噪音處理方法

噪音處理方法三、噪聲的分類和起因泵的噪音是反映泵工作狀態(tài)的特征之一。噪音是由聲源產(chǎn)生的，泵的噪聲，是由泉內(nèi)各部位機(jī)件或泵內(nèi)流動(dòng)的介質(zhì)產(chǎn)生的。要減小噪音，就要認(rèn)真分析產(chǎn)生噪聲的聲源，改善聲源的結(jié)構(gòu)或是介質(zhì)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。噪聲的起因主要有以下幾個(gè)方面。機(jī)械性噪聲機(jī)械性噪聲產(chǎn)生的原因較多。它的產(chǎn)生往往伴隨著泵的振動(dòng)而同時(shí)存在。泵本身的內(nèi)在原因主要有泵體剛性不好，在伴有泵的汽蝕發(fā)生時(shí)，使構(gòu)成聲源；葉輪設(shè)計(jì)剛性不好也能夠?qū)е翬述結(jié)果。另外，多級(jí)離心泵用的導(dǎo)葉，當(dāng)它剛性不好或者導(dǎo)葉入口處截面積與人口邊緣厚度搭配不合理時(shí)，都可能引起泵內(nèi)較大的振動(dòng)所產(chǎn)生的噪聲。其次，泵轉(zhuǎn)子上的冬件與不旋轉(zhuǎn)的泵體之間，由于接觸摩擦，也將產(chǎn)生較高頻的噪聲，機(jī)械性噪聲產(chǎn)生的另一個(gè)原因是由于泵的外部結(jié)構(gòu)和安裝存在的問題所產(chǎn)生的。例如泵的底座設(shè)計(jì)不合理，剛性小，底座下面充境混凝土有缺陷，形成“空鼓現(xiàn)象二再有就是泵與電機(jī)不同心，引起轉(zhuǎn)子的振動(dòng)而產(chǎn)生噪聲?？傊?，外部產(chǎn)生的噪聲，容易發(fā)現(xiàn)，也較容易消除。空氣動(dòng)力性噪聲空氣動(dòng)力性噪聲，主要是由于電機(jī)的風(fēng)扇及轉(zhuǎn)于在空氣中旋轉(zhuǎn)而產(chǎn)生，它主要與風(fēng)扇的葉片數(shù)和空氣流動(dòng)的相對(duì)速度有關(guān)。對(duì)于水冷式電機(jī)，這種由風(fēng)扇引起的噪聲就可以消除,電磁性噪聲電磁性噪聲，是山電機(jī)產(chǎn)生的。電壓不穩(wěn)定引起電磁振動(dòng)；轉(zhuǎn)子偏心氣隙不均勻，使電感噪聲增大；電動(dòng)機(jī)繞組有故障，造成磁場(chǎng)不平衡，使電機(jī)產(chǎn)生一種低沉的吼聲；異莎電機(jī)轉(zhuǎn)子有斷條，電機(jī)力矩降低，負(fù)栽電流時(shí)高時(shí)低，發(fā)生時(shí)高時(shí)低的噪聲。水力噪聲機(jī)泵水力噪聲是由水力振動(dòng)引起的，機(jī)泵在最高效率區(qū)運(yùn)行時(shí)噪聲最小，這是水力設(shè)計(jì)衰2-11工業(yè)企業(yè)噪聲衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)噪聲暴鼐時(shí)間24210.50.25企業(yè)嘿音限/dB90939699102105新企業(yè)噪音限/dB?5889197100表2-12不同地點(diǎn)噪聲限制■適用區(qū)限制量/dB適用區(qū)泉制械/dB白夭（6點(diǎn)~i夜間（22點(diǎn)~白天（6點(diǎn)~22點(diǎn)）夜間（22點(diǎn)~6點(diǎn)）22點(diǎn)）6點(diǎn)）特安靜區(qū)（疾院、療芥浣）4535少歌交通，小工業(yè)與居民區(qū)6050安靜區(qū)（學(xué)校、居民區(qū)等）5040?L業(yè)區(qū)6555小棧業(yè)區(qū)與居民混合區(qū)等5045交通干線7055從可聽闞聲壓到痛閾聲壓，它們之比為1：10\區(qū)域十分廣大。為了計(jì)量的方便，引用一個(gè)成倍比關(guān)系的對(duì)數(shù)里“級(jí)”，表示聲音的大小，稱為聲壓級(jí)。一個(gè)聲音的聲壓級(jí)等于這個(gè)聲音的點(diǎn)壓和基準(zhǔn)聲壓的比值的常用對(duì)數(shù)乘以20,單位為dB（分貝），即：lP=2OlgP/Po式中l(wèi)p聲壓級(jí)，（IB;P——聲壓有效值，N/m2;Po——基準(zhǔn)點(diǎn)壓即頻率為1000Hz.聲壓為2乂10-卞/擠。從上式可見，從聽國聲壓到痛閾聲壓，聲壓級(jí)為OdB和120dB.表2-10為各種聲源的聲壓級(jí)與人身的主觀感覺關(guān)系。另外，音量大小還可以用“聲強(qiáng)”和“聲功率”兩個(gè)物理最來度屋，但通常大都用聲壓級(jí)（分貝）來度量C表2-10各種聲源的聲壓級(jí)與人耳的主觀感覺聲壓級(jí)/dB140120ion80w4020主魂融覺影響程度實(shí)例很招苫引起其他生理損傷以上干擾語言交流導(dǎo)彈發(fā)If（lOOmfi）.耳邊步槍發(fā)奶，嗅弋KI起飛，鋸爐排氣放空（寓響口Im）,球磨機(jī)旁痛苫聽覺較快受投.耳藥輛爐車間.汽車嘲叭（距離1m）（俑成）.內(nèi)燃機(jī)車機(jī)房贈(zèng)忍受長(zhǎng)期影響聽覺受損、耳皆大型風(fēng)機(jī)房（鏘風(fēng)機(jī)lm）.彷織車間.沖床車間（葛沖床Im）很吵鬧公共汽車.泵房.很吵的街ifi?交通干遣.城市道埒旁，大聲講話（距陶0.3m）吵鬧長(zhǎng)期影響尚無定論家用洗衣機(jī).住宅內(nèi)的冽房Im遠(yuǎn)談話.一般辦公室-般安金家用龜冰箱安?輕聲耳胡.安鼻住宅很部極村的郊區(qū).網(wǎng)好聽到（聽成）平5普1。8頻率/Hzio4io21io2io4io6io**io10'iilz次聲可聽聲超聲特超聲.■—.一_■■圖2-3】聲譜為了消滅可恨的老鼠我可是無所不用其極；從粘鼠板、鼠籠、鼠藥一直到后期的噴氣滅鼠器材。自從用上了專業(yè)滅鼠器材后滅鼠量也極具攀升，累計(jì)己經(jīng)達(dá)到60十且頗有樂趣。鼠類是非常機(jī)敏且聽力極佳的物種，在使用噴氣器材滅鼠的時(shí)候也經(jīng)常遇到器材激發(fā)的聲音驚嚇到附近鼠類導(dǎo)致不靠近的情況。正是出于這個(gè)目的，我開始著手設(shè)計(jì)和制造自己的消音器，主要是對(duì)鼠類敏感的頻率段進(jìn)行針對(duì)性衰減，并根據(jù)自己所掌握的知識(shí)和擁有的測(cè)量設(shè)備進(jìn)行后期科學(xué)測(cè)量與分析。希望本文可以通過作者設(shè)計(jì)制作消音器和最后測(cè)量調(diào)試的過程，來告訴大家如何自己設(shè)計(jì)制造消音器的科學(xué)方法并采用嚴(yán)謹(jǐn)?shù)姆绞綄?duì)消音效果進(jìn)行測(cè)量評(píng)估。一，設(shè)計(jì)理念：這是一只滅鼠專用消音器，因此它除了具備和普通消音器相同的減壓降噪功能之外,還必須對(duì)鼠類敏感頻率段衰減做優(yōu)化。所以在設(shè)計(jì)初期我就考慮采用復(fù)合式消音結(jié)構(gòu)，只有這樣的設(shè)計(jì)才能同時(shí)滿足多頻段降噪的要求。從減壓降噪方面著手，目前論壇中已經(jīng)有許多可參考的設(shè)計(jì)，如分體消音碗設(shè)計(jì)，隔斷板設(shè)計(jì)，密閉式設(shè)計(jì)等等，制作簡(jiǎn)單但功能單一，消音效能也可接受。從單獨(dú)降低高頻噪方面，論壇中也有不少網(wǎng)友設(shè)計(jì)了如通管式結(jié)構(gòu)，或者通管+外吸音結(jié)構(gòu)的消，設(shè)計(jì)制作更為簡(jiǎn)單,但是總體效能要比分體膨脹腔式的消略差一些。但其優(yōu)勢(shì)在于該設(shè)計(jì)對(duì)高頻嘯叫（?,嘩”音）的衰減比低頻氣流聲（”噗“音）效果要好，原因就在于微孔吸音原理的應(yīng)用。有沒有一種設(shè)計(jì)可以綜合兩種方法的優(yōu)勢(shì)，組合成復(fù)合消音器，讓它即口J以擁有良好減壓降噪功能同時(shí)還能對(duì)高頻噪針對(duì)性衰減呢？有的，這就是今天我給大家?guī)淼谋救诵略O(shè)計(jì)也是論壇上第一款復(fù)合式消音器，型號(hào)：X-lO二，X-1的設(shè)計(jì)思路：不知大家是否宥這樣的感覺，在沒有加消音器的時(shí)候，噴氣器材的擊發(fā)音是非常脆的“啪”響，類似小鞭炮。這種噪音除了由于氣體快速膨脹導(dǎo)致還因?yàn)闅饬鞲咚偻ㄟ^管引起的顫動(dòng)引起，涵蓋頻率比較寬，因此要消除此類急促寬頻噪音就需要多重結(jié)構(gòu)。為了設(shè)計(jì)制造完美搭配壓氣類器材的復(fù)合式消音器，我查閱了能找到的幾乎所有國內(nèi)外Hu。Yao動(dòng)力與氣體動(dòng)力器材的消音器原型，終于找到兩款最符合個(gè)人要求的消音結(jié)構(gòu)。它們分別是uHearingPiotectionLLCCheckmateQD”和“WeiluauchSilencer-halfinchtluead",這是兩款價(jià)格分別為350美金和60美金的專業(yè)消音器:分別針對(duì).22英寸口徑火器和高檔PCP而設(shè)計(jì)。其中“HearingProtectionLLCCheckmateQD”應(yīng)用了密集型多腔（8腔）隔聲原理和膨脹反射原理，而uWeiluauchSilencer-halfuichtluead”應(yīng)用了簡(jiǎn)單的多腔（3腔）隔聲原理和微孔吸音原理，這兩種結(jié)構(gòu)的復(fù)合應(yīng)用相信可以滿足我的需要。第一重“節(jié)流減壓”結(jié)構(gòu)：利用形狀獨(dú)特的隔音劈將高壓氣流逐級(jí)減緩并有效降低能量最強(qiáng)的低頻噪音。在X-1的設(shè)計(jì)上著重考慮了隔音劈的形狀細(xì)節(jié)，它的隔音劈是人形結(jié)構(gòu)并在彎轉(zhuǎn)處加入了一定的R角形成m形。這種m形設(shè)計(jì)可以讓高壓氣體先快速往兩側(cè)分流，然后再通過弧形角回轉(zhuǎn)與后出來的高壓氣體對(duì)沖減緩壓力釋放。而之所以第一減壓腔的容積最大，是為了保證直接面對(duì)最高壓氣體時(shí)宥足夠的釋放緩沖空間。在這里必須對(duì)彈體在消音器內(nèi)受到的亂流影響做一些說明：很多朋友裝上D消音器后發(fā)現(xiàn)精度不理想有幾個(gè)原因：1是制作精度不夠彈體通道不同心，彈體刮擦導(dǎo)致精度急劇下降。2是由于內(nèi)部隔離碗（面）不對(duì)稱導(dǎo)致氣流反作用于彈體導(dǎo)致彈道偏離。人字形隔音劈的優(yōu)點(diǎn)在于該形狀頂部，大家注意彈體通道的入口狹長(zhǎng)且位于氣流回轉(zhuǎn)角之前，因此能保證憚體首先進(jìn)入彈體通道并被保護(hù)，不被回旋的氣流所影響。接下來的2、3、4級(jí)減壓腔結(jié)構(gòu)類似，但長(zhǎng)度不同，分別為25inm、30mm和35inm。長(zhǎng)度各不相同節(jié)流隔音腔讓氣流逐漸減弱并使得不同腔體的共振頻率不同，避免消身材料聲阻尼太小導(dǎo)致的自（共）鳴。第二重“膨脹微孔吸音”結(jié)構(gòu)：前面我們說過，擊發(fā)產(chǎn)生的“脆響”涵蓋頻率較寬，其中高頻部分雖然能量不是最大，但是其聲音尖銳，噪音感非常強(qiáng)。而要衰減急促高頻噪音僅僅阻礙氣流是不夠的，因?yàn)椤肮?jié)流減壓”結(jié)構(gòu)不能很好地吸收急速氣流的高頻音，因此就有必要增加額外的“膨脹微孔吸音”結(jié)構(gòu)。為了保證“膨脹微孔吸音”結(jié)構(gòu)的效能，我將這個(gè)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)在“節(jié)流減壓”之后，也就是消音器的末端，因?yàn)榇藭r(shí)的氣流己經(jīng)過多次衰減，保證了“微孔吸音”的高效工作。而之前的幾個(gè)隔離膨脹腔巳經(jīng)較好的衰減了低頻噪音，我只要將衰減高頻作為接下來的重點(diǎn)即可。這個(gè)結(jié)構(gòu)的需要的特性是，它一定要有足夠的長(zhǎng)度和容量，保證吸音區(qū)的容積和覆蓋面積。我們通過設(shè)計(jì)圖可以看到，這個(gè)結(jié)構(gòu)的長(zhǎng)度和容積都是最大的；它讓經(jīng)過多次衰減但是還有一定速度的高頻噪氣流進(jìn)入最后也是最大的擴(kuò)容空間；此時(shí)內(nèi)部的壓力以及外部的大氣壓都會(huì)讓這股氣流長(zhǎng)時(shí)間（相對(duì)）停滯在這個(gè)區(qū)域，并膨脹將它擠壓進(jìn)通孔和外面包覆的吸音材料中。外圍包覆的吸音材料是特制的吸音纖維，能高效吸收各頻段的聲波。我測(cè)量了在不加消音器的情況下高頻噪主要集中在4kHz-8kHz,剛好是一個(gè)倍頻程。而老鼠聽覺范圍是鼠聽覺是IkHz-lOOkHz之間，因此我將這個(gè)“膨脹微孔吸音”的吸音頻段就設(shè)定在4kHz-8kHz,這也是人類非常敏感且聽上去尖銳的頻率段。為了保證通孔能更好的吸收特定的頻率段，我經(jīng)過計(jì)算得出了通孔的直徑大小，具體的計(jì)算過程就不多贅述了，原理和聲波的波長(zhǎng)有關(guān)，我對(duì)這個(gè)頻率析出過程的理解是，在特定孔徑中，某個(gè)頻段空氣柱的粒子速度達(dá)到最大，因此該頻率下吸聲系數(shù)最高。消音器的透聲及微孔吸音計(jì)算原理部分參考了以下論文，在此對(duì)原作者提出感謝：《板（膜）理論吸聲公式及聲強(qiáng)反射系數(shù)》《膜?板振動(dòng)吸聲系數(shù)公式》《膜?板振動(dòng)吸聲系數(shù)公式研究》《纖維性材料經(jīng)驗(yàn)吸聲公式》《纖維材料吸聲原理和公式再探》。三，X-1的結(jié)構(gòu)裝配特性：有好的設(shè)計(jì)但缺少合理的裝配結(jié)構(gòu)是不夠的，為了保證X-1的完美效果，在結(jié)構(gòu)裝配上我采用了以下的一些優(yōu)化設(shè)計(jì)。一體化消芯：由于采用一體化消芯結(jié)構(gòu)，消芯和轉(zhuǎn)接頭直接相連，避免了以往多層消音碗結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中容易出現(xiàn)的不同心問題，也讓消的整體結(jié)構(gòu)更加穩(wěn)固不容易相互碰撞發(fā)出二次噪音。前O圈設(shè)計(jì)：在消芯和轉(zhuǎn)接頭之間加入了一個(gè)小O圈，這個(gè)。圈不僅可以加強(qiáng)消芯和轉(zhuǎn)接頭之間的氣密，更可以通過0圈本身的膨脹性讓兩個(gè)部件結(jié)合的更加緊密，不松動(dòng)無雜音。在多次拆卸時(shí)最大程度減少金屬接觸磨損而導(dǎo)致中心軸偏差。消音桶與消芯的緊配合：X-1復(fù)合消音結(jié)構(gòu)的要點(diǎn)在于各腔體的完全隔離，在消芯外圍涂抹粘稠的阻力油并與消音桶采用緊配合設(shè)計(jì)，能最大程度保證各消音區(qū)的獨(dú)立氣密。加強(qiáng)消音桶與消芯兩端的氣密：由于消音桶與消芯兩段是過盈擠壓配合，不能保證絕對(duì)氣密，因此在設(shè)計(jì)中增加了兩個(gè)尾部01卷I和一個(gè)前部0|卷1,避免高壓氣流的泄漏導(dǎo)致雜音的出現(xiàn)。四，消音器效能的科學(xué)測(cè)量：聲能的單位首先談一些聲學(xué)基礎(chǔ)方面的知識(shí)，什么是聲能量，聲能量即“響度”或“聲壓”，以dB（分貝）為單位，每增加3dB,聲壓增大一倍，同樣傳音距離每增加一倍，聲能減弱3dB。只有用數(shù)據(jù)說話才能科學(xué)和準(zhǔn)確的表達(dá)消音器的消音效能，而不是像大家平常所說的，4手氣變1手氣，聲音減少了70%等等，這都是不科學(xué)不準(zhǔn)確的說法。當(dāng)然這和大家所使用的測(cè)量設(shè)備有關(guān)，如果只能用耳朵去聽，那也只能用大致的感受來闡述效能，條件所限而己。消音器的效能目前普通的隔板原理式消音器，效能大致在-15dB至-18dB左右,能達(dá)到-20dB的消音器口J以算是設(shè)計(jì)合理的，能達(dá)到-30dB以上的消音器就是高效消音器了。打個(gè)比方，原擊發(fā)噪音為90dB,裝上高效-30dB消音器后聲壓級(jí)降為60dB,在減去的30dB中每3dB為一倍的壓降,30dB即2的10次方，也就是說聲壓只有原來的1/1024。就算是-18dB的消音器，消音效能也減少為原聲壓的1/64,并不是大家平常說的減少了70%云云。消音器的頻率衰減特性頻率是聲波每秒振動(dòng)的次數(shù)，100Hz（赫茲）的聲波每秒振動(dòng)100次，3kHz的聲波每秒振動(dòng)3000次，以此類推。人耳的聽音范圍是20Hz-20000Hz,因此將低于20Hz的聲波定義為次聲波，高于20000Hz的聲波定義為超聲波。而不同頻率的聲波所擁有的特性差異極大，例如在人耳上聲壓為80dB,頻率3000Hz聲音就要比相同響度頻率為100Hz的聲音更加明顯和刺耳，原因是人類的耳朵或者動(dòng)物的耳朵對(duì)不同頻率聲波的敏感性不同。人類聽覺里中高頻比對(duì)低頻敏感的多，因此有了人耳的等響度曲線。再如傳導(dǎo)距離上，頻率低的聲波要比高頻率的聲波傳導(dǎo)的距離更遠(yuǎn)，因?yàn)轭l率越高波長(zhǎng)越短，聲波在一秒內(nèi)振蕩的頻率越快，也就更容易衰減?，F(xiàn)實(shí)中打雷和地震發(fā)出的次聲波可以傳到幾十甚至幾百公里之外就是這個(gè)道理。解釋完頻率，我們回到消音器的話題上。平常朋友們聽到的擊發(fā)噪音并不只宥聲壓一個(gè)含義，它還由眾多復(fù)雜的頻率構(gòu)成。如果只有普通的聲壓計(jì)，只能對(duì)消音器聲壓的強(qiáng)弱進(jìn)行測(cè)量，對(duì)于分析噪音的頻率構(gòu)成是無能為力的。要測(cè)量聲音的頻率構(gòu)成，首先需要一個(gè)良好的環(huán)境：一個(gè)足夠大的空間、天臺(tái)、曠野都是比較理想的,這樣的環(huán)境能盡量減少墻壁對(duì)聲波地反射，避免測(cè)量結(jié)果不準(zhǔn)確。最理想的聲測(cè)量環(huán)境是消音室，這是一個(gè)房間六面均被吸音材料包覆的密閉環(huán)境，最頂尖的消音室六面均由長(zhǎng)達(dá)1米的吸音尖劈構(gòu)成，每個(gè)尖劈內(nèi)充滿了吸音率為99.9%的玻璃纖維材料，在消音室內(nèi)測(cè)量能確保測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確，也最符合實(shí)際使用時(shí)的情況。本次X-1消音器的測(cè)量就將在頂尖的消音室內(nèi)進(jìn)行，此消音室造價(jià)超過千萬元人民幣。測(cè)量的聲學(xué)設(shè)備方面我們需要宥多頻譜分析功能的聲壓計(jì)，沒必動(dòng)用百萬級(jí)別的測(cè)量?jī)x器，使用由美國PHONIC公司推出的新款