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1、噪声基础知识,噪声基础知识,第一章 噪声污染及控制第二章 噪声的危害第三章 声波第四章 气流噪声第五章 风机噪声第六章 吸声第七章 消声器第八章 隔声第九章 隔振与阻尼第十章 消声室,第一章 噪声污染与控制,1.1噪声污染1.2噪声控制1.3噪声降低的标准1.4噪声控制技术,1.1噪声污染 什么是噪声? 噪声是人们不需要的声音 噪声是物理污染 噪声是现代工业化带来的后果，同时，噪声和噪声控制技术的进步也促进工业生产和交通运输的发展。从火车、汽车的发展史可看出。 声与音的区别： 人耳能够感觉到声波的作用称之为声； 能够引起声调的感觉的声音称之为音，或者说就是有 意义的声。,1.2噪声控制,噪声控

2、制是研究如何获得适当声学环境的技术科学，即达到经济上、技术上和要求上合理的声学环境。 噪声控制并不等同于噪声降低。,1.3噪声降低的标准,声环境质量标准GB3096-2019 社会生活环境噪声排放标准GB22337-2019 工业企业厂界噪声标准GB12348-2019 ETSI 300 735欧洲通讯设备测量标准和限值 噪声标准分三类： (1)听力保护标准 (2)环境保护标准 (3)机电产品标准,1.4噪声控制技术,控制噪声是从声源控制，途径上控制和受保护三方面进行，具体采取哪一种或几种则应从经济、技术、满足要求上来考虑决定。,1.4.1 声源控制噪声是噪声控制中最根本和最有效的手段。 降低

3、声源噪声有以下途径： 1.改进机械设计，如低噪声风机、小型低噪声电机、低噪声空调器、低噪声空压机等。 2.改进工艺和操作方式。 3.提高加工精度和装配质量。1.4.2 传输途径中的控制是最常用的办法，机器已经完成， 再从声源上控制就受局限，途径上控制大有可为。如消声、隔声、隔振、减振等。1.4.3 在机器多而人少或降低机器噪声不现实或不经济的情况下，对受者的保护是个重要手段。,第二章噪声危害,2.1噪声损伤人的身体2.2噪声降低工作效率2.3噪声影响社会安定,2.1噪声损伤人的身体2.1.1噪声首先是对听力的影响，作用是累计性的。噪声性耳聋是不可逆的。当对500、1000、2000HZ三个频率

4、损失的平均值超过2540分贝时，为轻度耳聋；4065分贝时为中度耳聋；65分贝以上是重度耳聋。2.1.2 噪声对神经系统的影响，使大脑皮层的兴奋和抑制平衡失调，长久接触产生头痛、头晕、耳鸣、失眠多梦、记忆力减退称为神经衰弱或神经官能症。2.1.3 对心血管系统亦有影响，使脉频和血压波动。交警比农民的心率不齐率高出1.4倍。2.1.4噪声对消化系统、内分泌系统、视觉器官的影响亦有报道。 噪声对胎儿发育、儿童智力均有影响，不可掉以轻心。,2.2噪声降低工作效率,2.2.1 噪声使精力不易集中2.2.2 噪声使工作差错率升高2.2.3 噪声使技能下降2.2.4 噪声使人容易出工伤事故2.2.5 噪声

5、掩蔽报警信号易出事故,2.3噪声影响社会安定,2.3.1 噪声影响邻里关系2.3.2 噪声影响厂群关系，也是投诉最多的环境污染。2.3.3 影响大的噪声更易激起民愤，引发社会问题。,第三章 声波,3.1 声波的产生3.2 声音的传播3.3 声压级和声功率级3.4 声压级的合成3.5 等响曲线3.6 A声级,3.1 声波的产生,声音的本质是波动，是弹性波。当声源振动时，就引起附近空气质点的振动，依靠空气的惯性和弹性性质，空气质点的振动就以波动的形式向四周传播开去，形成声波。质点振动方向平行于波传播方向，称为纵波。在空气中的波称为疏密波。声波可以在气体、液体、固体中传播。,3.2 声音的传播,3.

6、2.1 声音的三个基本要素： 频率：每秒振动的次数。可听声的频率在20-20KHz 波长：声源完成一周的振动，声波所传播的距离。可听声 的波长在17m-17mm。 声速：每秒钟传播的距离。声速与温度有关，c=331.4+0.6t m/s c=f3.2.2 频谱：通常噪声都是由许多频率组成的复合声。声音 不同，其组成的频率 和能量的分布也不同。正因如此，才 能区别各色各样的声音，声音的这些组成频率和能量分布 的关系，称为这一声音的频谱，不同的声音具有不同的频 谱。 例如，用频率为横坐标，以声压级为纵坐标，即可做 出此声音的声谱图。3.2.3 声压：有声波时媒质中的压力和静压力的差值。单位 为Pa

7、。,3.2.2 频谱 通常噪声都是由许多频率组成的复合声。声音不同，其组成的频率 和能量的分布也不同。正因如此，才能区别各色各样的声音，声音的这些组成频率和能量分布的关系，称为这一声音的频谱，不同的声音具有不同的频谱。 例如，用频率为横坐标，以声压级为纵坐标，即可做出此声音的声谱图。,三种典型频谱,3.2.3 声压：有声波时媒质中的压力和静压力的差值。单位为Pa。,3.2.4 声波的反射、衍射、透射和干涉 当声波在前进的路程中遇到障碍物时会发出反射、衍射和透射。 反射：当声波波长比障碍物小得多发生反射，使声波返回声源。 衍射：声波波长比障碍物大得多时声波发生衍射。 透射：声波传播到两层不同的媒

8、质界面上将发生反射和透射。,室内声波的反射,从上图可以知道声波经过多次反射再到达人耳，声音变大，我们叫混响。 混响在声学上是一个重要的概念，用的地方很多，是美国声学家赛宾发现的。 高频声易反射。,声波的衍射,由于声波的衍射，图（a）显示障碍物小时 如同没有，图（b）显示当障碍物大时形成声影， 声屏障就是据此建造的。同样声波透过孔洞时亦 发生衍射。,声波透过孔洞,声波的干涉 复杂声波的干涉是声波的重要特性。当空间存 在两个以上声源分别发出的声波时，每个声波不因 为其他声波的存在而改变其传播规律。 空间任一点的声能是各个声波分量在该点激发 振动的和，这就是叠加原理。当频率相同或接近的 两个或两个以

9、上的声波叠加时，在叠加区的不同位 置会出现加强或减弱的现象，称为声波干涉。,拍音 两个声波的频率稍有不同时所发生的现象，就不只在空间中有强有弱，而且在时间上，也有强有弱，敲击大钟时听到的嗡嗡声就是这种现象。所产生的声音成为拍音，每秒中拍的数目等于两个频率之差，这个数叫拍频。,3.3 声压级和声功率级 3.3.1 声压级： 分贝 式中： 声压级（dB） 声压（Pa） 基准声压2X （Pa） 因为能量和压力的平方成正比，所以声压级是以声压的对数乘以20。,声压的变化范围很广，人耳能听到的声音一直到耳膜疼痛的声压为2X 帕到20帕相差一百万倍，用声压来衡量 声音的大小，很不方便；而且人耳对声音的感觉

10、并不是与声压成正比例，而是与对数相关性较好，因此，声学工程中多用声压级作为计量单位。单位为贝尔，纪念发明家贝尔。因为贝尔的单位太粗略，并不能充分地描述我们对声音的感觉，因此前面加了一个分字，表示十分之一。1贝尔是10分贝。声学方面最难以理解的术语就是分贝。,3.3.2 声功率级,分贝 声功率 基准声功率，规定为 声功率级 声功率是声源在单位时间内发出的总声能。声功率的范围非常广，一个宇宙飞船的大型火箭所发出声功率约等于一架喷气飞机的总功率，而后者所发出的声功率约等于一辆载重汽车的总功率。四十万人齐声讲演所发出的声功率只能点燃40W的灯泡。,3.4 声压级的合成,声压相加实际是能量相加，而某点声

11、能与该点声压的平方成正比，因此，合成的总声压级为 式中 、 、 、 各个声音的声压（Pa）,3.5 等响曲线,人耳的灵敏度是惊人的，在300赫人耳可听到1沙瓦每平方米的强度，这时鼓膜的位移稍小于10沙米，比一个分子的直径还小10倍。鼓膜的大小是厘米的数量级，很难设想它如何能作如此微观的位移。直至今日还没有能和人耳相比较的传声器。人耳的灵敏度幸亏没有再高，否则整天要听到自己血液流动的声音，体内动作的声音以及空气分子无规则运动的声音，那就很不妙了。,3.6 A声级,声级计测量噪声的仪器叫声级计。 A、B、C计权网络分别模拟40方、70方、100方三条等响曲线设计滤波器。 A声级与人的感觉（不仅响度

12、，也包括烦扰程度，听力损伤程度）更符合。,A、B、C计权网络,第四章 气流噪声,气流噪声的三种基本声源： 1.单极子 2.偶极子 3.四级子,1.单极子,媒质中流入的质量或热量不均匀时形成单极子源声器（或叫做简单声源）。 是喷注速度； 是喷口直径； 是流动马赫数； 是喷注密度； 是环境媒质密度； 是环境媒质中的声速。,在实际生活中，有不少近似单声源辐射的例子，如笛子的发声孔，汽笛和火焰的燃烧吼声。氢弹爆炸是世界上最大 的单极子源。,4.2 偶极子,当流体中障碍物存在时，流体与物体产生的不稳定反作用力形成偶极子声源。 例如风吹电线声、空气压缩机、动片和导流片、倾角不为零的螺旋桨都是偶极子声源。,

13、4.3 四级子,媒质中没有质量和热量的注入，也没有障碍存在，唯有粘滞应力可能辐射声波，这就是四级子声源，亚声速湍流喷注噪声是最常见四级子噪声。,第五章 风机噪声,5.1 噪声分类5.2 旋转噪声和湍流噪声5.3 轴流风机的声功率5.4 降低轴流风机噪声的途径5.5 离心风机的声功率,5.1 噪声的分类,机械噪声电磁噪声空气动力性噪声,5.2 旋转噪声和湍流噪声,旋转噪声：亦称为叶片噪声，它是由旋转的叶片周期性地打击空气质点，引起空气的压力脉动，从而产生的噪声。这种噪声具有确定频率，频率为： 式中 n为叶轮转速，Z为叶片数， i=1、2、3,旋转噪声具有离散频谱性质，其基频为叶片通过频率，还有它

14、的高次频谱。显然，从旋转噪声的强度看，基频最强，其次是二次谐波、三次谐波，总的趋势是逐渐减弱。,湍流噪声 主要是叶尖涡、风机叶片后缘随机涡流的脱落、叶片表面边界层的湍流分离形成，湍流噪声具有宽频带的性质，它与转数无关，或者说与叶片的频率无关，只决定于转子叶片上流过的相对速度。根据经验公式： 式中 strouhal数，取0.140.20 W相对速度 L叶片截面的长度,5.3 轴流风机的声功率,轴流风机声功率级的估算： 式中Q风量（ ） H全压（Pa） S工况修正值，由风机效率、叶片数目及叶 片角度决定。,5.4 降低轴流风机噪声的途径,我们仅从风机选型上和安装使用上来考虑降低轴流风机的方法： 5

15、.4.1 风机噪声的声功率级与风机各参数的关系 效率 比声功率级 直径 转数,5.4.2 控制风机选型、安装和运行引用的噪声,首先，选用低噪声风机，使用时正确安装，安装时尽量减小不必要的阻力损失。在流道中及叶轮前尽量避免障碍物产生的尾迹流入到叶轮中而产生噪声。,5.5 离心风机声功率级的估算,由风机比声功率级估算声功率级 当已知风机的比声功率级 时，可由下式估算 风机的声功率级值,第六章 吸声,6.1 多孔吸声材料6.2 吸声结构6.3 微穿孔板吸声体6.4 吸声系数,6.1 多孔吸声材料,6.1.1 吸声系数和吸声量 声波的反射、吸收和透射,6.1.1 .1吸声系数 吸收声能 透射声能 入射

16、声能,吸声材料不同，吸声系数不同； 同种材料，频率不同吸声系数不同。,1.管测法（驻波管）2.混响室法,6.1.1.2 吸声量,式中A为吸声量，单位是 ；V为房子的容积，单位 ； 混响时间，单位是秒。,6.1.1.3平均吸声系数,6.1.1.4多孔吸声材料,吸声材料一定是多孔的； 必定是串通孔。,6.1.1.5影响多孔吸声材料性能的因素,1.容重2.厚度3.背后条件4.饰面层5.湿度,6.2 吸声结构 6.2.1穿孔板吸声结构 6.2.2微穿孔板吸声体 6.2.3空间吸声体,6.2.1穿孔板吸声结构,共振频率计算,穿孔率 P的计算当穿孔正方形排列时，当穿孔正三角行排列时,为提高吸声性能，穿孔板

17、后加吸声材料，或用双层孔板。,6.2.2微穿孔板吸声体,微穿孔板消声器的消声原理应从以下三方面来理解： 一、小的孔径能提高吸声系数； 二、低的孔隙率能增加吸声频带的宽度； 三、厚的深度能改变共振吸声峰的位置。,6.2.3空间吸声体,第七章 消声器,7.1 消声器简介7.2 阻性消声器7.3 抗性消声器7.4 复合消声器7.5气流对消声效果的影响,7.1 消声器简介,7.1.1 什么是消声器 允许气流通过，又能有效降低气流噪声向外传播的装 置。 消声器按消声机理分为阻性、抗性、阻抗复合、微穿孔板、排气放空消声器。 按用途分为离心风机、轴流风机、柴油机、电机、罗茨风机、空压机消声器。 按形状分有直

18、管、片式、蜂窝、迷宫、折板、声流等消声器。,7.2阻性消声器,7.2.1 阻性消声器,消声量估算公式：,讨论公式：（1） 吸声系数大，消声量高；（2）f 高，消声量高；（3）L长消声量高；（4）P/s值愈大，消声量愈高； 可做成片式消声器,7.2.2 高频失效频率 赫 式中： C声速 D消声器通道截面平均边长（m） 失效频率,7.2.3其他类型阻性消声器,7.2.4 气流再生噪声,气流再生噪声 气流冲击管道产生冲击，从而辐射噪声；管道内壁附面层上有湍流产生也要引起噪声。这两种噪声都是在管道中产生的，称为再生噪声。再生噪声的大小，主要取决于气流速度和管道结构。速度大、结构复杂、噪声大。,7.2.

19、5阻性消声器的选择和设计要点,消声器必须是消声量大、阻力小、耐用。 1.低频时恶劣环境不宜用阻性。 2.结构形式，截面尺寸及允许阻损大小决定。 3.吸声材料的选择，吸声系数大、频带宽、耐湿、阻燃 耐腐蚀；厚度由频率决定，高频用薄的、低频用厚的。 4.护面层的选择。 5.长度的选择。,7.3 抗性消声器,抗性消声器并不直接吸收声能，而是利用管道内声学特性突变的界面，把部分声波向声源反射回去。向前传的只是一部分，从而达到消声的目的。,7.4 阻抗复合消声器,7.5微穿孔板消声器,由于微穿孔板消声器可以纯粹用金属板制成，阻损又小，因此它特别适用于以下场合： 1.消声器需在高温条件下使用； 2.消声器

20、需经受较高速度的气流冲击； 3.消声器需经受短时间的火焰喷射； 4.消声器的压力损失必须控制在很小的值； 5.消声器不宜使用多孔吸声材料而又需要在宽频带范围 内具有比较高的消声量（如在潮湿条件下，在洁净要 求高的场所）。,第八章 隔声,8.1 空气声的隔绝8.2 楼板撞击声的隔绝 隔声量： 式中，R隔声量 透射系数,吸声与隔声不能混为一谈，两个完全不同的概念。如吸声系数0.99的墙，隔声仅为20dB，0.999的墙，才隔声30dB。而1mm厚钢板则隔声30dB。,8.1.1 单层密实均匀墙板的隔声,8.1.2 质量定律,在墙板面积无限大，不计刚度条件下，从理论上可推出在质量控制区的隔声量计算公

21、式,经验公式：,面密度和容重的区别,8.1.3 吻合效应,某一频率的声波以一定的角度投射到板材上，使入射声波波长在板上的投影刚好等于板的固有弯曲波波长，即空气中的声波在板上的投影与板的弯曲波吻合，激发板材固有振 动，同时，向板的另一侧透射与辐射声波相同强度的透射 声波。,临界频率：可能产生吻合效应的最低频率。 赫B是板材的劲度。,8.1.4孔洞对隔声的危害极大,这个例题说明孔洞，缝隙对墙板隔声量影响比门、窗还严重，只占墙面积千分之一的洞会使墙隔声量下降20dB，所以在隔墙设计中，应避免孔洞和缝隙存在，必须留有孔洞时要作消声处理。,8.1.5 隔声罩和隔声间,（2）隔声间,8.2 楼板撞击声的隔绝,这一点对室外机在楼板上安装较重要,第九章 隔振与阻尼,9.1隔振原理 9.2隔振器和隔振垫 9.3薄板振动和阻尼,9.1隔振原理,传递率 - 设备的扰动力； -传给基础的扰动力。表示隔振效果还可以用隔振效率 ，它定义为,单自由度振动系统的传递率,从图可得出以下结论：,9.2隔振器与隔振垫,9.3阻尼减振,第十章 消声室,消声室是吸声本领极强，室内声音主要是直达声而反射声极小的房间。 吸声尖劈的吸声系数达0.99的最低频率为截至频率。 背景噪声要符合要求。 房间内部尺寸至少等于 式中 是消声室最小内尺寸； 或 是声源的最大尺寸或是30cm（两者中取较大的数） 是所需要的最低频率之波长。,