噪聲與振動控制5

1、聲學基本原理噪聲評價與測量噪聲控制技術第一部分、噪聲控制技術第四章、噪聲控制技術4.1、吸聲(absorption)降噪技術 聲音的產生必須具備聲源，介質等條件，只有當聲源、聲的傳播和接受者三者同時存在時才構成對環(huán)境的污染。因此噪聲控制必須把聲源、聲的傳播途徑和接受者作為一個整體，從聲源控制，傳播途徑控制，接收者防護幾個方面來考慮。一般來講，噪聲控制技術主要包括吸聲、隔聲、消聲和阻尼減振降噪等。4.2、隔聲降噪技術4.3、消聲器(mufflers)1.消聲器： 是控制空氣動力性噪聲的有效設備。但往往被看作管道系統(tǒng)的一部分，在內部做聲學處理后，可以減弱噪聲的產生和傳播，且不影響氣流的通過。一、概

2、述2.種類（按其降低噪聲的原理）： 1） 阻性、 2）抗性、 3）阻抗復合式 4）有源消聲器等。3.性能評價指標： 一是氣動性能，二是消聲性能。1）氣動性能消聲器的氣動性能可用壓力損失或阻力系數來評價。壓力損失： 指消聲器的輸入和輸出兩端的全壓差，可用下式表示，ppp 1式中P消聲器兩端的壓力差，P1消聲器輸入端的全壓，P2消聲器輸出端的全壓。阻力系數： 其定義為pp 式中消聲器的阻力系數，P消聲器輸出、輸入兩端測量點截面的平均動壓差，P測量點斷面上的平均全壓。 消聲器的消聲性能的評價方法很多，一般可以用下列指標來評價：插入損失傳聲損失聲壓級差軸向聲衰減。2）消聲性能-是指安裝消聲器前后，氣流

3、通過管道某一測量點 的聲壓級差。-是指消聲器進氣口和出氣口聲功率級之差。二、消聲器結構及工作原理：（一）阻性消聲器：阻性消聲器是目前應用最為廣泛的一種消聲器。1.原理 一般來說，阻性消聲器具有良好的中高頻率的消聲性能，而低頻的性能則較差。然而，只要適當增加吸聲材料的厚度，密度以及選用較低的空隙率，低中頻的消聲性能就能大大改善，從而可以作成寬頻帶阻性消聲器。 阻性消聲器的消聲原理，是利用聲阻進行消聲的，在實際工程中，常常利用吸聲材料來制作阻性消聲器，來達到降低噪聲的目的。這是由于當聲波通過襯貼有多孔吸聲材料的管道時，聲波將激發(fā)多孔材料中無數小孔內的空氣分子的振動，其中一部分聲能由于克服摩擦阻力和

4、粘滯力，而變?yōu)闊崮堋?結構吸 聲 材 料3.消聲量的計算lSLIILlA34. 4lg100 消聲量可以采用如下公式計算：也可以采用別洛夫公式計算：)()(0dBlSLLA 式中：()消聲系數，與吸聲系數有關;P通道截面周長(m)；S氣流通道截面積(m2)；L通道吸聲材料的長度(m)。 ()與的關系0.100.200.300.400.500.601.00()0.110.240.390.550.751.001.50也可以采用賽賓公式計算：)()(03. 14 . 1dBlSLLA 4.使用時應注意的問題（1）阻性消聲器的應用受到頻率的限制，當頻率過高時，聲波會呈束狀通過或很少與消聲器的吸聲材料表

5、面接觸，于是消聲器的性能顯著下降。同時也應注意頻率不能太低，其低頻的應用頻率受材料的厚度和密度的限制。消聲性能下降的頻率稱為高頻失效頻率fm，由下式確定：DCfm85. 1 式中：C管道中聲速(m/s)D消聲通道截面平均邊長(或直徑)(m)。（2）氣流會對消聲效果產生較大的影響，這主要是在兩個方面上：一是氣流的存在改變了消聲器內聲衰減規(guī)律，二是氣流的存在會產生再生噪聲。氣流的流速和方向都會對消聲量產生影響，流速越大影響越嚴重，這主要是因為氣流流速的變化對聲的傳播規(guī)律產生影響的緣故。（二）抗性消聲器1原理 抗性消聲器主要是利用管道的截面的突變等方法，使管道的聲抗發(fā)生變化，致使聲波向聲源方向反射回

6、去，以達到消聲的目的。S1S2PiPrPtxo)cos(kxtPpii S1S2PiPrPtxo)cos(kxtPprr )cos(kxtPptt 質點的速度:)cos()/(kxtcPuii )cos()/(kxtcPurr )cos()/(kxtcPutt 在交界面處（X=0）有體積速度、聲壓相等tirppp cpScpcpStri21)( 進而有聲壓反射系數：2121SSSSpprirp 聲強反射系數為:22121)(SSSSIIriri 聲強透射系數為:22121)(41SSSSIIiri 聲功率透射系數為:22122121122)(4SSSSSSISIiw 實際應用的形式:S1S2P

7、iPrPtxoPiPrlklSSSSklklSSSSklw22122122212212sin)(41cos1sin)(cos44 2抗性消聲器的種類:1)單擴張室消聲器 klmmL22sin)1(411lg10式中：m擴張比，；l消聲器的長度(m)；k波數，。 因為sinkl為周期函數，消聲量L也隨之做周期變化，kl為的奇數倍時，sinkl=1，消聲量最大；當kl為的整數倍時，sinkl=0，消聲量L=0，此時相應的頻率叫通過頻率fmin，即:lCnlCnf242min 通過頻率的聲波可以完全無衰減地通過，不起消聲作用。為了克服這個缺點，通常作法是將擴張室入口管和出口管分別插入擴張室內；或者用

8、多節(jié)擴張室消聲器串聯(lián)起來，各節(jié)的長度不等，使通過頻率互相錯開。擴張室消聲器也存在高頻失效現象，其有效消聲的上限頻率f上可用下式計算：DCf22. 1 上式中：C聲速(m/s)；D擴張部分的幾何尺寸(圓形截面為直徑，矩形截面為其面積的平方根)(m)。注意:由上式可知，D越大，f上越小，即消聲頻帶越窄，因此應用上選擇擴張比m時，應兼顧消聲量與頻率范圍。擴張室消聲器對很低頻率的聲波不僅不能起消聲作用，反而起放大作用，因此它還有一個消聲的下限頻率f下：VlSCf22 下式中：S連接管截面積(m2)；V擴張室的容積(m3)；l連接管的長度(m)。2) 共振腔消聲器：消聲量D一般用下式估算： 20021l

9、g10ffffAGVD式中：G傳導率(m)，它是頸孔的截面積S與頸的有效長度之比， (n為孔數)；dldndlnSG 442V共振腔容積(m3)；A通道截面積(m2)。當頻率f=f0時，共振腔消聲器的聲阻抗最大，消耗的能量最多，此時的消聲量Dr為：)211lg(20rDr CARr 式中： ，R為共振腔消聲器在開口處的聲阻。3 阻抗復合式消聲器： 阻抗復合式消聲器是由阻性消聲器和抗性消聲器復合而成的，它既有阻性消聲器能消除中、高頻噪聲的特點，又有抗性消聲器能消除低、中頻噪聲的特點，因此，消聲量大，消聲頻率寬，是實踐中最常用的消聲器。阻抗復合消聲器可結合具體情況，用不同的方式，恰當組合。進氣口出

10、氣口4微孔板消聲器 利用微穿孔板吸聲結構可以作成微穿孔板消聲器，其結構類似于阻性消聲器。按氣流的通道形狀，可分為片式、折板式等，所不同的是，除選用單層的微穿孔板的吸聲結構外，還通常采用雙層微穿孔板結構作為吸聲元件，該消聲器具有低中頻的消聲性能。5有源消聲器有源消聲器是通過電子元件發(fā)出一種與噪聲的聲波相位相反、振幅大小相等的聲波，利用干涉原理達到消聲的目的。其原理如圖所示。揚聲器傳聲器噪聲抑制區(qū)延時、反相、放大6噴注耗散型消聲器消聲器總結大作業(yè):請設計一個摩托車用的消聲器? 要求 1傳聲損失不小于20DB 2壓力損失要小 3要耐高溫4.3、消聲器(mufflers)聲學基本原理噪聲評價與測量噪聲

11、控制技術第一部分、噪聲控制技術第四章、噪聲控制技術4.1、吸聲(absorption)降噪技術 聲音的產生必須具備聲源，介質等條件，只有當聲源、聲的傳播和接受者三者同時存在時才構成對環(huán)境的污染。因此噪聲控制必須把聲源、聲的傳播途徑和接受者作為一個整體，從聲源控制，傳播途徑控制，接收者防護幾個方面來考慮。一般來講，噪聲控制技術主要包括吸聲、隔聲、消聲和阻尼減振降噪等。4.2、隔聲降噪技術4.3、減振降噪技術(mufflers)一隔振1振動的基本原理如圖,為單自由度的振動系統(tǒng)，M為質量，K為系統(tǒng)的剛度，R為阻尼，則可得系統(tǒng)的動力學方程:dtdyRKyFdtydM 22設作用在物體上的外部驅動力為:

12、tFFcos0 解此方程可得系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)解為:)sin(0 tZFym振動速度為:)cos(0 tZFm式中為振動速度與外力之間的相位差，稱為力阻抗)(2KMRZm 2 隔振(isolating vibration)技術作用于質量塊上的力F，通過彈性支撐將有部分力傳遞到支撐振動系統(tǒng)的基礎上，傳遞到基礎上的力越小，表明該系統(tǒng)的隔振性越好。衡量這一傳遞效果的指標是力傳遞率T，它的定義是傳遞到基礎上的力的幅值與作用于質量塊上的力的幅值之比。由上面的系統(tǒng)模型可得傳遞到基礎的力為:KydtdyRFB 其幅值為:2/1200220)/(1 )(KKyyKRFB 式中)2/(MKR 則可得力傳遞率為:2022

13、0202)(4)(1 )(41ffffffT 曲線上的數字為阻尼比1 T，說明系統(tǒng)無隔振效果。當0ff 時，外力作用頻率和系統(tǒng)固有頻率接近，系統(tǒng)將發(fā)生共振，說明隔振措施極不合理，非但無隔振作用，反而使系統(tǒng)的振動強度加大，如此時增加系統(tǒng)的阻尼則系統(tǒng)的振動加劇的趨勢可以得到控制。當02 ff 時，系統(tǒng)的力傳遞率 T=1，系統(tǒng)仍無隔振作用。當02 ff 時，系統(tǒng)具有隔振作用，f/f0越大，系統(tǒng)的隔振性能越好，同時還可以看出，此時，系統(tǒng)的阻尼越大隔振性能越差，在工程中阻尼比一般選用 0.020.1 的范圍內。結論:示例:二、阻尼(damping)減振(reducing vibration)簡介工程中除了采用隔振的方法控制振動的傳播外，往往還采用其他的一些措施來降低振