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
2、声控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GB3096-2008社会生活环境噪声排放标准GB22337-2008工业企业厂界噪声标准GB12348-2008ETSI 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。 降低声源噪声有以
3、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三个频率损失的平均
4、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
5、声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
6、声音的传播,3.2.1 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=f 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。 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质界面上将
8、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上的声波叠加时,在叠加区的不
9、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并不是与声压成正比例,而是与对数相关性较好
10、,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,而某点声能与该点声压 的平方成正比,因此
11、,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,也包括烦扰程度,听力损
12、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。,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,