噪声污染和其控制技术讲解

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1、噪声污染和其控制技术讲解 第一节 概述 第二节 声学基础 第三节 噪声的评价和标准 第四节 噪声控制技术 吸声 第五节 噪声控制技术 隔声 第六节 噪声控制技术 消声 第七节 有源噪声控制简介 第二章 噪声污染及其控制 第五节 噪声控制技术 隔声 隔声概述一 单层匀质墙的隔声性能 二 多层墙的隔声特性 三 隔声间 四 五 六 隔声罩 隔声屏 一 隔声原理 二 透声系数与隔声量 隔声概述 一 n n 1 1 透声系数透声系数 n n 2 2 隔声量隔声量 n n 3 3 插入损失插入损失 具有隔声能力的屏蔽物称为隔声构件 如隔声墙 隔 声屏障 隔声罩 隔声间 采用适当的隔声措施一般能降低噪声级1

2、5 20dB 图2 25 隔声基本原理示意图 一 隔声原理 声波在空气中传播 入射 到匀质屏蔽物时 部分声 能被反射 部分被吸收 还有部分声能可以透过屏 蔽物 设置适当的屏敝物 可阻止声能透过 降低噪 声的传播 一 隔声原理 二 透声系数与隔声量 隔声概述 一 n n 1 1 透声系数透声系数 n n 2 2 隔声量隔声量 n n 3 3 插入损失插入损失 定义 透射声功率 Wt 与入射声功率 W 的比值 即 或 意义 表示隔声构件本身透声能力的大小 透声系数又称为传声系数或透射系数 通常所 指的是无规则入射时各入射角度透声系数的平 均值 透射声强 入射声强 透射声压2 入射声压2 二 透声系

3、数与隔声量 n n 1 1 透声系数透声系数 2 134 定义 等于透声系数的倒数取以10为底的对数的10倍 即 或 透声系数 值愈小 R 值越大 隔声性能愈好 R 值的大小与与入射声波的频率有关 工程中常用 125 4000Hz 6个倍频程或100 3150Hz的16个1 3倍 频程的隔声量作算术平均 来表示某一构件的隔声性 能 称作平均隔声量 n n 2 2 隔声量隔声量 RR 2 135a 2 135b 一般隔声构件的透声系数 1 约 为10 5 10 1 为计算方便 采用 隔声量来表示构件本身的隔声能力 定义 离声源一定距离某处测得的隔声构件 设置前 后的声功率级 和 之差 插入损失通

4、常在现场用来评价隔声罩 隔声 屏等构件的隔声效果 2 136 n n 3 3 插入损失 插入损失 第二章 噪声污染及其控制 第五节 噪声控制技术 隔声 隔声概述一 多层墙的隔声特性 三 隔声间 四 五 六 隔声罩 隔声屏 单层匀质墙的隔声性能 二 一 单层匀质墙隔声的频率特性 二 单层匀质墙的隔声量 单层匀质墙的隔声性能 二 图2 32 单层匀质墙的隔声频率特性曲线 一 单层匀质墙隔声的频率特性 n 隔声墙 板状或墙状的隔声构件 n 单层隔声墙 仅有一层墙板 n 双层或多层隔声墙 有两层或多层墙板 层间有空气或其它材料 图2 26 单层匀质墙的隔声频率特性曲线 刚度控制 单层匀质墙的隔声量与入

5、射声波的频率关系很大 刚度和阻尼控制区 质量控制区 吻合效应区 第一共振频率 临界吻合频率 墙板的隔声量随着入射声 波频率的增加而以每倍频 程6dB的斜率下降 n 声波频率与墙板固有频率相同时 引起 共振 隔声量最小 n 随着声波频率的增加 共振减弱 直至 消失 隔声量总趋势上升 n 共振区的大小与墙板的面密度 形状 安装方式和阻尼有关 n 隔声构件 共振区越小越好 n 阻尼越大 对共振的抑制越强 一般采 用增加墙板的阻尼来抑制共振现象 n 频率大于fn 共振影响消失 墙板的隔声量受墙板惯性质量影响 n 墙板的面密度愈大 即质量愈大 隔声量愈高 n 隔声量随入射声波频率的增加 而以斜率为6dB

6、 倍频程直线上升 n 随入射声波频率继续升高 隔声量反而 下降 曲线上出现低谷 这是吻合效应的 缘故 n 越过低谷后 隔声量以每倍频程10dB 趋势上升 接近质量控制的隔声量 n 增加板的厚度和阻尼 可使隔声量下降 趋势得到减缓 一定频率的声波以入射角 投射到墙板上 激起构件弯曲振动 若入射声波的波长 在墙板上的投影正好与墙板的固有弯曲波 波长 b相等时 墙板弯曲波振动的振幅便达到最大 声波向墙 板的另面辐射较强 墙板隔声量明显下降 此现象称为 吻合效 应 吻合效应 图2 27 吻合的成立条件 吻合效应的条件 2 137 定义 产生吻合效应的最低频率 即 时的频率 的计算公式 或 临界吻合频率

7、 2 138 墙板面密度 kg m2 墙板的弯曲劲度 N m 墙板密度 kg m3 墙板的弹性模量 N m2 墙板的厚度 m n由式 2 138 可知 临界吻合频率受墙板厚度 密度 弹性等因素影响 n墙板越厚 越低 n轻而弹性模量大的隔板 常常降到听觉敏感的声频范围内 对隔声造成不 利影响 材料名称 N m 2 m 3 N m 1 铝7 15 10102 7 1030 38 10 7 铸铁8 8 10107 8 1030 89 10 7 钢19 6 10107 8 1030 40 10 7 铅1 67 101011 3 1036 77 10 7 砖2 45 10101 8 1030 73 10

8、 7 混凝土2 45 10102 6 1031 06 10 7 玻璃8 5 10102 4 1030 28 10 7 胶合板0 36 10100 5 1031 39 10 7 表2 14 几种常用材料的密度和弹性模量 几种常用材料计算临界吻合频率的参数 可用于设计计算 轻质 高模隔声不利 一 单层匀质墙隔声的频率特性 二 单层匀质墙的隔声量 单层匀质墙的隔声性能 二 单层匀质墙的隔声量公式建立条件为 n 1 声波垂直入射到墙上 n 2 墙将空间分成两个半无限大空间 且墙的两侧均为通常状况下的空气 n 3 墙为无限大 即不考虑边界的影响 n 4 将墙视为一个质量系统 即不考虑墙的刚度 阻尼 n

9、5 墙上各点以相同的速度振动 则从透声系数的定义及平面声波理论 可以导出单层墙在 质量控制区的声波垂直入射时的隔声量计算公式 二 单层匀质墙的隔声量 2 139 墙板面密度 kg m2 入射声波频率 Hz 空气密度 kg m3 常温 下取1 2 m3 式 2 140 常称为隔声质量定律 它表明了单层匀质墙的隔声量与其面密 度及入射声波频率的关系 面密度越大 隔声量越好 m 或f 增加一倍 隔声量都增加6dB 2 140 隔声质量定律 2 141 n一般情况下 因此 n实际上 计算的结果与实测存在差异 修正的隔声 量估算经验式 n由式 2 141 可知 n实际上若频率不变 面密度每增加一倍 隔声

10、量约增加5 4dB n当面密度不变时 频率每增加一倍 隔声量增加约3 6dB 工程估算单层墙对各频率的平均隔声量的经验公式 按主要的入射声频率100 3200Hz范围内对隔声量 求平均值 式 2 142 计算值和工程实测值一致性良好 表2 15 2 142a 平均隔声量 2 142b 结构名称 面密度 kg m 2 倍频程中心频率 Hz 125 250 500 1000 2000 4000 测 计 定 算 1 4砖墙 双面粉刷11841 41 45 40 46 47 43 42 1 2砖墙 双面粉刷22533 37 38 46 52 53 45 46 1 2砖墙 双面木筋板条加粉刷280 52

11、 47 57 54 50 47 1砖墙 双面粉刷45744 44 45 53 57 56 49 51 1砖墙 双面粉刷53042 45 49 57 64 62 53 52 100mm厚木筋板条墙双面粉刷7017 22 35 44 49 48 35 39 150mm厚加气混凝土砌块墙双 面粉刷 17528 36 39 46 54 55 43 43 表2 15 一些常用单层隔声墙的隔声量 第二章 噪声污染及其控制 第五节 噪声控制技术 隔声 隔声概述一 单层匀质墙的隔声性能 二 多层墙的隔声特性 三 隔声间 四 五 六 隔声罩 隔声屏 多层墙的隔声特性 三 一 双层隔声墙 二 多层复合板隔声 一

12、双层隔声墙 n n 1 1 双层隔声墙的隔声原理双层隔声墙的隔声原理 n n 2 2 双层墙的隔声特性曲线双层墙的隔声特性曲线 n n 3 3 双层墙的共振频率及其隔声量的实际估算双层墙的共振频率及其隔声量的实际估算 双层隔声墙 两层墙体间夹一定厚度的空气层 隔声原理 空气与墙板特性阻抗不同 当声波透过 第一墙时 声波经空气与墙板两次反射衰减 且空 气层的弹性和附加吸收作用增强声能衰减 声波传 至第二墙 再经两次反射 透射声能再次衰减 总 透射损失更大 n n 1 1 双层隔声墙的隔声原理双层隔声墙的隔声原理 增加墙的厚度或面密度 可增加隔声量 但不经济 隔声效果也不理想 若将墙一分为二 中间

13、夹一 定厚度的空气层 墙的总质量不变 但隔声效果比 单层实心结构好得多 经济 一 双层隔声墙 n n 1 1 双层隔声墙的隔声原理双层隔声墙的隔声原理 n n 2 2 双层墙的隔声特性曲线双层墙的隔声特性曲线 n n 3 3 双层墙的共振频率及其隔声量的实际估算双层墙的共振频率及其隔声量的实际估算 图2 28 双层墙隔声特性 n n 2 2 双层墙的隔声特性曲线双层墙的隔声特性曲线 c 满铺吸声材料 b 有少量吸声材料 d 双层墙隔声量 a 无吸声材料 e 单层墙隔声量 共振频率 吻合频率 双层隔声墙相当于一个由 两层墙体与空气层组成的 振动系统 当入射声波频率比双层墙共振 频率低时 双层墙板

14、将作整体 振动 此时空气层不起作用 隔声能力与同样重量的单层墙 没有区别 当入射声波达到共 振频率时 隔声量 出现低谷 超过 以后 隔声曲 线以每倍频程18dB的斜 率急剧上升 充分显示 出双层墙结构的优越性 随着频率升高 两墙板 间会产生一系列驻波共 振 使隔声特性曲线上 升趋势转为平缓 斜率 为12dB倍频程 n进入吻合效应区后 在 临界吻合频率 处又出现 一隔声量低谷 n双层墙的 与吻合效 应状况取决于两层墙的临 界吻合频率 图2 28 双层墙隔声特性 n n 2 2 双层墙的隔声特性曲线双层墙的隔声特性曲线 c 满铺吸声材料 b 有少量吸声材料 d 双层墙隔声量 a 无吸声材料 e 单

15、层墙隔声量 共振频率 吻合频率 结论 双层墙隔声性能较 单层墙优越的区域主要在共 振频率 以后 故在设计中 尽量将 移往人们不敏感的 频率区域 一 双层隔声墙 n n 1 1 双层隔声墙的隔声原理双层隔声墙的隔声原理 n n 2 2 双层墙的隔声特性曲线双层墙的隔声特性曲线 n n 3 3 双层墙的共振频率及其隔声量的实际估算双层墙的共振频率及其隔声量的实际估算 是指入射声波法向入射时的墙板共振频率 2 143 n n 3 3 双层墙的共振频率及其隔声量的实际估算双层墙的共振频率及其隔声量的实际估算 双层墙的共振频率 式中 双层墙板两板的面密度 kg m2 空气层的厚度 m n由式 2 143

16、 可知 空气层越薄 双层墙的共振频率越高 工程估算双层墙隔声量的经验公式 2 145a 隔声量的实际估算 2 144 n平均隔声量估算的经验公式 2 145b 空气层附加隔声量 由图2 29查得 n常用双层墙的隔声量见表2 16 p64 图2 29 双层墙附加隔声量与空气层厚度的关系 双层加气混凝土墙 双层无纸石膏板墙 双层纸面石膏板墙 多层墙的隔声特性 三 一 双层隔声墙 二 多层复合板隔声 多层复合板是由几层面密度或性质不同的板材组 成的复合隔声构件 通常用金属或非金属的坚实薄板做面层 内侧覆 盖阻尼材料 或填入多孔吸声材料或空气层等组 成 多层复合板质轻和隔声性能良好 广泛用于多种 隔声结构中 如隔声门 窗 隔声罩 隔声间的 墙体等 二 多层复合板隔声 第二章 噪声污染及其控制 第五节 噪声控制技术 隔声 隔声概述一 单层匀质墙的隔声性能 二 多层墙的隔声特性 三 隔声间 四 五 六 隔声罩 隔声屏 隔声间 室 由不同隔声构件组成的具 有良好隔声性能的房间 结构 封闭式与半封闭式两种 一般多用 封闭式 隔声间除需要有足够隔声量的墙体外 还 需设置具有一定隔声性能的门 窗或观察 孔

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