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1、环境物理污染控制工程技术的噪声振动应用部分 第1章噪声与振动污染控制工程基础1 1噪声与振动计量与评价1 1 1噪声与振动的基本概念 熟悉主要物理量和单位 声压级式中 基准声压 2 10 5Pa 声压有效值 Pa 人耳对频率为1000Hz的声音的可听阈 即人耳刚刚能察觉到声音的存在 约为2 10 5Pa 微风吹动树叶的声音约为2 10 4Pa 普通谈话声约为2 10 2Pa 刚刚使人耳产生疼痛感觉的声压 痛阈声压 约为20Pa 声压级通过对数压缩 数字简单 和人的生理感觉特性一致 声功率级 简单介绍声压 声强 声功率概念区别 式中 基准声功率 w0 10 12w 声压级 表述空间固定位置的声能
2、量 声功率级 表述声源辐射的声能量 声强级 表述空间固定位置的声能量及传播方向 振动加速度级式中 加速度有效值 m s2 基准加速度 m s2 振动级振动级指修正的加速度级 用表示 即 式中 修正的加速度有效值 可以通过下式计算得到 式中 表示频率为的振动加速度有效值 m s2 修正值 见教材表1 1 8垂直与水平振动的修正值 简要介绍速度 位移 加速度 1 1 2噪声与振动控制工程中的常用评价量 A声级 纯音等响曲线 由测得的频带声压级计算出A声级 计算式如下 等效声级 累积百分声级 累积百分声级又称统计声级 指在测量时间内所有超过声级所占的n 时间 单位为dB 在噪声统计工作中 常常用表示
3、规定时间内噪声的平均峰值 称为峰值声级 用表示规定时间内平均噪声值 称为中值声级 用表示规定时间内的背景噪声 称为本底声级 举例说明在环境噪声中的应用 声压级的叠加 修正和平均 声压级的叠加 声级平均 级计算的基本原则 能量叠加 利用图表进行级计算 相同声压级的声音叠加后分贝数的增值 不同声压级叠加的修正曲线 修正项 dB 声压级的差值 Lp1 Lp2 dB 1 2声源及其特性 熟悉声源及其分类 掌握点声源 线声源和面声源的基本特性 机械噪声源由于机械设备运转时存在不平衡 各零部件之间因偏差或表面缺陷而相互撞击 摩擦产生的交变机械作用力使设备金属板 轴承 齿轮或其它运动部位发生振动而辐射出噪声
4、的声源称为机械噪声源 空气动力性噪声源由于机械零件和周围及封闭媒质 空气 之间交互作用而辐射出噪声的声源称为空气动力性噪声源 电磁噪声源由于机械构件受到电场或磁场力的作用 导致磁致伸缩和电磁感应的发生 铁磁性物质或构件发生振动而辐射噪声的声源称为电磁噪声源 1 3声波在空气中传播的基本规律及衰减特性 声波的衰减声源发出的噪声在媒质中传播时发生反射 折射和衍射等现象 其声压或声强将随着传播距离的增加而逐渐衰减 这些衰减通常包括声能随距离的发散传播引起的衰减 空气吸收引起的衰减 地面吸收引起的衰减 屏障引起的衰减和气象条件引起的衰减等 总衰减量可表示为 介绍声波反射 折射和干涉 点声源 线声源和面
5、声源的基本特性声源的类型按其几何形状特点划分可分为点声源 线声源 面声源 点声源线声源面声源 和声源尺寸 距离等因素有关 混响和混响时间混响时间 定义为声压级降低60分贝所用的时间 赛宾公式 式中T 混响时间 s S 房间内总表面积 m2 V 房间的总容积 m3 房间内表面的平均吸声系数 1 4噪声和振动的测量分析 熟悉噪声及振动测量的基本要求 方法 仪器 以及背景噪声的修正方法 掌握声级计 频带滤波器和环境振级计的使用 基本测量系统 基本测量系统 1 选择正确的测试规范声源 环境噪声质量 噪声排放标准 噪声暴露 设备与工程2 测量参数的选择A声级 L声级 频谱 倍频带 1 3倍频带 窄带 功
6、率谱 等效声级 统计声级 声暴露级3 声级计特性的选择快 慢 峰值 最大均方根等4 环境影响周围反射物 背景噪声 人体的屏蔽和反射 电磁场影响 湿度影响5 气候条件影响风噪声 本底噪声 风罩 风锥 雪等地面吸收和反射6 背景噪声修正 噪声测量技术 背景噪声修正 表背景噪声 振动 修正值 环境噪声测量方法 GB T14623 城市区域环境噪声测量方法 声环境质量测量标准 等效A声级Leq Ld Ln GB10071 城市区域环境振动测量方法 GB12348 工业企业厂界噪声测量方法 GB12524 建筑施工厂场界测量方法 GB12525 铁路边界限值噪声测量方法 环境噪声标准 GB T3096
7、城市区域环境噪声标准 声环境质量测量标准 等效A声级Leq Ld Ln GB10070 城市区域环境振动标准 声环境质量测量标准GB12348 工业企业厂界噪声标准 排放标准GB12523 建筑施工厂场界限值 排放标准GB12525 铁路边界噪声限值及其测量方法 排放标准 第2章噪声与振动污染防治工程实践 2 1吸声降噪原理和工程吸声材料 结构 被广泛地用于噪声控制工程和建筑声学的厅堂音质控制中 在噪声控制工程中主要应用为 降低含有声源的房间和其它封闭空间的内部噪声 降低由外部传递到房间和其它封闭空间内的噪声 降低声屏障等噪声控制设备对于某一特定方向的反射声 使用在消声器中降低噪声的传递 使用
8、在隔声结构中 提高复合结构的隔声量 吸声材料 结构 的类型及其特性 吸声系数定义 降噪系数 NRC 房间平均吸声系数 吸声量也称等效吸声面积 吸声材料和吸声结构 掌握多孔吸声材料的吸声机理 熟悉薄板和微穿孔板吸声结构与空间吸声体的特性及其适用条件 1 多孔材料吸声机理给出的是声波入射到多孔材料表面时的吸声现象 当声波入射到材料表面时 一部分在材料表面上反射 一部分则透射到材料内部向前传播 在传播过程中 引起小孔或间隙中的空气运动 同形成孔壁的固体筋络发生摩擦 由于粘滞性和热传导效应将声能转变为热能而耗散掉 影响吸声性能因素材料厚度增加提高低频吸声系数 密度增加提高低频吸声系数 背后空腔影响 材
9、料护面层影响 2 薄板共振吸声结构 将不透气的薄板固定在刚性壁前一定距离处 就构成了板共振吸声结构 这个由薄板和空气层组成的系统可以视为一个由质量块和弹簧组成的振动系统 当入射声波的频率和系统固有频率接近时 板就产生共振 由此引起的内部摩擦将声能转换为热能耗散掉 其主要吸声范围在共振频率附近区域 式中c 声速 m s 空气密度 kg m3 m 板的面密度 kg m2 D 空气层厚度 m 3 微穿孔板共振吸声结构微穿孔板吸声结构 是由板厚和孔径在1毫米以下 穿孔率为1 3 的微穿孔板和板后空腔组成的 由于微穿孔板的孔小且穿孔率低 同普通穿孔板相比 声阻要大得多 而声质量要小得多 因此在吸声系数和
10、有效吸声频带宽度方面都要优于穿孔板吸声结构 微穿孔板吸声结构的主要吸声机理是 声波入射时 空气在小孔中摩擦而消耗声能 单层微穿孔板吸声结构的共振频率表达式为 式中c 声速 m s p 穿孔率 D 腔深 mm t 板厚 mm d 孔径 mm 4 空间吸声体空间吸声体是一种悬挂式的吸声结构 它不是和墙面等刚性壁面组合而成的吸声结构 而是自成系统 用于降低室内噪声或改善室内的音质条件 不同形状吸声体 室内声场分析熟悉室内的声压级与直达声 混响声的关系 熟悉混响时间和室内平均吸声系数的关系 房间常数 吸声降噪效果的估算掌握吸声降噪效果的估算 吸声降噪的适用条件及其工程设计对于这种扩散声场 吸声处理前后
11、 相应的声压级差为 L 10lg A2 A1 或 L 10lg T1 T2 混响时间 定义为声压级降低60分贝所用的时间 吸声降噪的设计原则与程序采用吸声降噪措施应注意的基本设计原则有以下几个方面 1 只有在房间内平均吸声系数很小时 吸声降噪才能有较好的效果 2 在较高的平均吸声系数的基础上 进一步提高平均吸声系数 其效果和所付代价并非成正比 应适可而止 3 由于材料的吸声系数和频率有关 通常使用的材料在中高频率有较好的吸声系数 应根据噪声的频率特性来选择吸声处理的材料和结构 4 如果有可能 应尽量靠近噪声源附近的表面进行吸声处理 5 选择吸声材料和吸声结构时 要充分考虑防潮 防火 防尘 耐腐
12、蚀等方面的要求 6 安装时应考虑采光 通风 照明及装饰性等方面的功能要求 吸声降噪的设计中 应包括以下工作内容 1 实测或预测房间内的噪声级和频谱特性 2 确定室内的吸声降噪量 包括声级和频谱 3 确定各频带所需的降噪量 4 测量或估算房间内原有的房间常数或平均吸声系数 求出处理后应有的房间常数或平均吸声系数 5 选定吸声材料或吸声结构 根据其类型 容重 厚度等参数查出相应的吸声系数 6 确定吸声降噪处理的面积和安装方式 典型室内声场和专用声学实验室 自由声场和消声室消声室是在房间内部表面采用特殊的高吸收处理 通常采用吸声尖劈 使房间内部足够大的空间保持无反射的自由声场的声学专用实验室 由于试
13、验的要求 通常又要采取必要的隔声和隔振措施 以保证有较低的背景噪声 扩散声场和混响室如果封闭房间有足够的声扩散和较长混响时间 房间各点的声能量分布均匀 声传播方向也是随机分布的 这是典型的扩散声场 混响室是专门设计的具有这种扩散声场的声学实验室 一个合乎规范的混响室 不仅要有较长的混响时间 而且在各频率上比较均匀 房间壁面的吸声系数要小于0 06 房间的长 宽 高比例合适 要有足够大的体积 一般要大于200立方米 体积越大 低频的声场扩散性能越好 2 2隔声降噪原理和工程 Wi Wr Wt We透射系数 来表示 在噪声控制工程中 常采用隔声量 又称传声损失 来表示隔声结构的隔声效果 组合间壁复
14、合隔声量 等隔声量原则 孔 缝隙隔声影响 单层壁的隔声特性掌握常用单层隔声材料的隔声技术 隔声特性和质量定律单层均匀密实壁 它的隔声量的基本特性是在相同激发频率下 随着面密度的增加而增加 在同样密度时 随着频率的增加而增加 质量定律 垂直入射 随机入射 吻合效应 吻合效应的产生是由于壁面在入射声波激发下 产生受迫弯曲振动 当某一频率的入射声波波长在壁面上的投影等于壁面结构的弯曲波波长时 产生了波的吻合 由于壁面的弯曲振动 隔声量明显下降 即产生了吻合效应 双层壁的隔声掌握双层隔声结构的隔声特性及改善其隔声性能的方法 双层壁的隔声 增加双层壁隔声量方法 增加空气层厚度 充填阻性材料 避免刚性连接
15、 隔声设计的基本模型熟悉各类隔声结构和隔声屏障的设计和应用 1 当噪声源由围护隔声结构内向自由空间传播时 式中R 隔声结构的隔声量 dB LW 声源的声功率级 dB LP 接收点的声压级 dB S 隔声结构内表面积 m2 A 隔声结构内的吸声量 m2 r 隔声结构至接收点的距离 m 2 当噪声源在自由空间中向围护隔声结构内部传播时式中R 隔声结构的隔声量 dB LW 声源的声功率级 dB LP 接收点的声压级 dB S 隔声结构内表面积 m2 A 隔声结构内的吸声量 m2r 隔声结构至声源的距离 m 3 当外部扩散声场向围护隔声结构传播时 式中R 隔声结构的隔声量 dB Lp1 隔声结构外扩散
16、声场的声压级 dB LP2 隔声结构内接收点的声压级 dB S 隔声结构的表面积 m2 A 隔声结构内的吸声量 m2 4 当声源在一个隔声结构内通过对向窗向另一个隔声结构内传播时式中R1 声源所在隔声结构的窗子的隔声量 dB R2 接收点所在隔声结构窗子的隔声量 dB LW 声源声功率级 dB LP 接收点的声压级 dB S1 声源所在隔声结构的窗子的面积 m2 S2 接收点所在隔声结构的窗子的面积 m2 A1 声源所在隔声结构内的吸声量 m2 A2 接收点所在隔声结构内的吸声量 m2 r 两扇窗子间的距离 m 隔声降噪工程的设计和计算1 隔声罩的设计和应用2 隔声间的设计和应用3 隔声窗 式中 R 隔声量 L1 L2 F室分别为室内外声级 S 隔声结构的面积 A 内部吸声量 3 声屏障声屏障插入损失 菲涅耳数 声波波长 m d 声源和接受点间的距离 m A 声源和声屏障顶端的距离 m B 接受点和声屏障顶端的距离 m 2 3消声降噪原理和工程熟悉各类消声器的消声机理 特性及其适用范围 常用消声器的原理和特征 消声器声学性能的评价 插入损失DIL 消声器的插入损失是指在声源与测点之间插
