噪聲污染及其控制

,物理性污染控制,方彩霞 TelEmail:fangcaixia0606,第二章 噪聲污染及其控制,城市環(huán)境噪聲概述,聲學(xué)基礎(chǔ),噪聲的評(píng)價(jià)和標(biāo)準(zhǔn),噪聲控制技術(shù)吸聲,噪聲控制技術(shù) 隔聲,噪聲控制技術(shù)消聲,掌握噪聲的特點(diǎn)、分類、影響，噪聲控制的途徑； 掌握倍頻程的定義，了解頻譜分析、聲音的波動(dòng)方程，掌握聲強(qiáng)、聲功率、聲壓級(jí)、聲強(qiáng)級(jí)、聲功率級(jí)的定義； 掌握響度、響度級(jí)、A聲級(jí)、等效連續(xù)A聲級(jí)、晝夜等效聲級(jí)、統(tǒng)計(jì)聲級(jí)等的計(jì)算； 掌握混響時(shí)間和吸聲降噪量的計(jì)算公式； 掌握單層勻質(zhì)墻的隔聲量計(jì)算，組合墻平均隔聲量計(jì)算、隔聲間降噪計(jì)算； 掌握擴(kuò)張室和共振消聲器消聲量的設(shè)計(jì)計(jì)算。,本章目標(biāo),第一節(jié) 城市環(huán)境噪聲概述,聲音：物體的振動(dòng)以波的形式在彈性介質(zhì)中進(jìn)行傳播 的一種物理現(xiàn)象。 聲音分為樂聲和噪聲: 樂聲: 由按一定規(guī)律做周期振動(dòng)物質(zhì)發(fā)出的聲音； 噪聲: 由無(wú)規(guī)則、非周期振動(dòng)物體發(fā)出的聲音。,1、聲音,（1）物理學(xué)觀點(diǎn) 指各種頻率和聲強(qiáng)雜亂無(wú)序組合的聲音。 （2）心理學(xué)觀點(diǎn) 凡是人們不需要的聲音。 （3）醫(yī)學(xué)觀點(diǎn) 醫(yī)學(xué)上認(rèn)為超過60分貝的聲音。,2、噪聲,噪聲污染：噪聲對(duì)周圍環(huán)境造成不良影響。 中華人民共和國(guó)環(huán)境噪聲污染防治法 定義環(huán)境噪 聲污染：指所產(chǎn)生的環(huán)境噪聲超過國(guó)家規(guī)定的環(huán)境噪聲 排放標(biāo)準(zhǔn)，并干擾他人正常生活、工作和學(xué)習(xí)的現(xiàn)象。 噪聲排放：指噪聲聲源向周圍環(huán)境輻射噪音。 噪聲敏感集中區(qū)域：指醫(yī)療文教科研區(qū)和以機(jī)關(guān)或居民 住宅為主的區(qū)域。,3、噪聲污染,按人類活動(dòng)方式分：,4、噪聲分類,按發(fā)聲機(jī)理分：,機(jī)械噪聲：如鍛錘、球磨機(jī)、電據(jù)等發(fā)出的聲音。 空氣動(dòng)力性噪聲：如通風(fēng)機(jī)、鼓風(fēng)機(jī)、壓縮機(jī)等發(fā)出 的聲音。 電磁噪聲：如發(fā)電機(jī)、變壓器等發(fā)出的聲音。,主觀性很強(qiáng)、有明顯的相對(duì)性,取決于受害人的心 理和生理，屬于感覺公害（感覺性）。,4. 噪聲源的分布廣泛而分散（分散性）。,3. 噪聲污染沒有后效作用。一旦噪聲源停止發(fā)聲， 噪聲便會(huì)消失，無(wú)殘余污染物，無(wú)積累（暫時(shí)性）。,2. 傳播過程中發(fā)生能量的衰減，影響有限，屬局部 性污染（局限性）。,噪聲的特點(diǎn),1,對(duì)人體的生理影響,2,3,4,5,對(duì)人體的心理影響,對(duì)孕婦和胎兒的影響,對(duì)生產(chǎn)活動(dòng)的影響,對(duì)動(dòng)物和物質(zhì)結(jié)構(gòu)的影響,噪聲的影響,導(dǎo)致聽力受損，耳痛、耳聾； 導(dǎo)致神經(jīng)衰弱癥以及消化系統(tǒng)方面的疾病； 3. 提高了心血管疾病的發(fā)病率； 4. 影響視覺系統(tǒng)，導(dǎo)致視力疲勞、視力減弱、眼痛等； 影響兒童的智力發(fā)育和心腦功能發(fā)育； 影響女性的內(nèi)分泌機(jī)能； 振動(dòng)與噪聲往往相伴而生，對(duì)人體有雙重性傷害。,對(duì)人體的生理影響,使人煩惱、激動(dòng)、易怒，失去 理智；分散注意力，妨礙工作和休 息；易使人疲乏和煩躁，影響精力 集中和工作效率；由于噪聲的掩蔽 效應(yīng)，使人不易察覺一些危險(xiǎn)信 號(hào)，從而易造成工傷事故。,對(duì)人體的心理影響,對(duì)孕婦和胎兒的影響,強(qiáng)烈噪聲導(dǎo)致女性妊娠嘔吐的發(fā)生率和妊娠高血壓 綜合癥的發(fā)生率升高。 噪聲使母體產(chǎn)生緊張反應(yīng)，引起血管收縮，影響供 給胎兒發(fā)育所必需的養(yǎng)料和氧氣。 低頻噪聲可以穿透人體腹壁和子宮壁，影響胎兒器 官發(fā)育，甚至可致畸胎。 噪聲可導(dǎo)致出生兒體重偏輕。,噪聲使人心情煩躁，容易疲勞，注意力分散，反應(yīng) 遲鈍，工作效率下降，工傷事故增多。由于噪聲造成諸 多不良影響，很多國(guó)家都作了相應(yīng)的規(guī)定。我國(guó)也制訂 并公布了工業(yè)企業(yè)廠界噪聲標(biāo)準(zhǔn)(GB12348-90) 和建筑施工場(chǎng)界噪聲標(biāo)準(zhǔn)(GB12523-90)，對(duì)生產(chǎn)車 間和建筑施工現(xiàn)場(chǎng)等工作地點(diǎn)噪聲作了明確規(guī)定。,對(duì)生產(chǎn)活動(dòng)的影響,對(duì)動(dòng)物和物質(zhì)結(jié)構(gòu)的影響,120分貝以上的噪聲，可導(dǎo)致動(dòng)物聽覺器官、內(nèi)臟器 官和中樞神經(jīng)系統(tǒng)的病理性改變的損傷。 150分貝以上的強(qiáng)噪聲，可使墻震裂、門窗破壞，甚 至可使煙囪和老建筑物發(fā)生坍塌，鋼結(jié)構(gòu)產(chǎn)生“聲疲 勞”而損壞，高精密度的儀表失靈。,噪聲污染的發(fā)生必須有三個(gè)要素：噪聲源、傳播途徑和接受者。 原則上講，噪聲控制的優(yōu)先次序是噪聲源控制、傳播途徑 控制和接受者保護(hù)。,噪聲控制原理：在噪聲到達(dá)耳膜之前，采取阻尼、隔振、吸 聲、隔聲、消聲器、個(gè)人防護(hù)和建筑布局等七大措施，盡力 減弱或降低聲源的振動(dòng)，或?qū)鞑ブ械穆暷芪盏簦蛟O(shè)置 障礙，使聲音全部或部分反射出去，減弱噪聲對(duì)耳膜的作用。,1. 從聲源上降低噪聲最根本和最有效的手段,選用內(nèi)阻尼大和內(nèi)摩擦大的低噪聲新材料 改進(jìn)機(jī)器設(shè)備的結(jié)構(gòu)，提高加工精度和裝配精度 采用高新技術(shù)，革新工作機(jī)構(gòu) 改革生產(chǎn)工藝和操作方法,2. 從傳播途徑上降低噪聲最常用的方法,采用鬧靜分開的辦法降低噪聲 利用地形和聲源的指向性降低噪聲 采用聲學(xué)控制手段降低噪聲,吸聲聲波在傳播過程中發(fā)生摩擦和阻尼，能降低 10-15dB。吸聲材料（內(nèi)部多孔、孔孔相連通且這些孔 要與外界連通）：玻璃棉、泡沫塑料、吸聲磚等。 隔聲使聲能受到阻擋而不能直接通過，能降低10-35dB。 隔聲墻、隔聲罩、隔聲間和聲屏障等。 消聲只能降低空氣動(dòng)力設(shè)備的進(jìn)排氣口噪聲或沿管 道傳播的噪聲，可降低20-40dB。主要有阻性、抗性及 復(fù)合性消聲器等。,3. 在接收點(diǎn)進(jìn)行防護(hù) 簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì),利用隔聲原理，使強(qiáng)烈的噪聲傳不進(jìn)耳內(nèi) 防護(hù)用具：耳塞、耳罩、防護(hù)棉、防護(hù)頭盔、防 護(hù)面具、防聲蠟棉等。,根據(jù)降噪量和噪聲的頻譜特性，設(shè)計(jì)控制方案,進(jìn)行工程評(píng)價(jià)，論證控制方案的可行性,調(diào)查聲源及污染狀況，獲取有關(guān)噪聲的物理量數(shù)據(jù)，分析噪聲的頻率特性和時(shí)域特性,根據(jù)聲源和所在的環(huán)境，選擇噪聲允許標(biāo)準(zhǔn),控制措施實(shí)施后，再進(jìn)行測(cè)量，綜合分析 評(píng)價(jià)是否達(dá)到控制目標(biāo),噪聲控制的程序,第二節(jié) 聲學(xué)基礎(chǔ),聲源振動(dòng)而發(fā)出聲音的物體為聲源。,聲源振動(dòng)時(shí)，帶動(dòng)相鄰的空氣分子，使之交替進(jìn)行壓縮 和膨脹運(yùn)動(dòng)。由于空氣分子間有一定的彈性，又會(huì)影響 和促進(jìn)周圍相鄰區(qū)域空氣分子發(fā)生壓縮與膨脹運(yùn)動(dòng)。如 此由近及遠(yuǎn)相互影響傳遞，就會(huì)把聲源產(chǎn)生的振動(dòng)以聲 波的形式向外傳播。,聲波：聲源的振動(dòng)在空氣或其它彈性介質(zhì)中的傳播。,表2-1 常用介質(zhì)在室溫下的聲速近似值,頻率一秒鐘內(nèi)介質(zhì)質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)的次數(shù)，用f 表示。,聲速聲波在介質(zhì)中傳播的速度，用c表示。,波長(zhǎng)振動(dòng)經(jīng)過一個(gè)周期聲波傳播的距離，用表示。,大小與介 質(zhì)有關(guān),頻程（頻帶）：將可聽聲的頻率范圍（20Hz20kHz）按倍數(shù)變化，劃分為若干較小的頻 段。n倍頻程的定義為：,式中：f2、f1 任一頻程的上限頻率和下限頻率，Hz n 頻程倍數(shù)，為正實(shí)數(shù)； n=1，稱為倍頻程； n=1/3，稱為1/3倍頻程,噪聲控制中，常用的有倍頻程和1/3倍頻程。,（一）頻程,中心頻率f0：上下限頻率的幾何平均值，即：,中心頻率和帶寬,頻帶寬度(f ): 上限頻率、下限頻率的差值。即：,帶寬與中心頻率值的關(guān)系為：,倍頻程和1/3倍頻程的帶寬分別為：,頻譜圖：描述聲音能量與頻率關(guān)系的圖。 頻譜分析：將聲源發(fā)出的聲音強(qiáng)度(聲壓級(jí)、聲強(qiáng)級(jí)、聲功率級(jí))按頻率順序展開，使其成為頻率的函數(shù)，并研究聲音強(qiáng)度隨頻率分布的變化規(guī)律。,線狀譜,連續(xù)譜,復(fù)合譜,（二）頻譜分析,三種頻譜,低頻噪聲：噪聲頻譜中最高聲級(jí)分布在350赫茲以下； 中頻噪聲：噪聲頻譜中最高聲級(jí)分布在3501000赫茲之間； 高頻噪聲：噪聲頻譜中最高聲級(jí)分布在1000赫茲以上。,波線：波的傳播方向?yàn)椴ň€。,波前：在任何時(shí)刻，波面有無(wú)數(shù)多個(gè)，最前方的波面為波前，即由波源最初振動(dòng)狀態(tài)傳到的各點(diǎn)所連成的曲面。,平面波,球面波,波陣面（波面）：在波動(dòng)過程中，振動(dòng)相位相同的質(zhì)點(diǎn)所構(gòu)成的曲面。,聲波的分類,按波陣面的不同，可分為平面 波、球面波和柱面波。,柱面波,平面波,球面波, 在各向同性介質(zhì)中傳播時(shí)，波線和波陣面垂直。, 在遠(yuǎn)離波源的球面波波面上的任何一個(gè)小 部份，都可視為平面波。,平面波：主要的研究對(duì)象，原因在于：在輻射聲場(chǎng)的遠(yuǎn)場(chǎng)，各種類型的聲波可近似為平面波；在管道中可產(chǎn)生理想的平面波；平面波具有其它類型聲波主要的物理特性，但其理論分析相對(duì)簡(jiǎn)單。,按幾何形狀特點(diǎn)劃分為：點(diǎn)聲源、線聲源、面聲源。 點(diǎn)聲源：聲源尺寸相對(duì)于聲波的波長(zhǎng)或傳播距離而言比較小、且聲源的指向性不強(qiáng)時(shí)，則聲源可近似視為點(diǎn)聲源。 線聲源：火車噪聲、公路上大量機(jī)動(dòng)車輛行駛的噪聲，或者輸送管道輻射的噪聲等，遠(yuǎn)場(chǎng)分析時(shí)可將其看做由許多點(diǎn)聲源組成的線狀聲源。這些線聲源以近似柱面波形式向外輻射噪聲。 面聲源：例如，一個(gè)有許多建筑機(jī)械的施工場(chǎng)地。,聲源的類型,瞬時(shí)聲壓：聲音傳播時(shí)，導(dǎo)致局部的空氣發(fā)生壓縮或膨脹，在壓縮的地方壓強(qiáng)增大，在膨脹的地方壓強(qiáng)減小，從而導(dǎo)致在原來(lái)的大氣壓上發(fā)生了壓強(qiáng)的改變，此壓強(qiáng)變化即為聲壓。聲場(chǎng)中某一瞬時(shí)的聲壓值成為瞬時(shí)聲壓。 有效聲壓：在一定時(shí)間間隔內(nèi)將瞬時(shí)聲壓對(duì)時(shí)間求方均根值可得到有效聲壓。,（一）瞬時(shí)聲壓和有效聲壓,聲阻抗率：某位置的聲壓與該位置質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)的速率之 比，用Zs表示，僅與介質(zhì)密度和聲速有關(guān)，介質(zhì)的固 有常數(shù)。,（二）聲阻抗率,聲能密度(D)：?jiǎn)挝惑w積介質(zhì)所含的聲波能量。 平均聲能密度:一個(gè)周期內(nèi)聲能密度的平均值。 (2-31),由式（2-31）可以看出，在理想介質(zhì)中，平面波的平均聲能密度與距離無(wú)關(guān)，在傳播范圍內(nèi)處處相等，這也是理想媒質(zhì)的特征之一。,（三）聲能密度、聲強(qiáng)和聲功率,1.聲能密度,聲強(qiáng)：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)，沿傳播方向垂直通過單位面積的平均聲能量，即單位面積上的聲功率，用I表示。,2.聲強(qiáng)和聲功率,聲功率：聲源在單位時(shí)間內(nèi)輻射的聲能量，用W表示。,S1= S2,若媒質(zhì)不吸收，相同的時(shí)間內(nèi)通過圍在同一束波線中的兩個(gè)波陣面的總能量相等。,I1= I2,平面波,波線,平面波的聲強(qiáng)與距離的關(guān)系：,聲強(qiáng)不隨傳播距 離的增加而變化,聲壓級(jí)：聲音的聲壓與基準(zhǔn)聲壓之比，取以10為底的對(duì)數(shù)，再乘以20。聲壓級(jí)的單位為分貝，用dB表示。其數(shù)學(xué)表達(dá)式為：,（四）聲壓級(jí)、聲強(qiáng)級(jí)和聲功率級(jí),pe 有效聲壓，Pa p0 基準(zhǔn)聲壓， p0 =210-5 Pa,人耳可感覺的聲壓范圍：2010-6Pa 20Pa,聲強(qiáng)級(jí)： 聲功率級(jí)：,其中：I 聲強(qiáng)，W/m2 I0 基準(zhǔn)聲強(qiáng)， I0 =10-12W/m2,其中：W 聲功率，W W0 基準(zhǔn)聲功率， W0 =10-12W,球面波的聲強(qiáng),波線,假設(shè):聲波在介質(zhì)中傳播時(shí)，介質(zhì)不吸收聲波。記某一時(shí)刻，聲波從聲源傳播到距等效聲源為r的某處，此時(shí)聲波的波陣面是以聲源為球心，r為半徑的球面。若聲源發(fā)出的總功率為W，則由聲功率的定義有：,r,隨著傳播距離r的增加，波陣面上的聲強(qiáng)按r平方規(guī)律衰減。,聲壓級(jí)和聲功率級(jí)的關(guān)系：,對(duì)于球面波，單位時(shí)間內(nèi)通過波陣面的聲功率總是一定的，而聲壓的強(qiáng)弱與接收點(diǎn)位置有關(guān)。球面波的聲壓級(jí)隨接收點(diǎn)與聲源之間的距離增大而減小，距離增加1倍，則聲壓級(jí)降低6dB 。,對(duì)于空氣介質(zhì)：,全空間,半空間,聲功率級(jí)相加： 設(shè)W、W1、W2、為總聲功率和各聲源聲功率，則有： W=W1+W2+W3 + +Wn (2-45) 根據(jù)聲功率級(jí)的定義，可得：,式中：W0為基準(zhǔn)聲功率， W0=10-12 W,(2-46),聲強(qiáng)級(jí)相加： 設(shè)I、I1、I2、為總聲強(qiáng)和各聲源聲強(qiáng)，則有： I=I1+I2+I3 + +In 根據(jù)聲強(qiáng)級(jí)的定義，可得：,式中：I0為基準(zhǔn)聲強(qiáng)， I0=10-12 W/m2,(2-47),(2-48),聲壓級(jí)相加： 設(shè)p、p1、p2、為總聲壓和各聲源聲壓，則有： 根據(jù)聲壓級(jí)的定義有 ，可得：,(2-49),(2-50),等式兩邊取對(duì)數(shù)，并經(jīng)整理得總聲壓級(jí)：,(2-51),令Lp=Lp1-Lp2 (假定Lp1Lp2)，則合成的聲壓級(jí)為： 令 可得： Lp 與Lp的關(guān)系可以繪成圖2-4所示的曲線，具體的數(shù)值關(guān)系列于表2-3.,(2-53),聲源太多,分貝相加的步驟：按分貝值從大到小的順序進(jìn)行相加； 用第1個(gè)分貝值減第2個(gè)分貝值得Lp；根據(jù)Lp，查圖2-4或 表2-3得Lp ，按照 ，計(jì)算出第1、2分貝值之 和；用第1、2個(gè)分貝值之和再與第3個(gè)分貝值相加，依次 加下去，直到兩個(gè)聲壓級(jí)之差大于10dB以上，增加值可以忽 略不計(jì)，可停止相加，此分貝和即為所求。 分貝的相加：兩個(gè)或更多的聲源發(fā)出的聲音 同一聲源發(fā)出的各種頻率的聲波,聲壓級(jí)相減： 設(shè)背景噪聲為L(zhǎng)pB、背景噪聲與被測(cè)對(duì)象的總聲壓級(jí)為L(zhǎng)p，被測(cè) 對(duì)象真實(shí)的聲壓級(jí)為L(zhǎng)ps。令 LpB =Lp- LpB，則：,令 ,則有：,LpB 與Lps的關(guān)系見圖2-5和表2-4所示,例2-4：在某點(diǎn)測(cè)得機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)聲壓級(jí)為90dB，當(dāng)機(jī)器停止時(shí)聲壓級(jí)為86dB，求機(jī)器真實(shí)的聲壓級(jí)。 解：背景噪聲：LpB= 86dB 機(jī)器和背景噪聲疊加的聲壓級(jí)為： Lp= 90dB 則 LpB =Lp- LpB =（90-86）dB=4 dB 查表2-4或圖2-5，可得 Lps =2.3 dB,設(shè) 、p1、p2、為平均聲壓和多次測(cè)量的聲壓，則有： 根據(jù)聲壓級(jí)的定義有 ，可得：,等式兩邊取對(duì)數(shù)，并經(jīng)整理得平均聲壓級(jí)：,平均聲壓級(jí),或,(一) 噪聲在傳播中的衰減,(二) 聲源的指向性,1. 擴(kuò)散引起的衰減,(一) 噪聲在傳播中的衰減,擴(kuò)散衰減：由于波陣面擴(kuò)展，導(dǎo)致聲強(qiáng)減弱。,點(diǎn)聲源輻射的球面波： 點(diǎn)聲源輻射的半球面波： 從r1處傳播到r2處的擴(kuò)散衰減為：,式中：r 接收點(diǎn)與聲源間的距離,(2-87),自由聲場(chǎng)中，當(dāng)聲功 率不變時(shí)，聲強(qiáng)與距 離的平方成反比的規(guī) 律減小。,（1）點(diǎn)聲源輻射,設(shè)線聲源長(zhǎng)l，聲源到測(cè)點(diǎn)距離為r0，當(dāng)r0l/ 時(shí)，即聲源為無(wú)限長(zhǎng)線聲源時(shí)，有：,(2-88),（2）線聲源輻射,當(dāng)r0 l/ 時(shí)，可將線聲源視為點(diǎn)聲源進(jìn)行處理。,設(shè)矩形面聲源邊長(zhǎng)為a、b，且a b，測(cè)點(diǎn)到聲源中心距離為r0。 當(dāng)r0a/ 時(shí)，聲源輻射平面波，聲壓級(jí)衰減值為0； 當(dāng)a/ r0 b/ 時(shí)，按無(wú)限長(zhǎng)線聲源計(jì)算； 當(dāng)r0 b/時(shí)，按點(diǎn)聲源計(jì)算。,（3）矩形面聲源輻射,聲波在空氣中傳播衰減的原因 (1) 聲能轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮?空氣壓縮和膨脹，溫度相應(yīng)升高和降低，產(chǎn)生溫度梯度，以熱傳導(dǎo)方式發(fā)生熱交換； 空氣中相鄰質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)速度不同而產(chǎn)生粘滯力； (2) 熱弛豫聲能耗散 聲波擾動(dòng)，使空氣分子的平動(dòng)能、轉(zhuǎn)動(dòng)能和振動(dòng)能三種能量平衡破壞，建立新的平衡，聲能被耗散。此過程稱為熱弛豫過程。,2. 空氣吸收引起的衰減,聲波在空氣中傳播的衰減常數(shù) 定義：空氣中聲波傳播1m衰減的分貝數(shù), dBm 。 意義：表示聲波在空氣中的衰減程度。 表2-5：大氣中噪聲傳播的衰減聲壓常數(shù)a 表2-5 表明，空氣對(duì)聲波的吸收與空氣的溫度、濕度和聲波的頻率有關(guān)。,若聲波在空氣中傳播的衰減包括擴(kuò)散衰減和空氣吸收衰減時(shí)，則 對(duì)點(diǎn)聲源輻射的球面波和半球面波有 (2-89) 對(duì)無(wú)限長(zhǎng)線聲源有 (2-90) 式中: Lp1、 Lp2 分別為離聲源 r1 、r2 處的聲壓級(jí)，dB； a聲波在空氣中的衰減系數(shù)。,植被種類、高度、配置、林帶寬等密切相關(guān)。 樹木越密、枝葉越茂盛、聲波頻率越高，衰減越明顯。 闊葉或針葉樹林對(duì)噪聲的衰減量約15dB/10m。,聲波由空氣投射到疏松地面大部分能量通過土壤孔 隙傳播并衰減。 剛性表面，如水泥地面對(duì)聲波的吸收較小。,聲波傳播途徑中遇到屏障和建筑物發(fā)生反射，噪聲衰減。 空氣中的塵粒、霧、雨、雪對(duì)聲波的散射引起聲能衰減。,植被,下墊面,屏障物,3. 其它原因引起的衰減,聲源的指向性：聲源發(fā)出的聲波，在各個(gè)方向上的聲 壓分布并不一定相同，這種隨方向分布的不均勻性， 稱為聲源的指向性。 指向性因數(shù)Q：聲場(chǎng)中某點(diǎn)的聲強(qiáng)，與同一聲功率聲 源在相同距離同心球輻射面上的平均聲強(qiáng)之比。即：,式中：I, p 分別表示方向上距聲源r處的聲強(qiáng)(W/m2)和聲壓(Pa) 半徑為r的同心球面上的平均聲強(qiáng)(W/m2)和聲壓(Pa),(2-91),(二) 聲源的指向性,指向性指數(shù)DI：指向性因數(shù)以10為底的對(duì)數(shù)乘以10， 即：,式中：Lp 距聲源r處，某點(diǎn)的聲壓級(jí)(dB) 半徑為r的同心球面上的平均聲壓級(jí)(dB),(2-92),(2-93),Q=1或DI=0的聲源稱為無(wú)指向性聲源,第三節(jié) 噪聲的評(píng)價(jià)和標(biāo)準(zhǔn),（一）響度、等響曲線和響度級(jí) （二）A聲級(jí)和等效連續(xù)A聲級(jí) （三）晝夜等效聲級(jí) （四）統(tǒng)計(jì)聲級(jí) （五）更佳噪聲標(biāo)準(zhǔn)（PNC）曲線 （六）噪聲評(píng)價(jià)數(shù)（NR）曲線,（一）響度、等響曲線和響度級(jí),人耳對(duì)強(qiáng)度相同而頻率不同的聲音有不同的響度感覺，即對(duì)于相同聲壓級(jí)但頻率不同的聲音，人耳聽起來(lái)是不一樣的。 描述聲音大小的主觀感覺量,響度（N） 描述聲音大小的主觀感覺量，單位為sone （宋） 定義：1000Hz純音聲壓級(jí)為40dB時(shí)的響度為1 sone（大約相當(dāng)于0.3m距離處耳語(yǔ)的響度） 響度級(jí)（LN） 定義：以頻率1000Hz純音的聲壓級(jí)40dB為基準(zhǔn)聲音，調(diào)節(jié)1000Hz純音的聲壓級(jí)，使大量受試者判斷，當(dāng)某一頻率的聲音和1000Hz的純音聽起來(lái)同樣響時(shí)，這時(shí)1000Hz純音的聲壓級(jí)就定義為該待定聲音的響度級(jí)。 單位:方(phon),圖2-10 等響曲線,等響曲線,痛閾曲線,聽閾曲線,響 度 級(jí),響度與響度級(jí)的量化關(guān)系：,通過對(duì)許多聽力正常人的測(cè)試統(tǒng)計(jì)，定義以響度級(jí)為 40phon的響度為參考，響度每增減一倍，響度級(jí)就增 減10phon。 即響度級(jí)為40phon時(shí)的響度為1sone，那么響度級(jí)為 50phon時(shí)的響度為2sone，響度級(jí)為60phon時(shí)的響度 為4sone，問：70phon,建立起的響度與響度級(jí)的關(guān)系式為：,響度N與響度級(jí)LN的關(guān)系式為：,響度不能直接測(cè) 量，通過計(jì)算得到,例：已知測(cè)得倍頻帶聲壓級(jí)，求響度及總響度。,解：,（二） A聲級(jí)和等效連續(xù)A聲級(jí),圖2-10 等響曲線,計(jì)權(quán)聲級(jí)：對(duì)不同頻率聲音的聲壓級(jí)經(jīng)過某一特定的加權(quán)修正后，再疊加計(jì)算得到噪聲總的聲壓級(jí)。 A、B、C計(jì)權(quán)網(wǎng)絡(luò)：分別模擬人耳對(duì)40phon、70phon、100phon純音的響應(yīng)，稱為A聲級(jí)、B聲級(jí)和C聲級(jí)，記作dB(A)、dB(B) 、dB(C) 。,1. 計(jì)權(quán)聲級(jí),圖2-12 A、B、C計(jì)權(quán)網(wǎng)絡(luò)的頻率響應(yīng),表2-6 由平直響應(yīng)到A、B、C計(jì)權(quán)的聲級(jí)轉(zhuǎn)換表,各頻率下的聲級(jí)等于相應(yīng)頻率的聲壓級(jí)加計(jì)權(quán)值。,能較好地反映人對(duì)各種噪聲的主觀評(píng)價(jià)，同人耳的 損傷程度也對(duì)應(yīng)很好。 容易測(cè)量，廣泛應(yīng)用于噪聲測(cè)量中，并成為許多更 復(fù)雜的噪聲評(píng)價(jià)指標(biāo)的基礎(chǔ)。 能較好地反映穩(wěn)態(tài)寬頻帶噪聲。 國(guó)際公認(rèn)用A聲級(jí)作為保護(hù)聽力和健康以及環(huán)境噪 聲的評(píng)價(jià)量。,2. A聲級(jí),例：已知測(cè)得倍頻帶聲壓級(jí)，求A計(jì)權(quán)聲級(jí)。,定義：某時(shí)段內(nèi)的非穩(wěn)態(tài)噪聲的A聲級(jí)，用能量平均的方法， 以一個(gè)連續(xù)不變的A聲級(jí)來(lái)表示該時(shí)段內(nèi)噪聲的大小，即等能 量A聲級(jí)，又叫等效連續(xù)A聲級(jí)。,3. 等效連續(xù)A聲級(jí),計(jì)算公式1： A計(jì)權(quán)聲壓pA或A聲級(jí)LA連續(xù),2-97,計(jì)算公式2： A聲級(jí)LA非連續(xù)離散,2-98,式中：ti第i段時(shí)間，h或min LAi ti時(shí)段內(nèi)的A聲級(jí)，dB(A）,對(duì)于等時(shí)間間隔取樣，若時(shí)間劃分的段數(shù)為N，則有：,2-99,把8小時(shí)工作日的A聲級(jí)從小到大排列，略去78dB(A）以下的A 聲級(jí)，第1段規(guī)定用中心聲級(jí)80dB(A）代替7882dB(A），其 余各段依次類推，相鄰段中心聲級(jí)相差5 dB(A）。,計(jì)算公式3：工業(yè)噪聲測(cè)量中的計(jì)算方法,表2-7 各段中心聲級(jí)和暴露時(shí)間,(2-100),一天的等效聲級(jí)可近似計(jì)算為：,例：某車間，工作人員在一個(gè)工作日內(nèi)噪聲暴露的累積時(shí)間分 別為90dB 計(jì)4h，75dB 計(jì)2h，100dB 計(jì)2h，求該車間的等效連 續(xù)A聲級(jí)。 解：查表2-7得： 90dB噪聲處在段數(shù)號(hào)n=3的中心聲級(jí)段，t3=240min 100dB噪聲處在段數(shù)號(hào)n=5的中心聲級(jí)段， t5=120min 75dB噪聲可以不予考慮。因此，根據(jù)公式2-100有：,例2-5：某工人一天工作8h，受噪聲的影響狀況如下：每小時(shí)4 次噪聲達(dá)102dB(A），每次持續(xù)6min；1次達(dá)106dB(A），持續(xù) 時(shí)間1min，其余時(shí)間僅受背景噪聲79dB(A）影響。求該工人一 天接觸噪聲的等效聲級(jí)。 解：查表2-7得： 102dB(A)的段數(shù)n=5，t5=648=192min 106dB(A)的段數(shù)n=6， t6=18=8min 79dB(A)的段數(shù)n=1， t1=480-192-8=280min,晝夜等效聲級(jí)：主要用于評(píng)估人們晝夜長(zhǎng)期暴露在噪 聲環(huán)境中所受的影響。符號(hào)：Ldn 數(shù)學(xué)表達(dá)式為：,(2-101),（三） 晝夜等效聲級(jí),等效連續(xù)聲級(jí)不能表達(dá)出噪聲隨機(jī)的起伏程度，為了描述噪聲隨時(shí)間的變化特性，在噪聲評(píng)價(jià)中采用累積概率來(lái)表示，稱為統(tǒng)計(jì)聲級(jí)（或累積百分聲級(jí)），記作Lx。 記??！意義：表示在測(cè)量時(shí)間內(nèi)高于Lx聲級(jí)所占的時(shí)間為x%。例：,dBA，整個(gè)測(cè)量時(shí)間內(nèi)噪聲級(jí)高于70dBA的時(shí)間占10%； dBA，整個(gè)測(cè)量時(shí)間內(nèi)噪聲級(jí)高于75dBA的時(shí)間占50%； dBA，整個(gè)測(cè)量時(shí)間內(nèi)噪聲級(jí)高于50dBA的時(shí)間占90%。,（四） 統(tǒng)計(jì)聲級(jí),PNC曲線：適于室內(nèi)活動(dòng)場(chǎng)所穩(wěn)態(tài)噪聲的評(píng)價(jià)，以及有特別噪聲環(huán)境要求的場(chǎng)所的設(shè)計(jì)。,（五）更佳噪聲標(biāo)準(zhǔn)（PNC）曲線,例：根據(jù)倍頻帶聲級(jí)得出噪聲評(píng)價(jià)PNC曲線號(hào)數(shù)：,計(jì)算方法：對(duì)環(huán)境噪聲取頻帶從31.5赫至8000赫共9個(gè)頻帶的聲壓級(jí)，由PNC曲線分別得到PNC號(hào)數(shù)，其最大值即為所測(cè)環(huán)境的噪聲評(píng)價(jià)值。,因此確定此環(huán)境中的噪聲達(dá)到PNC-35的要求。,彌補(bǔ)A聲級(jí)反映頻 率特性不足 以1kHz倍頻帶聲 壓級(jí)值作為噪聲 評(píng)價(jià)數(shù) 噪聲級(jí)范圍：0130dB 頻率范圍：31.58000Hz內(nèi)的 9個(gè)倍頻程。,（六）噪聲評(píng)價(jià)數(shù)（NR曲線）,方法一：已知噪聲的頻譜，由NR曲線查得各頻帶相應(yīng)的NR，其中最大者（取整數(shù)）即為該噪聲的NR值。 方法二：已知倍頻帶聲壓級(jí)，相應(yīng)的NR值為：,NR數(shù)的確定方法,式中：Lp各中心頻率下的聲壓級(jí)，dB a、b 各中心頻率對(duì)應(yīng)的系數(shù)，其值見表2-9,NR 數(shù)與A聲級(jí)的關(guān)系：,2-105,例：已知測(cè)定一臺(tái)風(fēng)機(jī)的倍頻程聲壓級(jí)如下表，要求對(duì)噪聲治理后達(dá)NR80，計(jì)算該環(huán)境噪聲的NR數(shù)以及各中心頻率下應(yīng)降低的分貝值。,環(huán)境噪聲標(biāo)準(zhǔn)制定依據(jù) 考慮在不同環(huán)境場(chǎng)所對(duì)各類人群的保護(hù)； 防止噪聲的污染危害； 兼顧目前的技術(shù)條件、經(jīng)濟(jì)的合理性。 依據(jù)以上原則，規(guī)定噪聲排放的允許限值，形成了環(huán)境噪聲標(biāo)準(zhǔn)。,（一）機(jī)電產(chǎn)品噪聲標(biāo)準(zhǔn) （二）工業(yè)企業(yè)噪聲標(biāo)準(zhǔn) （三）區(qū)域環(huán)境噪聲標(biāo)準(zhǔn),1.城市區(qū)域環(huán)境噪聲標(biāo)準(zhǔn) 2.工業(yè)企業(yè)噪聲衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn) 3.室內(nèi)環(huán)境噪聲標(biāo)準(zhǔn),（一）機(jī)電產(chǎn)品噪聲標(biāo)準(zhǔn),常見機(jī)械產(chǎn)品和家用電器的噪聲標(biāo)準(zhǔn),（二）工業(yè)企業(yè)噪聲標(biāo)準(zhǔn),工業(yè)企業(yè)廠界噪聲標(biāo)準(zhǔn)（GB12348-90） （已廢） 建筑施工場(chǎng)界噪聲標(biāo)準(zhǔn)（GB12523-90） 鐵路、機(jī)場(chǎng)、道路周圍等環(huán)境噪聲標(biāo)準(zhǔn) 工業(yè)企業(yè)廠界噪聲測(cè)量方法（GB/T12349-90）（已廢） 建筑施工場(chǎng)界噪聲測(cè)量方法（GB12524-90） 工業(yè)企業(yè)廠界環(huán)境噪聲排放標(biāo)準(zhǔn)（GB12348-2008）取代,1.工業(yè)企業(yè)廠界環(huán)境噪聲排放標(biāo)準(zhǔn)（GB12348-2008）,0類標(biāo)準(zhǔn)：療養(yǎng)區(qū)、高級(jí)別墅區(qū)、高級(jí)賓館區(qū)； 1類標(biāo)準(zhǔn)： 以居住、文教機(jī)關(guān)為主的區(qū)域； 2類標(biāo)準(zhǔn)：居住、商業(yè)、工業(yè)混雜區(qū)及商業(yè)中心區(qū)； 3類標(biāo)準(zhǔn)：工業(yè)區(qū)； 4類標(biāo)準(zhǔn)：交通干線道路兩側(cè)區(qū)域。,2 建筑施工場(chǎng)界噪聲標(biāo)準(zhǔn)（GB12523-90）,（三）區(qū)域環(huán)境噪聲標(biāo)準(zhǔn),1. 城市區(qū)域環(huán)境噪聲標(biāo)準(zhǔn),城市區(qū)域環(huán)境噪聲標(biāo)準(zhǔn)（GB3096-93） 已廢 城市區(qū)域環(huán)境噪聲測(cè)量方法（GB/T14623-93）已廢 聲環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)（GB3096-2008） 取代,聲環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)（GB3096-2008）中環(huán)境噪聲限值,首次頒布： 社會(huì)生活環(huán)境噪聲排放標(biāo)準(zhǔn)（GB22337-2008） 適用范圍：營(yíng)業(yè)性文化娛樂場(chǎng)所和商業(yè)經(jīng)營(yíng)活動(dòng) 中可能產(chǎn)生的噪聲排放限值和測(cè)量方法。,社會(huì)生活環(huán)境噪聲排放標(biāo)準(zhǔn) 規(guī)定： 1、娛樂場(chǎng)所或商業(yè)設(shè)施等噪聲源周邊為居民住宅、醫(yī)療衛(wèi)生、文化教育等需要保持安靜區(qū)域的，噪聲的邊界限制為白天(6點(diǎn)到22點(diǎn))55分貝，夜間(22點(diǎn)到次日6點(diǎn))45分貝。 2、娛樂場(chǎng)所或商業(yè)設(shè)施等噪聲源位于醫(yī)院、學(xué)校、機(jī)關(guān)、科研單位、住宅等噪聲敏感建筑物內(nèi)，臥室類需要安靜的房間， 白天的最高噪聲限值為40分貝，夜間則不能高于30分貝。,2. 工業(yè)企業(yè)噪聲衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn),工業(yè)企業(yè)噪聲控制設(shè)計(jì)規(guī)范（GBJ87-85）,工業(yè)企業(yè)噪聲控制設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)； 規(guī)定了工業(yè)企業(yè)廠區(qū)內(nèi)各類地點(diǎn)的噪聲標(biāo)準(zhǔn)； 不同噪聲強(qiáng)度下的工作時(shí)間限制值； 確定了車間內(nèi)部的允許噪聲級(jí)。,3. 室內(nèi)環(huán)境噪聲標(biāo)準(zhǔn),（1）國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織（ISO）的環(huán)境噪聲標(biāo)準(zhǔn) 規(guī)定：住宅區(qū)室內(nèi)環(huán)境噪聲的允許聲級(jí)為3445dB，并 根據(jù)不同時(shí)間、不同地區(qū)等條件進(jìn)行修正，其修正值也 有規(guī)定。,（2）我國(guó)民用建筑室內(nèi)噪聲標(biāo)準(zhǔn),第四節(jié) 噪聲控制技術(shù)-吸聲,（一 ）吸聲系數(shù),吸聲材料：能吸收消耗一定聲能的材料。 吸聲系數(shù)：材料吸收的聲能與入射到材料上的總聲能之比，符號(hào)為。 計(jì)算式為： 大小：介于01之間 意義：描述吸聲材料或吸聲結(jié)構(gòu)的吸聲特性。,影響 因素,材料的性質(zhì),材料的結(jié)構(gòu),使用條件,聲波入射角度,吸聲系數(shù)的影響因素,聲波頻率,同種吸聲材料對(duì)不同頻率的聲波具有不同的吸聲系數(shù)。 記住！平均吸聲系數(shù) ：工程中通常采用中心頻率125Hz、250 Hz、500 Hz、1000 Hz、2000 Hz和4000 Hz六個(gè)倍頻程的吸聲系數(shù)的算術(shù)平均值表示某種材料的平均吸聲系數(shù)。 通常，吸聲材料 在0.2以上，理想吸聲材料 在0.5以上。,吸聲系數(shù)與聲波頻率：,入射吸聲系數(shù) 工程設(shè)計(jì)中常用的吸聲系數(shù),混響室法吸聲系數(shù)（無(wú)規(guī)入射吸聲系數(shù)）T 駐波管法吸聲系數(shù)（垂直入射吸聲系數(shù)）0,吸聲系數(shù)與聲波入射角度：,混響室法吸聲系數(shù)（無(wú)規(guī)入射吸聲系數(shù)）,測(cè)量方法：在混響室中，使不同頻率的聲波以相等概率從各個(gè)角度入射到材料表面。 測(cè)試過程復(fù)雜，對(duì)儀器設(shè)備要求高，且數(shù)值往往偏差較大，但比較接近實(shí)際情況。 在吸聲減噪作為實(shí)際設(shè)計(jì)的依據(jù)。,駐波管法吸聲系數(shù)（垂直入射吸聲系數(shù)）,簡(jiǎn)便、精確，但與一般實(shí)際聲場(chǎng)不符； 用于測(cè)試材料的聲學(xué)性質(zhì)和鑒定； 設(shè)計(jì)消聲器。,應(yīng)用：測(cè)量材料的垂直入射吸聲系數(shù)0，按表2-11， 將0換算為無(wú)規(guī)入射吸聲系數(shù)T 。,表2-11 0與T的換算關(guān)系,定義：吸聲系數(shù)與吸聲面積的乘積 (2-108) 式中 吸聲量，m2； 某頻率聲波的吸聲系數(shù)； 吸聲面積，m2。,【注】工程上通常采用吸聲量評(píng)價(jià)吸聲材料的實(shí)際吸聲效果。,（二 ）吸聲量（等效吸聲面積）,若組成室內(nèi)各壁面的材料不同，則壁面在某頻率下的總吸聲量A為：,總吸聲量,式中 Ai第i種材料組成的壁面的吸聲量，m2； Si第i種材料組成的壁面的面積，m2 i第i種材料在某頻率下的吸聲系數(shù)。,四大類主要的吸聲材料： （1） 無(wú)機(jī)纖維材料 （2）有機(jī)纖維材料 （2）泡沫材料 （4）吸聲建筑材料,（三 ）多孔吸聲材料,例如：玻璃棉、巖棉及其制品,（1）無(wú)機(jī)纖維材料,玻璃棉板,玻璃棉管殼,例如：棉麻植物纖維及其木質(zhì)纖維制品（軟質(zhì)纖 維板、木絲板等）,（2）有機(jī)纖維材料,軟質(zhì)纖維板,木絲板,例如：泡沫塑料和泡沫玻璃、泡沫混凝土等,（3）泡沫材料,泡沫塑料,泡沫混凝土,例如：膨脹珍珠巖、微孔吸聲磚等,（4）吸聲建筑材料,膨脹珍珠巖,聲波的振動(dòng)引起孔隙內(nèi)的空氣運(yùn)動(dòng)，由于空氣分子之間 的粘性阻力，空氣與筋絡(luò)之間的摩擦阻力，使相當(dāng)一部 分聲能轉(zhuǎn)化為熱能而消耗。另外空氣與筋絡(luò)之間的熱交 換也消耗部分聲能。此外，聲波在多孔性吸聲材料內(nèi)經(jīng) 過多次反射進(jìn)一步衰減，當(dāng)進(jìn)入多孔性吸聲材料內(nèi)的聲 波再返回時(shí)，聲波能量已經(jīng)衰減很多，只剩下小部分的 能量，大部分則被多孔吸聲材料損耗吸收掉。,1. 吸聲原理,高頻聲波可使空氣質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)速度加快，空氣與筋 絡(luò)的熱交換也加快，使得多孔材料具有良好的高頻 吸聲性能。,高頻聲吸收效果好：,2. 吸聲特性及影響因素,提問,吸聲系數(shù)的影響因素有哪些？,材料（結(jié)構(gòu)、性質(zhì)、使用條件）和入射聲波（入射角度和頻率）,吸聲頻率特性:高頻聲吸收效果好，低頻聲吸收效果差。 記??！多孔吸聲材料常用于中高頻噪聲的吸收。,（1）厚度對(duì)吸聲性能的影響 （2）孔隙率與密度對(duì)吸聲性能的影響 （3）空腔對(duì)吸聲性能的影響 （4）護(hù)面層對(duì)吸聲性能的影響 （5）使用環(huán)境對(duì)吸聲性能的影響,吸聲性能的影響因素,圖2-15 不同厚度的超細(xì)玻璃棉的吸聲系數(shù),（1）厚 度,厚度增加一倍，吸聲最佳頻率向低頻 方向近似移動(dòng)一個(gè)倍頻程。,低頻時(shí)厚度越大，吸聲系數(shù)越大。,理論證明：吸聲材料層背后為剛性 壁面，最佳吸聲頻率出現(xiàn)在材料的 厚度等于該頻率聲波波長(zhǎng)的1/4處。,實(shí)際使用：對(duì)于中高頻噪聲，一般 可采用2-5cm厚的成形吸聲板，對(duì) 低頻噪聲可采用5-10cm厚的吸聲板。,（2）孔隙率與密度,孔隙率：材料內(nèi)部的孔洞體積占材料總體積的百分比。 孔隙率增大，密度減小，反之密度增大。 一個(gè)多孔吸聲材料對(duì)應(yīng)存在一個(gè)最佳吸聲性能的密度范圍。,若厚度不變，增大多孔材料 密度，可提高低、中頻的吸 聲系數(shù)，但比增大厚度所引 起的變化小。,5cm厚超細(xì)玻璃棉的密度變化對(duì)吸聲系數(shù)的影響,（3）空 腔,空腔：留在材料層與剛性壁之間的一定距離的空氣層。,圖2-16 背后空氣層厚度對(duì)吸聲性能的影響,當(dāng)腔深D近似等于入射聲波的1/4波長(zhǎng)時(shí)，吸聲系數(shù)最大；等于1/2波長(zhǎng)或其整倍數(shù)時(shí)，吸聲系數(shù)最小。 一般推薦取腔深為510cm。,實(shí)際使用中，為便于固定和美觀，往往要對(duì)疏松材質(zhì)的多孔材料作護(hù)面處理。 護(hù)面層的要求：良好的透氣性。 網(wǎng)罩塑料窗紗、塑料網(wǎng)、鐵絲網(wǎng)、鋼板網(wǎng)、鋁板網(wǎng)等； 織物護(hù)面材料玻璃纖維布、阻燃裝飾布等； 薄膜塑料薄膜、鋁箔等； 穿孔板膠合板、塑料板、石膏板、鋼板等。,（4）護(hù)面層,當(dāng)護(hù)面材料的穿孔率超過 20% 時(shí)，影響可忽略不計(jì)。,溫度,濕度,氣流,溫度引起聲速、波長(zhǎng) 及空氣粘滯性變化， 影響材料吸聲性能。 溫度升高，吸聲性能 向高頻方向移動(dòng)； 溫度降低則向低頻方 向移動(dòng)。,通風(fēng)管道和消聲器內(nèi) 氣流易吹散多孔材料， 吸聲效果下降； 飛散的材料會(huì)堵塞管 道，損壞風(fēng)機(jī)葉片； 應(yīng)根據(jù)氣流速度大小 選擇一層或多層不同 的護(hù)面層。,空氣濕度引起多孔材 料含水率變化。 濕度增大，孔隙吸水量 增加，堵塞細(xì)孔，吸聲系 數(shù)下降。 濕度較大環(huán)境應(yīng)選用耐 潮吸聲材料。,（5）使用環(huán)境,圖2-17 薄板共振吸聲結(jié)構(gòu)示意圖,(一)薄板共振吸聲結(jié)構(gòu),機(jī)理：聲波入射引起薄板振動(dòng)，薄板振動(dòng)克服自身阻尼和板-框架間的摩擦力，使部分聲能轉(zhuǎn)化為熱能而耗損。當(dāng)入射聲波的頻率與振動(dòng)系統(tǒng)的固有頻率相同時(shí)，發(fā)生共振，薄板彎曲變形最大，振動(dòng)最劇烈，聲能消耗最多。 結(jié)構(gòu),入射聲波,薄金屬板、膠合板、 硬質(zhì)纖維板、石膏板等,薄板共振吸聲結(jié)構(gòu)的共振頻率 式中 ： 板的面密度，kgm2， ，其中m為板密度， kg/m3，t為板厚，m； 板后空氣層厚度，cm。,【討論】 薄板厚度t : 36mm 空氣層厚度D:310mm 共振頻率: 80300Hz之間 吸聲系數(shù)：0.20.5,分類：按薄板穿孔數(shù)分為 單腔共振吸聲結(jié)構(gòu) 多孔穿孔板共振吸聲結(jié)構(gòu) 材料：輕質(zhì)薄合金板、膠合板、塑料板、石膏板等。,穿孔吸聲板,(二)穿孔板共振吸聲結(jié)構(gòu),特征：穿孔薄板與剛性壁面間留一定深度的空腔所組成的吸聲結(jié)構(gòu)。,又稱“亥姆霍茲”共振吸聲器或單孔共振吸聲器,入射聲波,結(jié)構(gòu)：,1. 單腔共振吸聲結(jié)構(gòu),封閉空腔壁上開一個(gè)小孔與外部空氣相通； 腔體中空氣具有彈性，相當(dāng)于彈簧； 孔頸中空氣柱具有一定質(zhì)量，相當(dāng)于質(zhì)量塊。,圖 單腔共振吸聲結(jié)構(gòu)示意圖,原理：入射聲波激發(fā)孔頸中空氣柱往復(fù)運(yùn)動(dòng)，與頸壁摩擦，部分聲能轉(zhuǎn)化為熱能而耗損，達(dá)到吸聲目的。當(dāng)入射聲波的頻率與共振器的固有頻率相同時(shí)，發(fā)生共振，空氣柱運(yùn)動(dòng)加劇，振幅和振速達(dá)最大，阻尼也最大，消耗聲能最多，吸聲性能最好。,單腔共振體的共振頻率 2-111 式中:c聲波速度，m/s； S小孔截面積，m2； V空腔體積，m3； lk小孔有效頸長(zhǎng)，m， 若小孔為圓形則有 式中: l頸的實(shí)際長(zhǎng)度(即板厚度)，m； d 頸口的直徑，m。 空腔內(nèi)壁貼多孔材料時(shí)，有:,【討論】單腔共振吸聲結(jié)構(gòu)使用很少， 是其它穿孔板共振吸聲結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)。,改變孔頸尺寸或空腔體積，可得不同共振頻率的共振器。,簡(jiǎn)稱穿孔板共振吸聲結(jié)構(gòu)。 結(jié)構(gòu)：薄板上按一定排列鉆很多小孔或狹縫，將穿 孔板固定在框架上，框架安裝在剛性壁上，板后留 有一定厚度的空氣層。實(shí)際是由多個(gè)單腔（孔）共振器并聯(lián)而成。,圖2-19 多孔穿孔板共振吸聲結(jié)構(gòu),小孔或狹縫,空氣層,剛性壁,薄 板,2.多孔穿孔板共振吸聲結(jié)構(gòu),多孔穿孔板共振吸聲結(jié)構(gòu)的共振頻率 2-112 式中： c 聲波速度，m/s； S 小孔截面積，m2； F每一共振單元所分占薄板的面積，m2； h空腔深度，m； lk小孔有效頸長(zhǎng)，m； P 穿孔率，P = S/F。,圓孔正方形排列： 圓孔等邊三角形排列： 平行狹縫： 以上各式中， B為孔間距， d為孔徑。,穿孔率：穿孔面積之和與板的總面積之比,【討論】 穿孔率P：110%，最高不超過20% 板厚l：213mm 孔徑d：210mm 孔間距B：10100mm 板后空氣層厚度h：6100mm 共振頻率：100400Hz 吸聲系數(shù)：0.20.5,2-112,吸聲帶寬f：設(shè)在共振頻率f0處的最大吸聲系數(shù)為，則在f0左右能保持吸聲系數(shù)為/2的頻帶寬度。,為增大吸聲系數(shù)與提高吸聲帶寬，可采取的辦法： 空腔內(nèi)填充纖維狀多孔吸聲材料； 降低穿孔板孔徑，以提高孔口的振動(dòng)速度和摩擦阻尼； 在孔口覆蓋透聲薄膜，增加孔口的阻尼； 組合不同孔徑和穿孔率、不同板厚度、不同腔深的穿 孔板結(jié)構(gòu)，以改善頻譜特性。,結(jié)構(gòu)特征：厚度小于1mm的金屬薄板上穿孔，孔徑小于1mm、穿孔率1%5%，安裝方法同薄板共振吸聲結(jié)構(gòu)，后部留有一定厚度的空氣層。常用的是單層或雙層微穿孔板。,(三)微穿孔板吸聲結(jié)構(gòu),薄板常用鋁板或鋼板制作，因板特別薄、孔特別小，為與一般穿孔板共振吸聲結(jié)構(gòu)相區(qū)別，故稱作微穿孔板吸聲結(jié)構(gòu)。,圖2-20 單層、雙層微穿孔板吸聲結(jié)構(gòu)示意圖,(一)室內(nèi)聲場(chǎng),(二)室內(nèi)聲壓級(jí),(三)吸聲降噪量計(jì)算,室內(nèi)聲場(chǎng)按聲場(chǎng)性質(zhì)分為： 直達(dá)聲場(chǎng)：從聲源直接到達(dá)接受點(diǎn)的直達(dá)聲形成的 聲場(chǎng)。 混響聲場(chǎng)：經(jīng)過壁面一次和多次反射后到達(dá)接受點(diǎn) 的反射聲形成的聲場(chǎng)。,(一)室內(nèi)聲場(chǎng),擴(kuò)散聲場(chǎng)：房間內(nèi)聲能密度處處相同，而且在任 一受聲點(diǎn)上，聲波在各個(gè)傳播方向作無(wú)規(guī)則分布 的聲場(chǎng)。,擴(kuò)散聲場(chǎng)包含直達(dá)聲場(chǎng)和混響聲場(chǎng)，是由兩聲場(chǎng)疊加形成。,平均自由程,單位時(shí)間內(nèi)，室內(nèi)聲波經(jīng)相鄰兩次反射間的路程的平均值。 式中:d 平均自由程，m； V房間容積，m3； S室內(nèi)總表面積，m2 聲音在空氣中的聲速為c，則聲波每秒平均反射次數(shù)n=c/d，即,平均吸聲系數(shù),設(shè)室內(nèi)各反射面面積分別為 S1、S2、 Sn， 吸聲系數(shù)為1、2、 n ，則室內(nèi)表面的平均吸聲系數(shù) 為,1. 室內(nèi)聲場(chǎng)的衰減,2. 混響時(shí)間,1. 室內(nèi)聲場(chǎng)的衰減,室內(nèi)聲場(chǎng)經(jīng)12s即接近穩(wěn)態(tài)（左側(cè)曲線） 若聲源停止，聲音消失需要一個(gè)過程：首先直達(dá)聲消失，混 響聲逐漸減弱，直到完全消失（右側(cè)曲線）。,當(dāng)聲音經(jīng)過第1次反射后， 平均聲能密度降低為：,當(dāng)聲音經(jīng)過第n次反射后， 平均聲能密度降低為：,由于在t秒內(nèi)總反射次數(shù)為：,先只考慮壁面對(duì)聲音的吸收：,則t秒后的平均聲能密度為：,2-117,聲波在空氣中傳播時(shí)，室內(nèi)聲能密度隨傳播距離按指數(shù)規(guī)律衰減。設(shè)t秒內(nèi)傳播距離為ct，經(jīng)空氣吸收后聲能密度降為原來(lái)的e- ct，其中為聲音衰減常數(shù)，單位為m-1。,2-119,只考慮壁面和空氣吸收，t秒后平均聲能密度：,則根據(jù)混響時(shí)間的定義可以得到 ：,2-120,2.混響時(shí)間,定義：室內(nèi)聲場(chǎng)達(dá)到穩(wěn)態(tài)后，聲源立即停止發(fā)聲，室 內(nèi)聲能密度衰減到原來(lái)的百萬(wàn)分之一，即聲壓級(jí)衰減 60dB所需要的時(shí)間，記作 ，單位秒（s）。,當(dāng)頻率2000Hz時(shí)，值很小，可忽略不計(jì)，則：,伊林公式（Eyring公式）,伊林-米林頓公式（Eyring-Millington公式）,當(dāng)頻率2000Hz和 0.2時(shí)，有：,賽賓公式,房間V 一定，吸聲量 ,A愈大，T60愈小。 通過調(diào)整各頻率的平均吸聲系數(shù)，獲得各主要頻率的“最佳 T60”，使室內(nèi)音質(zhì)達(dá)到良好。,(一)室內(nèi)聲場(chǎng),(二)室內(nèi)聲壓級(jí),(三)吸聲降噪量計(jì)算,(二)室內(nèi)聲壓級(jí),聲源,接收處,直達(dá)聲,混響聲,1. 直達(dá)聲場(chǎng),當(dāng)聲源的聲功率恒定時(shí)，單位時(shí)間內(nèi)在某接收點(diǎn)處 獲得的直達(dá)聲能是恒定的。 一個(gè)各向發(fā)射均勻的點(diǎn)聲源，聲強(qiáng):,指向性因數(shù)為Q的點(diǎn)聲源，直達(dá)聲聲能密度為：,聲能密度:,I=W/4r2,單位時(shí)間聲源向室內(nèi)提供的混響聲能為：,2. 混響聲場(chǎng),經(jīng)過壁面一次和多次反射的反射聲形成的聲場(chǎng),室內(nèi)聲場(chǎng)達(dá)穩(wěn)態(tài)時(shí)：,每秒鐘內(nèi)聲波碰撞n次,每秒吸收的混響聲能為：,令,設(shè)室內(nèi)聲場(chǎng)達(dá)穩(wěn)態(tài)時(shí)，平均混響聲能密度為 ，聲波 每碰撞壁面一次，吸收的混響聲能則為：,3. 室內(nèi)總聲場(chǎng),設(shè)室內(nèi)某點(diǎn)的平均聲能密度為 ，則：,2-126,2-127,2-128,指向性因數(shù)Q取決于聲源的指向性和在室內(nèi)的位置 Q=1，點(diǎn)聲源放置在房間中心； Q=2，點(diǎn)聲源放在地面或墻面中間； Q=4，聲源放在兩墻面或墻面與地面的交線上； Q=8，在三面墻的交點(diǎn)上。,【討論】,2-128,當(dāng) 時(shí)，即 r 很小，聲場(chǎng)以直達(dá)聲為主； 當(dāng) 時(shí) ，即 r 很大，聲場(chǎng)以混響聲為主； 當(dāng) 時(shí)，直達(dá)聲聲能密度與混響聲聲能密 度相等，這時(shí)r 稱為臨界半徑，即： 當(dāng)Q1時(shí)的臨界半徑又稱為混響半徑。,圖2-22 室內(nèi)聲壓級(jí)計(jì)算圖,【例2-6】設(shè)在室內(nèi)地面中心處有一聲源，已知500Hz 的聲功率級(jí)為90dB，同頻帶下的房間常數(shù)為50m2， 求距聲源10m處之聲壓級(jí)。,解：(1)由聲源位置可得其室內(nèi)指向性因數(shù)Q=2。,圖2-22 室內(nèi)聲壓級(jí)計(jì)算圖,A,B,-11,解：(1)由聲源位置可得其室內(nèi)指向性因數(shù)Q=2。 (2)由圖Q2與r10m兩線的交點(diǎn)A做垂線(虛線) ，與Rr=50m2的曲線交于B點(diǎn)，由B向左方作水平線與縱軸相交，從而確定 ，即： -11dB。 (3)計(jì)算距聲源10m處的聲壓級(jí)Lp為： (dB),【例2-6】設(shè)在室內(nèi)地面中心處有一聲源，已知500Hz 的聲功率級(jí)為90dB，同頻帶下的房間常數(shù)為50m2， 求距聲源10m處之聲壓級(jí)。,(一)室內(nèi)聲場(chǎng),(二)室內(nèi)聲壓級(jí),(三)吸聲降噪量計(jì)算,(三)吸聲降噪量計(jì)算,設(shè)吸聲降噪前后室內(nèi)平均吸聲系數(shù)分別為 和 ；吸聲量分別為A1和A2；混響時(shí)間分別為T1和T2，房間常數(shù)分別為Rr1和Rr2；某點(diǎn)聲壓級(jí)分別為L(zhǎng)p1和Lp2，則：,吸聲前的聲壓級(jí)為：,吸聲后的聲壓級(jí)為：,吸聲降噪效果：,2-130,【討論】,1.,2.,一般情況下，平均吸聲系數(shù)都比1小得多，所以有：,2-132,2-133,混響時(shí)間可測(cè)，計(jì)算吸聲降噪量，免除了計(jì)算吸聲系數(shù)的麻煩和不準(zhǔn)確,越大，噪聲級(jí)降低越多，但處理后的平均吸聲系數(shù)如要求0.5以上，則降噪處理所需要的成本大幅增加。,【例2-7】尺寸為14m10m3m，體積為420m3，面積為 424m2的控制室內(nèi)有一臺(tái)空調(diào)，安裝在10m3m墻壁的中 心部位，試通過設(shè)計(jì)計(jì)算使距噪聲源7m處符合NR-50曲線。,解： 記錄控制室尺寸、體積、總表面積、噪聲源的種類 和位置等； 記錄噪聲的倍頻程聲壓級(jí)測(cè)量值； 記錄NR-50的各個(gè)倍頻程聲壓級(jí)； 計(jì)算需要降噪量； 處理前混響時(shí)間的測(cè)量值，并計(jì)算出處理前平均吸聲系 數(shù)； 計(jì)算出處理后平均吸聲系數(shù)； 參考各種材料的吸聲系數(shù)，然后選材確定控制室各部分 的裝修。,設(shè)計(jì)計(jì)算步驟見下表：,【例2-8】某廠沖床車間為鋼筋混凝土磚混結(jié)構(gòu)，槽形混凝土 板平頂，混凝土地面，墻面為水泥石灰粉刷磚墻。車間內(nèi)配 置有860t沖床40臺(tái)，80t和160t沖床各1臺(tái)。在車間內(nèi)中央一 點(diǎn)測(cè)定的噪聲頻率特性如圖中曲線A所示，噪聲頻帶較寬廣， 車間內(nèi)總聲壓級(jí)達(dá)到95dB，干擾嚴(yán)重，試設(shè)計(jì)降噪方案。,圖2-23 沖床車間噪聲頻譜特性,（1）由圖可知，200Hz 以上的頻帶噪聲超過允許標(biāo)準(zhǔn)NR-85曲線，其中以250、500、1000、2000Hz 最為嚴(yán)重，因此，這些頻帶的噪聲為吸聲處理的重點(diǎn)，并取吸聲峰值在500Hz附近。 （2）經(jīng)測(cè)量，穿孔板共振吸聲結(jié)構(gòu)的吸聲峰值位于500Hz附近，與設(shè)計(jì)要求基本相符。 （3）采用穿孔板共振吸聲結(jié)構(gòu)，吸聲材料布置方式和結(jié)構(gòu)如圖所示。,解：,圖2-24 吸聲材料的布置和結(jié)構(gòu),穿孔板為孔徑6mm、孔距 16mm、穿孔率11%的硬質(zhì)纖維 板，內(nèi)填厚50mm的超細(xì)玻璃 棉，外包棉花紙，容積密度為 20kg/m3，空腔厚度為0.5m。 穿孔板共振吸聲結(jié)構(gòu)懸掛在平 頂下，面積約為510m2，周圍側(cè) 墻采用軟質(zhì)纖維板（半穿孔） 吸聲材料，面積約為170m2。,（4）現(xiàn)場(chǎng)測(cè)定處理前、后車間總吸聲量A1、A2，計(jì)算得各頻率噪聲降低量如下表。,表2-13 各頻率噪聲降低量,吸聲減噪技術(shù)小結(jié),1、吸聲減噪設(shè)計(jì)的原則 （1）總原則 應(yīng)先對(duì)聲源進(jìn)行隔聲、消聲等處理，當(dāng)噪聲源不宜采用隔聲措施，或采用了隔聲手段后仍不能達(dá)到噪聲的標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，可采用吸聲處理來(lái)作為輔助手段。,（2）基本原則 單獨(dú)的風(fēng)機(jī)房、泵房、控制室等房間面積較小，所需降噪量較高時(shí)，可對(duì)天花板、墻面同時(shí)作吸聲處理； 車間面積較