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噪声控制技术

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                                              噪声控制技术

一、噪声的基本概念

1. 声音的产生

声学系统

(1) 声源: 产生声音的振动物体。

(2) 传声媒质:将声音传播出去的弹性介质。

(3) 接受者:人或仪器

2. 描述声波的基本物理量

            频率f :物体在1s内振动的次数, 赫兹(Hz

可闻声(音频声)的频率范围:20~20000Hz

声速c :振动在媒质中传播的速度。米/秒(m/s

空气中   c=331.45+0.607t

波长λ:声波在一个周期的时间内在媒质中所行进的距离,米(m

可闻声的波长范围: 0.017~17.1

3.噪声的定义

物理学定义:频率和强度都不同的各种声音杂乱地组合而产生

                的声音就成为噪声。

    生理学:凡使人厌烦的、对身体有害的声音。

    噪声:凡使人厌烦的、不愉快的和不需要的声音统称为噪声。     

   环境噪声:是指在工业生产、建筑施工、交通  运输和社会生活中所产生的干扰周围生活环境的声音。

4.噪声污染及其特点

  1)噪声污染:是指所产生的环境噪声超过国家规定的环境噪声排放标准,并干扰他人正常生活、工作和学习的现象。

  2)噪声污染的特点:

         主观性:一种声音是否成为噪声全凭感受者的主观感觉来决定。             

      暂时性:噪声源停止发声后,噪声污染将立即消失,不存在任                    何残存污染物质。    

      局部性:噪声源辐射出来的能量会随着传播距离的增加很快地衰减,因而噪声污染主要局限在声源附近一定的区域内。

5. 噪声的来源及分类:

     1)按噪声产生的机理来划分:

     机械噪声: 是由于机械设备运转时,部件间的摩擦力、撞击力或非平衡力使机械部件和壳体产生振动而辐射的噪声。

     空气动力性噪声:是一种由于气体流动过程中的相互作用,或气体和固体介质之间的相互作用而产生的噪声。

     电磁性噪声:是由于电磁场交替变化而引起某些机械部件或空间容积振动而产生的。电动机、发电机、变压器、霓虹灯镇流器等发出的噪声是典型的电磁性噪声。

           三类噪声中机械噪声源所占的比例最高,空气动力性噪声源次之,电磁性噪声源最小。

2)按噪声的频率成分来划分:

     低频:500Hz

     中频:5002000Hz

     高频:2000Hz

    3)按噪声随时间的变化来划分:

     稳态噪声:噪声的强度随时间变化不大

         在测量时间内,被测声源的声级起伏不大于3dB 的噪声。   

     非稳态噪声:强度随时间不断变化

         在测量时间内,被测声源的声级起伏大于3dB 的噪声。

4)城市中的主要噪声源:

     工业噪声:是指在工业生产活动中使用固定的生产设备或辅助设备时产生的干扰周围生活环境的声音。

     交通运输噪声:是指机动车辆、铁路机车、机动船舶、航空器等交通工具在运行时所产生的干扰周围生活环境的声音。

     建筑施工噪声:是指在建筑施工过程中使用机械设备产生的干扰周围生活环境的声音。

     社会生活噪声:指营业性文化娱乐场所和商业经营活动中使用的设备、设施产生的干扰周围生活环境的声音。

6. 噪声的危害

1) 噪声对听力的损伤——噪声性耳聋

听阈:指人耳可以刚刚能觉察到的声音的声压级。

听力损失:指听阈相应提高的分贝数,是衡量听力受损伤程度的量。ISO规定:听力损失用500Hz1000Hz2000Hz三个频率上的听力损失的平均值来表示。

噪声性耳聋:指平均听力损失超过25dB

              25~40分贝属轻度,

                40~65分贝属中度,

                65分贝以上属重度。

噪声的强度愈大、频率愈高、作用时间愈长、个人耐力愈小,则危害愈严重。

据统计资料表明:

    80dB(A)以下的噪声不会引起噪声性耳聋;

    80~85dB(A)的噪声会造成轻微的听力损伤;

    85~100dB(A)的噪声会造成一定数量的噪声性耳聋;

    100dB(A)以上时会造成相当大数量的噪声性耳聋。

2) 噪声对睡眠的干扰;

        噪声会影响人的睡眠质量

  3) 噪声对人体的生理影响;

         长期暴露在强噪声环境中,会使人体的健康水平下降,诱发各种疾病。

  4) 噪声对语言交谈和通讯联络的干扰;

       噪声对语言交谈和通讯联络的影响是广泛的

  5)特强噪声对仪器设备和建筑结构的影响。

    强噪声会使机械结构因声疲劳而断裂酿成事故,使建筑物遭受破坏,如墙壁开裂、屋顶掀起、玻璃震碎、烟囱倒塌等。

二、 噪声的物理量度

 1.声压与声压级

   1)声压:指某瞬时介质中的压强相对于无声波时的压强的改变量,用符号p表示,其单位是N/m2Pa。声压的大小与物体的振动有关,振幅越大,声压愈大,人们听起来就愈响,声压的大小表示了声波的强弱。

      人耳的听觉声压范围:2×10-5(听阈)~20Pa(痛阈)

2)声压级

                 Lp=20lg(p/p0)      单位:分贝(dB

            其中:参考声压 p0 = 2×10-5Pa

    人耳的听觉声压级范围:0(听阈)~120 dB (痛阈)。

2. 声功率与声功率级

  1)声功率:声源在单位时间内辐射出的总的声能量叫做声功率。

  2)声功率级:

                   Lw =10lg(W/W0)

         其中:W0 = 10-12 W

  3)声压级与声功率级的关系

        全空间:Lp = L- 20 lgr -11

        半空间:Lp = L- 20 lgr - 8

3. 声压级的相加

  1)叠加公式:

       Lp =10lg(100.1Lp1+100.1Lp2+......+100.1Lpn)

  2)查表法:

         L和 = L1+ k                   

例题:

    Lp1 =80dB   Lp2=80dB  求: L

  1L=10lg(100.1Lp1+100.1Lp2)

           10lg2+ 10lg108

                83dB

         2)查表法:

           L和 = L1+ k

              =80+3=83dB

三、噪声的主观评价量

1.计权声级——A声级LA

            环境噪声的度量。声压级相同的声音会因为频率的不同而产生不一样的主观感觉,为了正确反映人耳对声音的听觉,在声学测量仪器中,设置有“计权网络”,对不同频率的声音给以适当的增减,在低频有较大的衰减,在高频衰减较小甚至有所放大,经频率计权后测量得到的声压级称为计权声级。通过A计权网络测得的声压级称为A声级用LA表示,单位dBA)。

    Lin:线性声级,测得是声压级,单位dB

    LcC计权声级,与线性声压级比较接近。

    LDD计权声级,主要用于航空噪声的评价。

A计权网络不同频率的修正值如下:

         频率/HZ     A计权修正值/dB

           31.5          -39.4

           63            -26.2

           125           -16.1

           250           -8.6

           500           -3.2

           1000            0

           2000          +1.2

           4000          +1.0

           8000          -1.1

                     16000          -6.6

2. 等效连续A声级LAeq

          对于声级起伏或不连续的噪声,A声级很难确切的反映噪声的状况。对于这种非稳态的噪声,常用等效连续A声级来评价。等效连续A声级指在规定测量时间TA 声级的能量平均值,用LAeq,T 表示(简写为Leq),单位dBA)。根据定义,等效声级表示为:

      式中:  LA——t 时刻的瞬时A 声级;

                  T——规定的测量时间段。

3. 累计百分声级LN

1)定义:指占测量时间段一定比例的累积时间内A

                       级的最小值,用LN 表示,单位为dBA)。

   2)最常用的是L10L50 L90,其含义如下:

         L10——在测量时间内有10%的时间A 声级超过的值,相当于噪声的平均峰值;

         L50——在测量时间内有50%的时间A 声级超过的值,相当于噪声的平均中值;

         L90——在测量时间内有90%的时间A 声级超过的值,相当于噪声的平均本底值。

              LAeqL50  +L10- L902/60

4. 昼夜等效声级Ldn

   1)昼间:是指6:0022:00之间的时段;

   2)夜间:是指22:00至次日6:00之间的时段。

   3)昼间等效声级 :在昼间时段内测得的等效连续A

           级称为昼间等效声级,用Ld 表示,单位dBA)。

   4)夜间等效声级:在夜间时段内测得的等效连续 A

           级称为夜间等效声级,用Ln 表示,单位dBA)。

   5)昼夜等效声级Ldn

        Ldn =10lg16/24x100.1 Ld + 8/24x100.1 (Ln+10)

四、噪声随距离的衰减规律

  1. 点声源随传播距离的衰减

    1)点声源:当声源的几何尺寸比声波波长小得多时,或者测量点离开声源相当远时,可将声源看成是一个点,称为点声源。球面声波

     2)点声源随传播距离的衰减规律:

                △L= 10lg1/4πr2

       在距点声源r1r2处的衰减值:

                       △L= 20lgr1/ r2

    规律:距离增加一倍,衰减值是6dB

2. 线声源随传播距离的衰减

    1)线声源:如一列火车,或公路上一长串首尾相接的汽车等可看作是线声源。柱面声波

     2)线声源随传播距离的衰减规律:

                △L= 10lg1/2πrL

     r/L1/10时,在距线声源r1r2处的衰减值:

                       △L= 10lgr1/ r2

    规律:距离增加一倍,衰减值是3dB

     r/L1时,可视为点声源。

第二讲  环境噪声与振动标准

我国目前的环境噪声标准可以分为:

1)声环境质量标准

2)环境噪声排放标准

3)环境噪声与振动相关的监测规范、方法等

声环境质量标准(GB3096-2008

《机场周围飞机噪声环境标准》   (GB9660-88)

《城市区域环境振动标准》(GB10070-88)

噪声排放标准

《工业企业厂界环境噪声排放标准》(GB12348-2008)

《建筑施工场界噪声限值》(GB12523-90)

《铁路边界噪声限值及其测量方法》

    (GB12525-90)

《社会生活环境噪声排放标准》

   GB 22337-2008

《汽车加速行驶车外噪声限值及测量方法》

   (GB1495-2002)

《汽车定置噪声限值》(GB 16170-1996

第三讲  工业噪声测量

♣ 噪声的测量仪器——声级计

♣ 工业噪声的测量方法

一、噪声测量仪器——声级计

1.声级计的用途

             声级计是噪声测量中最基本最常用的一种声学仪器。使用它可测量噪声的声压级和计权声级,适用于环境噪声和各种机械设备噪声的测量,也可用于建筑声学、电声学的测量。另外,将声级计的传声器换成加速度计,配以积分器,可利用声级计来测量振动,如振动的速度、加速度和位移。

2. 声级计的工作原理和结构

3. 声级计的校准

为保证测量的准确性,声级计使用前要进行校准。校准时,首先小心地卸去传声器的保护罩,将校准器的套筒紧套在传声器上,然后使校准器振动发声,按校准器指定的频率拨正声级计上的滤波器,此时声级计上的示数与校准器标定的声级数应相符,如有偏差,则利用声级计上的微调衰减器调节到两者相符为止。目前,对声级计校准通常使用的校准器是活塞发生器或声级校准器

1) 声级计的校准——活塞发生器

      活塞发生器:这是一种较精确的校准器,它在传声器的膜片上产生一个恒定的纯音信号。活塞发生器的信号频率一般为250Hz,所以在使用活塞发生器校准声级计时,频率计权必须放在“线性”档或“C”档,不能放在“A”档校准。国产的NX6型活塞发生器可产生声压级为124dB±0.2dB,频率为250Hz的纯音信号,非线性失真不大于3%。

2) 声级计的校准——声级校准器

      声级校准器:是一种简易校准器,如国产ND9型校准器,它产生的纯音信号是1000Hz94dB。在使用它进行校准时,声级计可置于任意计权开关位置,因为在1000Hz处,任何计权或线性响应,其灵敏度都相同。校准时,对于1英寸或24mm外径的自由声场响应电容传声器,校准值为93.6dB;对于1/2英寸或12mm外径的自由声场响应电容传声器,校准值为93.8dB

二、工业噪声测量方法

     1. 机械设备噪声测量

   2.工厂车间(或室内)生产环境噪声测量

   3.厂区环境噪声测量

   4.厂界噪声测量 (GB12348-2008)

   5.厂外环境噪声测量

 第四讲  噪声污染控制技术

 噪声控制的基本原理

 噪声控制的基本程序

 噪声污染控制技术

一、噪声控制的基本原理

降低噪声源所产生的噪声:最根本的措施

在声传播途径中的控制:是噪声控制中的普遍技术,包括吸声、隔声、消声、隔振和阻尼等措施。

接收者的保护措施:

  1)对于人:可采取个人防护

  2)对于精密仪器设备:可将其安置在隔声间或隔振台上。

二、噪声控制的基本程序

噪声控制的基本程序应是从声源特性调查入手,通过传播途径分析、降噪量确定等一系列步骤再选定最佳方案,最后对噪声控制工程进行评价。

噪声控制基本程序框图如下:

三、噪声污染控制技术(一)、吸声降噪

  1、吸声降噪的技术原理

         利用吸声材料来降低室内噪声强度的方法称为吸声降噪,尤其在体积较大,混响时间较长的室内空间,应用相当普遍。吸声材料按其吸声 机理可以分为多孔性吸声材料和共振吸声结构两大类。

2、多孔性吸声材料

1)多孔性吸声材料的吸声原理

      多孔性吸声材料之所以能吸声,是由于声波进入多孔材料的空隙后,能引起空隙中的空气和材料的细小纤维发生振动。由于空气与孔壁的摩擦阻力、空气的黏滞阻力和传导等作用,相当一部分声能就会转变成热能而耗散掉,从而起着吸收声能的作用。

2)多孔性吸声材料的分类

         我国目前生产的多孔性吸声材料大体可分为三类:

        a.纤维类:包括无机纤维材料和有机纤 维材料两类。

        b.泡沫类:如泡沫塑料、泡沫玻璃、泡沫混凝土等。

       C.颗粒类:如膨胀珍珠岩、多孔陶土砖等。

3)空间吸声体

3、共振吸声结构

 1)共振吸声结构的吸声原理

    共振吸声结构是利用共振原理做成的各种吸声结构,用于对低频声波的吸收。

 2)共振吸声结构的分类

      a.薄板共振吸声结构

      b.穿孔板共振吸声结构

      c.微穿孔板吸声结构

(二)、隔声技术

   1、隔声技术原理

     隔声是噪声控制工程中常用的一种降噪措施。它是利用墙体、各种板材及构件作为屏蔽物或是利用围护结构把噪声控制在一定范围之内,使噪声在空气中的传播受阻而不能顺利通过,从而达到降低噪声的目的。

2、常用的隔声构件

  1)隔声墙

 2)隔声罩

 3)隔声间

 4)隔声门和隔声窗

 5)隔声屏

(三)、消声技术

  1、消声器的工作原理

          消声器是防治空气动力性噪声的主要装置,它既阻止声音向外传播,又允许气流通过,将其装在设备的气流通道上,可使该设备本身发出的噪声和管道中的空气动力性噪声降低

 2、消声器的种类

   消声器的结构形式很多,按消声原理可分为:

  1)阻性消声器

  2)抗性消声器

  3)阻抗复合式消声器

  4)微穿孔板消声器

1)阻性消声器

   a. 阻性消声器的消声原理

  阻性消声器是靠管的内壁上吸声材料吸收噪声能量的作用使管内传播的噪声衰减,从而达到消声的目的。对刺耳的高频噪声有显著的消声作用。

  b.阻性消声器的分类

  c.阻性消声器的优、缺点

2)抗性消声器

  a.抗性消声器的消声原理

        抗性消声器与阻性消声器的消声机理完全不同,它不使用吸声材料,而是借助于管道截面的突变或旁接共振腔的方法,使部分声波反射回去,不再沿管道继续传播而达到消声目的。适用于消除中低频噪声。

    b.抗性消声器的分类

    c.抗性消声器的优、缺点

3)阻抗复合消声器

   a.阻抗复合消声器的消声原理

  b.阻抗复合消声器的分类

  c.阻抗复合消声器的优、缺点

4)微穿孔板消声器

     a.微穿孔板消声器的消声原理

    b.微穿孔板消声器的构成

    c.微穿孔板消声器的优、缺点

一、填空题

15个不同的噪声源,其声压级分别为80dB83dB89dB86dB80dB,则它们叠加后的总声压级为________dB

2、噪声污染的特点是________________________

3、控制噪声的技术措施主要有_______________________________________________________

二、简答题

1、声级计主要由哪几部分构成?简述其工作原理。

2、试说明阻性消声器和抗性消声器的消声原理有何不同?

1、按产生的机理来划分,噪声分为_______________________

  ____________;按噪声随时间的变化来划分,噪声分_______________________

2、控制噪声的技术措施主要有_______________________________________________

二、简答题

1、什么是噪声?什么是噪声污染?噪声污染有何特点?

2、声级计主要由哪几部分构成?简述其工作原理。

一、填空题

15个不同的噪声源,其声压级分别为70dB73dB79dB76dB70dB,则它们叠加后的总声压级为________dB

2、城市中的主要噪声源是__________________________________、和____________

3、控制噪声的技术措施主要有__________________________________________

二、简答题

1、声级计主要由哪几部分构成?简述其工作原理。

2、简述工业噪声常见的测量项目。