機(jī)械振動與噪聲控制

機(jī)械振動與噪聲控制基本概念聲學(xué)基礎(chǔ)噪聲控制阻尼技術(shù)隔振理論振動－－物體或質(zhì)點(diǎn)在平衡位置的往復(fù)運(yùn)動。振動加速度、振動速度、振動位移振動幅值、振動頻率噪聲－－使人感到厭煩的聲音。聲壓級、聲強(qiáng)級、聲功率級、響度、A計(jì)權(quán)第二章聲學(xué)基礎(chǔ)2.1波動方程與聲的基本性質(zhì)2.1.1理想介質(zhì)中的聲場波動方程

理論上靜態(tài)大氣壓設(shè)定為p0，媒質(zhì)受聲傳播擾動后的壓強(qiáng)pd這種壓強(qiáng)的改變量被定義為聲壓p聲壓的大小反映了聲波的強(qiáng)弱，聲壓的單位是Pa(帕N/m2)。

2.1.2聲波與聲源波陣面------所謂波陣面是指聲傳播過程中，運(yùn)動狀態(tài)在某瞬時(shí)完全相同的媒質(zhì)質(zhì)點(diǎn)形成的面。聲波：平面聲波、球面聲波和柱面聲波等類型，常見聲源聲一般都是由于物體的振動而產(chǎn)生的。凡能產(chǎn)生聲的振動物體統(tǒng)稱為聲源。所謂聲源的振動就是物體在其平衡位置附近進(jìn)行的往復(fù)運(yùn)動。球面聲源一個表面均勻脹縮的脈動球面聲源，即其球面沿半徑方向作同振幅、同相位的振動，球面振動速度為ua，則在離球心r處向外輻射的聲壓可以寫為方程。當(dāng)ka<<1，即聲波波長遠(yuǎn)大于聲源半徑a時(shí),有：Q=sua=4pa2ua稱為聲源強(qiáng)度。

2)偶極子聲源當(dāng)兩個點(diǎn)聲源相距很近：

偶極子聲源3)線聲源線聲源4)無限大障板上圓形活塞

無限大障板上圓形活塞

2.2聲傳播及結(jié)構(gòu)聲輻射1.垂直入射聲波的反射和透射在媒質(zhì)1中的質(zhì)點(diǎn)速度根據(jù)在媒質(zhì)2中的聲壓值在媒質(zhì)1中的聲壓值在媒質(zhì)2中的質(zhì)點(diǎn)速度在分界面的聲壓和速度應(yīng)當(dāng)是連續(xù)相等的:

聲壓的反射系數(shù)rp,透射系數(shù)

吸聲系數(shù)吸聲系數(shù)越大表示了聲波透射越大。當(dāng)a=1時(shí)，垂直入射聲波將從一個媒質(zhì)完全進(jìn)入到另一個媒質(zhì)，只要兩個媒質(zhì)的特性阻抗相同時(shí)，垂直入射聲波都會有a=1的全透射。當(dāng)a=0時(shí)，表示垂直入射聲波將產(chǎn)生全反射

2.3聲阻抗、聲強(qiáng)及聲功率

2.3.1聲阻抗、聲強(qiáng)和聲功率的定義

描述聲輻射和聲場特性的一個重要概念是聲阻抗。對于一個聲源來說，如果它的表面振速是u，表面積是S，則uS

稱為體積速度U。該聲源表面聲壓與聲源體積速度之比稱為聲阻抗Z。

聲阻抗Z是復(fù)數(shù)，其實(shí)部稱為聲阻R，虛部為聲抗X。聲阻抗的實(shí)部表示了能量的“損耗”，這個損耗表示了聲能從一個地方傳播到另一個地方，也就是聲源對外輻射的過程

開放空間聲場，由于體積速度概念變得不很明確，此時(shí)通常采用聲阻抗率這個概念來描述聲場概念。聲阻抗率定義為聲場中某點(diǎn)的聲壓值與該點(diǎn)速度的比值

平面聲波在媒質(zhì)中傳播時(shí)的聲阻抗率為聲強(qiáng)和聲功率

聲場中某點(diǎn)處，與質(zhì)點(diǎn)速度方向垂直的單位面積S在單位時(shí)間內(nèi)通過的聲能稱為瞬時(shí)聲強(qiáng).對于穩(wěn)態(tài)聲場，聲強(qiáng)是指瞬時(shí)聲強(qiáng)在一定時(shí)間T內(nèi)的平均值

對于在自由空間中傳播的平面聲波，

單位時(shí)間平均聲強(qiáng)可以寫為

單位時(shí)間平均聲功率

2.3.2聲壓級、聲強(qiáng)級、聲功率級測量及聲譜分析

單位：dB聲壓級

pe——被測量聲壓的有效值；pref——參考聲壓。在空氣中參考聲壓pref為2×10-5Pa。，即為正常人耳朵對1kHz的聲音剛能聽到聲壓值

聲強(qiáng)級

參考聲強(qiáng)Iref取為10-12W/m2

聲功率級

W——測量的聲功率的平均值，對于空氣媒質(zhì)，參考聲功率W=10-12(瓦)

聲強(qiáng)級與聲功率級之間的關(guān)系

聲頻譜分析

在聲譜分析中一個常用的分析是倍頻程分析，所謂倍頻程分析是將連續(xù)頻率分成一系列相連的頻帶。

當(dāng)帶通頻率滿足log2(f2/f1)=1時(shí)稱為1倍頻程，log2(f2/f1)=1/2稱為1/2倍頻程，log2(f2/f1)=1/3稱為1/3倍頻程，式中f1和f2稱為帶通濾波器的上下截止頻率。

響度級，等響曲線和響度

人耳能接收聲波的頻率大約在20Hz到20kHz

“響”與“不響”這種感覺同聲波的強(qiáng)度和頻率密切相關(guān)。相同聲壓級單頻率不同的聲波，人耳聽起來會不一樣。為了定量描述聲音的這種特性，通常采用1000Hz純音為標(biāo)準(zhǔn)，定義其聲壓為響度級，其符號是LN，單位為“方”（phon）。其它頻率的聲音響度級通過與1000Hz純音相比較來確定。

計(jì)權(quán)聲擺級由于人珠的感覺咽受到頻芝率的影教響，為朝了使聲愧音的量漲度和人惠的聽覺授一致，趙在測試蓄過程中運(yùn)對信號宅進(jìn)行了找模擬人石耳的濾仔波，該俯濾波稱奇為計(jì)權(quán)貴，根據(jù)產(chǎn)頻響特廣性的不臥同，計(jì)聽權(quán)分為秘A計(jì)權(quán)禾、B計(jì)淚權(quán)、C增計(jì)權(quán)和詞D計(jì)權(quán)融等D計(jì)權(quán)常聚用于航空卡噪音的測古量。A計(jì)澡權(quán)的頻率圍響應(yīng)與人飯耳對寬頻貍帶的聲音飼靈敏度相啟當(dāng)，目前硬被廣泛應(yīng)優(yōu)用為評價(jià)桑參量。第三章勺噪聲腐控制3.1噪聲源鋪?zhàn)R別根據(jù)噪聲羞源的發(fā)聲戰(zhàn)機(jī)理通常遞將噪聲分鑒成三類：機(jī)械噪哨聲，空近氣動力啞噪聲和砍電磁噪副聲。機(jī)械噪正聲往往嬌由于機(jī)驕械部件拘的振動術(shù)，撞擊宏，摩擦球，不平劃衡等造于成?？諝鈩恿λ肼暿怯晌灿跉怏w流吧動中的相敵互作用或勤與固體間絲式的作用而狹產(chǎn)生的噪范聲。電磁噪株聲則是們由于電濃磁場的訪交變造源成機(jī)械英部件或材空間容易積的振咳動而產(chǎn)嘉生的。（1）主觀讓評價(jià)法（2）分別運(yùn)餓行法（3）覆蓋按法（4）表面振庭速測量法（5）信號分隨析法（6）譽(yù)聲強(qiáng)測宣量法（7）風(fēng)聲全息詢法3.2皂噪聲的引被動控制支和主動控茂制被動控制閃和主動控約制。所謂普被動控制弱指噪聲控拉制過程中獲除噪聲源旬外沒有其爸它外加能蓋量輸入的把控制方法程。傳統(tǒng)的愛吸聲，隔鑼聲，消聲完及隔振等羨均屬噪聲寶被動控制咬。如果在碰噪聲控也制過程喚中，在葉噪聲源加以外，仁人為加世入能量克（次級醋聲源或縣次級力完源等）議來控制負(fù)噪聲的蟲方法稱元為噪聲命主動控野制。吸聲降噪吸聲降肆噪技術(shù)慈通常分尖成兩類戴：多孔書吸聲材隙料和吸炕聲結(jié)構(gòu)基于能晝量的吸嘴聲系數(shù)式中軋是入準(zhǔn)射能量窯，是滴吸收能桂量，床是反射辭系數(shù)實(shí)際吸聲考量：（1）多孔吊吸聲材拳料吸聲材料畏是指能夠僻把入射在耕其上的聲灑能大量吸苗收的材料揮。噪聲控淡制工程睛中常用窗的吸聲錘材料都坐是多孔種材料，穗如礦渣事棉、石刪棉、玻世璃棉、瞎毛氈、制木絲板災(zāi)等，這繞些材料尺表面富萌有細(xì)孔覽，孔和孔之間震互相聯(lián)通鞋，并深人占到材料內(nèi)楊層，聲波各容易順利被地透入．插當(dāng)聲波進(jìn)秤人材料孔光隙時(shí)，引趁起孔隙中申的空氣和止材料的細(xì)除小纖維波身動，由于祝摩擦和粘蘭滯阻尼作拜用，聲能混變?yōu)闊崮芰纳⒌艉啊６嗫孜ヂ暡牧线z的吸聲尸特性隨漏聲的頻土率的變覆化而變紡化，低喘頻時(shí)，民由于孔找隙中的遺空氣在刃單位時(shí)密間內(nèi)的們振動次牽數(shù)少，悲對聲波膜的衰減罰作用不冤大，故板吸聲系繭數(shù)很低辣。隨著爹頻率的蜓提高，嬸吸聲系第數(shù)逐漸欠增大，原達(dá)到某俱一值后改，增加劈燕不再明登顯。同一種多少孔吸聲材園料實(shí)際使稀用中增加錄吸聲材料載的厚度，堡可以提高撲低、中頻絞的吸聲效圓果，對高債頻吸聲效忠果幾乎沒義有影響，贏但厚度增烏加到一定盒程度后，士效果就變五得不明顯壘了，而成畏本卻增加放很多，是助不經(jīng)濟(jì)的虜。此外如賄果吸聲材幻玉料結(jié)構(gòu)設(shè)拋計(jì)時(shí)增加居附加背后測空氣層也戚可起到提翼高中、低許頻吸聲效擊果的作用戀。（2）共振倚吸聲結(jié)宴構(gòu)薄膜共宅振吸聲畜結(jié)構(gòu)穿孔板吸澆聲結(jié)構(gòu)微穿孔適板吸聲膝結(jié)構(gòu)穿孔板厘的穿孔匠直徑減漲小到1勢mm以是下，則暖可增加思吸聲系痕數(shù)，拓驗(yàn)寬吸聲跨頻帶。蚊微穿孔農(nóng)板吸聲擔(dān)結(jié)構(gòu)通扒常指板跟厚小于繩1mm貫的薄板箭上穿以柿孔徑小敵于1m愁m的微剃孔，穿間孔率在蓮1%-薄-5%羞，板后鎖面留有掘5－2釣0mm燈厚度空吳氣層的噸吸聲結(jié)升構(gòu)。微穿孔上板吸聲惹結(jié)構(gòu)可賤以在氣克流、溫筒度、濕發(fā)度的大講幅度變姿化的環(huán)闖境中應(yīng)職用，其斧吸聲頻謀帶寬度架可以達(dá)德到6—10個1/3倍頻程(3)隔丙聲結(jié)構(gòu)衡量隔垃聲效果榮的兩個靜重要指飽標(biāo)是聲河強(qiáng)透射蹦系數(shù)（估簡稱透惑射系數(shù)凡）和隔鮮聲量隔聲量1)單獄層壁的希隔聲隔聲的“通質(zhì)量定律截”若聲波擇以角度網(wǎng)入射到剃壁面上旱而其它底條件不旦變，則傷隔聲量擺為若聲波才無規(guī)入暑射到壁邁面上，徒則隔聲雞量為2)雙層隔聽聲結(jié)構(gòu)雙層壁隔押聲機(jī)理：聲波激究發(fā)起第盈一層壁款振動時(shí)惠，這種彎振動先歪傳給空蓄氣層，圓再傳給務(wù)第二層紹壁，然鳳后再向貨另一側(cè)涂輻射聲抖能。由凱于空氣杠層的彈井性變形陶具有緩堅(jiān)沖減振鑼作用，酷使得傳嘗給第二疾層壁的唱振動大瞞為減弱耍，從而陳提高了狐總的隔宰聲量。但雙層隔刮聲結(jié)構(gòu)間山的空氣會抵作為彈簧介與隔聲壁唉質(zhì)量發(fā)生帝共振，影唇響隔聲效吐果，其共劉振頻率可繳以寫為入射波頻熟率低于共倍振頻率時(shí)武雙層壁的改隔聲量：入射波媽頻率高情于共振種頻率時(shí)鋤雙層壁翻的隔聲毅量：通常雙層聰壁之間空菠氣層厚度怒增加，隔臨聲量增加亮，但空氣培層厚度超前過10攏cm后，耕隔聲量就監(jiān)幾乎不再普增加，故枝實(shí)用上一集般取空氣融層厚度為浩8～10戚cm。雙層壁辜隔聲也紐奉存在同落單層壁捉一樣的蘭吻合效嚼應(yīng)，若攀兩壁為媽厚度相懂同的同嶺種材料濾時(shí)，其武吻合臨攝界頻率踩與單層鏟壁相同釣，可使老隔聲量別明顯下偶降。若窯兩壁采銷用不同短材料或攔設(shè)計(jì)成伶不同厚鋤度時(shí)，格可便兩塘個單層魄壁的臨所界頻率效互相錯佳開，從班而避免目出現(xiàn)隔嚷聲量低讓谷過深嗽的吻合誘效應(yīng)區(qū)蒙域。在雙層腰壁的中鼠間空氣信層填入撇適量的夸吸聲材辣料，可太以消除匆共振及緊吻合效悔應(yīng)對隔睬聲效果救的影響戒一般在錦壁的中閃間空氣映層填充化一些內(nèi)年阻較大舉的材料代，如玻預(yù)璃棉、奔礦植棉敢等，這繩樣會吸喊收聲能爽，進(jìn)一恰步提高梳結(jié)構(gòu)的襪隔聲效就果，可沃以提高殃結(jié)構(gòu)隔到聲量。（3）違消聲器阻性消聲柱器：a吸聲材料孟的平均吸昆聲系數(shù)；L是消聲溉器斷面葡周長；S消聲器仗截面有稅效面積理；l指消聲器貞的有效長冶度。阻性消聲棗器除低頻娘吸聲特性設(shè)不是很好湊外，還存貫在一個高墓頻失效問逃題。當(dāng)聲惜波頻率足司夠高時(shí)，拳聲波波長臟相對通道妄截面尺寸子很小，此肯時(shí)，聲波扶呈束狀通愁過消聲器準(zhǔn)，很少與暢吸聲材料尼接觸，于浙是消聲性拼能顯著下糠降。產(chǎn)生善這一現(xiàn)象晶的頻率稱悄為上限失發(fā)效頻率fLc0是聲速筍，D為消聲器雕的當(dāng)量直紀(jì)徑?？剐韵撀暺?它主要利吳用截面突芽變造成聲建傳播通道躲的阻抗失柜配，產(chǎn)生逮聲能的反賄射，從而蛙達(dá)到消聲決目的?？剐韵髀暺鞯乃茢U(kuò)張比抗性消姿聲器上跟限失效英頻率fL下限截止勢頻率fBS指連接管喬的截面積補(bǔ)；L是連接管獵的長度，V表示擴(kuò)張誦室的體積第四章供阻尼呆技術(shù)阻尼的捎影響１阻尼項(xiàng)處在形滑式及數(shù)互學(xué)表達(dá)對數(shù)衰災(zāi)減率：（N個波籍形峰值平腎均）阻尼系演數(shù)：阻尼損耗緩因子表面阻敞尼處理立結(jié)構(gòu)設(shè)努計(jì)一分類東：自由阻誤尼處理執(zhí)：拉壓絡(luò)變形耗訪散振動西能量約束阻延尼處理芬：剪切組變形耗避散振動中能量調(diào)諧阻稿尼器調(diào)諧阻尼霸器的減振裹機(jī)理:結(jié)合動阻力吸振帖器和阻令尼器的瞞原理，波最大限丙度吸收慨系統(tǒng)能那量并耗摔散掉。結(jié)構(gòu)類爭型調(diào)諧阻帝尼器的曠動力特造性分