噪聲基礎(chǔ)知識PPT課件

1、第一章 噪聲污染與控制1.1噪聲污染1.2噪聲控制1.3噪聲降低的標準1.4噪聲控制技術(shù)第1頁/共118頁1.1噪聲污染 什么是噪聲? 噪聲是人們不需要的聲音 噪聲是物理污染 噪聲是現(xiàn)代工業(yè)化帶來的后果，同時，噪聲和噪聲控制技術(shù)的進步也促進工業(yè)生產(chǎn)和交通運輸?shù)陌l(fā)展。從火車、汽車的發(fā)展史可看出。 聲與音的區(qū)別： 人耳能夠感覺到聲波的作用稱之為聲； 能夠引起聲調(diào)的感覺的聲音稱之為音，或者說就是有 意義的聲。 第2頁/共118頁1.2噪聲控制 噪聲控制是研究如何獲得適當聲學(xué)環(huán)境的技術(shù)科學(xué)，即達到經(jīng)濟上、技術(shù)上和要求上合理的聲學(xué)環(huán)境。 噪聲控制并不等同于噪聲降低。第3頁/共118頁1.3噪聲降低的標準

2、 聲環(huán)境質(zhì)量標準GB3096-2008 社會生活環(huán)境噪聲排放標準GB22337-2008 工業(yè)企業(yè)廠界噪聲標準GB12348-2008 ETSI 300 735歐洲通訊設(shè)備測量標準和限值 噪聲標準分三類： (1)聽力保護標準 (2)環(huán)境保護標準 (3)機電產(chǎn)品標準第4頁/共118頁1.4噪聲控制技術(shù) 控制噪聲是從聲源控制，途徑上控制和受保護三方面進行，具體采取哪一種或幾種則應(yīng)從經(jīng)濟、技術(shù)、滿足要求上來考慮決定。第5頁/共118頁1.4.1 聲源控制噪聲是噪聲控制中最根本和最有效的手段。 降低聲源噪聲有以下途徑： 1.改進機械設(shè)計，如低噪聲風(fēng)機、小型低噪聲電機、低噪聲空調(diào)器、低噪聲空壓機等。 2

3、.改進工藝和操作方式。 3.提高加工精度和裝配質(zhì)量。1.4.2 傳輸途徑中的控制是最常用的辦法，機器已經(jīng)完成， 再從聲源上控制就受局限，途徑上控制大有可為。如消聲、隔聲、隔振、減振等。1.4.3 在機器多而人少或降低機器噪聲不現(xiàn)實或不經(jīng)濟的情況下，對受者的保護是個重要手段。第6頁/共118頁第二章噪聲危害2.1噪聲損傷人的身體2.2噪聲降低工作效率2.3噪聲影響社會安定第7頁/共118頁2.1噪聲損傷人的身體2.1.1噪聲首先是對聽力的影響，作用是累計性的。噪聲性耳聾是不可逆的。當對500、1000、2000HZ三個頻率損失的平均值超過2540分貝時，為輕度耳聾；4065分貝時為中度耳聾；65

4、分貝以上是重度耳聾。2.1.2 噪聲對神經(jīng)系統(tǒng)的影響，使大腦皮層的興奮和抑制平衡失調(diào)，長久接觸產(chǎn)生頭痛、頭暈、耳鳴、失眠多夢、記憶力減退稱為神經(jīng)衰弱或神經(jīng)官能癥。2.1.3 對心血管系統(tǒng)亦有影響，使脈頻和血壓波動。交警比農(nóng)民的心率不齊率高出1.4倍。2.1.4噪聲對消化系統(tǒng)、內(nèi)分泌系統(tǒng)、視覺器官的影響亦有報道。 噪聲對胎兒發(fā)育、兒童智力均有影響，不可掉以輕心。第8頁/共118頁2.2噪聲降低工作效率2.2.1 噪聲使精力不易集中2.2.2 噪聲使工作差錯率升高2.2.3 噪聲使技能下降2.2.4 噪聲使人容易出工傷事故2.2.5 噪聲掩蔽報警信號易出事故第9頁/共118頁2.3噪聲影響社會安定

5、2.3.1 噪聲影響鄰里關(guān)系2.3.2 噪聲影響廠群關(guān)系，也是投訴最多的環(huán)境污染。2.3.3 影響大的噪聲更易激起民憤，引發(fā)社會問題。第10頁/共118頁第三章 聲波3.1 聲波的產(chǎn)生3.2 聲音的傳播3.3 聲壓級和聲功率級3.4 聲壓級的合成3.5 等響曲線3.6 A聲級第11頁/共118頁3.1 聲波的產(chǎn)生第12頁/共118頁 聲音的本質(zhì)是波動，是彈性波。當聲源振動時，就引起附近空氣質(zhì)點的振動，依靠空氣的慣性和彈性性質(zhì)，空氣質(zhì)點的振動就以波動的形式向四周傳播開去，形成聲波。質(zhì)點振動方向平行于波傳播方向，稱為縱波。在空氣中的波稱為疏密波。聲波可以在氣體、液體、固體中傳播。第13頁/共118

6、頁3.2 聲音的傳播3.2.1 聲音的三個基本要素： 頻率：每秒振動的次數(shù)?？陕犅暤念l率在20-20KHz 波長：聲源完成一周的振動，聲波所傳播的距離?？陕犅?的波長在17m-17mm。 聲速：每秒鐘傳播的距離。聲速與溫度有關(guān)，c=331.4+0.6t m/s c=f3.2.2 頻譜：通常噪聲都是由許多頻率組成的復(fù)合聲。聲音 不同，其組成的頻率 和能量的分布也不同。正因如此，才 能區(qū)別各色各樣的聲音，聲音的這些組成頻率和能量分布 的關(guān)系，稱為這一聲音的頻譜，不同的聲音具有不同的頻 譜。 例如，用頻率為橫坐標，以聲壓級為縱坐標，即可做 出此聲音的聲譜圖。3.2.3 聲壓：有聲波時媒質(zhì)中的壓力和靜

7、壓力的差值。單位 為Pa。第14頁/共118頁3.2.2 頻譜 通常噪聲都是由許多頻率組成的復(fù)合聲。聲音不同，其組成的頻率 和能量的分布也不同。正因如此，才能區(qū)別各色各樣的聲音，聲音的這些組成頻率和能量分布的關(guān)系，稱為這一聲音的頻譜，不同的聲音具有不同的頻譜。 例如，用頻率為橫坐標，以聲壓級為縱坐標，即可做出此聲音的聲譜圖。第15頁/共118頁 三種典型頻譜第16頁/共118頁3.2.3 聲壓：有聲波時媒質(zhì)中的壓力和靜壓力的差值。單位為Pa。第17頁/共118頁3.2.4 聲波的反射、衍射、透射和干涉 當聲波在前進的路程中遇到障礙物時會發(fā)出反射、衍射和透射。 反射：當聲波波長比障礙物小得多發(fā)生

8、反射，使聲波返回聲源。 衍射：聲波波長比障礙物大得多時聲波發(fā)生衍射。 透射：聲波傳播到兩層不同的媒質(zhì)界面上將發(fā)生反射和透射。第18頁/共118頁 室內(nèi)聲波的反射第19頁/共118頁 從上圖可以知道聲波經(jīng)過多次反射再到達人耳，聲音變大，我們叫混響。 混響在聲學(xué)上是一個重要的概念，用的地方很多，是美國聲學(xué)家賽賓發(fā)現(xiàn)的。 高頻聲易反射。第20頁/共118頁 聲波的衍射第21頁/共118頁 由于聲波的衍射，圖（a）顯示障礙物小時 如同沒有，圖（b）顯示當障礙物大時形成聲影， 聲屏障就是據(jù)此建造的。同樣聲波透過孔洞時亦 發(fā)生衍射。第22頁/共118頁 聲波透過孔洞第23頁/共118頁聲波的干涉 復(fù)雜聲波

9、的干涉是聲波的重要特性。當空間存 在兩個以上聲源分別發(fā)出的聲波時，每個聲波不因 為其他聲波的存在而改變其傳播規(guī)律。 空間任一點的聲能是各個聲波分量在該點激發(fā) 振動的和，這就是疊加原理。當頻率相同或接近的 兩個或兩個以上的聲波疊加時，在疊加區(qū)的不同位 置會出現(xiàn)加強或減弱的現(xiàn)象，稱為聲波干涉。第24頁/共118頁 拍音 兩個聲波的頻率稍有不同時所發(fā)生的現(xiàn)象，就不只在空間中有強有弱，而且在時間上，也有強有弱，敲擊大鐘時聽到的嗡嗡聲就是這種現(xiàn)象。所產(chǎn)生的聲音成為拍音，每秒中拍的數(shù)目等于兩個頻率之差，這個數(shù)叫拍頻。第25頁/共118頁第26頁/共118頁3.3 聲壓級和聲功率級 3.3.1 聲壓級： 分

10、貝 式中： 聲壓級（dB） 聲壓（Pa） 基準聲壓2X （Pa） 因為能量和壓力的平方成正比，所以聲壓級是以聲壓的對數(shù)乘以20。02 0 lgpPLPpLP0P510第27頁/共118頁 聲壓的變化范圍很廣，人耳能聽到的聲音一直到耳膜疼痛的聲壓為2X 帕到20帕相差一百萬倍，用聲壓來衡量 聲音的大小，很不方便；而且人耳對聲音的感覺并不是與聲壓成正比例，而是與對數(shù)相關(guān)性較好，因此，聲學(xué)工程中多用聲壓級作為計量單位。單位為貝爾，紀念發(fā)明家貝爾。因為貝爾的單位太粗略，并不能充分地描述我們對聲音的感覺，因此前面加了一個分字，表示十分之一。1貝爾是10分貝。聲學(xué)方面最難以理解的術(shù)語就是分貝。 510第2

11、8頁/共118頁3.3.2 聲功率級 分貝 聲功率 基準聲功率，規(guī)定為 聲功率級 聲功率是聲源在單位時間內(nèi)發(fā)出的總聲能。聲功率的范圍非常廣，一個宇宙飛船的大型火箭所發(fā)出聲功率約等于一架噴氣飛機的總功率，而后者所發(fā)出的聲功率約等于一輛載重汽車的總功率。四十萬人齊聲講演所發(fā)出的聲功率只能點燃40W的燈泡。01 0 lgwwLw0w12010()wWwLWwL第29頁/共118頁3.4 聲壓級的合成 聲壓相加實際是能量相加，而某點聲能與該點聲壓的平方成正比，因此，合成的總聲壓級為 式中 、 、 、 各個聲音的聲壓（Pa）2221220.10 lgnppppLp1P2PnP第30頁/共118頁3.5

12、等響曲線第31頁/共118頁 人耳的靈敏度是驚人的，在300赫人耳可聽到1沙瓦每平方米的強度，這時鼓膜的位移稍小于10沙米，比一個分子的直徑還小10倍。鼓膜的大小是厘米的數(shù)量級，很難設(shè)想它如何能作如此微觀的位移。直至今日還沒有能和人耳相比較的傳聲器。人耳的靈敏度幸虧沒有再高，否則整天要聽到自己血液流動的聲音，體內(nèi)動作的聲音以及空氣分子無規(guī)則運動的聲音，那就很不妙了。第32頁/共118頁3.6 A聲級 聲級計測量噪聲的儀器叫聲級計。 A、B、C計權(quán)網(wǎng)絡(luò)分別模擬40方、70方、100方三條等響曲線設(shè)計濾波器。 A聲級與人的感覺（不僅響度，也包括煩擾程度，聽力損傷程度）更符合。第33頁/共118頁

13、A、B、C計權(quán)網(wǎng)絡(luò)第34頁/共118頁第四章 氣流噪聲氣流噪聲的三種基本聲源： 1.單極子 2.偶極子 3.四級子第35頁/共118頁1.單極子 媒質(zhì)中流入的質(zhì)量或熱量不均勻時形成單極子源聲器（或叫做簡單聲源）。 是噴注速度； 是噴口直徑； 是流動馬赫數(shù)； 是噴注密度； 是環(huán)境媒質(zhì)密度； 是環(huán)境媒質(zhì)中的聲速。242232000mWV DcV D MVD0c0M第36頁/共118頁 在實際生活中，有不少近似單聲源輻射的例子，如笛子的發(fā)聲孔，汽笛和火焰的燃燒吼聲。氫彈爆炸是世界上最大 的單極子源。第37頁/共118頁4.2 偶極子 當流體中障礙物存在時，流體與物體產(chǎn)生的不穩(wěn)定反作用力形成偶極子聲源

14、。 例如風(fēng)吹電線聲、空氣壓縮機、動片和導(dǎo)流片、傾角不為零的螺旋槳都是偶極子聲源。26232323000dWV DcV D M第38頁/共118頁4.3 四級子 媒質(zhì)中沒有質(zhì)量和熱量的注入，也沒有障礙存在，唯有粘滯應(yīng)力可能輻射聲波，這就是四級子聲源，亞聲速湍流噴注噪聲是最常見四級子噪聲。 282523250 00qWV DcV D M第39頁/共118頁第五章 風(fēng)機噪聲5.1 噪聲分類5.2 旋轉(zhuǎn)噪聲和湍流噪聲5.3 軸流風(fēng)機的聲功率5.4 降低軸流風(fēng)機噪聲的途徑5.5 離心風(fēng)機的聲功率第40頁/共118頁5.1 噪聲的分類機械噪聲電磁噪聲空氣動力性噪聲第41頁/共118頁5.2 旋轉(zhuǎn)噪聲和湍流

15、噪聲 旋轉(zhuǎn)噪聲：亦稱為葉片噪聲，它是由旋轉(zhuǎn)的葉片周期性地打擊空氣質(zhì)點，引起空氣的壓力脈動，從而產(chǎn)生的噪聲。這種噪聲具有確定頻率，頻率為： 式中 n為葉輪轉(zhuǎn)速，Z為葉片數(shù)， i=1、2、36 0in Zfi第42頁/共118頁 旋轉(zhuǎn)噪聲具有離散頻譜性質(zhì)，其基頻為葉片通過頻率，還有它的高次頻譜。顯然，從旋轉(zhuǎn)噪聲的強度看，基頻最強，其次是二次諧波、三次諧波，總的趨勢是逐漸減弱。第43頁/共118頁湍流噪聲 主要是葉尖渦、風(fēng)機葉片后緣隨機渦流的脫落、葉片表面邊界層的湍流分離形成，湍流噪聲具有寬頻帶的性質(zhì)，它與轉(zhuǎn)數(shù)無關(guān)，或者說與葉片的頻率無關(guān)，只決定于轉(zhuǎn)子葉片上流過的相對速度。根據(jù)經(jīng)驗公式： 式中 st

16、rouhal數(shù)，取0.140.20 W相對速度 L葉片截面的長度(/)irfiS WLrS第44頁/共118頁5.3 軸流風(fēng)機的聲功率軸流風(fēng)機聲功率級的估算： 式中Q風(fēng)量（ ） H全壓（Pa） S工況修正值，由風(fēng)機效率、葉片數(shù)目及葉 片角度決定。 1910lg25lgwLQHS3m h第45頁/共118頁5.4 降低軸流風(fēng)機噪聲的途徑 我們僅從風(fēng)機選型上和安裝使用上來考慮降低軸流風(fēng)機的方法： 5.4.1 風(fēng)機噪聲的聲功率級與風(fēng)機各參數(shù)的關(guān)系 效率 比聲功率級 直徑 轉(zhuǎn)數(shù)01110 lg(1)70 lg50 lgwwLLDN0wL1DN第46頁/共118頁5.4.2 控制風(fēng)機選型、安裝和運行引用

17、的噪聲 首先，選用低噪聲風(fēng)機，使用時正確安裝，安裝時盡量減小不必要的阻力損失。在流道中及葉輪前盡量避免障礙物產(chǎn)生的尾跡流入到葉輪中而產(chǎn)生噪聲。第47頁/共118頁5.5 離心風(fēng)機聲功率級的估算 由風(fēng)機比聲功率級估算聲功率級 當已知風(fēng)機的比聲功率級 時，可由下式估算 風(fēng)機的聲功率級值 0wL2010 lg()20wLLQ H第48頁/共118頁第六章 吸聲6.1 多孔吸聲材料6.2 吸聲結(jié)構(gòu)6.3 微穿孔板吸聲體6.4 吸聲系數(shù)第49頁/共118頁6.1 多孔吸聲材料6.1.1 吸聲系數(shù)和吸聲量 聲波的反射、吸收和透射第50頁/共118頁6.1.1 .1吸聲系數(shù) 吸收聲能 透射聲能 入射聲能0a

18、EEEaEE0E第51頁/共118頁 吸聲材料不同，吸聲系數(shù)不同； 同種材料，頻率不同吸聲系數(shù)不同。 第52頁/共118頁第53頁/共118頁1.管測法（駐波管）2.混響室法第54頁/共118頁 吸聲量2A Sm600.16VAT第55頁/共118頁 式中 A為吸聲量，單位是 ； V為房子的容積，單位 ； 混響時間，單位是秒。3m60T60T2m第56頁/共118頁平均吸聲系數(shù)AS第57頁/共118頁多孔吸聲材料 吸聲材料一定是多孔的； 必定是串通孔。 第58頁/共118頁影響多孔吸聲材料性能的因素1.容重2.厚度3.背后條件4.飾面層5

19、.濕度第59頁/共118頁第60頁/共118頁第61頁/共118頁第62頁/共118頁第63頁/共118頁第64頁/共118頁 6.2 吸聲結(jié)構(gòu) 6.2.1穿孔板吸聲結(jié)構(gòu) 6.2.2微穿孔板吸聲體 6.2.3空間吸聲體第65頁/共118頁6.2.1穿孔板吸聲結(jié)構(gòu)第66頁/共118頁第67頁/共118頁共振頻率計算第68頁/共118頁第69頁/共118頁穿孔率 P的計算當穿孔正方形排列時，當穿孔正三角行排列時2()4dPB2()23dPB第70頁/共118頁為提高吸聲性能，穿孔板后加吸聲材料，或用雙層孔板。第71頁/共118頁6.2.2微穿孔板吸聲體第72頁/共118頁第73頁/共118頁 微穿

20、孔板消聲器的消聲原理應(yīng)從以下三方面來理解： 一、小的孔徑能提高吸聲系數(shù)； 二、低的孔隙率能增加吸聲頻帶的寬度； 三、厚的深度能改變共振吸聲峰的位置。第74頁/共118頁6.2.3空間吸聲體第75頁/共118頁第七章 消聲器7.1 消聲器簡介7.2 阻性消聲器7.3 抗性消聲器7.4 復(fù)合消聲器7.5氣流對消聲效果的影響第76頁/共118頁7.1 消聲器簡介7.1.1 什么是消聲器 允許氣流通過，又能有效降低氣流噪聲向外傳播的裝 置。 消聲器按消聲機理分為阻性、抗性、阻抗復(fù)合、微穿孔板、排氣放空消聲器。 按用途分為離心風(fēng)機、軸流風(fēng)機、柴油機、電機、羅茨風(fēng)機、空壓機消聲器。 按形狀分有直管、片式、

21、蜂窩、迷宮、折板、聲流等消聲器。第77頁/共118頁7.2阻性消聲器第78頁/共118頁7.2.1 阻性消聲器消聲量估算公式：第79頁/共118頁討論公式：（1） 吸聲系數(shù)大，消聲量高；（2）f 高，消聲量高；（3）L長消聲量高；（4）P/s值愈大，消聲量愈高； 可做成片式消聲器第80頁/共118頁第81頁/共118頁第82頁/共118頁7.2.2 高頻失效頻率 赫 式中： C聲速 D消聲器通道截面平均邊長（m） 失效頻率1 .8 5mcfDmf第83頁/共118頁7.2.3其他類型阻性消聲器第84頁/共118頁7.2.4 氣流再生噪聲氣流再生噪聲 氣流沖擊管道產(chǎn)生沖擊，從而輻射噪聲；管道內(nèi)壁

22、附面層上有湍流產(chǎn)生也要引起噪聲。這兩種噪聲都是在管道中產(chǎn)生的，稱為再生噪聲。再生噪聲的大小，主要取決于氣流速度和管道結(jié)構(gòu)。速度大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、噪聲大。第85頁/共118頁第86頁/共118頁第87頁/共118頁第88頁/共118頁7.2.5阻性消聲器的選擇和設(shè)計要點消聲器必須是消聲量大、阻力小、耐用。 1.低頻時惡劣環(huán)境不宜用阻性。 2.結(jié)構(gòu)形式，截面尺寸及允許阻損大小決定。 3.吸聲材料的選擇，吸聲系數(shù)大、頻帶寬、耐濕、阻燃 耐腐蝕；厚度由頻率決定，高頻用薄的、低頻用厚的。 4.護面層的選擇。 5.長度的選擇。 第89頁/共118頁7.3 抗性消聲器 抗性消聲器并不直接吸收聲能，而是利用管道內(nèi)

23、聲學(xué)特性突變的界面，把部分聲波向聲源反射回去。向前傳的只是一部分，從而達到消聲的目的。第90頁/共118頁7.4 阻抗復(fù)合消聲器第91頁/共118頁7.5微穿孔板消聲器第92頁/共118頁 由于微穿孔板消聲器可以純粹用金屬板制成，阻損又小，因此它特別適用于以下場合： 1.消聲器需在高溫條件下使用； 2.消聲器需經(jīng)受較高速度的氣流沖擊； 3.消聲器需經(jīng)受短時間的火焰噴射； 4.消聲器的壓力損失必須控制在很小的值； 5.消聲器不宜使用多孔吸聲材料而又需要在寬頻帶范圍 內(nèi)具有比較高的消聲量（如在潮濕條件下，在潔凈要 求高的場所）。第93頁/共118頁第八章 隔聲8.1 空氣聲的隔絕8.2 樓板撞擊聲的隔絕 隔聲量： 式中，R隔聲量 透射系數(shù)第94頁/共118頁 吸聲與隔聲不能混為一談，兩個完全不同的概念。如吸聲系數(shù)0.99的墻，隔聲僅為20dB，0.999的墻，才隔聲30dB。而1mm厚鋼板則隔聲30dB。第95頁/共118頁8.1.1 單層密實均勻墻板的隔聲第96頁/共118頁8.1.2 質(zhì)量定律 在墻板面積無限大，不計剛度條件下，從理論上可推出在質(zhì)量控制區(qū)的隔聲量計算公式020lg20lg47.2RMfdB第97頁/共118頁經(jīng)驗公式：016lg14lg29RMfdB第98頁/共118頁面密度和容重的區(qū)別第99頁/共118頁8.1.3 吻合效應(yīng) 某一頻率的聲波以一定的