1. 噪声基础：声音的物理特性与人耳听觉特性
各位好，我是老张。干风电噪声这行快十五年了。今天咱们聊聊最基础的东西——声音到底是个啥玩意儿。
很多人觉得噪声分析就是拿个声级计测一测，然后套公式算算距离。其实没那么简单。你想想看，要是连声音的基本脾气都没摸透，后面那些防护距离的设定，说白了就是瞎蒙。
1.1 声音的物理特性
声音的本质是什么？是振动。空气被扰动，形成疏密波，传到耳朵里，我们就听到了。就这么简单。
频率与波长
频率，单位是赫兹（Hz），表示每秒振动多少次。人耳能听到的范围大概是20Hz到20000Hz。低于20Hz的叫次声波，高于20000Hz的叫超声波。风电噪声里，我们最关心的是低频段——20Hz到500Hz左右。
波长呢？就是声波在一个周期内传播的距离。公式很简单：
λ = c / f其中λ是波长（米），c是声速（空气中约340m/s），f是频率（Hz）。
举个例子。一台2MW的风机，叶片通过频率大概在1Hz左右。算一下波长：340/1 = 340米。嗯，你没看错，三百多米。这就是为什么低频噪声能传那么远——波长长，绕射能力强，山包、树林都挡不住。
关键点：低频噪声的波长长，传播距离远，衰减慢。这是风电噪声治理的难点所在。
声压、声强、声功率
这三个概念容易搞混。我简单说说。
声压：声音造成的压力变化。单位是帕斯卡（Pa）。人耳能听到的最小声压是2×10⁻⁵ Pa，痛阈大概是20 Pa。你看，差了100万倍。所以直接用线性单位很不方便。
声强：单位面积上的声功率。单位是W/m²。它和声压的平方成正比。
声功率：声源在单位时间内辐射的总能量。单位是瓦（W）。这是声源本身的属性，跟距离没关系。
实际工作中，我们常用的是声压级（SPL）和声功率级（SWL），单位都是分贝（dB）。
SPL = 20 × log₁₀(p / p₀)
SWL = 10 × log₁₀(W / W₀)p₀是参考声压（2×10⁻⁵ Pa），W₀是参考声功率（10⁻¹² W）。
我的经验：做现场测量时，我习惯先测背景噪声。有一次在内蒙古的项目，风大的时候背景噪声本身就很高，风机那点噪声根本测不出来。后来我等到凌晨风速降下来才补测的数据。嗯，这个坑我踩过。
1.2 人耳听觉特性
人耳不是个公平的测量仪器。它对不同频率的敏感度不一样。说白了，同样声压级的声音，高频听着就比低频响。
A计权
为了模拟人耳的听觉特性，我们引入了计权网络。最常用的是A计权。它把人耳不敏感的低频部分衰减掉，高频部分稍微提升一点。
看个数据：
| 频率（Hz） | A计权修正值（dB） |
|---|---|
| 31.5 | -39.4 |
| 63 | -26.2 |
| 125 | -16.1 |
| 250 | -8.6 |
| 500 | -3.2 |
| 1000 | 0 |
| 2000 | +1.2 |
| 4000 | +1.0 |
你看，31.5Hz的低频要被扣掉39.4分贝。这就是为什么风机噪声用A计权测出来往往不高，但居民还是觉得吵——因为A计权把低频成分给低估了。
注意：我曾经遇到一个项目，环评报告里写的噪声值完全达标，但居民投诉不断。后来一查，问题就出在A计权上。低频噪声被严重低估了。所以现在我做项目，除了A计权，一定会看1/3倍频程的频谱数据。
响度级
响度级的单位是方（phon）。它表示一个声音听起来有多响。1000Hz纯音的声压级数值，就等于它的响度级数值。其他频率的声音，需要和1000Hz纯音做比较才能确定响度级。
举个例子。一个50Hz、80dB的声音，听起来和1000Hz、70dB的声音一样响。那么它的响度级就是70方。
这玩意儿在风电噪声里有什么用？我告诉你，很有用。因为风机噪声主要是低频，用响度级来评估，比单纯用A计权声压级更接近人的真实感受。
1.3 噪声源分类
风电噪声源，我习惯分成三类：
- 机械噪声：齿轮箱、发电机、轴承这些转动部件产生的。特点是频率相对较高，有规律性。
- 空气动力噪声：叶片与空气相互作用产生的。这是风机最主要的噪声源。低频成分多，宽带特性明显。
- 结构噪声：塔筒、叶片等结构振动辐射的噪声。往往和机械噪声耦合在一起。
实际项目中，这三类噪声是混在一起的。你很难把它们完全分开。但做预测的时候，必须分别建模，最后再叠加。
核心逻辑：噪声预测不是算一个总数就完事了。你得知道每个频段、每个声源的贡献量，才能精准设定防护距离。
知识体系框架
下面这张图，是我自己梳理的本章知识结构。你看一眼，心里就有数了。
这张图把本章的三个核心模块串起来了。左边是物理基础，中间是听觉特性，右边是噪声源分类。三者缺一不可。
好了，这一章就到这里。记住一句话：搞噪声预测，先搞懂声音的脾气。后面咱们再聊怎么测、怎么算、怎么设防护距离。