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噪声控制技术的三个环节

详细描述
噪声控制技术的三个环节

1.噪声的定义

在物理学上,把振幅和频率等声学特性杂乱、断续及其变化无规则的振动,称为噪声。

在环境学上,把一切干扰人们工作,学习和休息的声音,即不需要的声音,都看作噪声。

2.噪声的危害

(1)对人体的影响

a对听力的影响(80dB以上会损害听力)

b对人的生理和心理的影响(心血管系统,消化系统,神经系统等的影响)

(2)干扰人的正常生活

a干扰睡眠(50dB为最高限度)

b影响语言交流(噪声级和语言声级相当时,正常交谈受到干扰;噪声级高于语言声级10dB时,语言声会被完全掩蔽)

c损害机械设备和建筑物(高噪声使高精度仪表失灵,强噪声使墙体剥落,震裂)

3.听力损失的定义

听力损失:人耳在某一频率的听阈比正常听阈高出的分贝数。

(听力损失15~25dB时,正常。25dB以上经数小时后能完全恢复的称为暂时性听力损失,不能完全恢复称为永久性听力损失)

4.环境声学研究的主要内容

主要研究声音的产生、传播和接收,及其对人体产生的生理、心理效应;研究声环境质量评价的理论和方法;研究控制和改善声环境质量的技术和管理措施

5.噪声控制技术的三个环节(噪声控制的基本原理)

声源:在声源处抑制噪声(降低激励力及各环节对激励力的响应,改变操作程序或改造工艺过程等)

传播途径:在声传播途径中控制噪声。(隔声,吸声,消声,隔振等)

接收器:在接收器上加载保护设施隔离噪声。(人佩戴耳塞,给精密仪器安置在隔声间内)

6.平面声波:声波的波阵面是垂直于传播方向的一系列平面(界面离声源较远时,传播到界面上的声波可以看作平面波)

7.国际标准化组织已接受A声级为评价噪声的标准,并规定90dB为保护听力和健康的最高限。

8.声能量:声波使介质在平衡位置作往复振动获得振动动能,同时使介质产生膨胀和压缩的疏密过程而获得形变势能,这两部分能量的总和称为声能量

9.声能密度:单位体积内的声能量

10.声功率:声源在单位时间内辐射的声能量,单位w

平均声功率

11.声强:单位时间内通过垂直于声波传播方向上单位面积的平均声能量

(声压和声强都可以用来表示声音的大小)

12.声强级:声强I与基准声强I0之比的常用对数

13.声压级:声压的平方P与基准声压P0的平方之比的对数

14:声功率级:声功率W与基准声功率W0之比的常用对数

15.声强级和声压级的关系:

通常情况下,则有,即声强级和声压级相等。

19.声波的叠加

声压和声强都符合叠加定理:

声压级不符合叠加定理,因此当多个声源对某一点产生的声压为:

20.声特性阻抗或声阻抗率:介质的密度和该介质中的声速之乘积

21.通常把反射系数γ小的材料称为吸声系数,把透射系数τ小的材料称为隔声材料。

22.隔声屏障或房间墙体上有门窗,空洞时,因声波的衍射,隔声性能会大大降低。低频声波更容易产生衍射,所以隔声屏障对高频声有较好的降噪效果。

23.点声源

在自由空间:

(在距声源r处的声压级)

在半自由空间:

在自由空间:

从距离r1到r2的声压级或声强级衰减量:

如果需要考虑声源的指向性,则在某一θ角上距离r处得声压级:

在半自由空间:

,指向性指数

,指向性因数

24.指向性因数:在离声源相同距离处,某一θ角方向上的声强级和所有方向上平均声强级的比,即

25.线声源在半自由空间中的辐射

当r0远小于线声源长度时,声压级:

当r0远大于线声源长度时,其声压级相当于点声源在半自由空间中的声压级:

线声源在距离r1到r2时,声压级或声强级衰减量:

26.地面树木吸收衰减量:

草地灌木丛的衰减量:

27.温度梯度对声波的折射:

空气温度越高,密度越小。白天,地表温度高于地表上层空气温度,因此地表空气密度较小。声线向法线外偏折,形成声影区。晚上恰好相反。因此晚上声音可以传播的更远。

(温度和风速对声波传播的影响较大)

 

  

28.一般把人耳上纯音声压的可听最低限称为听阈。

29.当某一频率的纯音与1000hz的纯音听起来同样响时,这时1000hz纯音的声压级就定义为该纯音的响度级,符号LN,,单位:方(phon)。描述声音的轻响程度。

30.响度曲线:同样响度级时频率与声压级的关系曲线。

(响度相同时,频率不同,其声压级也不同)

31.响度:描述与主观感受的轻响程度成正比的参量。

响度级:正常听者判断一个纯音比响度级为40phon参考声响的倍数。

40方(phon)=1宋(sone)

每增加10phon,响度增加1倍

响度与响度级的关系:

32.斯蒂文响度:用以评价宽频带噪声,考虑了掩蔽效应而产生的计权因素,认为响度指数最大的频带贡献最大,而其他频带犹豫最大响度指数频带的掩蔽,它们对总响度的贡献应乘以一个小于1的修正因子。

斯蒂文响度即复合噪声的响度:(sone)

33.计权声级:通常对不同频率声音的声压级某一特性的加权修正后,再叠加计算得到总得声压级。

34..频率计权网络:附加电路对不同频率的提升和衰减,使仪器不同频率的声音变得跟人耳一样灵敏,使得仪器测得的声级和人耳的主观响度感觉接近。这个附加电路称为“频率计权网络”。常见的有A、B、C、D计权网络。

35.A计权网络相当于40phon等响曲线的倒置。因为A计权网络的频率响应与人耳对宽频带声音的灵敏度相当,因此A计权网络应用的最为普遍。用以评价稳态的宽频带噪声。符号LA

36.等效连续A声级:等效于在相同的时间间隔内与不稳定噪声能量相等的连续稳定噪声A声级,Leq。用以评价起伏或不连续的噪声。

(dB)

37.累积百分声级:噪声出现的时间概率。用以评价噪声随机起伏程度。

其中L90相当于本底噪声级,L50相当于中值噪声级,L10相当于峰值噪声级。对符合正态分布的噪声,其等效连续A声级与累积百分声级的关系为:

 

38.PNC曲线适用于室内活动场所稳态噪声的评价,以及有特别声环境要求的场所的设计。

39.噪度:与人们主观判断的噪声“吵闹”程度成正比的量,定义在中心频率为1000hz的倍频程带上,声压级为40dB的噪声的噪度为1noy。符号Nn.单位为呐(noy)

把噪度转换成分贝指标,称为感觉噪声级。噪度与感觉噪声级的关系同响度与响度级的关系。

40.航空噪声评价:计权等效连续感觉噪声级。或D计权网络。

41.交通噪声指数TNI用以评价交通噪声。

42.噪声污染级:用以评价公共噪声对人的烦恼程度,既包含对噪声能量的评价,又包含噪声涨落的影响。其中用到了Leq和标准偏差。

43.噪声冲击指数NNI,用以评价每个人受到噪声冲击程度的影响。

44.噪声掩蔽:由于噪声的存在,降低了人耳对另外一种声音听觉的灵敏度,使听阈发生偏移,这种现象称为噪声掩蔽。听阈提高的声压级称为掩蔽值。

在噪声掩蔽中,通常被掩蔽的纯音的频率接近掩蔽噪声的频率时,掩蔽值就大,掩蔽效果显著;掩蔽噪声的声压级越高,掩蔽值越大,掩蔽的频率范围越宽。掩蔽噪声对其频率低的纯音掩蔽作用小,而比其频率高的纯音掩蔽作用强。

45.声环境质量标准:

0类:医疗康复中心

1类:学校,行政楼,居民区

2类:工商业混杂的街道,市区

3类:工厂

4a类:公路

4b类:铁路

各类功能区得偶发噪声不得高于限值的15dB。

46.厂界环境噪声:除了没有4b类,其他跟声环境质量标准一致。

47.建筑施工场界噪声限值:

施工阶段

主要噪声源

噪声限值

昼间

夜间

土石方

推土机,挖掘机,装载机等

75

55

打桩

各种打桩机等

85

禁止施工

结构

混凝土搅拌机、振捣棒、电锯等

70

55

装修

吊车、升降机等

65

55

48.工厂企业允许噪声级:

每个工作日噪声暴露时间/h

8

4

2

1

 1/2

 1/4

 1/8

 1/9

允许噪声级/dB(A)

90

93

96

99

102

105

108

111

最高噪声级/dB(A)

115

一个工作日的等效连续A声级:

n为中心声级的段号数

Tn为第n段中心声级在一个工作日内所累积的暴露时间,min.

工厂内,各段中心声级实际对应的暴露时间

段号数

1

2

3

4

5

6

7

8

中心声级(Li)/dB

80

85

90

95

100

105

110

115

暴露时间(Tn)/min

T1

T2

T3

T4

T5

T6

T7

T8

中心声级对应的声级范围

78~82

83~87

88~92

93~97

98~102

103~107

108~112

113~117

49.噪声控制的一般原则:科学性(先分析声源的发声机理和特性,然后确定相应的措施)先进性(追求技术的先进性,但也要考虑建立在有可能实施的基础之上),经济性(控制噪声污染达标,应考虑经济承受能力)

50.噪声源的分析:

按发声机理可分为:机械噪声,气流噪声,电磁噪声。(相关题可参照课本p159习题2)

按噪声源的特点可分为:工业生产噪声、交通运输噪声、建筑施工噪声和社会生活噪声。

51.吸声材料的分类:多孔吸声材料(在中高频段其吸声系数较大),共振吸声结构(在共振频率附近比较好)。

吸声系数:材料吸收的声能量与入射到材料上的总声能量之比,符号α。通常把吸声系数α>0.2的材料称为吸声材料。

52.多孔性吸声材料的吸声机理(问答题):声波入射到材料表面时,激发其空隙内部的空气振动,使空气与固体筋络间产生相对运动并发生摩擦作用,犹豫空气的黏性使其在空隙内产生相应的黏性阻力,使振动空气的动能转化为热能,从而使声能量衰减;另一方面,在空气的绝热压缩过程中,空气和孔壁之间不断发生热交换,产生热传导效应,从而使声能量转化为热能而衰减。

53.多孔吸声材料具备的条件:

a材料内部有大量细小,且均匀分布的孔隙;

b材料内部孔隙必须向外敞开,使声波能从材料表面很容易地进入材料内部。

c材料内部孔隙需要相互连通。

54.影响多孔性吸声材料吸声性能的因素:空气流阻(宜采用最佳流阻),孔隙率(应较大),材料厚度(厚度增大时,低频吸声性能将有较大提高,高频影响不大),材料平均密度(应适当的小),背后空腔(越深越好),护面层(声阻抗尽量小),温度和湿度(温度增加,低频吸声系数增加,高频的反而减小)。

55.共振吸声结构:薄板与薄膜,穿孔板(亥姆霍兹共振吸声结构,采用单腔共振结构,多用于吸收低频噪声),微穿孔板(其穿孔直径一般在1mm以下,穿孔率一般为1%~5%)。

微穿孔板共振吸声结构提高性能的方法:声波正入射,采用双层或多层微穿孔板共振结构。

56.混响时间:在扩散声场中,当声源停止发声后,声压级下降60dB所需的时间,用符号T60表示,单位s。

 (赛宾公式)

V为房间体积,m3

S房间内表面积,m2

为房间平均吸声系数

57.室内声场吸声降噪量:

T1为吸声处理前房间内的混响时间

T2为吸声处理后房间内的混响时间

58.隔声量:传声损失。(隔声即是在声波传播途径上设置阻挡材料或结构的降噪方式)

  其中透射系数,It透射声波的声强,Ii入射声波的声强.

59.隔声的质量定理:隔墙的面密度越大,隔声量越大。面密度增加一倍,隔声量增加6dB.声波的频率越高,隔声量越大。频率提高一倍,隔声量增加6dB。

60.吻合效应:入射声波投射在墙板上产生的弯曲波与入射声波相互叠加。使叠加处得声波振动加强的现象。

避免吻合效应的措施:(吻合效应由声波频率和入射角决定)应使声波频率低于吻合效应的临界频率,避免无规入射(声波无规入射易产生吻合谷)。墙板刚度越小,临界频率越高,隔声量越大。增加材料阻尼,可使吻合谷变浅,也可适当提高隔声量。

61.单层隔声墙的频率特性主要取决于面密度,刚度,材料内阻尼,以及墙的边界条件等因素。当频率较低时,墙板处于劲度控制区,随着频率的提高,阻抗减小,墙板振动增大,隔声性能降低。当频率提高,使劲度抗降低到和质量抗相互抵消,力阻抗最小,墙板振动最大,产生共振,此时隔声量出现极小值,称为阻尼控制区。当频率继续提高,劲度抗越来越小,质量抗起主导作用,此时隔声量随频率的提高而增加,称为质量控制区。当频率继续提高,墙板因吻合效应使隔声量下降,并出现吻合谷。

62.双层墙的频率特性:在共振频率位置,隔声量很低,随着频率的提高,隔声量增大,其出现的谷点与隔墙边缘连接的阻尼有关。(双层墙中间的空气层中填充吸声材料时,应避免刚性连接而产生声桥)

63.提高组合墙体隔声性能的关键因素是孔缝。围堵孔缝,以及改善低隔声构件的隔声性能,均可提高组合墙体的隔声性能。(孔缝面积一定后,隔声性能无论如何都不会有较大提高)

64.隔声窗的设计要点:

(1)多层窗应选用厚度不同的玻璃板以消除吻合效应。

(2)多层玻璃板之间要有较厚的空气层。

(3)多层窗的玻璃板之间要有一定的倾斜度,面向声源的一面做成倾斜,消除驻波。

(4)玻璃窗要密封严实。

(5)两层玻璃板之间不能有刚性连接,以防止声桥。

65.隔声罩的插入损失IL:

全封闭:

局部封闭:

a为吸声系数

R为隔声量,dB

S0为封闭面总面积

S1为封闭面总面积

66.隔声罩的设计要点:

(1)罩壁采用0.5~2mm后的钢板或铝板等轻薄密实的材料制作,既保证足够的隔声量,又便于安装维修。

(2)给壁面加筋,涂贴阻尼层,抑制或减弱共振和吻合效应。

(3)避免罩体和声源设备,机座之间有刚性连接,防止声桥。

(4)开有隔声窗通风电缆等管线时,缝隙处应密封,和管线周围应有适当的减振措施。

(5)罩内应加吸声处理。使用多孔松散材料时,应有牢固的护面层。

(6)罩壳性状恰当,防止形成驻波,且罩内壁与设备间应有较大空间防止耦合共振。

(7)被罩机器若会产生热量,应采取通风冷却措施或增加消声器。

67.消声器的基本要求:

声学性能(在频率范围内有足够的消声量)

空气动力性能(气流阻力要小)

结构机械性能(体积小,质量轻,结构简单,耐用)

外观要求(美观)

价格要求(合理)

68.阻性消声器:管壁铺设吸声材料。主要对中、高频有较好的吸声性能。常用的有:直管式,片式,蜂窝式,板式(适用于压力和噪声较高的设备,但增加了阻力损失)。

其衰减量计算:

a0为垂直入射吸声系数

S消声器通道横截面面积

L消声器横截面中铺设吸声材料的边长总和。

69.高频失效:随着声波频率的提高,声波在消声器通道内传播时的方向性越来越强。当入射声波的频率高到一定程度时形成声束,很难进入铺设在管壁上的吸声材料,消声量明显下降,这种现象称为高频失效。

70.抗性消声器选择性强,适于消除窄带噪声和中低频噪声,主要是依靠声传播过程中管道截面的突然改变,通过声波的反射、干涉来降低声波向外辐射的声能量。

缺点:

改善频率特性的方法:

71隔振:力传递率,通过隔振装置传递到基础上力Ff的幅值Ff0与作用在质量m上激励力的幅值F0之比。符号Tf。

振动力传递率与频率比的关系见课本P294图

72隔振元件:金属弹簧隔振器

优点:有很宽的温度范围在不同环境下可保持稳定的性能,耐腐蚀,耐老化,尺寸小,承载大。

缺点,阻尼低,易传递高频振动向侧向摇摆,需加内阻较大的衬垫,如橡胶,毛毡。

 

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