古人在《聲類》一書中，對“噪”字的解釋為“群呼煩擾也”，噪聲就是一種使人“煩擾”的聲音，兩千年前古代對噪聲的這種記載說明當時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“口”組成。在研究、學習噪聲和噪聲控制之前，了解以下問題是十分有益的。
　　1. 聲音是什么
　　“如果森林里有一棵樹倒下來，可是當時旁邊一個人也沒有，沒有人聽見這棵樹倒下來的聲音，這是否能說明聲音的存在呢?”18世紀時，這還是一個難題(同樣的例子也有很多，例如閃電與雷鳴)。對這個問題的回答，肯定的和否定的同樣都行。沒有唯一答案的原因在于“聲音”這個詞具有雙重的意義。因此，要解開18世紀的這個謎，就得事先說明，究竟該把什么東西看作是聲音，是把物理現(xiàn)象(空氣中振動的傳播)還是把聽者的感覺看作是聲音。就實質(zhì)而言，前者是因，后者是果�！奥曇簟备拍畹牡谝粋�定義是客觀的，第二個定義是主觀的。
　　然而，不論從什么角度去研究聲音，就是說，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還是從生理的觀點去研究，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)過的介質(zhì)，同時本身也為介質(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者產(chǎn)生的感覺(經(jīng)過聽覺器官到大腦)。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)律來研究室內(nèi)聲場的可能)。人們依靠這種聲音可以辨認出周圍肉眼所不能覺察的許多嶄新的性質(zhì)。一個人聽到聲音之后，可以感到高興或者感到恐懼，比如說，聽見孩子的笑聲會感到高興，聽見狼嗥則感到恐懼。我們所說的音樂是一種復雜聲音的復合體，它能引起我們感情的千變?nèi)f化。聲音又是作為人類社會主要交際工具的言語基礎(chǔ)，聲音對人的生理、心理干預實在太強烈了，指出這一點是很重要的。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，噪聲特別大(“群呼煩擾也”)； 噪聲能引起各種痛苦的感覺，在極端的情況下，甚至能對聽覺造成不可挽回的損傷。從主觀感覺的觀點分析聲音要比對聲音作客觀的評價來得復雜。
　　一般認為，人類認識聲音自語言開始。大約公元前200年，秦朝李斯的《倉頡篇》中聲字寫作“謦”，意為聲從言，聲是與語言有關(guān)的； 同時也有寫作“聲”的，即聲從耳，聲是耳朵聽到的，并逐漸通行了。這是古人對聲音認識最直接的表述。到宋代關(guān)于聲的知識和分類有了進一步的發(fā)展： 聲是一般聲音的總名，有規(guī)律的叫作“音”(樂音)，音組織起來則成“樂”，擾人的聲是“噪”，人耳聽到的則叫“響”。溫馨的環(huán)境離不開聲音的柔諧和聲調(diào)的香韻。在古代，我國另一個受到重視的問題是共振現(xiàn)象，在歐洲卻討論不多。原因可能是共振和我國古代“天人相應”的哲學思想符合，共振稱為“應”聲。
　　2. 聲學理論的研究方法
　　聲學是研究聲波的產(chǎn)生、傳播、接收和效應的科學。聲學理論問題的來源主要是自然現(xiàn)象或?qū)嶒灲Y(jié)果。只有深入探討其物理因素和機理，進行物理分析，尋求最佳措施，經(jīng)過數(shù)學處理，才能完成理論。物理措施和理論本身越簡單越容易掌握，也越容易運用和推廣。不僅如此，只有這樣的理論才真實反映事物的本質(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。一般聲學計算和測量多準確到1dB(10％)，所以理論有些小誤差并不礙事，只是在特殊情況下，才要求更為嚴格。可容許的誤差范圍必須明確。聲學是應用學科，理論要用以預計實驗結(jié)果，所以必須定量，只說明其存在是不夠的，這是與純粹學科的不同之處。在只知道聲波可傳播到遠方時，牛頓用物理分析方法于1687年推導出聲波的傳播速度，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，當時的大科學家沒有一人看得懂他的推導，但都認為結(jié)果是有誤的，因為算出的聲速288m／s與當時的測量值332m／s(與現(xiàn)在的準確值差不多)有顯著差別。到1749年歐拉看懂了牛頓的推導，并用更簡單明了的推論導出牛頓公式，這時已經(jīng)過了60年。又過了60年，拉普拉斯推論聲波的變化應是絕熱過程，壓力應乘以比熱比γ，聲速公式c=(γp0/ρ0)1/2才完全符合實際。這說明物理分析與推論是理論發(fā)展所必需的，也說明數(shù)值正確的重要性。事實上，數(shù)值正確也需要物理分析。
　　3. 聲學中的數(shù)學方法
　　在理論的推導和表達以及實驗數(shù)據(jù)的處理中，數(shù)學是必需的。但是聲學研究是把數(shù)學作為工具，而不是研究數(shù)學本身。聲學理論要求其中數(shù)學簡單、正確，數(shù)學不甚嚴格，無傷大雅。一般物理學家相信，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“上帝只創(chuàng)造了整數(shù)”，聲學當然也不例外。但實際上，復雜關(guān)系不可避免，即使理論結(jié)果是復雜函數(shù)，聲學家也常設法將其近似為簡單解析式，雖然稍有誤差(5％左右)，但便于理解、掌握和運用。穿孔板聲阻抗理論的發(fā)展即是如此。在實驗數(shù)據(jù)處理中，取得簡單規(guī)律也需要物理分析。
賽賓混響時間公式是20世紀第一個應用聲學公式，哈佛大學的賽賓(W.C.Sabine)經(jīng)過物理分析得知混響時間與吸聲材料的面積(吸聲量)有關(guān)，為得到這個公式竟花了他5年的時間(白天教書，晚上實驗、計算)!事實上，他工作3年后已獲得非常豐富的實驗數(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，他發(fā)現(xiàn)要把房間原有的吸聲量計算在內(nèi)，這才得到混響時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)在國際聲學界的最高獎“賽賓獎”就是以賽賓的姓氏命名的。
　　在這里，賽賓對室內(nèi)聲場運用了開創(chuàng)性的統(tǒng)計聲學的分析方法。在一定條件(大空間或頻率較高)下，統(tǒng)計聲學以室內(nèi)聲能分布關(guān)系的統(tǒng)計性為基礎(chǔ)，而可以不再考慮聲的波動性，從而避免了去解復雜的由大量室內(nèi)簡正波組合的波動方程。室內(nèi)聲場的統(tǒng)計聲學分析方法雖然不如基于波動理論的物理聲學方法嚴格，也不如它能充分揭示室內(nèi)聲場的本質(zhì)，但在解決室內(nèi)聲場的實際問題中既簡單又有效，而這正符合聲學研究方法的理念。
　　聲學常數(shù)在定量和數(shù)學處理中是重要因素，在一般使用時，比較簡單的近似值更為有用，哲學家言“與其忘掉準確值，不如牢記近似值”。許多論著中使用的是ICAO（International Civil Aviation Organization，國際民用航空組織）標準大氣的近似值，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。這些值與標準值相差有限，但容易記、容易使用。
　　聲波的各種量可用復數(shù)表示法。復數(shù)用于聲學使其計算和測試大為簡化，使聲學網(wǎng)絡分析成為可能，特別是對于以平面聲波為基礎(chǔ)的聲學現(xiàn)象。
　　聽覺特性和以聽覺為基礎(chǔ)的聲學量表達方法和測量方法與其他物理領(lǐng)域有所不同。因為人對聲音的感受有很大的主觀性，使主觀感覺可以用客觀方法計算、測量，這是聲學工作的一大創(chuàng)造，在與聽覺有關(guān)的聲學問題(語言、噪聲、音樂等)中都很重要。
　　類比法是聲學研究的一個便捷有效的方法，動態(tài)類比是聲學系統(tǒng)和力學系統(tǒng)、電學系統(tǒng)統(tǒng)一的問題。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網(wǎng)絡中的概念、處理方法和理論完全可以移植于聲學網(wǎng)絡和力學網(wǎng)絡，可以直接類比到微分方程的解。在某種意義下，動態(tài)類比是物理世界甚至是整個世界統(tǒng)一的表現(xiàn)。同時，電學中的阻抗概念和對電能傳播的影響在聲學中同樣類比有效，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，電聲儀器的校準是絕對校準，無須與一個“基準”去比較，這也是聲學的一大特點，其他學科是沒有的。所以電子學的進步也會帶動聲學的發(fā)展。
　　4. 學習本課程的建議
　�。�1） 培養(yǎng)聲學興趣
　　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重視這門課程是本課程教學的基礎(chǔ)。
　　愛因斯坦有句名言： 興趣是最好的老師。環(huán)境中的聲音幾乎無處不在，它們包含了諸如音、樂、噪、響等豐富多彩的音質(zhì)，聲音的感覺器官——耳朵——天天掛靠在我們的腦袋（中央處理器）上，人耳對聲音的感知頻率和感受比其他感覺器官更為強烈，不同的聲音可以引發(fā)人們喜、怒、哀、樂、驚、躁等不同的心理感覺。在各種各樣的聲音和聲學現(xiàn)象的背后，聲學原理的探究自然會引起人們的興趣，這種興趣正是學習本課程的強大動力。激發(fā)起學生對聲音和聲學現(xiàn)象探究的濃厚興趣，可以說是學好本課程的關(guān)鍵一步。
　�。�2） 明確學習要求
　　對于環(huán)境工程或勞動保護專業(yè)的學生，聲學并不一定是必修的課程，他們僅在《大學物理》這類基礎(chǔ)課中接觸到有限的聲學基礎(chǔ)知識。要學生在本課程中全面深入地研究聲學理論是不可能的，這在課時上根本不允許； 要學生大量地運用物理分析的數(shù)學方法，也是不現(xiàn)實的，畢竟講授的是噪聲控制學而不是數(shù)學。數(shù)學推導和分析在本課程中要簡潔明了，重在數(shù)學結(jié)論和物理意義解析及實際應用上，最終要求學生能正確地運用這些結(jié)論來分析、解決環(huán)境噪聲污染的實際問題。
　�。�3） 培養(yǎng)思維能力
　　本課程屬于物理學范疇，所以也具有邏輯推理嚴密、推導思路清晰、理論與實際聯(lián)系緊密等特點，它在分析、歸納和解決問題時的思維模式與途徑具有普遍意義和類比性。在學習本課程的過程中，培養(yǎng)學生這種思維能力是本課程教學的根本目標，它是培養(yǎng)學生開拓、創(chuàng)新能力的基礎(chǔ)，也是讓學生終生受用的財富。
　　5. 關(guān)于本書
　　環(huán)境噪聲控制工程是環(huán)境工程專業(yè)和勞動保護專業(yè)一門重要的專業(yè)課程，是物理聲學的一個重要分支，也是一門涉及物理學、生理學、心理學、材料學、電子學、建筑學、機械及化工等多學科交叉的綜合性、邊緣性工程類學科。
　　本書在介紹聲學物理基礎(chǔ)知識的基礎(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)工程設計計算問題。以常用的、成熟的控制技術(shù)為支撐，不拘泥于繁雜的數(shù)學過程，但注重物理分析、對物理數(shù)學結(jié)果的清晰解析與正確運用，尤其注重學習思維的完整性和對聲學理論與結(jié)果的分析解讀，重點在于培養(yǎng)學生分析問題、解決問題、工程設計以及思維與自我獲取知識的能力，從而在有限的學時數(shù)內(nèi)獲得最大的教學效果。
　　本書的解題方法中，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)系聲學參數(shù)和幾何參數(shù)的物理量,這些物理量在解題過程中處于關(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計、聲環(huán)境影響評價、環(huán)境監(jiān)測與管理人員的需要，書中編列了噪聲的標準和測量以及環(huán)境噪聲影響預測評價等章節(jié)和一些常用的數(shù)據(jù)、圖表曲線等資料。
　　本書中前后章節(jié)雖相互聯(lián)系，但又具有相對獨立性，可以根據(jù)教學層次和時數(shù)安排適當取舍。有條件的教學單位還可以開展一些聲學實驗和課程設計等實踐活動。
　　本書每章編寫時都首先有一個導讀性質(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)）的教學目標、講授思路、重點難點等。本書正文中關(guān)于噪聲控制技術(shù)章節(jié)內(nèi)容的表達是講義式的： 根據(jù)講授思路，對重要知識點進行排列，這種排列是按電影語言蒙太奇的方式進行鏈接的，以非文字式的語言來表達教學思路，不僅簡潔明了，又是一種潛在的引導，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)論與對它們的解讀、分析及由此而延伸出的其他要點，是該章（節(jié)）的精華與濃縮及某種程度的延伸，也便于記憶與應用。每章（節(jié)）中的例題、思考題和實例圍繞重點內(nèi)容展開，具有一定的實用性和示范性。每章（節(jié)）之后的作業(yè)、習題，又可分為思考型、習題練習型及實踐作業(yè)型，可以分層次幫助和考查學生對該章（節(jié)）內(nèi)容的掌握程度。本書提供的習題數(shù)量較多，主要是對同類型問題給出了不同難度的習題，可根據(jù)教學需要適當選用，也可從中選擇測驗題、考試題，能夠滿足從大專到一本各層次教學的需要。一些思考題及課堂練習題直接附在相應的正文之后，以加深和檢驗對相關(guān)知識點的理解程度。
　　書中引用了許多作者與聲學前輩的論著、手冊等，詳細的引用情況在參考文獻中列出，在此，向他們表示敬意和感謝。
　　參與本書編寫的人員有： 賀啟環(huán)(第1～7章)，趙仁興和廉靜(第9章),喬維川(第8、10章)。全書由賀啟環(huán)統(tǒng)稿。
　　由于編者水平和時間有限，書中難免存在錯誤和不足之處，切望專家、讀者及廣大師生批評指正。

　　編者
　　2010年11月