古人在《声类》一书中，对“噪”字的解释为“群呼烦扰也”，噪声就是一种使人“烦扰”的声音，两千年前古代对噪声的这种记载说明当时只是有人喧哗而成为烦扰人的噪声，传承中文“望字生义”的文字结构传统，“噪”字的构字主体就是由人形框架上的许多个“口”组成。在研究、学习噪声和噪声控制之前，了解以下问题是十分有益的。

1. 声音是什么

“如果森林里有一棵树倒下来，可是当时旁边一个人也没有，没有人听见这棵树倒下来的声音，这是否能说明声音的存在呢?”18世纪时，这还是一个难题(同样的例子也有很多，例如闪电与雷鸣)。对这个问题的回答，肯定的和否定的同样都行。没有唯一答案的原因在于“声音”这个词具有双重的意义。因此，要解开18世纪的这个谜，就得事先说明，究竟该把什么东西看作是声音，是把物理现象(空气中振动的传播)还是把听者的感觉看作是声音。就实质而言，前者是因，后者是果。“声音”概念的第一个定义是客观的，第二个定义是主观的。

    然而，不论从什么角度去研究声音，就是说，不论从客观的角度还是从主观的角度，不论是从物理的观点还是从生理的观点去研究，声音都具有能量。在前一种情况下，声音是像河流一样的能流。声音能够改变它所经过的介质，同时本身也为介质所改变。在后一种情况下，把声音理解为由于声波的作用使听者产生的感觉(经过听觉器官到大脑)。这种声音具有能的各种形式(因而也有从室内声能分布的规律来研究室内声场的可能)。人们依靠这种声音可以辨认出周围肉眼所不能觉察的许多崭新的性质。一个人听到声音之后，可以感到高兴或者感到恐惧，比如说，听见孩子的笑声会感到高兴，听见狼嗥则感到恐惧。我们所说的音乐是一种复杂声音的复合体，它能引起我们感情的千变万化。声音又是作为人类社会主要交际工具的言语基础，声音对人的生理、心理干预实在太强烈了，指出这一点是很重要的。此外，还有一种特殊形式的声音，即噪声。很多人聚集在一起时，噪声特别大(“群呼烦扰也”)； 噪声能引起各种痛苦的感觉，在极端的情况下，甚至能对听觉造成不可挽回的损伤。从主观感觉的观点分析声音要比对声音作客观的评价来得复杂。

一般认为，人类认识声音自语言开始。大约公元前200年，秦朝李斯的《仓颉篇》中声字写作“謦”，意为声从言，声是与语言有关的； 同时也有写作“聲”的，即声从耳，声是耳朵听到的，并逐渐通行了。这是古人对声音认识最直接的表述。到宋代关于声的知识和分类有了进一步的发展： 声是一般声音的总名，有规律的叫作“音”(乐音)，音组织起来则成“乐”，扰人的声是“噪”，人耳听到的则叫“响”。温馨的环境离不开声音的柔谐和声调的香韵。在古代，我国另一个受到重视的问题是共振现象，在欧洲却讨论不多。原因可能是共振和我国古代“天人相应”的哲学思想符合，共振称为“应”声。

2. 声学理论的研究方法

声学是研究声波的产生、传播、接收和效应的科学。声学理论问题的来源主要是自然现象或实验结果。只有深入探讨其物理因素和机理，进行物理分析，寻求最佳措施，经过数学处理，才能完成理论。物理措施和理论本身越简单越容易掌握，也越容易运用和推广。不仅

如此，只有这样的理论才真实反映事物的本质和核心。因此，中间物理分析步骤非常重要，最后结果决定于此，须特别注意。结果必须正确，但不可避免存在些许误差。一般声学计算和测量多准确到1dB(10％)，所以理论有些小误差并不碍事，只是在特殊情况下，才要求更为严格。可容许的误差范围必须明确。声学是应用学科，理论要用以预计实验结果，所以必须定量，只说明其存在是不够的，这是与纯粹学科的不同之处。在只知道声波可传播到远方时，牛顿用物理分析方法于1687年推导出声波的传播速度，求出声波的传播速度等于压力与密度之比的二次方根，方法非常巧妙，当时的大科学家没有一人看得懂他的推导，但都认为结果是有误的，因为算出的声速288m／s与当时的测量值332m／s(与现在的准确值差不多)有显著差别。到1749年欧拉看懂了牛顿的推导，并用更简单明了的推论导出牛顿公式，这时已经过了60年。又过了60年，拉普拉斯推论声波的变化应是绝热过程，压力应乘以比热比γ，声速公式c=(γp0/ρ0)1/2才完全符合实际。这说明物理分析与推论是理论发展所必需的，也说明数值正确的重要性。事实上，数值正确也需要物理分析。

3. 声学中的数学方法

在理论的推导和表达以及实验数据的处理中，数学是必需的。但是声学研究是把数学作为工具，而不是研究数学本身。声学理论要求其中数学简单、正确，数学不甚严格，无伤大雅。一般物理学家相信，自然规律都像引力、电磁力等那样是一次方、二次方等的幂数关系，而且幂数都是整数，有人说“上帝只创造了整数”，声学当然也不例外。但实际上，复杂关系不可避免，即使理论结果是复杂函数，声学家也常设法将其近似为简单解析式，虽然稍有误差(5％左右)，但便于理解、掌握和运用。穿孔板声阻抗理论的发展即是如此。在实验数据处理中，取得简单规律也需要物理分析。

赛宾混响时间公式是20世纪第一个应用声学公式，哈佛大学的赛宾(W.C.Sabine)经过物理分析得知混响时间与吸声材料的面积(吸声量)有关，为得到这个公式竟花了他5年的时间(白天教书，晚上实验、计算)!事实上，他工作3年后已获得非常丰富的实验数据，可是整理这些数据，总也得不到规律。直到后来，他发现要把房间原有的吸声量计算在内，这才得到混响时间与吸声量成反比的关系，欢喜得大叫“Eureka”(希腊文： 我找到了)，和古希腊时代阿基米德发现王冠内的含金量一样高兴! 现在国际声学界的最高奖“赛宾奖”就是以赛宾的姓氏命名的。

在这里，赛宾对室内声场运用了开创性的统计声学的分析方法。在一定条件(大空间或频率较高)下，统计声学以室内声能分布关系的统计性为基础，而可以不再考虑声的波动性，从而避免了去解复杂的由大量室内简正波组合的波动方程。室内声场的统计声学分析方法虽然不如基于波动理论的物理声学方法严格，也不如它能充分揭示室内声场的本质，但在解决室内声场的实际问题中既简单又有效，而这正符合声学研究方法的理念。

声学常数在定量和数学处理中是重要因素，在一般使用时，比较简单的近似值更为有用，哲学家言“与其忘掉准确值，不如牢记近似值”。许多论著中使用的是ICAO（International Civil Aviation Organization，国际民用航空组织）标准大气的近似值，基础是大气压1atm=105Pa，重力加速度g=9.8m／s2，温度15℃； 声速通常取340m/s，而空气中的特性阻抗常取400Pa·s/m等。这些值与标准值相差有限，但容易记、容易使用。

声波的各种量可用复数表示法。复数用于声学使其计算和测试大为简化，使声学网络分析成为可能，特别是对于以平面声波为基础的声学现象。

听觉特性和以听觉为基础的声学量表达方法和测量方法与其他物理领域有所不同。因为人对声音的感受有很大的主观性，使主观感觉可以用客观方法计算、测量，这是声学工作的一大创造，在与听觉有关的声学问题(语言、噪声、音乐等)中都很重要。

类比法是声学研究的一个便捷有效的方法，动态类比是声学系统和力学系统、电学系统统一的问题。三者本质不同，但其微分方程完全相同，因而比较成熟的电学网络中的概念、处理方法和理论完全可以移植于声学网络和力学网络，可以直接类比到微分方程的解。在某种意义下，动态类比是物理世界甚至是整个世界统一的表现。同时，电学中的阻抗概念和对电能传播的影响在声学中同样类比有效，为解释声传播控制提供了理论依据。

     电声的关系不仅仅是类同，许多电声仪器是可逆的，声场是互易的，因而电声系统也是互易的。根据互易原理，电声仪器的校准是绝对校准，无须与一个“基准”去比较，这也是声学的一大特点，其他学科是没有的。所以电子学的进步也会带动声学的发展。

4. 学习本课程的建议

（1） 培养声学兴趣

    本课程作为环境工程的一门专业课，与“三废”污染治理课程相比，往往容易被轻视，因此如何使师生都来重视这门课程是本课程教学的基础。

爱因斯坦有句名言： 兴趣是最好的老师。环境中的声音几乎无处不在，它们包含了诸如音、乐、噪、响等丰富多彩的音质，声音的感觉器官——耳朵——天天挂靠在我们的脑袋（中央处理器）上，人耳对声音的感知频率和感受比其他感觉器官更为强烈，不同的声音可以引发人们喜、怒、哀、乐、惊、躁等不同的心理感觉。在各种各样的声音和声学现象的背后，声学原理的探究自然会引起人们的兴趣，这种兴趣正是学习本课程的强大动力。激发起学生对声音和声学现象探究的浓厚兴趣，可以说是学好本课程的关键一步。

（2） 明确学习要求

对于环境工程或劳动保护专业的学生，声学并不一定是必修的课程，他们仅在《大学物理》这类基础课中接触到有限的声学基础知识。要学生在本课程中全面深入地研究声学理论是不可能的，这在课时上根本不允许； 要学生大量地运用物理分析的数学方法，也是不现实的，毕竟讲授的是噪声控制学而不是数学。数学推导和分析在本课程中要简洁明了，重在数学结论和物理意义解析及实际应用上，最终要求学生能正确地运用这些结论来分析、解决环境噪声污染的实际问题。

（3） 培养思维能力

本课程属于物理学范畴，所以也具有逻辑推理严密、推导思路清晰、理论与实际联系紧密等特点，它在分析、归纳和解决问题时的思维模式与途径具有普遍意义和类比性。在学习本课程的过程中，培养学生这种思维能力是本课程教学的根本目标，它是培养学生开拓、创新能力的基础，也是让学生终生受用的财富。

5. 关于本书

环境噪声控制工程是环境工程专业和劳动保护专业一门重要的专业课程，是物理声学的一个重要分支，也是一门涉及物理学、生理学、心理学、材料学、电子学、建筑学、机械及化工等多学科交叉的综合性、边缘性工程类学科。

本书在介绍声学物理基础知识的基础上，系统而又概括地阐述了噪声控制的原理、方法和有关工程设计计算问题。以常用的、成熟的控制技术为支撑，不拘泥于繁杂的数学过程，但注重物理分析、对物理数学结果的清晰解析与正确运用，尤其注重学习思维的完整性和对声学理论与结果的分析解读，重点在于培养学生分析问题、解决问题、工程设计以及思维与自我获取知识的能力，从而在有限的学时数内获得最大的教学效果。

本书的解题方法中，引入了关键参数的概念。所谓关键参数是指一些联系声学参数和几何参数的物理量,这些物理量在解题过程中处于关键性的环节,关键参数的把握有利于建立正确的解题思路。

考虑到噪声控制工程设计、声环境影响评价、环境监测与管理人员的需要，书中编列了噪声的标准和测量以及环境噪声影响预测评价等章节和一些常用的数据、图表曲线等资料。

本书中前后章节虽相互联系，但又具有相对独立性，可以根据教学层次和时数安排适当取舍。有条件的教学单位还可以开展一些声学实验和课程设计等实践活动。

本书每章编写时都首先有一个导读性质的本章提要（第2章每节还有本节提要），主要介绍本章（节）的教学目标、讲授思路、重点难点等。本书正文中关于噪声控制技术章节内容的表达是讲义式的： 根据讲授思路，对重要知识点进行排列，这种排列是按电影语言蒙太奇的方式进行链接的，以非文字式的语言来表达教学思路，不仅简洁明了，又是一种潜在的引导，也有利于教师制作多媒体课件。正文后视章（节）内容和需要有本章小结或本节小结，归纳总结该章（节）中重要的概念、结论与对它们的解读、分析及由此而延伸出的其他要点，是该章（节）的精华与浓缩及某种程度的延伸，也便于记忆与应用。每章（节）中的例题、思考题和实例围绕重点内容展开，具有一定的实用性和示范性。每章（节）之后的作业、习题，又可分为思考型、习题练习型及实践作业型，可以分层次帮助和考查学生对该章（节）内容的掌握程度。本书提供的习题数量较多，主要是对同类型问题给出了不同难度的习题，可根据教学需要适当选用，也可从中选择测验题、考试题，能够满足从大专到一本各层次教学的需要。一些思考题及课堂练习题直接附在相应的正文之后，以加深和检验对相关知识点的理解程度。

书中引用了许多作者与声学前辈的论著、手册等，详细的引用情况在参考文献中列出，在此，向他们表示敬意和感谢。

参与本书编写的人员有： 贺启环(第1～7章)，赵仁兴和廉静(第9章),乔维川(第8、10章)。全书由贺启环统稿。

由于编者水平和时间有限，书中难免存在错误和不足之处，切望专家、读者及广大师生批评指正。

编者

2010年11月