]
当声源放置在室内时，受声点出了接收到直接从声源辐射的声能外，还接收到墙壁及其他物体反射的声能，此时声场分布的情况较户外自由声场复杂得多。一般根据声场传播过程，将声场分为直达声场和混响声场。
2.1 声压级
声压是衡量声音大小的度量，声压级是声压与基准声压比值的对数形式。对于声功率为的点声源，距离为的直达声场声压级为：
(1)
式中，為点声源的声功率级； 为指向性因子，当点声源置于无限空间时，，当置于刚性无限大平面上时，，当置于两个刚性平面的交线上时，，当置于三个刚性平面交角上时，。
设混响声场为理想的扩散声场，其相应的声压级为：
(2)
式中，为房间常数，单位。
则由直达声场和混响声场叠加得到的总声场的声压级为：
(3)
2.2 混响时间
混响时间是指在混响过程中，声能密度衰减到原来的百万分之一，即衰减60dB所需的时间。修正的混响时间为：
(4)
式中，为房间容积，单位；为房间内表面积，单位；为房间的平均吸声系数，即被吸收的声能占入射声能的比率；为声强在空气中的衰减系数。
2.3 吸声降噪量
利用吸声系数和混响时间的关系，可以得到吸声降噪量为：
(5)
式中，、分别为室内设置吸声装置前后的混响时间。
3 实验测试及结果分析
实验在封闭室内环境中进行，采用声望VS302USB双通道声学分析仪进行噪声信号的模拟和混响时间的测量，采用AWA6218B型噪声统计分析仪及AWA5721滤波器进行倍频程频谱分析。实验中采用的观赏植物为绿萝、非洲茉莉、马尾铁、也门铁四种。
从图1中可以看出，当室内放置观赏植物后，房间内的噪声平均声压级有一定的下降。绿萝对噪声声压级的影响最为明显。在声源的升功率不变的情况下，混响声场的声压级由房间常数或吸收面的表面积决定，当房间中放置观赏植物时，植物的叶面对声波产生吸收，从而加大了吸收面的表面积，使得房间常数增大，声场的声压级减小。植物的叶面、体型越大，噪声声压级下降也越明显。
从图2中可以看出，在房间放置观赏植物后，房间的混响时间有了一定改变。多次重复实验表明，混响时间减小的重复性很好，可见室内植物对声波具有一定吸收作用。从混响时间效果看，叶形尺寸越大，对房间混响时间的影响也越明显。将图2的监测结果代入公式（5），可得到降噪量，如图3所示。从图中可以看到，观赏植物对降低室内噪声作用明显，其中，大体形、大叶面、多叶量的观赏植物对室内噪声的降噪作用最为明显。
4 结语
观赏类植物对室内低频噪声的传播路径进行遮挡后，噪声的声压级可产生一定下降，房间混响时间也将发生变化，由此产生室内的吸声降噪作用，降噪量受植物的体形大小、叶面尺寸、叶片数量等因素影响。
参考文献
[1] 翟国庆,张邦俊,童美萍.室内窄带低频噪声烦恼度与治理对策研究[J].浙江大学学报（理学版）,2002,29(1).
[2] 张邦俊,翟国庆,潘仲麟.环境噪声学[M].浙江大学出版社,2001,09.
[3] 马大猷.论室内声场[J].声学学报,2003,28(2).
[4] 马大猷.室内稳态声场[J].声学学报,1994.
[5] 马大猷.声学手册[M].北京:科学出版社,2004.