噪聲基礎知識

噪聲基礎知識第一頁，共一百一十九頁，編輯于2023年，星期二噪聲基礎知識第一章噪聲污染及控制第二章噪聲的危害第三章聲波第四章氣流噪聲第五章風機噪聲第六章吸聲第七章消聲器第八章隔聲第九章隔振與阻尼第十章消聲室第二頁，共一百一十九頁，編輯于2023年，星期二第一章噪聲污染與控制1.1噪聲污染1.2噪聲控制1.3噪聲降低的標準1.4噪聲控制技術第三頁，共一百一十九頁，編輯于2023年，星期二1.1噪聲污染

什么是噪聲?

噪聲是人們不需要的聲音噪聲是物理污染噪聲是現(xiàn)代工業(yè)化帶來的后果，同時，噪聲和噪聲控制技術的進步也促進工業(yè)生產和交通運輸的發(fā)展。從火車、汽車的發(fā)展史可看出。聲與音的區(qū)別：人耳能夠感覺到聲波的作用稱之為聲；能夠引起聲調的感覺的聲音稱之為音，或者說就是有意義的聲。

第四頁，共一百一十九頁，編輯于2023年，星期二1.2噪聲控制

噪聲控制是研究如何獲得適當聲學環(huán)境的技術科學，即達到經濟上、技術上和要求上合理的聲學環(huán)境。噪聲控制并不等同于噪聲降低。第五頁，共一百一十九頁，編輯于2023年，星期二1.3噪聲降低的標準聲環(huán)境質量標準GB3096-2008

社會生活環(huán)境噪聲排放標準GB22337-2008

工業(yè)企業(yè)廠界噪聲標準GB12348-2008ETSI300735歐洲通訊設備測量標準和限值噪聲標準分三類：

(1)聽力保護標準

(2)環(huán)境保護標準

(3)機電產品標準第六頁，共一百一十九頁，編輯于2023年，星期二1.4噪聲控制技術

控制噪聲是從聲源控制，途徑上控制和受保護三方面進行，具體采取哪一種或幾種則應從經濟、技術、滿足要求上來考慮決定。第七頁，共一百一十九頁，編輯于2023年，星期二1.4.1聲源控制噪聲是噪聲控制中最根本和最有效的手段。降低聲源噪聲有以下途徑：

1.改進機械設計，如低噪聲風機、小型低噪聲電機、低噪聲空調器、低噪聲空壓機等。

2.改進工藝和操作方式。

3.提高加工精度和裝配質量。1.4.2傳輸途徑中的控制是最常用的辦法，機器已經完成，再從聲源上控制就受局限，途徑上控制大有可為。如消聲、隔聲、隔振、減振等。1.4.3在機器多而人少或降低機器噪聲不現(xiàn)實或不經濟的情況下，對受者的保護是個重要手段。第八頁，共一百一十九頁，編輯于2023年，星期二第二章噪聲危害2.1噪聲損傷人的身體2.2噪聲降低工作效率2.3噪聲影響社會安定第九頁，共一百一十九頁，編輯于2023年，星期二2.1噪聲損傷人的身體2.1.1噪聲首先是對聽力的影響，作用是累計性的。噪聲性耳聾是不可逆的。當對500、1000、2000HZ三個頻率損失的平均值超過25—40分貝時，為輕度耳聾；40—65分貝時為中度耳聾；65分貝以上是重度耳聾。2.1.2噪聲對神經系統(tǒng)的影響，使大腦皮層的興奮和抑制平衡失調，長久接觸產生頭痛、頭暈、耳鳴、失眠多夢、記憶力減退稱為神經衰弱或神經官能癥。2.1.3對心血管系統(tǒng)亦有影響，使脈頻和血壓波動。交警比農民的心率不齊率高出1.4倍。2.1.4噪聲對消化系統(tǒng)、內分泌系統(tǒng)、視覺器官的影響亦有報道。噪聲對胎兒發(fā)育、兒童智力均有影響，不可掉以輕心。第十頁，共一百一十九頁，編輯于2023年，星期二2.2噪聲降低工作效率2.2.1噪聲使精力不易集中2.2.2噪聲使工作差錯率升高2.2.3噪聲使技能下降2.2.4噪聲使人容易出工傷事故2.2.5噪聲掩蔽報警信號易出事故第十一頁，共一百一十九頁，編輯于2023年，星期二2.3噪聲影響社會安定2.3.1噪聲影響鄰里關系2.3.2噪聲影響廠群關系，也是投訴最多的環(huán)境污染。2.3.3影響大的噪聲更易激起民憤，引發(fā)社會問題。第十二頁，共一百一十九頁，編輯于2023年，星期二第三章聲波3.1聲波的產生3.2聲音的傳播3.3聲壓級和聲功率級3.4聲壓級的合成3.5等響曲線3.6A聲級第十三頁，共一百一十九頁，編輯于2023年，星期二3.1聲波的產生第十四頁，共一百一十九頁，編輯于2023年，星期二聲音的本質是波動，是彈性波。當聲源振動時，就引起附近空氣質點的振動，依靠空氣的慣性和彈性性質，空氣質點的振動就以波動的形式向四周傳播開去，形成聲波。質點振動方向平行于波傳播方向，稱為縱波。在空氣中的波稱為疏密波。聲波可以在氣體、液體、固體中傳播。第十五頁，共一百一十九頁，編輯于2023年，星期二3.2聲音的傳播3.2.1聲音的三個基本要素：頻率：每秒振動的次數。可聽聲的頻率在20-20KHz

波長：聲源完成一周的振動，聲波所傳播的距離?？陕犅暤牟ㄩL在17m-17mm。聲速：每秒鐘傳播的距離。聲速與溫度有關，c=331.4+0.6tm/sc=fλ3.2.2頻譜：通常噪聲都是由許多頻率組成的復合聲。聲音不同，其組成的頻率和能量的分布也不同。正因如此，才能區(qū)別各色各樣的聲音，聲音的這些組成頻率和能量分布的關系，稱為這一聲音的頻譜，不同的聲音具有不同的頻譜。例如，用頻率為橫坐標，以聲壓級為縱坐標，即可做出此聲音的聲譜圖。3.2.3聲壓：有聲波時媒質中的壓力和靜壓力的差值。單位為Pa。第十六頁，共一百一十九頁，編輯于2023年，星期二3.2.2頻譜通常噪聲都是由許多頻率組成的復合聲。聲音不同，其組成的頻率和能量的分布也不同。正因如此，才能區(qū)別各色各樣的聲音，聲音的這些組成頻率和能量分布的關系，稱為這一聲音的頻譜，不同的聲音具有不同的頻譜。例如，用頻率為橫坐標，以聲壓級為縱坐標，即可做出此聲音的聲譜圖。第十七頁，共一百一十九頁，編輯于2023年，星期二三種典型頻譜第十八頁，共一百一十九頁，編輯于2023年，星期二3.2.3聲壓：有聲波時媒質中的壓力和靜壓力的差值。單位為Pa。第十九頁，共一百一十九頁，編輯于2023年，星期二3.2.4聲波的反射、衍射、透射和干涉

當聲波在前進的路程中遇到障礙物時會發(fā)出反射、衍射和透射。反射：當聲波波長比障礙物小得多發(fā)生反射，使聲波返回聲源。衍射：聲波波長比障礙物大得多時聲波發(fā)生衍射。透射：聲波傳播到兩層不同的媒質界面上將發(fā)生反射和透射。第二十頁，共一百一十九頁，編輯于2023年，星期二

室內聲波的反射第二十一頁，共一百一十九頁，編輯于2023年，星期二從上圖可以知道聲波經過多次反射再到達人耳，聲音變大，我們叫混響。混響在聲學上是一個重要的概念，用的地方很多，是美國聲學家賽賓發(fā)現(xiàn)的。高頻聲易反射。第二十二頁，共一百一十九頁，編輯于2023年，星期二聲波的衍射第二十三頁，共一百一十九頁，編輯于2023年，星期二

由于聲波的衍射，圖（a）顯示障礙物小時如同沒有，圖（b）顯示當障礙物大時形成聲影，聲屏障就是據此建造的。同樣聲波透過孔洞時亦發(fā)生衍射。第二十四頁，共一百一十九頁，編輯于2023年，星期二聲波透過孔洞第二十五頁，共一百一十九頁，編輯于2023年，星期二聲波的干涉

復雜聲波的干涉是聲波的重要特性。當空間存在兩個以上聲源分別發(fā)出的聲波時，每個聲波不因為其他聲波的存在而改變其傳播規(guī)律。空間任一點的聲能是各個聲波分量在該點激發(fā)振動的和，這就是疊加原理。當頻率相同或接近的兩個或兩個以上的聲波疊加時，在疊加區(qū)的不同位置會出現(xiàn)加強或減弱的現(xiàn)象，稱為聲波干涉。第二十六頁，共一百一十九頁，編輯于2023年，星期二拍音兩個聲波的頻率稍有不同時所發(fā)生的現(xiàn)象，就不只在空間中有強有弱，而且在時間上，也有強有弱，敲擊大鐘時聽到的嗡嗡聲就是這種現(xiàn)象。所產生的聲音成為拍音，每秒中拍的數目等于兩個頻率之差，這個數叫拍頻。第二十七頁，共一百一十九頁，編輯于2023年，星期二第二十八頁，共一百一十九頁，編輯于2023年，星期二3.3聲壓級和聲功率級

3.3.1聲壓級：

分貝

式中：

——聲壓級（dB）

——聲壓（Pa）

——基準聲壓2X（Pa）因為能量和壓力的平方成正比，所以聲壓級是以聲壓的對數乘以20。第二十九頁，共一百一十九頁，編輯于2023年，星期二聲壓的變化范圍很廣，人耳能聽到的聲音一直到耳膜疼痛的聲壓為2X帕到20帕相差一百萬倍，用聲壓來衡量聲音的大小，很不方便；而且人耳對聲音的感覺并不是與聲壓成正比例，而是與對數相關性較好，因此，聲學工程中多用聲壓級作為計量單位。單位為貝爾，紀念發(fā)明家貝爾。因為貝爾的單位太粗略，并不能充分地描述我們對聲音的感覺，因此前面加了一個分字，表示十分之一。1貝爾是10分貝。聲學方面最難以理解的術語就是分貝。

第三十頁，共一百一十九頁，編輯于2023年，星期二3.3.2聲功率級

分貝

——聲功率

——基準聲功率，規(guī)定為

——聲功率級

聲功率是聲源在單位時間內發(fā)出的總聲能。聲功率的范圍非常廣，一個宇宙飛船的大型火箭所發(fā)出聲功率約等于一架噴氣飛機的總功率，而后者所發(fā)出的聲功率約等于一輛載重汽車的總功率。四十萬人齊聲講演所發(fā)出的聲功率只能點燃40W的燈泡。第三十一頁，共一百一十九頁，編輯于2023年，星期二3.4聲壓級的合成

聲壓相加實際是能量相加，而某點聲能與該點聲壓的平方成正比，因此，合成的總聲壓級為式中、、、——各個聲音的聲壓（Pa）第三十二頁，共一百一十九頁，編輯于2023年，星期二3.5等響曲線第三十三頁，共一百一十九頁，編輯于2023年，星期二人耳的靈敏度是驚人的，在300赫人耳可聽到1沙瓦每平方米的強度，這時鼓膜的位移稍小于10沙米，比一個分子的直徑還小10倍。鼓膜的大小是厘米的數量級，很難設想它如何能作如此微觀的位移。直至今日還沒有能和人耳相比較的傳聲器。人耳的靈敏度幸虧沒有再高，否則整天要聽到自己血液流動的聲音，體內動作的聲音以及空氣分子無規(guī)則運動的聲音，那就很不妙了。第三十四頁，共一百一十九頁，編輯于2023年，星期二3.6A聲級聲級計——測量噪聲的儀器叫聲級計。

A、B、C計權網絡分別模擬40方、70方、100方三條等響曲線設計濾波器。

A聲級與人的感覺（不僅響度，也包括煩擾程度，聽力損傷程度）更符合。第三十五頁，共一百一十九頁，編輯于2023年，星期二

A、B、C計權網絡第三十六頁，共一百一十九頁，編輯于2023年，星期二第四章氣流噪聲氣流噪聲的三種基本聲源：

1.單極子

2.偶極子

3.四級子第三十七頁，共一百一十九頁，編輯于2023年，星期二1.單極子媒質中流入的質量或熱量不均勻時形成單極子源聲器（或叫做簡單聲源）。

是噴注速度；是噴口直徑；是流動馬赫數；是噴注密度；是環(huán)境媒質密度；是環(huán)境媒質中的聲速。第三十八頁，共一百一十九頁，編輯于2023年，星期二在實際生活中，有不少近似單聲源輻射的例子，如笛子的發(fā)聲孔，汽笛和火焰的燃燒吼聲。氫彈爆炸是世界上最大的單極子源。第三十九頁，共一百一十九頁，編輯于2023年，星期二4.2偶極子

當流體中障礙物存在時，流體與物體產生的不穩(wěn)定反作用力形成偶極子聲源。例如風吹電線聲、空氣壓縮機、動片和導流片、傾角不為零的螺旋槳都是偶極子聲源。第四十頁，共一百一十九頁，編輯于2023年，星期二4.3四級子媒質中沒有質量和熱量的注入，也沒有障礙存在，唯有粘滯應力可能輻射聲波，這就是四級子聲源，亞聲速湍流噴注噪聲是最常見四級子噪聲。

第四十一頁，共一百一十九頁，編輯于2023年，星期二第五章風機噪聲5.1噪聲分類5.2旋轉噪聲和湍流噪聲5.3軸流風機的聲功率5.4降低軸流風機噪聲的途徑5.5離心風機的聲功率第四十二頁，共一百一十九頁，編輯于2023年，星期二5.1噪聲的分類機械噪聲電磁噪聲空氣動力性噪聲第四十三頁，共一百一十九頁，編輯于2023年，星期二5.2旋轉噪聲和湍流噪聲旋轉噪聲：亦稱為葉片噪聲，它是由旋轉的葉片周期性地打擊空氣質點，引起空氣的壓力脈動，從而產生的噪聲。這種噪聲具有確定頻率，頻率為：

式中

n為葉輪轉速，Z為葉片數，

i=1、2、3……第四十四頁，共一百一十九頁，編輯于2023年，星期二旋轉噪聲具有離散頻譜性質，其基頻為葉片通過頻率，還有它的高次頻譜。顯然，從旋轉噪聲的強度看，基頻最強，其次是二次諧波、三次諧波，總的趨勢是逐漸減弱。第四十五頁，共一百一十九頁，編輯于2023年，星期二湍流噪聲主要是葉尖渦、風機葉片后緣隨機渦流的脫落、葉片表面邊界層的湍流分離形成，湍流噪聲具有寬頻帶的性質，它與轉數無關，或者說與葉片的頻率無關，只決定于轉子葉片上流過的相對速度。根據經驗公式：

式中——strouhal數，取0.14~0.20W——相對速度

L——葉片截面的長度第四十六頁，共一百一十九頁，編輯于2023年，星期二5.3軸流風機的聲功率軸流風機聲功率級的估算：式中Q——風量（）

H——全壓（Pa）

S——工況修正值，由風機效率、葉片數目及葉片角度決定。

第四十七頁，共一百一十九頁，編輯于2023年，星期二5.4降低軸流風機噪聲的途徑我們僅從風機選型上和安裝使用上來考慮降低軸流風機的方法：

5.4.1風機噪聲的聲功率級與風機各參數的關系

——效率

——比聲功率級

——直徑

——轉數第四十八頁，共一百一十九頁，編輯于2023年，星期二5.4.2控制風機選型、安裝和運行引用的噪聲首先，選用低噪聲風機，使用時正確安裝，安裝時盡量減小不必要的阻力損失。在流道中及葉輪前盡量避免障礙物產生的尾跡流入到葉輪中而產生噪聲。第四十九頁，共一百一十九頁，編輯于2023年，星期二5.5離心風機聲功率級的估算由風機比聲功率級估算聲功率級當已知風機的比聲功率級時，可由下式估算風機的聲功率級值

第五十頁，共一百一十九頁，編輯于2023年，星期二第六章吸聲6.1多孔吸聲材料6.2吸聲結構6.3微穿孔板吸聲體6.4吸聲系數第五十一頁，共一百一十九頁，編輯于2023年，星期二6.1多孔吸聲材料6.1.1吸聲系數和吸聲量

聲波的反射、吸收和透射第五十二頁，共一百一十九頁，編輯于2023年，星期二6.1.1.1吸聲系數

——吸收聲能

——透射聲能

——入射聲能第五十三頁，共一百一十九頁，編輯于2023年，星期二

吸聲材料不同，吸聲系數不同；同種材料，頻率不同吸聲系數不同。

第五十四頁，共一百一十九頁，編輯于2023年，星期二第五十五頁，共一百一十九頁，編輯于2023年，星期二1.管測法（駐波管）2.混響室法第五十六頁，共一百一十九頁，編輯于2023年，星期二6.1.1.2吸聲量第五十七頁，共一百一十九頁，編輯于2023年，星期二式中A為吸聲量，單位是；V為房子的容積，單位；混響時間，單位是秒。第五十八頁，共一百一十九頁，編輯于2023年，星期二6.1.1.3平均吸聲系數第五十九頁，共一百一十九頁，編輯于2023年，星期二6.1.1.4多孔吸聲材料吸聲材料一定是多孔的；必定是串通孔。

第六十頁，共一百一十九頁，編輯于2023年，星期二6.1.1.5影響多孔吸聲材料性能的因素1.容重2.厚度3.背后條件4.飾面層5.濕度第六十一頁，共一百一十九頁，編輯于2023年，星期二第六十二頁，共一百一十九頁，編輯于2023年，星期二第六十三頁，共一百一十九頁，編輯于2023年，星期二第六十四頁，共一百一十九頁，編輯于2023年，星期二第六十五頁，共一百一十九頁，編輯于2023年，星期二第六十六頁，共一百一十九頁，編輯于2023年，星期二

6.2吸聲結構

6.2.1穿孔板吸聲結構

6.2.2微穿孔板吸聲體

6.2.3空間吸聲體第六十七頁，共一百一十九頁，編輯于2023年，星期二6.2.1穿孔板吸聲結構第六十八頁，共一百一十九頁，編輯于2023年，星期二第六十九頁，共一百一十九頁，編輯于2023年，星期二共振頻率計算第七十頁，共一百一十九頁，編輯于2023年，星期二第七十一頁，共一百一十九頁，編輯于2023年，星期二穿孔率P的計算當穿孔正方形排列時，當穿孔正三角行排列時第七十二頁，共一百一十九頁，編輯于2023年，星期二為提高吸聲性能，穿孔板后加吸聲材料，或用雙層孔板。第七十三頁，共一百一十九頁，編輯于2023年，星期二6.2.2微穿孔板吸聲體第七十四頁，共一百一十九頁，編輯于2023年，星期二第七十五頁，共一百一十九頁，編輯于2023年，星期二微穿孔板消聲器的消聲原理應從以下三方面來理解：一、小的孔徑能提高吸聲系數；二、低的孔隙率能增加吸聲頻帶的寬度；三、厚的深度能改變共振吸聲峰的位置。第七十六頁，共一百一十九頁，編輯于2023年，星期二6.2.3空間吸聲體第七十七頁，共一百一十九頁，編輯于2023年，星期二第七章消聲器7.1消聲器簡介7.2阻性消聲器7.3抗性消聲器7.4復合消聲器7.5氣流對消聲效果的影響第七十八頁，共一百一十九頁，編輯于2023年，星期二7.1消聲器簡介7.1.1什么是消聲器允許氣流通過，又能有效降低氣流噪聲向外傳播的裝置。消聲器按消聲機理分為阻性、抗性、阻抗復合、微穿孔板、排氣放空消聲器。按用途分為離心風機、軸流風機、柴油機、電機、羅茨風機、空壓機消聲器。按形狀分有直管、片式、蜂窩、迷宮、折板、聲流等消聲器。第七十九頁，共一百一十九頁，編輯于2023年，星期二7.2阻性消聲器第八十頁，共一百一十九頁，編輯于2023年，星期二7.2.1阻性消聲器消聲量估算公式：第八十一頁，共一百一十九頁，編輯于2023年，星期二討論公式：（1）吸聲系數大，消聲量高；（2）f高，消聲量高；（3）L長消聲量高；（4）P/s值愈大，消聲量愈高；可做成片式消聲器第八十二頁，共一百一十九頁，編輯于2023年，星期二第八十三頁，共一百一十九頁，編輯于2023年，星期二第八十四頁，共一百一十九頁，編輯于2023年，星期二7.2.2高頻失效頻率

赫式中：

C——聲速

D——消聲器通道截面平均邊長（m）

——失效頻率第八十五頁，共一百一十九頁，編輯于2023年，星期二7.2.3其他類型阻性消聲器第八十六頁，共一百一十九頁，編輯于2023年，星期二7.2.4氣流再生噪聲氣流再生噪聲氣流沖擊管道產生沖擊，從而輻射噪聲；管道內壁附面層上有湍流產生也要引起噪聲。這兩種噪聲都是在管道中產生的，稱為再生噪聲。再生噪聲的大小，主要取決于氣流速度和管道結構。速度大、結構復雜、噪聲大。第八十七頁，共一百一十九頁，編輯于2023年，星期二第八十八頁，共一百一十九頁，編輯于2023年，星期二第八十九頁，共一百一十九頁，編輯于2023年，星期二第九十頁，共一百一十九頁，編輯于2023年，星期二7.2.5阻性消聲器的選擇和設計要點消聲器必須是消聲量大、阻力小、耐用。

1.低頻時惡劣環(huán)境不宜用阻性。

2.結構形式，截面尺寸及允許阻損大小決定。

3.吸聲材料的選擇，吸聲系數大、頻帶寬、耐濕、阻燃耐腐蝕；厚度由頻率決定，高頻用薄的、低頻用厚的。

4.護面層的選擇。

5.長度的選擇。第九十一頁，共一百一十九頁，編輯于2023年，星期二7.3抗性消聲器抗性消聲器并不直接吸收聲能，而是利用管道內聲學特性突變的界面，把部分聲波向聲源反射回去。向前傳的只是一部分，從而達到消聲的目的。第九十二頁，共一百一十九頁，編輯于2023年，星期二7.4阻抗復合消聲器第九十三頁，共一百一十九頁，編輯于2023年，星期二7.5微穿孔板消聲器第九十四頁，共一百一十九頁，編輯于2023年，星期二由于微穿孔板消聲器可以純粹用金屬板制成，阻損又小，因此它特別適用于以下場合：

1.消聲器需在高溫條件下使用；

2.消聲器需經受較高速度的氣流沖擊；

3.消聲器需經受短時間的火焰噴射；

4.消聲器的壓力損失必須控制在很小的值；

5.消聲器不宜使用多孔吸聲材料而又需要在寬頻帶范圍內具有比較高的消聲量（如在潮濕條件下，在潔凈要求高的場所）。第九十五頁，共一百一十九頁，編輯于2023年，星期二第八章隔聲8.1空氣聲的隔絕8.2樓板撞擊聲的隔絕隔聲量：式中，R——隔聲量

τ——透射系數第九十六頁，共一百一十九頁，編輯于2023年，星期二

吸聲與隔聲不能混為一談，兩個完全不同的概念。如吸聲系數0.99的墻，隔聲僅為20dB，0.999的墻，才隔聲30dB。而1mm厚鋼板則隔聲30dB。第九十七頁，共一百一十九頁，編輯于2023年，星期二8.1.1單層密實均勻墻板的隔聲第九十八頁，共一百一十九頁，編輯于2023年，星期二8.1.2質量定律在墻板面積無限大，不計剛度條件下，從理論上可推出在質量控制區(qū)的隔聲量計算公式第九十九頁，共一百一十九頁，編輯于2023年，星期二經驗公式：第一百頁，共一百一十九頁，編輯于2023年，星期二面密度和容重的區(qū)別第一百零一頁，共一百一十九頁，編輯于2023年，星期二8.1.3吻合效應某一頻率的聲波以一定的角度投射到板材上，使入射聲波波長在板上的投影剛好等于板的固有彎曲波波長，即空氣中的聲波在板上的投影與板的彎曲波吻合，激發(fā)板材固有振動，同時，向板的另一側透射與輻射聲波相同強度的透射聲波。第一百零二頁，共一百一十九頁，編輯于2023年，星期二