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1、第二章 噪声污染及其控制,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 噪声控制技术有源噪声控制简介,第二章 噪声污染及其控制,第五节 噪声控制技术隔声,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,具有隔声能力的屏蔽物称作隔声构件。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15dB20dB。,图2-31 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
2、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,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。又称作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)透声系数与隔声量,1.透声系数,(2-134),定义：等于透射系数的倒数取以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1254000Hz 6个倍频
3、程或1003150Hz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( )。,2.隔声量（R）,（2-135a）,（2-135b）,一般隔声构件的透声系数 1,约为10-110-5，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。 插入损失通常在现场用来评价隔声罩、隔声屏等构件的隔声效果。,（2-136）,3.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,多层墙的隔声特性,三,隔声间,四,五,六,隔声罩,隔声屏,(一)单层匀质墙隔声的频率特性,(二)单层匀质墙的隔声量
4、,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,隔声墙：板状或墙状的隔声构件。 单层隔声墙：仅有一层墙板。 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,单层匀质隔声墙的隔声原理,图2-32 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。,声波频率与墙板固有频率相同时，引起共振，隔声量最小。 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。 共振区的大小与墙板的面密度、形状
5、、安装方式和阻尼有关。 隔声构件，共振区越小越好。 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。,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。 墙板的面密度愈大，即质量愈大，隔声量愈高。 隔声量随入射声波频率的增加，而以斜率为6dB倍频程直线上升。,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。 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。 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
6、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),入射角,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,(2-138),墙板面密度，kgm2,墙板的弯曲劲度，Nm,墙板密度，kgm3,墙板的弹性模量，N/m2,墙板的厚度，m,由式（2-138）可知，临界吻合频率受墙板厚度、密度、弹性影响墙板越厚， 越低；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。,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
7、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,单层匀质墙的隔声量公式建立条件为：(1)声波垂直入射到墙上；(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；(3)墙为无限大，即不考虑边界的影响；(4)将墙视为一个质量系统，即不考虑墙的刚性、阻尼；(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，kgm2,入射声波频率，Hz,空气密度，kgm3，常温下取1.2/m3。,式(2-140)
8、 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1倍，隔声量都增加6dB。,(2-140),隔声质量定律,(2-141),一般情况下， ，因此,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,由式(2-141)可知，实际上若频率不变，面密度每增加一倍，隔声量约增加5.4dB；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1003200Hz范围内对隔声量求平均值。式（2-142）计算值和工程实测值良好一致（表2-15 ）。,(2-142a),
9、平均隔声量,(2-142b),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,单层匀质墙的隔声性能,二,隔声间,四,五,六,隔声罩,隔声屏,(一)双层隔声墙,(二)多层复合板隔声,(一)双层隔声墙,1.双层隔声墙的隔声原理,2.双层墙的隔声特性曲线,3.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。,1.双层隔声墙的隔声原理,增加
10、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,1.双层隔声墙的隔声原理,2.双层墙的隔声特性曲线,3.双层墙的共振频率及其隔声量的实际估算,图2-34 双层墙隔声特性,2.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
11、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；,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；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2-34 双层墙隔声特性,2.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,【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)
12、双层隔声墙,1.双层隔声墙的隔声原理,2.双层墙的隔声特性曲线,3.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),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,、,式中， 、 双层墙两墙的面密度，kgm3； 空气层的厚度，m。,由式(2-143)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),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,常用双层墙的隔声量见表2-16（p64）。,(一)双层隔声墙,(二)多层
13、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,单层匀质墙的隔声性能,二,五,六,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、窗或观察孔等。,图2-30 隔声间,图2-30 隔声间
14、,6吸气管道（内衬吸声材料）,7隔振底座,1入口隔声门,2隔声墙,3照明器,8接头的缝隙处理,4排气管道（内衬吸声材料）和风扇,5双层窗,9内部吸声处理,(一)组合墙平均隔声量计算,(二)孔洞缝隙对墙板隔声的影响,(三)门（窗）的隔声和孔洞的处理,(四)隔声间降噪计算,(一)组合墙平均隔声量计算,组合墙：具有门、窗等不同隔声构件的墙板。组合墙的透声系数：各组成部件的透声系数的平均值，称作平均透声系数,(2-146),组合墙的平均隔声量：,(2-147),墙体第i种构件的透声系数,墙体第i种构件的面积，m2,【例2-8】某隔声间有一面25m2的墙与噪声源相隔，该墙透声系数为10-5；墙上开一面积
15、为3m2的门和一面积为4m2的窗，其透声系数均为10-3，求此组合墙的平均隔声量。,解：,计算结果表明，开门窗后，墙的隔声量显著下降。,分析可知，单纯提高墙的隔声量对提高组合墙的隔声量作用不大，也不经济，因此常采用双层或多层结构来提高门窗的隔声量。一般使墙体的隔声量比门、窗高出1015dB已足够，比较合理的设计是用“等透射量”的方法。,设墙和门(窗) 的透声系数与面积分别为,按“等透射量”原则， ，墙与门(窗)的隔声量 、 的关系为,(2-148),为计算方便,仅考虑组合墙由两种不同隔声性能的构件组成的情况, 此时,对应的隔声量为,(2-149),(2-150),图中曲线表示隔声量之差。知道组
16、合墙的两种构件的面积比与隔声量，可以在图中查出这一附加隔声量损失；计算出组合墙的隔声量。对于两种以上部件组成的组合墙，可以利用图2-31先求出其中两种部件组合的隔声量，再与第三个部件合并求取，其余类推，直至求出总的隔声量。,图2-31 组合件隔声量计算图,式（2-150）中第二项绘成图2-31所示曲线，称之为“组合件隔声量计算图” 。,(一)组合墙平均隔声量计算,(二)孔洞缝隙对墙板隔声的影响,(三)门（窗）的隔声和孔洞的处理,(四)隔声间降噪计算,(一)组合墙平均隔声量计算,(二)孔洞缝隙对墙板隔声的影响,(三)门（窗）的隔声和孔洞的处理,(四)隔声间降噪计算,(三)门（窗）的隔声和孔洞的处
17、理,图2-32 两种双层窗的结构形式,1门（窗）的隔声,(a)双层木窗,(b)双层钢窗,隔声窗常采用双层或多层玻璃制作，中间夹空气层的结构来提高隔声效果,相邻两层玻璃不宜平行布置，朝声源一测的玻璃有一定倾角，以减弱共振效应,选用不同厚度的玻璃，可错开吻合效应的频率，削弱吻合效应的影响,严格密封，玻璃板紧嵌在弹性垫衬中，以防止阻尼板面的振动,层间四周边框宜做吸声处理,2.孔洞的处理,图2-33 两种门缝处的铲口形式,（a）斜铲口,（b）插入式铲口,门窗与边框的交接处应尽量加以密封，密封材料可选用柔软而富有弹性的材料，如细软橡皮、海绵乳胶、泡沫塑料、毛毡等，橡胶类密封材料老化应及时更换。,隔声要求
18、很高的场合，可采用双层或多层密封门窗。在土建工程中注意砖墙灰缝的饱满，混凝土墙的沙浆捣实。隔声间的通风换气口应有消声装置。隔声间的各种管线通过墙体结构需打孔时，应在孔洞周围用柔软材料包扎封紧。,2.孔洞的处理,(一)组合墙平均隔声量计算,(二)孔洞缝隙对墙板隔声的影响,(三)门（窗）的隔声和孔洞的处理,(四)隔声间降噪计算,(四)隔声间降噪计算,1.隔墙的噪声衰减,图2-34 发声室和接收室,定义：隔墙两边的声压级差为隔墙的噪声衰减，或称作隔墙的噪声降低量。,隔墙的面积，m2,接收室的房间常数, m2,(2-161),【例2-9】某操作室与声源的隔墙面积为20m2，操作室内表面积为100m2，
19、平均吸声系数为0.02，隔墙上开一观察窗，此组合墙的隔声量为30dB，求此墙操作室一侧近处的噪声衰减。如对操作室进行吸声处理后，平均吸声系数增至0.4，再求其噪声衰减。,解：由题意，操作室的房间常数,进行吸声处理后，设房间常数记作 ，则,得,设发声室与受声室皆为扩散声场，则隔声间的噪声衰减NR为,(2-162),隔声墙的平均隔声量，dB,隔声墙的吸声量，m2,隔声墙的面积，m2,1.隔声间的噪声衰减,式(2-162)是设计隔声间确定传声墙面积的依据；是测量隔声构件隔声量的计算依据。隔声间的噪声衰减约在2050dB,第二章 噪声污染及其控制,第五节 噪声控制技术隔声,单层匀质墙的隔声性能,二,将
20、噪声源封闭在一个相对小的空间内，以减少向周围辐射噪声的罩状壳体,隔声罩技术简单、投资少、隔声效果好，主要用于控制机器噪声，如空压机、鼓风机、内燃机、发电机组等。兼有隔声、吸声、阻尼、隔振和通风、消声等功能有密封型与局部开敞型、固定型与活动型。根据噪声源具体要求采用适当的隔声罩形式。隔声罩上可设置观察孔，可采用对流通风或强制通风散热。隔声罩的降噪量一般在1040dB之间。,(一)隔声罩的插入损失,(二)隔声罩设计,(一)隔声罩的插入损失,定义：隔声罩设置前后，同一接收点的声压级之差。,(2-163),或,式中,隔声罩总内表面的平均吸声系数；,隔声罩壁与顶面的平均透声系数；,隔声罩壁与顶板的平均隔
21、声量，dB。,意义：表示隔声罩的降噪效果 。一般采用上式作为工程上设计隔声罩的依据。,(一)隔声罩的插入损失,(二)隔声罩设计,(二)隔声罩设计,根据现场情况进行隔声罩结构设计，依据式 （2-163）计算隔声罩的插入损失。一般固定密封型的插入损失可为3040dB(A)；活动密封型的为1530db(A)；局部敞开型的为1020dB(A)；带通风散热消声器的则约为1525dB(A)。,(1)隔声罩应选用适当的材料和形状。(2)用刚性轻薄材料制作时，须在壁面上加筋，涂贴阻尼层，阻尼材料层厚度通常为罩壁的23倍。 (3)罩内须进行吸声处理，表面敷设护面层。(4)罩内所有缝隙应密封严实，管线周围应减振。
22、(5)罩体与声源设备及其机座之间不能有刚性接触，与地面间应隔振处理。(6)便于操作、安装与检修，需要时可做成能拆卸的拼装结构。须考虑声源设备的通风、散热要求，通风口应安装有消声器，其消声量要与隔声罩的插入损失相匹配。,(二)隔声罩设计,注意点,第二章 噪声污染及其控制,第五节 噪声控制技术隔声,单层匀质墙的隔声性能,二,设置在声源与接收点之间阻断声波直接传播的挡板。,用于车间、办公室或道路两侧。简单、经济，便于拆装与移动，应用较广。,(一)隔声屏的插入损失,(二)隔声屏设计要点,降噪原理：阻挡声波直接通过并将高频声反射回去，在屏障后形成的声影区内噪声明显降低。隔声屏对声影区的降噪效果通常用插入
23、损失来衡量；隔声屏插入损失的计算方法：,(一)隔声屏的插入损失,1.算图法,2.计算法,1.算图法,图2-42 隔声屏的衰减值计算图,菲涅耳数N,设点声源S和接收点P之间有一隔声屏，则其插入损失IL可用图2-42来换算。,声波绕射路径差，m,声波波长，m,菲涅耳数,IL,（2-174）,设自由声场中，无限长、不透声理想隔声屏，则其插入损失为,（2-164）,2.计算法,（2-165）,（2-166）,由式(2-164)、(2-165) 、(2-166)可知隔声屏的插入损失与路程差密切相关， 愈大，IL愈大。故增高屏障，使之靠近声源或接收点，即增加路程差时，可提高降噪效果。屏的插入损失与入射声波
24、长有关，波长愈长，插入损失愈低。换言之，隔声屏对高频声的降噪效果优于低频声。,隔声屏主要是遮挡直达声，用于室外防止直达声时效果明显。在混响明显的房间中隔声效果不明显，必须配合吸声措施，靠近声源的壁面宜首先进行妥善的吸声处理。 在隔声屏朝向声源一侧也往往敷贴吸声材料；在混响明显的房间，可在屏的两侧都敷贴吸声材料。,防治交通噪声的隔声屏，若表面不加吸声材料，噪声则会在道路两旁的隔声屏间多次反射，形成声廊，并向屏障外辐射，使隔声屏失去应有的降噪效果。,2. 室内隔声屏降噪量的计算,隔声屏降噪量的计算,D隔声屏衍射系数， D1/（3+10Ni）Ni隔声屏第i个边缘的菲涅尔数；,QBQD,例：某车间内有
25、一点声源、隔声屏与接收者。声源系各向同性，与接收者分别位于隔声屏中心前后各1m；设声源与接收者均距地面1m；已知屏障的高度和长度分别为3m和4m，房间常数为100，声波频率为2kHz，试求插入损失。若隔声屏距接收者仅0.5m，声源距屏仍为1m，其他条件不变，再求插入损失。,1m,1m,2m,0.5m,1m,2m,若接收者距屏仍为1m，房间常数变为500,其他条件不变，求插入损失。,若移至室外，求插入损失。,移至室外即房间常数等于无穷大，4R项近似为零，则：,(一)隔声屏的插入损失,(二)隔声屏设计要点,(二)隔声屏设计要点,(1) 隔声屏应有足够的高度，通常宽度大于高度，一般宽度为高度的1.52倍。,(二)隔声屏设计要点,(3) 隔声屏主要用于控制直达声。如图2-37所示，其结构简单，形式多样，有二边形、三边形、遮檐式等，能有效地防止噪声的发散。其中带遮檐的多边形隔声屏效果尤为明显。,图2-37 隔声屏的基本形式,(二)隔声屏设计要点,(4) 隔声屏本身须有足够的隔声量，隔声量最少应比插入损失高出约10dB。,(5)在隔声要求不是太高时，可用人造革等密实的软材料护面，中间夹以多孔吸声材料制成隔声帘悬挂起来。,(6)隔声屏应适当靠近噪声源，形式有固定式或移动式，后者可装扫地橡皮，以减少漏声,多块隔声屏并排使用时，应尽量减少各块间接头处的缝隙。,第五节 小结,第二章,
