2.5噪声控制技术——隔声.ppt

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隔声概述一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N1透声系数透声系数N2隔声量隔声量N3插入损失插入损失大连轻轨透明型声屏障绿创公司完成肇庆换流站交流滤波厂高18米隔声屏障N具有隔声能力的屏蔽物称为隔声构件。如隔声墙、隔声屏障、隔声罩、隔声间。N采用适当的隔声措施一般能降低噪声级1520DB。图225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N1透声系数透声系数N2隔声量隔声量N3插入损失插入损失N定义透射声功率（WT）与入射声功率（W）的比值，即或N意义表示隔声构件本身透声能力的大小。N透声系数又称为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N1透声系数透声系数2134N定义等于透声系数的倒数取以10为底的对数的10倍，即或N透声系数值愈小，R值越大，隔声性能愈好。NR值的大小与与入射声波的频率有关。工程中常用1254000HZ6个倍频程或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。N2隔声量隔声量（R）（2135A）（2135B）一般隔声构件的透声系数1,约为105101，为计算方便，采用隔声量来表示构件本身的隔声能力。N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。N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。（2136）N3插入损失（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隔声概述一多层墙的隔声特性三隔声间四五六隔声罩隔声屏单层匀质墙的隔声性能二一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性能二图232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N隔声墙板状或墙状的隔声构件。N单层隔声墙仅有一层墙板。N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图226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。N声波频率与墙板固有频率相同时，引起共振，隔声量最小。N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。N共振区的大小与墙板的面密度、形状、安装方式和阻尼有关。N隔声构件，共振区越小越好。N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。N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。N墙板的面密度愈大，即质量愈大，隔声量愈高。N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。N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。N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。N增加板的厚度和阻尼，可使隔声量下降趋势得到减缓。N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N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，隔声量明显下降，此现象称“吻合效应”。吻合效应图227吻合的成立条件吻合效应的条件2137N定义产生吻合效应的最低频率，即时的频率N的计算公式或临界吻合频率2138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，MN由式（2138）可知，临界吻合频率受墙板厚度、密度、弹性等因素影响N墙板越厚，越低；N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。材料名称/NM2）/（M3）/（NM）1铝715101027103038107铸铁88101078103089107钢196101078103040107铅1671010113103677107砖245101018103073107混凝土245101026103106107玻璃85101024103028107胶合板036101005103139107表214几种常用材料的密度和弹性模量几种常用材料计算临界吻合频率的参数，可用于设计计算。轻质、高模，隔声不利几种材料的吻合谷几种材料的厚度与临界频率的关系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性能二N单层匀质墙的隔声量公式建立条件为N1声波垂直入射到墙上；N2墙将空间分成两个半无限大空间，且墙的两侧均为空气；N3墙为无限大，即不考虑边界的影响；N4将墙视为一个质量系统，即不考虑墙的刚度、阻尼；N5墙上各点以相同的速度振动，N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2139墙板面密度，KGM2入射声波频率，HZ空气密度，KGM3，常温下取12/M3。N式2140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。N面密度越大,隔声量越好，M或F增加一倍，隔声量都增加6DB。2140隔声质量定律2141N一般情况下，因此N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N由式2141可知，N实际上若频率不变，面密度每增加一倍，隔声量约增加54DB；N当面密度不变时，频率每增加一倍，隔声量增加约36DB。N工程中，往往需要估算单层墙对各频率的平均隔声量，下面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。2142A平均隔声量2142BN式（2142）计算值和工程实测值一致性良好，工程中常见单层墙隔声情况见（表215）。结构名称面密度/（KGM2）倍频程中心频率/HZ125250500100020004000测计定算1/4砖墙，双面粉刷11841414540464743421/2砖墙，双面粉刷22533373846525345461/2砖墙，双面木筋板条加粉刷2805247575450471砖墙，双面粉刷45744444553575649511砖墙，双面粉刷5304245495764625352100MM厚木筋板条墙双面粉刷701722354449483539150MM厚加气混凝土砌块墙双面粉刷1752836394654554343表215一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隔声概述一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多层墙的隔声特性三一双层隔声墙二多层复合板隔声一双层隔声墙N1双层隔声墙的隔声原理双层隔声墙的隔声原理N2双层墙的隔声特性曲线双层墙的隔声特性曲线N3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及其隔声量的实际估算N双层隔声墙两层墙体间夹一定厚度的空气层。N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。N1双层隔声墙的隔声原理双层隔声墙的隔声原理增加墙的厚度或面密度，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N1双层隔声墙的隔声原理双层隔声墙的隔声原理N2双层墙的隔声特性曲线双层墙的隔声特性曲线N3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及其隔声量的实际估算图228双层墙隔声特性N2双层墙的隔声特性曲线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；N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；N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228双层墙隔声特性N2双层墙的隔声特性曲线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。一双层隔声墙N1双层隔声墙的隔声原理双层隔声墙的隔声原理N2双层墙的隔声特性曲线双层墙的隔声特性曲线N3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及其隔声量的实际估算N是指入射声波法向入射时的墙板共振频率2143N3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及其隔声量的实际估算双层墙的共振频率、式中、双层墙板两板的面密度，KGM2；空气层的厚度，M。N由式2143可知，空气层越薄，双层墙的共振频率越高。N工程估算双层墙隔声量的经验公式2145A隔声量的实际估算2144N平均隔声量估算的经验公式2145B空气层附加隔声量，由图229查得N常用双层墙的隔声量详见表216（P64）。图229双层墙附加隔声量与空气层厚度的关系材料及构造（单位）面密度（）平均隔声量（）1215厚铅丝网抹灰双层中填50厚矿棉毡946444双层1厚铝板（中空70）5230双层1厚铝板涂3厚石棉漆（中空70）68349双层1厚铝板035厚镀锌铁皮（中空70）100385双层1厚钢板（中空70）156416双层2厚铝板（中空70）104312双层2厚铝板填70厚超细棉120373双层15厚钢板（中空70）23445718厚塑料贴面压榨板双层墙，钢木龙骨（1280填矿棉12）29453常见部分双层墙的平均隔声量常见部分双层墙的平均隔声量多层墙的隔声特性三一双层隔声墙二多层复合板隔声N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N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。N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。二多层复合板隔声坚实薄板护面层阻尼材料吸声材料多层复合隔声结构第二章噪声污染及其控制第五节噪声控制技术隔声隔声概述一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N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。N结构封闭式与半封闭式两种，一般多用封闭式。N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。隔声间四图230隔声间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内部吸声处理隔声间分类N第一类由于机器体积较大，设备检修频繁又需进行手工操作，此时只能采用一个大的房间把机器围护起来，并设置门、窗和通风管道。此类隔声间类似一个大的隔声罩，只是人能进入其间。N第二类在高噪声环境中隔出一个安静的环境，以供工人观察控制机器动转或是休息用，按实际需要也要设置门、窗和通风管道。隔声间的位置N隔声间的位置，应该能使其中的工作人员看到整个车间的生产情况。为此，可将隔声间设置在车间的角落或紧靠车间的一面墙，也可以安排在车间的中部，但须顾及隔声间内的人员出入方便，不影响车间内加工材料的流通，以及便于供电和通风隔声间的大小及选材N隔声间的大小以能符合工作需要的最小空间为宜。隔声间的墙体和顶棚材料可采用木板、砖料、混凝土预制板或薄金属板等一组合墙平均隔声量计算二孔洞缝隙对墙板隔声的影响隔声间四三门（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N组合墙具有门、窗等不同隔声构件的墙板。N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2146N组合墙的平均隔声量2147墙体第I种构件的透声系数墙体第I种构件的面积，M2【例28】某隔声间有一面25M2的墙与噪声源相隔，该墙透声系数为105；墙上开一面积为3M2的门和一面积为4M2的窗，其透声系数均为103，求此组合墙的平均隔声量。解N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。N设墙和门窗的透声系数与面积分别为N按“等透射量”原则，墙与门窗的隔声量、的关系为2148N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N对应的隔声量为21492150N图中曲线表示隔声量之差。N知道组合墙的两种构件的面积比与隔声量差值在图中查出这一附加隔声量损失。N计算出组合墙的隔声量。N对于两种以上部件组成的组合墙，可以利用图231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231组合件隔声量计算图N式（2150）中第二项绘成图231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隔声间四三门（窗）的隔声和孔洞的处理四隔声间降噪计算孔隙大小声波频度墙板厚度孔洞加大，高频隔声量下降,同时向中、低频方向扩展。墙板越厚，孔隙对隔声性能的影响越小。对高频段声音影响大。二孔洞缝隙对墙板隔声的影响一组合墙平均隔声量计算二孔洞缝隙对墙板隔声的影响隔声间四三门（窗）的隔声和孔洞的处理四隔声间降噪计算三门（窗）的隔声和孔洞的处理图232两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233两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。密封门缝隔音海绵条N隔声要求很高的场合，可采用双层或多层密封门窗。N在土建工程中注意砖墙灰缝的饱满，混凝土墙的沙浆捣实。N隔声间的通风换气口应有消声装置。N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隔声间四三门（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234发声室和接收室隔墙的面积，M2接收室的房间常数,M22161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。为了保护强噪声车间里的操作者，设立隔声间时，常用隔声墙将强声源设备与大多数工人分开。【例29】某车间一端的操作室与声源的隔墙面积为20M2，操作室内表面积为100M2，平均吸声系数为002，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04，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N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2162隔声墙的平均隔声量，DB隔声墙的吸声量，M2传声墙的面积，M21隔声间的噪声衰减N式2162是设计隔声间，确定传声墙面积的依据。N是测量隔声构件隔声量的计算依据。N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隔声概述一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隔声罩六隔声屏隔声罩五图235带有进排气消声通道的隔声罩构造机器减振器消声通道消声通道吸声材料隔声板壁排风机将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N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。N兼有隔声、吸声、阻尼、隔振和通风、消声等功能N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。N隔声罩上可设置观察孔，可采用对流通风或强制通风散热。N隔声罩的降噪量一般在1040DB之间。隔声罩五五隔声罩一隔声罩的插入损失二隔声罩设计一隔声罩的插入损失N定义隔声罩设置前后，同一接收点的声压级之差。2163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声量，DB。N意义表示隔声罩的降噪效果。N一般采用上式作为工程上设计隔声罩的依据。五隔声罩一隔声罩的插入损失二隔声罩设计二隔声罩设计N根据现场情况进行隔声罩结构设计，依据式（2163）计算隔声罩的插入损失。一般N固定密封型的插入损失可为3040DBA；N活动密封型的为1530DBA；N局部敞开型的为1020DBA；N带通风散热消声器的则约为1525DBA。N1隔声罩应选用适当的材料和形状。N2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。N3罩内须进行吸声处理，表面敷设护面层。N4罩内所有缝隙应密封严实，管线周围应减振。N5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。N6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隔声概述一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隔声罩六隔声屏六隔声屏N设置在声源与接收点之间阻断声波直接传播的挡板。N用于车间、办公室或道路两侧。N简单、经济，便于拆装与移动，应用较广。六隔声屏一隔声屏的插入损失二隔声屏设计要点N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。N隔声屏对声影区的降噪效果通常用插入损失来衡量。N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可用下图来换算。声波绕射路径差，M声波波长，M菲涅耳数IL（2166）N设自由声场中，无限长、不透声的理想隔