第二章第二節(jié)噪聲基礎(chǔ)

1、 聲波的形成一一 聲波的基本物理量二二 聲音的頻譜三三 聲音的波動方程四四 平面聲波五五 球面波六六 聲壓級計算七七 聲波的傳播特性八八 聲波的形成一一 聲波的形成一一頻率頻率 聲波的基本物理量二二波長波長 聲速聲速 fcc頻率頻率 ff1fTT2 f 描述聲音特性的主要物理量！波長波長 cccTcf聲速聲速 cc00Pc聲速聲速 cn 聲速是媒質(zhì)特性函數(shù)聲速是媒質(zhì)特性函數(shù)20.05cT331.450.61ct00P聲速聲速 c表表2-1 2-1 常用媒質(zhì)在室溫下的聲速近似值常用媒質(zhì)在室溫下的聲速近似值 聲音的頻譜三三n n （一）頻程及頻譜（一）頻程及頻譜（二）頻譜分析（二）頻譜分析n （一

2、）頻程及頻譜（一）頻程及頻譜n （二）頻譜分析（二）頻譜分析線狀譜線狀譜連續(xù)譜連續(xù)譜復(fù)合譜復(fù)合譜線狀譜線狀譜 圖圖2-12-1（a a）連續(xù)譜連續(xù)譜 圖圖2-12-1（b b）復(fù)合譜復(fù)合譜 圖圖2-12-1（c c） 聲音的波動方程四四n 聲波傳遞的規(guī)律可以用基本物理定聲波傳遞的規(guī)律可以用基本物理定 律來描述。律來描述。n 聲波傳遞的基本方程：聲波傳遞的基本方程：n（一）（一）運(yùn)動方程運(yùn)動方程n（二）連續(xù)性方程（二）連續(xù)性方程n（三）物態(tài)方程（三）物態(tài)方程（一）（一）運(yùn)動方程運(yùn)動方程 或或 (2-13)(2-13)222222222ppp1pxyzct22221ppctpct2222222xy

3、z pt（二）（二）連續(xù)性方程連續(xù)性方程 0()yxzuuutxyz 0ut t0 xyzuuu、u（三）物態(tài)（三）物態(tài)方程方程 2pctt2pcpct 平面聲波平面聲波五五n（一）聲壓波動方程（一）聲壓波動方程n（二）瞬時聲壓和有效聲壓（二）瞬時聲壓和有效聲壓n（三）質(zhì)點(diǎn)振動速度和聲阻抗率（三）質(zhì)點(diǎn)振動速度和聲阻抗率n（四）聲能密度、聲強(qiáng)和聲功率（四）聲能密度、聲強(qiáng)和聲功率n（五）聲音的聲壓級、聲強(qiáng)級和聲功率級（五）聲音的聲壓級、聲強(qiáng)級和聲功率級（一）聲壓波動方程（一）聲壓波動方程 222221ppxct12()()pctxctx121()ctx2()ctx（二）（二）瞬時聲壓和有效聲壓瞬時

4、聲壓和有效聲壓 （二）（二）瞬時聲壓瞬時聲壓和有效聲壓和有效聲壓 ( , )cos()Ap x tptkxpApk2k ( , )cos()Ap x tptkx()tkx()tkxkx初相位。初相位。xt圖圖2-2 2-2 聲壓隨空間位置和時間的變化曲線聲壓隨空間位置和時間的變化曲線（二）（二）瞬時聲壓瞬時聲壓和有效聲壓和有效聲壓 201tepp dtt2Aepp （二）（二）瞬時聲壓和瞬時聲壓和有效聲壓有效聲壓 一般用電子儀器測得的聲壓即是有效聲壓。一般用電子儀器測得的聲壓即是有效聲壓。（三）（三）質(zhì)點(diǎn)振動速度質(zhì)點(diǎn)振動速度和聲阻抗率和聲阻抗率 x0coscosAxAputkxutkxc0AA

5、pucx0coscosAxAputkxutkxc 0AApuc 2Aeuu 0AApuc 2Aeuu sZspZu0sZc（三）（三）質(zhì)點(diǎn)振動速度和質(zhì)點(diǎn)振動速度和聲阻抗率聲阻抗率 （四）（四）聲能密度聲能密度、聲強(qiáng)和聲功率、聲強(qiáng)和聲功率 220epDc20epIcII（四）聲能密度、（四）聲能密度、聲強(qiáng)聲強(qiáng)和聲功率和聲功率 IWIS2200eeeepWSSp uScuc（四）聲能密度、聲強(qiáng)和（四）聲能密度、聲強(qiáng)和聲功率聲功率 （2-342-34）（五）聲音的（五）聲音的聲壓級聲壓級、聲強(qiáng)級和聲功率級、聲強(qiáng)級和聲功率級pL020lgppLpp0p0p0p20lg94pLpIL010lgIILII

6、0I0I0I10lg120ILI（五）聲音的聲壓級、（五）聲音的聲壓級、聲強(qiáng)級聲強(qiáng)級和聲功率級和聲功率級010lgWWLWWLW0W0W（五）聲音的聲壓級、聲強(qiáng)級和（五）聲音的聲壓級、聲強(qiáng)級和聲功率級聲功率級 球面聲波六六r 球面聲波六六t( , )cos()cos()AAp r ttkrptkrrAAprApr01cos()cos()AAutkrutkrcr0AAucr 球面聲波六六 聲壓級計算七七n聲能量可以代數(shù)相加聲能量可以代數(shù)相加n若干聲源在某點(diǎn)的總聲功率為若干聲源在某點(diǎn)的總聲功率為n若干聲源在某點(diǎn)的總聲強(qiáng)若干聲源在某點(diǎn)的總聲強(qiáng)n聲壓不能直接相加聲壓不能直接相加n幾個噪聲源同時存在時，

7、通常要計算聲場中某點(diǎn)幾個噪聲源同時存在時，通常要計算聲場中某點(diǎn)的總聲壓級，有時還需要計算一個噪聲源發(fā)出各種的總聲壓級，有時還需要計算一個噪聲源發(fā)出各種頻率聲波的總聲壓級、總聲強(qiáng)級和總聲功率級。頻率聲波的總聲壓級、總聲強(qiáng)級和總聲功率級。 123nWWWWW12nIIII22222121nniippppp 聲壓級計算七七（一）聲壓級相加（一）聲壓級相加 （二）聲壓級相減（二）聲壓級相減 （三）聲壓級平均（三）聲壓級平均 0.1110lg10pinLpiL（一）聲壓級相加（一）聲壓級相加 12PPPnPLLLL 101PPLLgnPLiPLn0.1110lg10pinLptiL（一）聲壓級相加：式（

8、一）聲壓級相加：式（2-51） 22222121ntniippppptp1p2p/20010pLpp12/10/10/10/1010101010ptpppnLLLL（一）聲壓級相加（一）聲壓級相加 【例例2-12-1】有7臺機(jī)器工作時，每臺在某測點(diǎn)處的聲壓級都是92dB，求該點(diǎn)的總聲壓級。 9210lg7100.4(dB) 101PPLLgn【例例2-22-2】在某測點(diǎn)處測得一臺噪聲源的聲在某測點(diǎn)處測得一臺噪聲源的聲壓級如下表所示，試求測點(diǎn)處的總聲壓級。壓級如下表所示，試求測點(diǎn)處的總聲壓級。=100.2(dB)0.1110lg10pinLpiL8.58.01

9、0lg(1010101010101010 )PL【圖、表法圖、表法】計算總聲壓級的計算總聲壓級的1PL2PL1PL2PL2PL1PL1PLPL2PL110.10.1()10lg1010PPPLLLPtL0.11= 10lg(1 10)PLPL120.10.1()10lg(1 10)10lg(1 10)PPPLLLPL1PtPPLLLPLPL【圖、表法圖、表法】若聲源太多若聲源太多, ,式式 (2-51)(2-51)計算總聲壓級較麻煩，通計算總聲壓級較麻煩，通過式過式 (2-51) (2-51) 得到相關(guān)圖（圖得到相關(guān)圖（圖2-42-4）和表（表）和表（表2-32-3）可簡便計算。）可簡便計算。

10、表表2-3 2-3 分貝和的附加值分貝和的附加值 PLPL圖圖2-4 分貝相加曲線分貝相加曲線PL【圖、表法圖、表法】計算總聲壓級的步驟計算總聲壓級的步驟 PLPL1PPPLLLn 很多情況下，由于存在背景噪聲，被測很多情況下，由于存在背景噪聲，被測 對象的噪聲級無法直接測定，只能測到對象的噪聲級無法直接測定，只能測到 它們合成的噪聲級。此時，要確定被測它們合成的噪聲級。此時，要確定被測 對象的聲壓級，可從測得的總聲級中減對象的聲壓級，可從測得的總聲級中減 去背景噪聲級后得出。去背景噪聲級后得出。（二）聲壓級相減（二）聲壓級相減 pBL（二）聲壓級相減二）聲壓級相減 pLpsL0.10.110

11、lg 1010ppBLLpsL【例例2-32-3】兩臺機(jī)器工作時，在某點(diǎn)測得聲壓級為兩臺機(jī)器工作時，在某點(diǎn)測得聲壓級為80dB80dB，其中一臺停止工作后，在該點(diǎn)測得的聲壓級，其中一臺停止工作后，在該點(diǎn)測得的聲壓級為為76dB76dB，求停止工作的機(jī)器單獨(dú)工作時在該點(diǎn)的聲，求停止工作的機(jī)器單獨(dú)工作時在該點(diǎn)的聲壓級。壓級。 pL=77.8(dB)pBL0.10.110lg 1010ppBLLpsL0.1 800.1 7610lg(1010)【圖、表法圖、表法】聲壓級相減簡便計算。聲壓級相減簡便計算。 表表 2-4 分貝分貝“相減的修正值相減的修正值”/PPBLLdBpsL 圖圖2-5 分貝相減計

12、算圖分貝相減計算圖【圖、表法圖、表法】聲壓級相減簡便計算的聲壓級相減簡便計算的psL psppsLLL0.1()10lg 1 10ppBLLpsL pLpsLpsLpsppsLLLpsLpsLpL【例例2-42-4】在某點(diǎn)測得機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)時聲壓級為在某點(diǎn)測得機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)時聲壓級為90dB90dB，當(dāng)機(jī)器停止時聲壓級為當(dāng)機(jī)器停止時聲壓級為86dB86dB，求機(jī)器真實(shí)的聲壓級。，求機(jī)器真實(shí)的聲壓級。 pLpBLpsLpsL（三）聲壓級平均（三）聲壓級平均 n計算平均聲壓級的目的計算平均聲壓級的目的n 計算指向性指數(shù)計算指向性指數(shù)n 一點(diǎn)多次測量的結(jié)果一點(diǎn)多次測量的結(jié)果n 計算公式計算公式或或 (2-57(

13、2-57) ) 0.1110lg1010lgpinLpiLn0.11110lg10pinLpiLn 聲波的傳播特性八八n（一）聲波的疊加（一）聲波的疊加n（二）聲波的反射、透射和折射（二）聲波的反射、透射和折射 n（三）噪聲在傳播中的衰減（三）噪聲在傳播中的衰減 n（四）聲源的指向性四）聲源的指向性 n（一）聲波的疊加（一）聲波的疊加pipi121nniipppppn（一）聲波的疊加（一）聲波的疊加 1.相干波相干波12ppp1122cos()cos()AAptpt0cos()Atptn（一）聲波的疊加（一）聲波的疊加2222221231nniippppppn（二）聲波的反射、透射和折射（二）

14、聲波的反射、透射和折射 pp1. 1. 垂直入射聲波的反射和透射垂直入射聲波的反射和透射iprptpirppp圖圖2-6 2-6 平面聲波的反射和透射平面聲波的反射和透射 uutpp1. 1. 垂直入射聲波的反射和透射垂直入射聲波的反射和透射rp2 21 12 21 1ArpAiPccrPcc聲波在分界面上反射和透射的大小與入射、反射和聲波在分界面上反射和透射的大小與入射、反射和透射聲波聲壓大小無關(guān)。透射聲波聲壓大小無關(guān)。2 22 21 12AtpAiPcPcc1. 1. 垂直入射聲波的反射和透射垂直入射聲波的反射和透射rp1 12 2cc2 21 1cc2 21 1cc1 12 2cc1 1

15、2 2cc2. 2. 斜入射聲波的反射和折射斜入射聲波的反射和折射 iprptpirt圖圖2-7 2-7 平面聲波斜入射的反射和折射平面聲波斜入射的反射和折射 2. 2. 斜入射聲波的反射和折射斜入射聲波的反射和折射反射定律反射定律 反射線與入射線在同一反射線與入射線在同一垂直平面內(nèi)，且分別位垂直平面內(nèi)，且分別位于界面法線的兩側(cè)，入于界面法線的兩側(cè)，入射角與反射角相等，即射角與反射角相等，即 （2-852-85）折射定律折射定律折射線與入射線在同一垂折射線與入射線在同一垂直平面內(nèi)，入射角正弦與直平面內(nèi)，入射角正弦與折射角正弦之比等于兩種折射角正弦之比等于兩種媒質(zhì)中的聲速之比，即媒質(zhì)中的聲速之比

16、，即 （2-862-86）ir12sinsinitcc2. 2. 斜入射聲波的反射和折射斜入射聲波的反射和折射it12cc12ccit12cctictctct3.3.溫度溫度及風(fēng)速對聲傳播的影響及風(fēng)速對聲傳播的影響白天白天夜晚夜晚圖圖2-8 2-8 溫度對聲傳播的影響溫度對聲傳播的影響 聲線不能到達(dá)的區(qū)域聲線不能到達(dá)的區(qū)域3.3.溫度及溫度及風(fēng)速風(fēng)速對聲傳播的影響對聲傳播的影響圖圖2-9 2-9 風(fēng)速對聲傳播的影響風(fēng)速對聲傳播的影響 順風(fēng)順風(fēng)逆風(fēng)逆風(fēng)n（三）噪聲在傳播中的衰減（三）噪聲在傳播中的衰減 1. 1. 擴(kuò)散引起的衰減擴(kuò)散引起的衰減 2. 2. 空氣吸收引起的衰減空氣吸收引起的衰減 3

17、. 3. 其他原因引起的衰減其他原因引起的衰減 1. 1. 擴(kuò)散引起的衰減擴(kuò)散引起的衰減 221120lgpprLLrn(1) 點(diǎn)聲源輻射 1pL2pL1r2r221110lgpprLLrn(2) 線聲源輻射 l0r0r/ l/ l0rn(3) 矩形面聲源 2. 2. 空氣吸收引起的衰減空氣吸收引起的衰減 2. 2. 空氣吸收引起的衰減空氣吸收引起的衰減 n表表2-52-5：大氣中噪聲傳播的衰減聲壓常數(shù)大氣中噪聲傳播的衰減聲壓常數(shù)22121120lgpprLLrrr2. 2. 空氣吸收引起的衰減空氣吸收引起的衰減 22121110lgpprLLrrr1pL2pL1r2r3. 3. 其他原因引起

18、的衰減其他原因引起的衰減 p植被種類、高度、位置、配置、林帶寬等密切相關(guān)。植被種類、高度、位置、配置、林帶寬等密切相關(guān)。p樹木越密、枝葉越茂盛、聲波頻率越高，衰減越明顯。樹木越密、枝葉越茂盛、聲波頻率越高，衰減越明顯。p闊葉或針葉樹林對噪聲的衰減量約闊葉或針葉樹林對噪聲的衰減量約1 15dB/10 m5dB/10 m。p聲波由空氣投射到疏松地面大部分能量通過土壤孔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。隙傳播并衰減。p剛性表面，如水泥地面對聲波的衰減較小。剛性表面，如水泥地面對聲波的衰減較小。 p聲波傳播途徑中遇到屏障和建筑物發(fā)生反射，噪聲衰減。聲波傳播途徑中遇到屏障和建筑物發(fā)生反射，噪聲衰減。p空氣中的塵粒、霧、雨、雪對聲波的散射引起聲能衰減?？諝庵械膲m粒、霧、雨、雪