物理性污染控制第二章第5節(jié)隔聲技術(shù)

1、o 由于聲能被反射和吸收，由于聲能被反射和吸收，穿透障礙物傳出來的聲能穿透障礙物傳出來的聲能總是或多或少地小于入射總是或多或少地小于入射聲波的能量，這種由屏障聲波的能量，這種由屏障物引起的聲能降低的現(xiàn)象物引起的聲能降低的現(xiàn)象稱為隔聲。稱為隔聲。o 具有隔聲能力的屏障物稱具有隔聲能力的屏障物稱為隔聲結(jié)構(gòu)或隔聲構(gòu)件。為隔聲結(jié)構(gòu)或隔聲構(gòu)件。 第五節(jié) 隔聲技術(shù)5.1.1 表示材料隔聲性能的量5.1 概述1、透聲系數(shù)：材料透射的聲能與入射到材料上總 聲能的比值。22itititppIIWW2、隔聲量（透射損失、傳聲損失）、隔聲量（透射損失、傳聲損失）表示方法：用表示方法：用R或或TL表示，單位為表示，單

2、位為dB titippIIRRlg20lg101lg10越小，越小，R越大，隔聲性能越好。越大，隔聲性能越好。隔聲量與入射聲波的頻率有關(guān)。平均隔聲量：各頻程隔聲量的算術(shù)平均數(shù)平均隔聲量：各頻程隔聲量的算術(shù)平均數(shù)21WWLLIL3. 插入損失：插入損失：離聲源一定距離某處測得的隔聲構(gòu)件設(shè)置前的聲離聲源一定距離某處測得的隔聲構(gòu)件設(shè)置前的聲功率級和設(shè)置后的聲功率級之差。功率級和設(shè)置后的聲功率級之差。通常在現(xiàn)場評價構(gòu)件的隔聲效果。通常在現(xiàn)場評價構(gòu)件的隔聲效果。5.2 隔聲結(jié)構(gòu)的類型o 隔聲墻o 隔聲罩o 隔聲間o 隔聲屏障5.2.1 隔聲墻 隔音技術(shù)中，通常將板隔音技術(shù)中，通常將板狀或墻狀的隔聲構(gòu)件稱

3、為隔狀或墻狀的隔聲構(gòu)件稱為隔聲墻。僅有一層墻板稱為稱聲墻。僅有一層墻板稱為稱為單層隔聲墻，有兩層或多為單層隔聲墻，有兩層或多層，層間有空氣或其他材料，層，層間有空氣或其他材料，則稱為雙層或多層隔聲墻。則稱為雙層或多層隔聲墻。1、單層勻質(zhì)墻的隔聲性能（1）單層勻質(zhì)隔聲墻的隔聲頻率特征o 第第I區(qū)區(qū):剛度和阻尼控制區(qū)剛度和阻尼控制區(qū)n 剛度控制區(qū)剛度控制區(qū)n 阻尼控制區(qū)阻尼控制區(qū)o 第第II區(qū)區(qū):質(zhì)量控制區(qū)質(zhì)量控制區(qū)o 第第III區(qū)區(qū):吻合效應(yīng)區(qū)吻合效應(yīng)區(qū) 單層勻質(zhì)墻的隔聲量與人射聲波的頻率有很大的關(guān)系，根據(jù)隔聲量與人射聲波頻率的變化規(guī)律大致可分為3 個區(qū)。第I區(qū):剛度和阻尼控制區(qū)o 剛度控制區(qū)：

4、聲波頻率低于墻板的第一個共振頻率f0的區(qū)域。隔聲量隨聲波頻率的升高而下降，每倍頻程隔聲量下降6dB；隔聲量與墻板的剛度成正比，墻板剛度越大，隔聲量越高，所以叫剛度控制區(qū)。o 阻尼控制區(qū)：入射聲波頻率阻尼控制區(qū)：入射聲波頻率與墻板的固有頻率相同時，與墻板的固有頻率相同時，引起共振，隔聲量最小。在引起共振，隔聲量最小。在共振頻率后，隔聲曲線會出共振頻率后，隔聲曲線會出現(xiàn)幾個連續(xù)的低谷，但隨著現(xiàn)幾個連續(xù)的低谷，但隨著頻率的增加，共振減弱，隔頻率的增加，共振減弱，隔聲量總體呈上升趨勢。聲量總體呈上升趨勢。o 增加墻板的阻尼可以降低共增加墻板的阻尼可以降低共振，所以成為阻尼控制區(qū)。振，所以成為阻尼控制區(qū)

5、。o 共振區(qū)有一系列共振頻率，基頻和諧波頻率對隔聲量影響最大。o 磚、石墻的共振頻率很低，一般不在聲頻區(qū)，通常不考慮；o 薄板共振頻率較高，阻尼控制區(qū)可分布在較寬的聲頻區(qū)，應(yīng)予以防止，如增加薄板的阻尼。第第II區(qū)區(qū):質(zhì)量控制區(qū)質(zhì)量控制區(qū)o 隨著聲波頻率的提高，墻板隔聲量受墻板慣性質(zhì)量影響，“質(zhì)量”越大，隔聲量就越大。o 隔聲量與入射聲波頻率呈線性關(guān)系。o 質(zhì)量定律：單層墻的隔聲量與其單位質(zhì)量定律：單層墻的隔聲量與其單位面積質(zhì)量（面密度）的對數(shù)成正比；面積質(zhì)量（面密度）的對數(shù)成正比；也與聲波頻率的對數(shù)成正比。也與聲波頻率的對數(shù)成正比。n 面密度增加一倍，隔聲量增加約面密度增加一倍，隔聲量增加約6

6、dB；n 入射頻率增加一倍，隔聲量增加約入射頻率增加一倍，隔聲量增加約6dB。第第III區(qū)區(qū): 吻合效應(yīng)區(qū)吻合效應(yīng)區(qū)o 隨入射聲波頻率的升高，由于吻隨入射聲波頻率的升高，由于吻合效應(yīng)，隔聲量下降，在臨界吻合效應(yīng)，隔聲量下降，在臨界吻合頻率合頻率fc之后，隔聲量增加。之后，隔聲量增加。吻合效應(yīng)：聲波入射會引起墻板彎曲振動，若入射聲波的波長在墻板上的投影（/sin()恰好等于墻板的固有彎曲波長(b)，墻板彎曲波振動的振幅達到最大，會導(dǎo)致向墻板另一側(cè)輻射聲波，此時墻板的隔聲量明顯下降，這種現(xiàn)象為吻合效應(yīng)。聲波入射引起墻板彎曲振聲波入射引起墻板彎曲振動，好比風(fēng)吹動幕布，在動，好比風(fēng)吹動幕布，在幕布上產(chǎn)

7、生波動現(xiàn)象。幕布上產(chǎn)生波動現(xiàn)象。發(fā)生吻合效應(yīng)的條件：構(gòu)件的b一定，發(fā)生吻合效應(yīng)的頻率有多個，與入射角度有關(guān)。bsin 彎曲波的波長入射聲波波長入射角b 發(fā)生吻合效應(yīng)的必要條件臨界吻合頻率：產(chǎn)生吻合效應(yīng)的最低入射頻率。220.5512ccmcfBlE 墻板面密度墻板彎曲勁度墻板厚度墻板密度墻板彈性模量臨界吻合頻率的影響因素：增加墻板阻尼和厚度，可減緩吻合效應(yīng)導(dǎo)致的隔聲量下降增加墻板阻尼和厚度，可減緩吻合效應(yīng)導(dǎo)致的隔聲量下降（2）單層勻質(zhì)隔聲墻的隔聲量質(zhì)量定律：質(zhì)量定律：聲波垂直入射時聲波垂直入射時2000010lg20lgfmfmRcc m為墻體面密度，為墻體面密度，f為入射聲波頻率，為入射聲波

8、頻率，0為空氣密度，為空氣密度，c0為空氣聲速為空氣聲速 。200)(1lg10cfmR00400c 20lg20lg42.5Rmf 物理意義：單層墻的隔聲量與其單位面積的質(zhì)量物理意義：單層墻的隔聲量與其單位面積的質(zhì)量的對數(shù)成正比；聲波頻率越高，隔聲量越高。的對數(shù)成正比；聲波頻率越高，隔聲量越高。因為因為00cfm公式簡化為：公式簡化為：隔聲量估算o 無規(guī)入射時，經(jīng)驗公式：18.5lg47.5Rmf o 場入射隔聲量的經(jīng)驗公式：o 平均隔聲量的經(jīng)驗公式：20lg47.5Rmf 2213.5lg14 (200/)16lg8 (200/)Rmmkg mRmmkg m 2、雙層隔聲墻 按質(zhì)量定律選用

9、單層墻時，若要使隔聲量很按質(zhì)量定律選用單層墻時，若要使隔聲量很大時，墻體就會很笨重，且造價高。如將實體墻大時，墻體就會很笨重，且造價高。如將實體墻分成兩片獨立墻，在墻之間留有空氣層，則隔聲分成兩片獨立墻，在墻之間留有空氣層，則隔聲量將比同等質(zhì)量的單層墻高。量將比同等質(zhì)量的單層墻高。（1）雙層隔聲墻雙層隔聲墻的隔聲原理聲波透過第一墻，由于墻外及夾層中空氣與墻板特性阻抗不同，造成聲波兩次反射，形成衰減，又由于空氣層的彈性和附加吸收作用，使振動能量衰減較大，再傳給第二墻時，又發(fā)生聲波兩次反射，使透射聲能再次減少，導(dǎo)致總的透射損失更大。隔聲特性a雙層墻無吸聲材料雙層墻無吸聲材料b-雙層墻有少量吸聲材料

10、雙層墻有少量吸聲材料c雙層墻鋪滿吸聲材料雙層墻鋪滿吸聲材料d雙層墻；雙層墻；e 單層墻單層墻雙層墻隔音特性雙層墻隔音特性聲波頻率小于雙層墻共振頻率，聲波頻率小于雙層墻共振頻率，雙層墻板整體振動，空氣層不雙層墻板整體振動，空氣層不起作用，隔聲能力同單層墻。起作用，隔聲能力同單層墻。等于雙層墻共振頻率，隔聲量等于雙層墻共振頻率，隔聲量低谷。低谷。大于雙層墻共振頻率，大于雙層墻共振頻率，隔聲曲線急劇上升隔聲曲線急劇上升( (雙層結(jié)構(gòu)雙層結(jié)構(gòu)墻優(yōu)越性墻優(yōu)越性) )。進入吻合效應(yīng)區(qū)，進入吻合效應(yīng)區(qū)，臨界吻合頻率處隔音量低谷。臨界吻合頻率處隔音量低谷。共振頻率210112mmhcfc雙層墻的共振指聲波法向

11、入射時的墻板共振頻率空氣層越薄，雙層墻的共振頻率越大。o 經(jīng)驗公式：o 平均隔聲量：()RfmmRD30lg16lg1621()()DD2212122121/200,14lg16/200,8lg16mkgmmRmmmkgmmRmmR隔聲量的估算:（2）多層復(fù)合隔聲結(jié)構(gòu) 由幾層面密度或性質(zhì)不同的板材組成的隔聲結(jié)構(gòu)，層間填充阻尼材料或多孔吸聲材料或空氣層。o 各層材料的聲阻抗不匹配，分層界面上聲波產(chǎn)生多次反射，阻抗相差越大，聲能反射越多，隔音越好。o 各層板材的共振頻率和臨界吻合頻率錯開，改善共振和吻合效應(yīng)造成的隔聲低谷。o 阻尼材料可以減弱板的振幅，對共振頻率和吻合效應(yīng)頻率出現(xiàn)的隔聲低谷起抑制作

12、用。（1）隔聲罩主要結(jié)構(gòu)形式局部開敞型固定密封型3、隔聲罩活動密封型通風(fēng)散熱型（2）隔聲罩的基本構(gòu)造(3) 隔聲罩的插入損失(P72)lg(10IL 全封閉的隔聲罩的插入損失：)101lg(101 . 0 TLILTL :隔聲罩罩壁的隔聲量：內(nèi)飾吸聲材料的吸聲系數(shù) 局部封閉的隔聲罩的插入損失：11 . 00101011lg10lg10SSSSTLILTLTL :隔聲罩罩壁的隔聲量：內(nèi)飾吸聲材料的吸聲系數(shù)S0: 非封閉總面積，S :封閉總面積（4）隔聲罩的設(shè)計要點選擇適當(dāng)?shù)牟牧虾托螤钫直诓捎幂p薄材料時，壁面上適當(dāng)處理（加筋、涂組尼層），減弱共振和吻合效應(yīng)。隔聲罩的內(nèi)表面進行吸聲處理隔聲罩的密封隔

13、聲罩與設(shè)備、基座不能有剛性接觸，以免形成生聲橋，傳遞聲波，降低隔聲性能。4、隔聲間（1）隔聲間的結(jié)構(gòu) （2）隔聲門 (3) 隔聲窗(4) 隔聲間的聲學(xué)評價a. 組合墻的平均隔聲量：1lg10LTniiniiiSS11niTLiiSSLT11 . 010lg10b.隔聲間的插入損失：P72SALTLLILlg1021 :隔聲間的平均隔聲量：隔聲間的總吸聲量S: 隔聲間的內(nèi)表面總面積LT （5）隔聲間設(shè)計要點 合適的材料 孔洞和縫隙的影響 通風(fēng)換氣口的設(shè)計5、隔聲屏障o 用來阻擋聲源與接收點間直達聲的障板稱為隔用來阻擋聲源與接收點間直達聲的障板稱為隔聲屏障，一般用于車間或辦公室內(nèi)、道路兩側(cè)。聲屏障

14、，一般用于車間或辦公室內(nèi)、道路兩側(cè)。o 隔聲屏障的隔聲原理：隔聲屏障的隔聲原理：可以將高頻聲反射回去，可以將高頻聲反射回去，使屏障后形成使屏障后形成“聲影聲影區(qū)區(qū)”，在聲影區(qū)內(nèi)噪聲，在聲影區(qū)內(nèi)噪聲明顯降低。對低頻聲，明顯降低。對低頻聲，由于繞射的結(jié)果，隔聲由于繞射的結(jié)果，隔聲效果較差。效果較差。 （1）隔聲屏障的基本形式（2）插入損失dbaNNIL213lg10（3）隔聲屏障設(shè)計要點 聲屏障的隔聲量應(yīng)比設(shè)計目標值大 聲屏障應(yīng)有足夠的高度 聲屏障應(yīng)盡量靠近噪聲源 應(yīng)盡可能采用吸聲型聲屏障（尤其是在混響聲場場合）5.3 隔聲設(shè)計程序根據(jù)聲源特性估算受聲點的各頻帶聲壓級選擇合適的隔結(jié)構(gòu)與構(gòu)件了解環(huán)境特點，選定噪聲控制標準計算各頻帶所需隔聲量與構(gòu)件的插入損失比較確定受聲點允許的噪聲級和各頻帶聲壓級5.4 隔聲措施選擇原則隔聲措施選擇原則噪聲源、環(huán)境情況具體采取措施獨立的強噪聲源密封式隔聲