古人在《聲類》一書(shū)中，對(duì)“噪”字的解釋為“群呼煩擾也”，噪聲就是一種使人“煩擾”的聲音，兩千年前古代對(duì)噪聲的這種記載說(shuō)明當(dāng)時(shí)只是有人喧嘩而成為煩擾人的噪聲，傳承中文“望字生義”的文字結(jié)構(gòu)傳統(tǒng)，“噪”字的構(gòu)字主體就是由人形框架上的許多個(gè)“口”組成。在研究、學(xué)習(xí)噪聲和噪聲控制之前，了解以下問(wèn)題是十分有益的。
　　1. 聲音是什么
　　“如果森林里有一棵樹(shù)倒下來(lái)，可是當(dāng)時(shí)旁邊一個(gè)人也沒(méi)有，沒(méi)有人聽(tīng)見(jiàn)這棵樹(shù)倒下來(lái)的聲音，這是否能說(shuō)明聲音的存在呢?”18世紀(jì)時(shí)，這還是一個(gè)難題(同樣的例子也有很多，例如閃電與雷鳴)。對(duì)這個(gè)問(wèn)題的回答，肯定的和否定的同樣都行。沒(méi)有唯一答案的原因在于“聲音”這個(gè)詞具有雙重的意義。因此，要解開(kāi)18世紀(jì)的這個(gè)謎，就得事先說(shuō)明，究竟該把什么東西看作是聲音，是把物理現(xiàn)象(空氣中振動(dòng)的傳播)還是把聽(tīng)者的感覺(jué)看作是聲音。就實(shí)質(zhì)而言，前者是因，后者是果�！奥曇簟备拍畹牡谝粋�(gè)定義是客觀的，第二個(gè)定義是主觀的。
　　然而，不論從什么角度去研究聲音，就是說(shuō)，不論從客觀的角度還是從主觀的角度，不論是從物理的觀點(diǎn)還是從生理的觀點(diǎn)去研究，聲音都具有能量。在前一種情況下，聲音是像河流一樣的能流。聲音能夠改變它所經(jīng)過(guò)的介質(zhì)，同時(shí)本身也為介質(zhì)所改變。在后一種情況下，把聲音理解為由于聲波的作用使聽(tīng)者產(chǎn)生的感覺(jué)(經(jīng)過(guò)聽(tīng)覺(jué)器官到大腦)。這種聲音具有能的各種形式(因而也有從室內(nèi)聲能分布的規(guī)律來(lái)研究室內(nèi)聲場(chǎng)的可能)。人們依靠這種聲音可以辨認(rèn)出周圍肉眼所不能覺(jué)察的許多嶄新的性質(zhì)。一個(gè)人聽(tīng)到聲音之后，可以感到高興或者感到恐懼，比如說(shuō)，聽(tīng)見(jiàn)孩子的笑聲會(huì)感到高興，聽(tīng)見(jiàn)狼嗥則感到恐懼。我們所說(shuō)的音樂(lè)是一種復(fù)雜聲音的復(fù)合體，它能引起我們感情的千變?nèi)f化。聲音又是作為人類社會(huì)主要交際工具的言語(yǔ)基礎(chǔ)，聲音對(duì)人的生理、心理干預(yù)實(shí)在太強(qiáng)烈了，指出這一點(diǎn)是很重要的。此外，還有一種特殊形式的聲音，即噪聲。很多人聚集在一起時(shí)，噪聲特別大(“群呼煩擾也”)； 噪聲能引起各種痛苦的感覺(jué)，在極端的情況下，甚至能對(duì)聽(tīng)覺(jué)造成不可挽回的損傷。從主觀感覺(jué)的觀點(diǎn)分析聲音要比對(duì)聲音作客觀的評(píng)價(jià)來(lái)得復(fù)雜。
　　一般認(rèn)為，人類認(rèn)識(shí)聲音自語(yǔ)言開(kāi)始。大約公元前200年，秦朝李斯的《倉(cāng)頡篇》中聲字寫(xiě)作“謦”，意為聲從言，聲是與語(yǔ)言有關(guān)的； 同時(shí)也有寫(xiě)作“聲”的，即聲從耳，聲是耳朵聽(tīng)到的，并逐漸通行了。這是古人對(duì)聲音認(rèn)識(shí)最直接的表述。到宋代關(guān)于聲的知識(shí)和分類有了進(jìn)一步的發(fā)展： 聲是一般聲音的總名，有規(guī)律的叫作“音”(樂(lè)音)，音組織起來(lái)則成“樂(lè)”，擾人的聲是“噪”，人耳聽(tīng)到的則叫“響”。溫馨的環(huán)境離不開(kāi)聲音的柔諧和聲調(diào)的香韻。在古代，我國(guó)另一個(gè)受到重視的問(wèn)題是共振現(xiàn)象，在歐洲卻討論不多。原因可能是共振和我國(guó)古代“天人相應(yīng)”的哲學(xué)思想符合，共振稱為“應(yīng)”聲。
　　2. 聲學(xué)理論的研究方法
　　聲學(xué)是研究聲波的產(chǎn)生、傳播、接收和效應(yīng)的科學(xué)。聲學(xué)理論問(wèn)題的來(lái)源主要是自然現(xiàn)象或?qū)嶒?yàn)結(jié)果。只有深入探討其物理因素和機(jī)理，進(jìn)行物理分析，尋求最佳措施，經(jīng)過(guò)數(shù)學(xué)處理，才能完成理論。物理措施和理論本身越簡(jiǎn)單越容易掌握，也越容易運(yùn)用和推廣。不僅如此，只有這樣的理論才真實(shí)反映事物的本質(zhì)和核心。因此，中間物理分析步驟非常重要，最后結(jié)果決定于此，須特別注意。結(jié)果必須正確，但不可避免存在些許誤差。一般聲學(xué)計(jì)算和測(cè)量多準(zhǔn)確到1dB(10％)，所以理論有些小誤差并不礙事，只是在特殊情況下，才要求更為嚴(yán)格�？扇菰S的誤差范圍必須明確。聲學(xué)是應(yīng)用學(xué)科，理論要用以預(yù)計(jì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，所以必須定量，只說(shuō)明其存在是不夠的，這是與純粹學(xué)科的不同之處。在只知道聲波可傳播到遠(yuǎn)方時(shí)，牛頓用物理分析方法于1687年推導(dǎo)出聲波的傳播速度，求出聲波的傳播速度等于壓力與密度之比的二次方根，方法非常巧妙，當(dāng)時(shí)的大科學(xué)家沒(méi)有一人看得懂他的推導(dǎo)，但都認(rèn)為結(jié)果是有誤的，因?yàn)樗愠龅穆曀?88m／s與當(dāng)時(shí)的測(cè)量值332m／s(與現(xiàn)在的準(zhǔn)確值差不多)有顯著差別。到1749年歐拉看懂了牛頓的推導(dǎo)，并用更簡(jiǎn)單明了的推論導(dǎo)出牛頓公式，這時(shí)已經(jīng)過(guò)了60年。又過(guò)了60年，拉普拉斯推論聲波的變化應(yīng)是絕熱過(guò)程，壓力應(yīng)乘以比熱比γ，聲速公式c=(γp0/ρ0)1/2才完全符合實(shí)際。這說(shuō)明物理分析與推論是理論發(fā)展所必需的，也說(shuō)明數(shù)值正確的重要性。事實(shí)上，數(shù)值正確也需要物理分析。
　　3. 聲學(xué)中的數(shù)學(xué)方法
　　在理論的推導(dǎo)和表達(dá)以及實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理中，數(shù)學(xué)是必需的。但是聲學(xué)研究是把數(shù)學(xué)作為工具，而不是研究數(shù)學(xué)本身。聲學(xué)理論要求其中數(shù)學(xué)簡(jiǎn)單、正確，數(shù)學(xué)不甚嚴(yán)格，無(wú)傷大雅。一般物理學(xué)家相信，自然規(guī)律都像引力、電磁力等那樣是一次方、二次方等的冪數(shù)關(guān)系，而且冪數(shù)都是整數(shù)，有人說(shuō)“上帝只創(chuàng)造了整數(shù)”，聲學(xué)當(dāng)然也不例外。但實(shí)際上，復(fù)雜關(guān)系不可避免，即使理論結(jié)果是復(fù)雜函數(shù)，聲學(xué)家也常設(shè)法將其近似為簡(jiǎn)單解析式，雖然稍有誤差(5％左右)，但便于理解、掌握和運(yùn)用。穿孔板聲阻抗理論的發(fā)展即是如此。在實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理中，取得簡(jiǎn)單規(guī)律也需要物理分析。
賽賓混響時(shí)間公式是20世紀(jì)第一個(gè)應(yīng)用聲學(xué)公式，哈佛大學(xué)的賽賓(W.C.Sabine)經(jīng)過(guò)物理分析得知混響時(shí)間與吸聲材料的面積(吸聲量)有關(guān)，為得到這個(gè)公式竟花了他5年的時(shí)間(白天教書(shū)，晚上實(shí)驗(yàn)、計(jì)算)!事實(shí)上，他工作3年后已獲得非常豐富的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，可是整理這些數(shù)據(jù)，總也得不到規(guī)律。直到后來(lái)，他發(fā)現(xiàn)要把房間原有的吸聲量計(jì)算在內(nèi)，這才得到混響時(shí)間與吸聲量成反比的關(guān)系，歡喜得大叫“Eureka”(希臘文： 我找到了)，和古希臘時(shí)代阿基米德發(fā)現(xiàn)王冠內(nèi)的含金量一樣高興! 現(xiàn)在國(guó)際聲學(xué)界的最高獎(jiǎng)“賽賓獎(jiǎng)”就是以賽賓的姓氏命名的。
　　在這里，賽賓對(duì)室內(nèi)聲場(chǎng)運(yùn)用了開(kāi)創(chuàng)性的統(tǒng)計(jì)聲學(xué)的分析方法。在一定條件(大空間或頻率較高)下，統(tǒng)計(jì)聲學(xué)以室內(nèi)聲能分布關(guān)系的統(tǒng)計(jì)性為基礎(chǔ)，而可以不再考慮聲的波動(dòng)性，從而避免了去解復(fù)雜的由大量室內(nèi)簡(jiǎn)正波組合的波動(dòng)方程。室內(nèi)聲場(chǎng)的統(tǒng)計(jì)聲學(xué)分析方法雖然不如基于波動(dòng)理論的物理聲學(xué)方法嚴(yán)格，也不如它能充分揭示室內(nèi)聲場(chǎng)的本質(zhì)，但在解決室內(nèi)聲場(chǎng)的實(shí)際問(wèn)題中既簡(jiǎn)單又有效，而這正符合聲學(xué)研究方法的理念。
　　聲學(xué)常數(shù)在定量和數(shù)學(xué)處理中是重要因素，在一般使用時(shí)，比較簡(jiǎn)單的近似值更為有用，哲學(xué)家言“與其忘掉準(zhǔn)確值，不如牢記近似值”。許多論著中使用的是ICAO（International Civil Aviation Organization，國(guó)際民用航空組織）標(biāo)準(zhǔn)大氣的近似值，基礎(chǔ)是大氣壓1atm=105Pa，重力加速度g=9.8m／s2，溫度15℃； 聲速通常取340m/s，而空氣中的特性阻抗常取400Pa·s/m等。這些值與標(biāo)準(zhǔn)值相差有限，但容易記、容易使用。
　　聲波的各種量可用復(fù)數(shù)表示法。復(fù)數(shù)用于聲學(xué)使其計(jì)算和測(cè)試大為簡(jiǎn)化，使聲學(xué)網(wǎng)絡(luò)分析成為可能，特別是對(duì)于以平面聲波為基礎(chǔ)的聲學(xué)現(xiàn)象。
　　聽(tīng)覺(jué)特性和以聽(tīng)覺(jué)為基礎(chǔ)的聲學(xué)量表達(dá)方法和測(cè)量方法與其他物理領(lǐng)域有所不同。因?yàn)槿藢?duì)聲音的感受有很大的主觀性，使主觀感覺(jué)可以用客觀方法計(jì)算、測(cè)量，這是聲學(xué)工作的一大創(chuàng)造，在與聽(tīng)覺(jué)有關(guān)的聲學(xué)問(wèn)題(語(yǔ)言、噪聲、音樂(lè)等)中都很重要。
　　類比法是聲學(xué)研究的一個(gè)便捷有效的方法，動(dòng)態(tài)類比是聲學(xué)系統(tǒng)和力學(xué)系統(tǒng)、電學(xué)系統(tǒng)統(tǒng)一的問(wèn)題。三者本質(zhì)不同，但其微分方程完全相同，因而比較成熟的電學(xué)網(wǎng)絡(luò)中的概念、處理方法和理論完全可以移植于聲學(xué)網(wǎng)絡(luò)和力學(xué)網(wǎng)絡(luò)，可以直接類比到微分方程的解。在某種意義下，動(dòng)態(tài)類比是物理世界甚至是整個(gè)世界統(tǒng)一的表現(xiàn)。同時(shí)，電學(xué)中的阻抗概念和對(duì)電能傳播的影響在聲學(xué)中同樣類比有效，為解釋聲傳播控制提供了理論依據(jù)。
　　電聲的關(guān)系不僅僅是類同，許多電聲儀器是可逆的，聲場(chǎng)是互易的，因而電聲系統(tǒng)也是互易的。根據(jù)互易原理，電聲儀器的校準(zhǔn)是絕對(duì)校準(zhǔn)，無(wú)須與一個(gè)“基準(zhǔn)”去比較，這也是聲學(xué)的一大特點(diǎn)，其他學(xué)科是沒(méi)有的。所以電子學(xué)的進(jìn)步也會(huì)帶動(dòng)聲學(xué)的發(fā)展。
　　4. 學(xué)習(xí)本課程的建議
　　（1） 培養(yǎng)聲學(xué)興趣
　　本課程作為環(huán)境工程的一門專業(yè)課，與“三廢”污染治理課程相比，往往容易被輕視，因此如何使師生都來(lái)重視這門課程是本課程教學(xué)的基礎(chǔ)。
　　愛(ài)因斯坦有句名言： 興趣是最好的老師。環(huán)境中的聲音幾乎無(wú)處不在，它們包含了諸如音、樂(lè)、噪、響等豐富多彩的音質(zhì)，聲音的感覺(jué)器官——耳朵——天天掛靠在我們的腦袋（中央處理器）上，人耳對(duì)聲音的感知頻率和感受比其他感覺(jué)器官更為強(qiáng)烈，不同的聲音可以引發(fā)人們喜、怒、哀、樂(lè)、驚、躁等不同的心理感覺(jué)。在各種各樣的聲音和聲學(xué)現(xiàn)象的背后，聲學(xué)原理的探究自然會(huì)引起人們的興趣，這種興趣正是學(xué)習(xí)本課程的強(qiáng)大動(dòng)力。激發(fā)起學(xué)生對(duì)聲音和聲學(xué)現(xiàn)象探究的濃厚興趣，可以說(shuō)是學(xué)好本課程的關(guān)鍵一步。
　�。�2） 明確學(xué)習(xí)要求
　　對(duì)于環(huán)境工程或勞動(dòng)保護(hù)專業(yè)的學(xué)生，聲學(xué)并不一定是必修的課程，他們僅在《大學(xué)物理》這類基礎(chǔ)課中接觸到有限的聲學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)。要學(xué)生在本課程中全面深入地研究聲學(xué)理論是不可能的，這在課時(shí)上根本不允許； 要學(xué)生大量地運(yùn)用物理分析的數(shù)學(xué)方法，也是不現(xiàn)實(shí)的，畢竟講授的是噪聲控制學(xué)而不是數(shù)學(xué)。數(shù)學(xué)推導(dǎo)和分析在本課程中要簡(jiǎn)潔明了，重在數(shù)學(xué)結(jié)論和物理意義解析及實(shí)際應(yīng)用上，最終要求學(xué)生能正確地運(yùn)用這些結(jié)論來(lái)分析、解決環(huán)境噪聲污染的實(shí)際問(wèn)題。
　�。�3） 培養(yǎng)思維能力
　　本課程屬于物理學(xué)范疇，所以也具有邏輯推理嚴(yán)密、推導(dǎo)思路清晰、理論與實(shí)際聯(lián)系緊密等特點(diǎn)，它在分析、歸納和解決問(wèn)題時(shí)的思維模式與途徑具有普遍意義和類比性。在學(xué)習(xí)本課程的過(guò)程中，培養(yǎng)學(xué)生這種思維能力是本課程教學(xué)的根本目標(biāo)，它是培養(yǎng)學(xué)生開(kāi)拓、創(chuàng)新能力的基礎(chǔ)，也是讓學(xué)生終生受用的財(cái)富。
　　5. 關(guān)于本書(shū)
　　環(huán)境噪聲控制工程是環(huán)境工程專業(yè)和勞動(dòng)保護(hù)專業(yè)一門重要的專業(yè)課程，是物理聲學(xué)的一個(gè)重要分支，也是一門涉及物理學(xué)、生理學(xué)、心理學(xué)、材料學(xué)、電子學(xué)、建筑學(xué)、機(jī)械及化工等多學(xué)科交叉的綜合性、邊緣性工程類學(xué)科。
　　本書(shū)在介紹聲學(xué)物理基礎(chǔ)知識(shí)的基礎(chǔ)上，系統(tǒng)而又概括地闡述了噪聲控制的原理、方法和有關(guān)工程設(shè)計(jì)計(jì)算問(wèn)題。以常用的、成熟的控制技術(shù)為支撐，不拘泥于繁雜的數(shù)學(xué)過(guò)程，但注重物理分析、對(duì)物理數(shù)學(xué)結(jié)果的清晰解析與正確運(yùn)用，尤其注重學(xué)習(xí)思維的完整性和對(duì)聲學(xué)理論與結(jié)果的分析解讀，重點(diǎn)在于培養(yǎng)學(xué)生分析問(wèn)題、解決問(wèn)題、工程設(shè)計(jì)以及思維與自我獲取知識(shí)的能力，從而在有限的學(xué)時(shí)數(shù)內(nèi)獲得最大的教學(xué)效果。
　　本書(shū)的解題方法中，引入了關(guān)鍵參數(shù)的概念。所謂關(guān)鍵參數(shù)是指一些聯(lián)系聲學(xué)參數(shù)和幾何參數(shù)的物理量,這些物理量在解題過(guò)程中處于關(guān)鍵性的環(huán)節(jié),關(guān)鍵參數(shù)的把握有利于建立正確的解題思路。
　　考慮到噪聲控制工程設(shè)計(jì)、聲環(huán)境影響評(píng)價(jià)、環(huán)境監(jiān)測(cè)與管理人員的需要，書(shū)中編列了噪聲的標(biāo)準(zhǔn)和測(cè)量以及環(huán)境噪聲影響預(yù)測(cè)評(píng)價(jià)等章節(jié)和一些常用的數(shù)據(jù)、圖表曲線等資料。
　　本書(shū)中前后章節(jié)雖相互聯(lián)系，但又具有相對(duì)獨(dú)立性，可以根據(jù)教學(xué)層次和時(shí)數(shù)安排適當(dāng)取舍。有條件的教學(xué)單位還可以開(kāi)展一些聲學(xué)實(shí)驗(yàn)和課程設(shè)計(jì)等實(shí)踐活動(dòng)。
　　本書(shū)每章編寫(xiě)時(shí)都首先有一個(gè)導(dǎo)讀性質(zhì)的本章提要（第2章每節(jié)還有本節(jié)提要），主要介紹本章（節(jié)）的教學(xué)目標(biāo)、講授思路、重點(diǎn)難點(diǎn)等。本書(shū)正文中關(guān)于噪聲控制技術(shù)章節(jié)內(nèi)容的表達(dá)是講義式的： 根據(jù)講授思路，對(duì)重要知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行排列，這種排列是按電影語(yǔ)言蒙太奇的方式進(jìn)行鏈接的，以非文字式的語(yǔ)言來(lái)表達(dá)教學(xué)思路，不僅簡(jiǎn)潔明了，又是一種潛在的引導(dǎo)，也有利于教師制作多媒體課件。正文后視章（節(jié)）內(nèi)容和需要有本章小結(jié)或本節(jié)小結(jié)，歸納總結(jié)該章（節(jié)）中重要的概念、結(jié)論與對(duì)它們的解讀、分析及由此而延伸出的其他要點(diǎn)，是該章（節(jié)）的精華與濃縮及某種程度的延伸，也便于記憶與應(yīng)用。每章（節(jié)）中的例題、思考題和實(shí)例圍繞重點(diǎn)內(nèi)容展開(kāi)，具有一定的實(shí)用性和示范性。每章（節(jié)）之后的作業(yè)、習(xí)題，又可分為思考型、習(xí)題練習(xí)型及實(shí)踐作業(yè)型，可以分層次幫助和考查學(xué)生對(duì)該章（節(jié)）內(nèi)容的掌握程度。本書(shū)提供的習(xí)題數(shù)量較多，主要是對(duì)同類型問(wèn)題給出了不同難度的習(xí)題，可根據(jù)教學(xué)需要適當(dāng)選用，也可從中選擇測(cè)驗(yàn)題、考試題，能夠滿足從大專到一本各層次教學(xué)的需要。一些思考題及課堂練習(xí)題直接附在相應(yīng)的正文之后，以加深和檢驗(yàn)對(duì)相關(guān)知識(shí)點(diǎn)的理解程度。
　　書(shū)中引用了許多作者與聲學(xué)前輩的論著、手冊(cè)等，詳細(xì)的引用情況在參考文獻(xiàn)中列出，在此，向他們表示敬意和感謝。
　　參與本書(shū)編寫(xiě)的人員有： 賀啟環(huán)(第1～7章)，趙仁興和廉靜(第9章),喬維川(第8、10章)。全書(shū)由賀啟環(huán)統(tǒng)稿。
　　由于編者水平和時(shí)間有限，書(shū)中難免存在錯(cuò)誤和不足之處，切望專家、讀者及廣大師生批評(píng)指正。

　　編者
　　2010年11月