环境物理污染控制工程技术噪声振动部分任文堂PPT学习教案

1、会计学1 环境物理污染控制工程技术噪声振动部环境物理污染控制工程技术噪声振动部 分分任文堂任文堂 声功率级 0 lg10 W W LW (简单介绍声压、声强、声功率概念区别） 式中 基准声功率，w0 = 10-12 w 声压级：表述空间固定位置的声能量； 声功率级：表述声源辐射的声能量; 声强级:表述空间固定位置的声能量及传播 方向. 第1页/共78页 振动加速度级振动加速度级 式中式中 加速度有效值，加速度有效值，m/s2； 基准加速度，基准加速度， m/s2。 2 0 2 lg10 a a L e a 6 0 101 a 振动级振动级 振动级指修正的加速度级，用表示，即： 式中 修正的加速

2、度有效值，可以通过下式计算 得到： 式中 表示频率为的振动加速度有效值，m/s2； 修正值，见教材表1-1-8垂直与水平振动的修正 值。 2 0 2 lg10 a a L e a ea c fee f f aa10 2 （简要介绍速度、位移、加速度） 第2页/共78页 纯音等响曲线 由测得的频带声压级计算 出A声级，计算式如下： n i LL pA Aipi L 1 10 10lg10 第3页/共78页 等效声级等效声级 T L eq dt T L A 0 1 . 0 10 1 lg10 ti ti L Ai L i eq 1 . 0 10 1 lg10 累积百分声级 累积百分声级又称统计声级

3、，指在测量时间内所有超过 声级所占的n%时间，单位为dB。 在噪声统计工作中，常常用表示规定时间内噪声的平均 峰值， 称为峰值声级，用 表示规定时间内平均噪声 值，称为中值声级，用 表示规定时间内的背景噪声， 称为本底声级。 (举例说明在环境噪声中的应用） 10 L 50 L 90 L 第4页/共78页 )10lg(10 1 10 N i L P pi L P L N i LPi N 1 10 10 1 lg10 n i PiP L n L 1 1 dBLL5 minmax 级计算的基本原则：能量叠加 )101010lg(10 )lg(10 lg10 101010 2 0 2 2 0 2 2

4、2 0 2 1 2 0 22 2 2 1 p 2 1 pNp P L L L N N p p p p p p P ppp L 第5页/共78页 相同声压级的声音叠加后分贝数的增值 声源个数123456789101214161820 分贝增值034.8677.88.599.510 10. 8 11. 5 12 12. 6 13 不同声压级叠加的修正曲线 修 正 项 （dB ） 声压级的差值（Lp1-Lp2）（dB） 第6页/共78页 第7页/共78页 1.3 1.3 声波在空气中传播的基本规律及衰减特性声波在空气中传播的基本规律及衰减特性 声波的衰减声波的衰减 声源发出的噪声在媒质中传播时发生反

5、射、折射和衍射等现象 ，其声压或声强将随着传播距离的增加而逐渐衰减。这些衰减 通常包括声能随距离的发散传播引起的衰减 、空气吸收引起 的衰减 、地面吸收引起的衰减 、屏障引起的衰减和气象 条件引起的衰减等，总衰减量可表示为： mbgad AAAAAA d A a A g A (介绍声波反射、折射和干涉） 第8页/共78页 点声源、线声源和面声源的基本特性 声源的类型按其几何形状特点划分可分为点声源、线声源、 面声源。 点声源 线声源 面声源 1 2 21 lg20 r r LLA ppd 1 2 21 lg10 r r LLL ppp 和声源尺寸、距离等因素有关 第9页/共78页 Sa V T

6、 163. 0 赛宾公式： 式中 T 混响时间，s； S 房间内总表面积，m2； V 房间的总容积，m3； 房间内表面的平均吸声 系数 第10页/共78页 1.4 噪声和振动的测量分析 （熟悉噪声及振动测量的基本要求、方法、仪器，以及 背景噪声的修正方法；掌握声级计、频带滤波器和环境 振级计的使用： ） 基本测量系统基本测量系统 传 感 器 前 置 放 大 器 衰 减 器 计权网络 滤波器 衰 减 器 放 大 器 传 声 器 加 速 度 计 其 它 传 感 器 第11页/共78页 传 感 器 前 置 放 大 器 衰 减 器 计权网络 滤波器 衰 减 器 放 大 器 传 声 器 加 速 度 计

7、其 它 传 感 器 第12页/共78页 噪声测量技术噪声测量技术 第13页/共78页 表背景噪声（振动）修正值 声源声级（振源振级）与 本底声级（振级）之差（dB） 3456789101112131415 修正值 （dB）3.02.31.61.31.00.80.60.50.40.30.20.20.1 粗略修正 （dB）3210 )1010log(10 1010 2 1 P P L L p L 第14页/共78页 GB/T 14623城市区域环境噪声测量方法城市区域环境噪声测量方法 声环境质量测量标准， 等效A声级Leq, ,Ld , Ln; GB 10071 城市区域环境振动测量方法城市区域环

8、境振动测量方法 GB 12348 工业企业厂界噪声测量方法工业企业厂界噪声测量方法 GB 12524建筑施工厂场界测量方法建筑施工厂场界测量方法 GB12525 铁路边界限值噪声测量方法铁路边界限值噪声测量方法 第15页/共78页 第16页/共78页 第第2章章 噪声与振动污染防治工程实践噪声与振动污染防治工程实践 2.1 2.1 吸声降噪原理和工程吸声降噪原理和工程 吸声材料(结构)被广泛地用于噪声控制工程和建筑 声学的厅堂音质控制中。在噪声控制工程中主要应 用为： 降低含有声源的房间和其它封闭空间的内部噪声； 降低由外部传递到房间和其它封闭空间内的噪声； 降低声屏障等噪声控制设备对于某一特

9、定方向的反 射声； 使用在消声器中降低噪声的传递； 使用在隔声结构中，提高复合结构的隔声量。 第17页/共78页 吸声材料（结构）的类型及其特性 类型 典型材料结构特征吸声特性 多孔吸声材料 岩棉、玻璃棉、矿 棉、甘蔗板、泡沫 塑料、矿渣砖、加 气混凝土砖等 具有一定的空隙率 和可透气性 一般在中高频有较 好的吸声特性 穿孔板共振吸声结 构 金属穿孔板、石膏 穿孔板、木质穿孔 板等 由穿孔板和背衬空 腔组成吸声结构 有较强的频率吸声 选择特性 薄板共振吸声结构 木质板、石膏板、 纤维水泥板等 由板和背衬空气层 组成吸声结构 有较强的频率吸声 选择特性，吸声系 数较低 薄膜共振吸声结构 纤维布、

10、有机材料 薄膜等 由薄膜和背衬空气 层腔组成吸声结构 有较强的频率吸声 选择特性，吸声系 数较低 阻抗复合吸声结构 由多孔吸声材料和 共振吸声结构组合 由穿孔板、薄板、 薄膜等和多孔吸声 材料串联组合 可在较宽的频率范 围有较好的吸声特 性，也可保持较好 的频率吸声选择特 性 特殊要求的吸声结 构 空间吸声体、吸声 尖劈 通过不同形状、结 构设计的整体吸声 结构 有较高的吸声量和 吸声系数 第18页/共78页 吸声系数定义 i a i ri E E E EE 吸收声能E 透射声能Et 入射声能Ei 反射声能Er 降噪系数（NRC ） 4/ )( 20001000500250 NRC 房间平均吸

11、声系数 ii i S S 1 吸声量也称等效吸声面积 iiS A 第19页/共78页 吸声材料和吸声结构 (掌握多孔吸声材料的吸声机理；熟悉薄板和微穿孔板吸声结构与空间吸 声体的特性及其适用条件) 1、多孔材料 吸声机理 给出的是声波入射到多孔材料表面时的吸声现象。当声波入射到材料表面时，一部 分在材料表面上反射，一部分则透射到材料内部向前传播。在传播过程中，引起小 孔或间隙中的空气运动，同形成孔壁的固体筋络发生摩擦，由于粘滞性和热传导效 应将声能转变为热能而耗散掉。 影响吸声性能因素 材料厚度增加提高低频吸声系数； 密度增加提高低频吸声系数； 背后空腔影响； 材料护面层影响 第20页/共78

12、页 mD c f 2 0 第21页/共78页 3.3.微穿孔板共振吸声结构微穿孔板共振吸声结构 微穿孔板吸声结构，是由板厚和孔径在1毫米以下，穿孔率为13%的微穿 孔板和板后空腔组成的。由于微穿孔板的孔小且穿孔率低，同普通穿孔板相 比，声阻要大得多，而声质量要小得多，因此在吸声系数和有效吸声频带宽 度方面都要优于穿孔板吸声结构。微穿孔板吸声结构的主要吸声机理是，声 波入射时，空气在小孔中摩擦而消耗声能。 单层微穿孔板吸声结构的共振频率表达式为： 式中 c声速，m/s ； p穿孔率，% ； D腔深，mm; t 板厚，mm; d孔径，mm。 4空间吸声体 空间吸声体是一种悬挂式的吸声结构。它不是和

13、墙面等刚性壁面组合而 成的吸声结构，而是自成系统，用于降低室内噪声或改善室内的音质条件。 ) 3/8 . 0(2 0 pDdtD pc f 第22页/共78页 不同形状吸声体 第23页/共78页 室内声场分析 熟悉室内的声压级与直达声、混响声的关系；熟悉混响时 间和室内平均吸声系数的关系 ) 4 4 lg(10 2 Rr Q LL Wp 2 4 cr WQ ED cRWER/4 )1 ( S R 房间常数： 第24页/共78页 吸声降噪效果的估算 掌握吸声降噪效果的估算、吸声降噪的适用条件及其 工程设计 对于这种扩散声场，吸声处理前后，相应的声压级差 为： L10lg(A2/ A1) 或 L1

14、0lg(T1/ T2) 混响时间：定义为声压级降低60分贝所用的时间。 Sa V T 163. 0 )/log(10 12L 第25页/共78页 吸声降噪的设计原则与程序 采用吸声降噪措施应注意的基本设计原则有以下几个方面：采用吸声降噪措施应注意的基本设计原则有以下几个方面： （1）只有在房间内平均吸声系数很小时，吸声降噪才能有较好的效果。 （2）在较高的平均吸声系数的基础上，进一步提高平均吸声系数，其效果和所付代价并 非成正比，应适可而止。 （3）由于材料的吸声系数和频率有关（通常使用的材料在中高频率有较好的吸声系数） ，应根据噪声的频率特性来选择吸声处理的材料和结构 （4）如果有可能，应尽

15、量靠近噪声源附近的表面进行吸声处理。 （5）选择吸声材料和吸声结构时，要充分考虑防潮、防火、防尘、耐腐蚀等方面的要求 。 （6）安装时应考虑采光、通风、照明及装饰性等方面的功能要求。 吸声降噪的设计中，应包括以下工作内容：吸声降噪的设计中，应包括以下工作内容： （1）实测或预测房间内的噪声级和频谱特性。 （2）确定室内的吸声降噪量，包括声级和频谱。 （3）确定各频带所需的降噪量。 （4）测量或估算房间内原有的房间常数或平均吸声系数，求出处理后应有的房间常数或 平均吸声系数。 （5）选定吸声材料或吸声结构，根据其类型、容重、厚度等参数查出相应的吸声系数。 （6）确定吸声降噪处理的面积和安装方式。

16、 第26页/共78页 典型室内声场和专用声学实验室典型室内声场和专用声学实验室 自由声场和消声室自由声场和消声室 消声室是在房间内部表面采用特殊的高吸收处理（通常采用吸 声尖劈），使房间内部足够大的空间保持无反射的自由声场 的声学专用实验室。由于试验的要求，通常又要采取必要的 隔声和隔振措施，以保证有较低的背景噪声。 扩散声场和混响室扩散声场和混响室 如果封闭房间有足够的声扩散和较长混响时间，房间各点的声 能量分布均匀，声传播方向也是随机分布的，这是典型的扩 散声场。混响室是专门设计的具有这种扩散声场的声学实验 室。一个合乎规范的混响室，不仅要有较长的混响时间，而 且在各频率上比较均匀。房间壁

17、面的吸声系数要小于0.06,， 房间的长、宽、高比例合适，要有足够大的体积（一般要大 于200立方米），体积越大，低频的声场扩散性能越好。 第27页/共78页 i t W W Wi-=WrWtWe 透射系数来表示: 在噪声控制工程中，常采用隔声量（又称传声损失） 来表 示隔声结构的隔声效果： Wi Wi Wt We 1 lg10lg10 t i W W R 第28页/共78页 n nn SSS SSS . . 21 2211 /1log10R 等隔声量原则； 孔、缝隙隔声影响 第29页/共78页 单层壁的隔声特性 掌握常用单层隔声材料的隔声技术、隔声特性和质量 定律 单层均匀密实壁，它的隔声量

18、的基本特性是在相 同激发频率下，随着面密度的增加而增加；在同 样密度时，随着频率的增加而增加。 26lg5 .14lg5 .14fmR 质量定律： 5 .42log20 0 mfR 垂直入射： 随机入射： 第30页/共78页 p sin 第31页/共78页 ) 11 ( 221 0 mmd c f 6 21 RRR 增加双层壁隔声量方法： 增加空气层厚度； 充填阻性材料； 避免刚性连接。 第32页/共78页 （1）当噪声源由围护隔声结构内向自由空间传 播时： 式中 R隔声结构的隔声量，dB； LW声源的声功率级，dB； LP接收点的声压级，dB； S隔声结构内表面积，m2； A隔声结构内的吸声

19、量，m2； r隔声结构至接收点的距离，m。 2 2 1 lg10lg10 rA S LLRpW 第33页/共78页 （2）当噪声源在自由空间中向围护隔声结构内部传播时 式中 R隔声结构的隔声量，dB； LW声源的声功率级，dB； LP接收点的声压级，dB； S隔声结构内表面积，m2； A隔声结构内的吸声量，m2 r隔声结构至声源的距离，m。 2 2 1 lg10lg10 rA S LLRpW 第34页/共78页 （3）当外部扩散声场向围护隔声结构传播时： 式中 R隔声结构的隔声量，dB； Lp1隔声结构外扩散声场的声压级，dB； LP2隔声结构内接收点的声压级，dB； S隔声结构的表面积，m2

20、； A隔声结构内的吸声量，m2。 A S LLRpplg1021 第35页/共78页 （4）当声源在一个隔声结构内通过对向窗向另一 个隔声结构内传播时 式中 R1声源所在隔声结构的窗子的隔声量 ，dB； R2接收点所在隔声结构窗子的隔声量，dB； LW声源声功率级，dB； LP接收点的声压级，dB； S1声源所在隔声结构的窗子的面积，m2； S2接收点所在隔声结构的窗子的面积，m2； A1声源所在隔声结构内的吸声量，m2； A2接收点所在隔声结构内的吸声量，m2； r两扇窗子间的距离，m。 2 21 21 21 2 1 lg10lg10 rAA SS LLRRPW 第36页/共78页 隔声降噪

21、工程的设计和计算隔声降噪工程的设计和计算 1、隔声罩的设计和应用 2、隔声间的设计和应用 3、隔声窗 )log(10 RDIL S A RDILlg10 A S LLRlg10 21 式中：R 隔声量； L1 、L2 F室分别为室内外声级； S 隔声结构的面积； A 内部吸声量。 第37页/共78页 02 . 0 2tan 2 lg2052 . 00 50 5 2tanh 2 lg205 IL IL IL IL DN N N DN DN N N DN 时： 时： ；时： ；时： 3、声屏障 声屏障插入损失 )( 2 dBAN 菲涅耳数； 声波波长，m; d声源和接受点间的距离，m; A声源和声

22、屏障顶端的距离，m; B接受点和声屏障顶端的距离，m 第38页/共78页 常用消声器的原理和特征 消声器类型消声器类型 消声原理消声原理 主要应用主要应用 阻性消声器 多孔性吸声材料的吸 收 风机、通风空调、燃气 轮机等设备的进、排气 噪声 抗性消声器 管道阻抗变化所产生 的声反射和耗损 空压机的进气噪声、内 燃机、汽车的排气噪声 等 阻抗复合型消声器 联合阻性消声器和抗 性消声器的消声机理 采用阻性消声器、抗性 消声器的场所 扩散消声器 改变喷注结构、降低 喷口的压力和流速 压力气体排放 第39页/共78页 声源管道 测量包络面 声源 测量包络面 消声器 Lp1 Lp2 了解消声器性能的基本

23、测量方法 第40页/共78页 消声器 透射声Lw2 入射声Lw1 反射声 第41页/共78页 消声器评价方法 评价方法评价量适用范围参考标准 试验室方法DIL P 、 LW 消声器的质量评价，特 别适于长温、长压、低 速通风消声器 ISO7235 现场方法DIL、DTL各类消声器的现场应用 效果评价 ISO11820 无气流静态 方法 DIL消声器的声学特性研究ISO11691 第42页/共78页 第43页/共78页 Reverberatio n Chamber silencer for fan t e s t sile speaker source Fan -airflow source s

24、ilencer Frequincy analyze r P r e s u r e manometer 第44页/共78页 第45页/共78页 声能流 气流 第46页/共78页 S U Dt l S U Dt)( 式中： U 内衬吸声材料的管道周长； S 管道的通流面积，单位：m2； 内衬套材料的吸声系数。 0 0.10 0.20 0.30 0.40 0.500.601.0 (0) 0.11 0.24 0.39 0.55 0.75 1.01.5 0 0 11 11 34. 4)( 别洛夫公式： 第47页/共78页 D c f85. 1 上 气流对消声效果的影响： 声传播影响； 气流再生噪声 第

25、48页/共78页 不同类型阻型消声器不同形式结构：包括：直板式；折板式；声流式；蜂窝式等 第49页/共78页 声源 扩张室 共振腔 闭管 开管 第50页/共78页 第51页/共78页 第52页/共78页 sin) 1 ( 4 1 1log10 22 kl m mDTL S 1 S 2 L m = S1 / S1 第53页/共78页 频率（赫兹） 传 递 损 失 最大插入 损失 通过频 率 最大 消声 频率 当 f = nc/2L 时：消声量最小，消声量最小， DTL = 0 当 f = 0.25(2n+1)c/L 时：消声消声 量最大，量最大， DTL = 10 log 1+0.25(m- 1

26、/m)2 d c f22. 1 上 上限失效频率 通过频率 最大频 率 第54页/共78页 第55页/共78页 第56页/共78页 共振频率 式中：c -声速 传递损失 式中：G=a2/V(t+1.6a)，孔的传导率。 )6 . 1( 2 2 atV a f c r )( ) 2 ( 1log10 2 2 f f f f S GV D r r TL 第57页/共78页 频率比 f/ f0 第58页/共78页 2.4 隔振原理和工程 熟悉各类隔振器材的性能特点及应用技术 隔振器材或隔振器分类 隔振垫 橡胶隔振垫 玻璃纤维垫 金属丝网隔振垫 软木、毛毡、橡胶海绵或微孔塑料等制成的隔振垫 隔振器 橡

27、胶隔振器（常常为橡胶与金属复合使用） 全金属隔振器（螺旋弹簧隔振器、蝶簧隔振器、板簧隔振器和钢 丝绳隔振器等 薄板隔振器 空气弹簧隔振器 弹性吊架（橡胶类、金属弹簧类或复合型） 柔性管接头 可曲绕橡胶接头 金属波纹管 橡胶、帆布、塑料等柔性接头 第59页/共78页 隔振基本原理隔振基本原理 积极隔振和消极隔振积极隔振和消极隔振 X(t) P（t ） c k m F（t）= F0 e jt 图1-6-3 有阻尼单自由度隔振系统 振动传递比 ： = 隔振效率： T 扰动力幅值 传动力幅值 %100)1 (%100 T 扰动力幅值 传动力幅值扰动力幅值 m k f 2 1 2 0 0 第60页/共7

28、8页 l 隔振效率曲线 频 率 比 = 4 6 10 0.10.4 0.01 0 C 1.0 0.5 0.2 0.1 0.05 阻 尼 比 101 0.03 0.05 0.02 0.1 0.2 0.4 1.0 2 传 递 比 A B D 2 图1-6-4 传递比与频率比的关系曲线 当远 小于 1，即图中AB段时， T1，说明干扰力可以通过隔振装置全部 传递至基础，装置未起到隔振作用。 当0. .2 时，即图中BC段， 此时 T1，这说明隔振措施极不合理， 不仅不起隔振作用，反而放大了振动的干 扰，甚至发生共振，这在隔振设计中是应 注意避免的。 当 时，即图中CD段，干扰力 的频率大于隔振系统固

29、有频率的倍，T1 ，干扰力部分通过隔振装置，隔振系统起 到隔振效果，一般地越大，越小，隔振效 果越好。 21 2 0 2 2 0 2 0 )2()(1 )2(1 f f f f f f T 0 f f 0 f f 0 f f 0 f f 0 f f 2 2 第61页/共78页 2 0 )(1 1 f f T T T ff 1 0 m k f 2 1 2 0 0 隔振设计方法 掌握隔振设计的基本方法 1、确定振动传递比根据设计原则和有关资料，以及实际工程 需要确定振动传递比。简单隔振（质量弹簧系统）系统的振动 传递比由下式计算： 2、外部激发频率（旋转机械）： 3、确定固有振动频率根据现场隔振要求，由扰动力频率以及 振动传递比可以确定隔