噪声控制概论_ENC

1、第一章 噪声控制概论本章提要本章简要介绍一些声学术语，在此基础上讲本章简要介绍一些声学术语，在此基础上讲述噪声的定义、噪声的危害以及噪声控制的述噪声的定义、噪声的危害以及噪声控制的一般步骤和方法。通过本章的学习，应该掌一般步骤和方法。通过本章的学习，应该掌握声波的产生及其基本特性，熟知什么是噪握声波的产生及其基本特性，熟知什么是噪声，噪声有那些危害，掌握噪声控制的原则声，噪声有那些危害，掌握噪声控制的原则与方法。与方法。1. 1 噪声的基本知识1.1.1 声音及其物理特性1.1.声音的产生声音的产生在日常生活中充满着各种各样的声音，有谈话声、广播声、在日常生活中充满着各种各样的声音，有谈话声、

2、广播声、各种车辆运动声、工厂的汽笛声和各种机器声等等。人们各种车辆运动声、工厂的汽笛声和各种机器声等等。人们的一切活动离不开声音，正因为有了声音，人们才能进行的一切活动离不开声音，正因为有了声音，人们才能进行交谈，才能从事生产和社会实践活动。如果没有声音，整交谈，才能从事生产和社会实践活动。如果没有声音，整个世界将处于难以想象的寂静之中。可见声音对人类是非个世界将处于难以想象的寂静之中。可见声音对人类是非常重要的。那么，声音是怎样产生的呢常重要的。那么，声音是怎样产生的呢? ?空气中的各种声音，不管它们具有何种形式，它们都是由空气中的各种声音，不管它们具有何种形式，它们都是由于物体的振动所引起

3、的。敲鼓时听到了鼓声，同时能摸到于物体的振动所引起的。敲鼓时听到了鼓声，同时能摸到鼓面的振动。喇叭发出声音是由于纸盆或膜片在振动。人鼓面的振动。喇叭发出声音是由于纸盆或膜片在振动。人能讲话是由于喉头声带的振动。汽笛声、喷气飞机的轰鸣能讲话是由于喉头声带的振动。汽笛声、喷气飞机的轰鸣声，是因为排气时气体振动而产生的。声，是因为排气时气体振动而产生的。1.1.声音的产生声音的产生1.1.声音的产生声音的产生1.1.1 声音及其物理特性1.1.声音的产生声音的产生总之，物体的振动是产生声音的根源物体的振动是产生声音的根源。发出声音的物体称为发出声音的物体称为声源声源。声源发出的声音必须通过中间媒质才

4、能传播出去。人们最声源发出的声音必须通过中间媒质才能传播出去。人们最熟悉的传声媒质就是空气。除了气体外，液体和固体也都熟悉的传声媒质就是空气。除了气体外，液体和固体也都能传播声音。能传播声音。声音通过媒质的传播声音通过媒质的传播, ,是振动带动了它相邻近的空气层质是振动带动了它相邻近的空气层质点，使它们产生压缩或膨胀运动。点，使它们产生压缩或膨胀运动。这种向前推进着的空气振动称为声波这种向前推进着的空气振动称为声波。有声波传播的空间叫有声波传播的空间叫声场声场。当声振动在空气中传播时，空气质点并不被带走，它只是当声振动在空气中传播时，空气质点并不被带走，它只是在原来位置附近来回振动，所以声音的

5、传播是指振动的传在原来位置附近来回振动，所以声音的传播是指振动的传递。递。 声音的产生及传播声音的产生及传播1.1.1 声音及其物理特性2.2.声音的物理特性声音的物理特性简谐振动位移与时间的关系可表示为：简谐振动位移与时间的关系可表示为：xasin(2ft+)其中，其中，f为频率，为频率，(2ft+)叫简谐振动的相位角，它是决定叫简谐振动的相位角，它是决定物体运动状态的重要物理量，物体运动状态的重要物理量，表示表示t=0时的相位角叫初相时的相位角叫初相位。振幅位。振幅a的大小决定了声音的强弱。的大小决定了声音的强弱。 (1)(1)声音的频率声音的频率物体在物体在1s内振动的次数称为内振动的次

6、数称为频率频率，单位为赫兹，单位为赫兹(Hz)，简称赫。每秒钟振动的次数愈多，其频率愈高，人耳简称赫。每秒钟振动的次数愈多，其频率愈高，人耳听到的声音就愈尖，或者说音调愈高。听到的声音就愈尖，或者说音调愈高。人耳并不是对所有频率的振动都能感受到的。一般说人耳并不是对所有频率的振动都能感受到的。一般说来，人耳只能听到频率为来，人耳只能听到频率为20-20000Hz的声音，通常把的声音，通常把这一频率范围的声音叫这一频率范围的声音叫可听声可听声；低于；低于20Hz的声音叫的声音叫次声次声，高于，高于20000Hz的声音叫的声音叫超声超声。次声和超声人耳都不能听到，仅有一些动物却能听到，次声和超声人

7、耳都不能听到，仅有一些动物却能听到，例如老鼠能听到次声，蝙蝠能感受到超声。例如老鼠能听到次声，蝙蝠能感受到超声。【通常将频率低于通常将频率低于500Hz的声音称做低频声，的声音称做低频声，500-1000Hz的声音称做中的声音称做中频声，频声，1000Hz以上的声音称做高频声。以上的声音称做高频声。】(1)声音的频率(1)声音的频率(1)声音的频率(2)声音的速度振动在媒质中传播的速度叫声速声速。在任何一种媒质中的声速取决于该媒质的弹性和密度。声音在不同媒质中传播的速度也是不同的，在液体和固体中的传播速度一般要比在空气中快得多，例如在水中声速为1450m/s，而在钢中则为5000m/s。声音在

8、空气中的传播速度，还随空气温度的升高而增加。如在0时空气中的声速为331.5m/s，在20是则为343m/s。(2)声音的速度(3)声音的波长声波中两个相邻的压缩区或膨胀区之间的距离称为波长，单位为m。波长、频率和速度间存在如下的关系：=c/f=cT其中T为周期,是物体来回振动一次所需的时间。因此波长是声音在一个周期的时间中所行进的距离。波长和频率成反比，频率愈高，波长愈短， 频率愈低，波长愈长。(3)声音的波长(3)声音的波长(4)声音的强度声音的大小也即声音的强弱。物体振动幅度越大，产生的声音就越强。声音的强度常用声压级声压级或响度响度表示。声压级越高，声音强度越大；响度越大，可听声越大。

9、(5)声音的传播形式声源的振动通过介质使声能向外传播，没有媒质声音不能传播。声波在传播过程中，遇到障碍物会产生反射、透射、折射和衍射等现象。声波波长是影响传播的一个重要参数。频率越低，波长越长，绕过障碍物继续传播的能力就越强。声波的反射声波的传播形式1.1.2 噪声及噪声污染1.噪声的定义噪声的定义最早的噪声定义：最早的噪声定义： 出自出自说文说文和和玉篇玉篇，“扰也，群呼烦扰也扰也，群呼烦扰也”物理学观点：物理学观点： 噪声是指各种频率和声强杂乱无序组合的声音。噪声是指各种频率和声强杂乱无序组合的声音。心理学观点：心理学观点： 凡是使人烦恼的、讨厌的、不需要的声音都称之为噪声。凡是使人烦恼的

10、、讨厌的、不需要的声音都称之为噪声。环境学观点：环境学观点： 凡是影响人们正常学习、工作和休息的声音都称为噪声。凡是影响人们正常学习、工作和休息的声音都称为噪声。医学观点：医学观点： 医学上认为超过医学上认为超过60分贝的声音是噪声。分贝的声音是噪声。因此，凡是人们不需要的声音都是噪声凡是人们不需要的声音都是噪声。 1.噪声的定义噪声的定义2.噪声污染噪声污染某一环境中所有噪声的组合统称为某一环境中所有噪声的组合统称为环境噪声环境噪声。超过国家规定的排放标准，并干扰他人正常生活、工作和超过国家规定的排放标准，并干扰他人正常生活、工作和学习的现象称为学习的现象称为环境噪声污染环境噪声污染，简称，

11、简称噪声污染噪声污染。噪声污染与大气和水污染一起被列为当今世界三大污染。噪声污染与大气和水污染一起被列为当今世界三大污染。噪声污染是一种物理污染，其特点：噪声污染是一种物理污染，其特点：(1)(1)污染面积大，到处都有，高低不等；污染面积大，到处都有，高低不等；(2)(2)没有污染物，无累计，其能量转化为热能；没有污染物，无累计，其能量转化为热能；(3)(3)声源停止，污染就消失，无后效。声源停止，污染就消失，无后效。噪声也不可完全消除，人不可生活在毫无声息的环境里。噪声也不可完全消除，人不可生活在毫无声息的环境里。 3.噪声的来源噪声的来源噪声主要来源于交通运输、车辆鸣笛、工业噪音、建筑施噪

12、声主要来源于交通运输、车辆鸣笛、工业噪音、建筑施工、社会噪音如音乐厅、高音喇叭、人的大声说话等。工、社会噪音如音乐厅、高音喇叭、人的大声说话等。交通噪声交通噪声: :主要指的是机动车辆、飞机、火车和轮船等交通工具在运行时发主要指的是机动车辆、飞机、火车和轮船等交通工具在运行时发出的噪声。这些噪声的噪声源是流动的，干扰范围大。出的噪声。这些噪声的噪声源是流动的，干扰范围大。工业噪声工业噪声: :主要指工业生产劳动中产生的噪声。主要来自机器和高速运转设主要指工业生产劳动中产生的噪声。主要来自机器和高速运转设备。备。建筑施工噪声建筑施工噪声: :主要指建筑施工现场产生的噪声。在施工中要大量使用各种主

13、要指建筑施工现场产生的噪声。在施工中要大量使用各种动力机械，要进行挖掘、打洞、搅拌，要频繁地运输材料和构件，从而产生动力机械，要进行挖掘、打洞、搅拌，要频繁地运输材料和构件，从而产生大量噪声。大量噪声。社会生活噪声社会生活噪声: :主要指人们在商业交易、体育比赛、游行集会、娱乐场所等主要指人们在商业交易、体育比赛、游行集会、娱乐场所等各种社会活动中产生的喧闹声，以及收录机、电视机、洗衣机等各种家电的各种社会活动中产生的喧闹声，以及收录机、电视机、洗衣机等各种家电的嘈杂声，这类噪声一般在嘈杂声，这类噪声一般在8080分贝以下。如洗衣机、缝纫机噪声为分贝以下。如洗衣机、缝纫机噪声为50-8050-

14、80分贝，分贝，电风扇的噪声为电风扇的噪声为30-6530-65分贝，空调机、电视机为分贝，空调机、电视机为7070分贝。分贝。噪声的来源、大小1. 2 噪声的危害1.2.1 噪声对人们生活的干扰噪声影响人们的身心健康，干扰人们的正常生活、学习、工噪声影响人们的身心健康，干扰人们的正常生活、学习、工作，降低劳动效率，甚至会导致各种事故的发生。作，降低劳动效率，甚至会导致各种事故的发生。干扰休息和睡眠。干扰休息和睡眠。噪声使人不得安宁，难以休息和入睡。导致心态紧张，呼吸急噪声使人不得安宁，难以休息和入睡。导致心态紧张，呼吸急促，脉搏跳动加剧，第二天就会感到疲倦，或四肢无力。长久就会导致神经衰弱症

15、，表现促，脉搏跳动加剧，第二天就会感到疲倦，或四肢无力。长久就会导致神经衰弱症，表现为失眠、耳鸣、疲劳。人进入睡眠之后，即使是为失眠、耳鸣、疲劳。人进入睡眠之后，即使是4050分贝较轻的噪声干扰，也会从熟睡分贝较轻的噪声干扰，也会从熟睡状态变成半熟睡状态。状态变成半熟睡状态。降低学习、工作效率。降低学习、工作效率。研究发现，噪声超过研究发现，噪声超过85分贝，会使人感到心烦意乱，人分贝，会使人感到心烦意乱，人们会感觉到吵闹，使注意力不能集中，干扰甚至打断思路，因而无法专心地学习、工作。们会感觉到吵闹，使注意力不能集中，干扰甚至打断思路，因而无法专心地学习、工作。结果会导致学习、工作效率降低。结

16、果会导致学习、工作效率降低。噪声对于谈话的干扰。噪声对于谈话的干扰。噪声级与谈话的声级接近时，可干扰正常谈话。超过噪声级与谈话的声级接近时，可干扰正常谈话。超过10分贝交谈就很困难了。普遍谈话声是分贝交谈就很困难了。普遍谈话声是60分贝，噪声级若达分贝，噪声级若达65分贝，就得提高嗓门才能交谈，分贝，就得提高嗓门才能交谈，如果噪声高过如果噪声高过90分贝，就是大声喊也听不清。在打电话时，噪声分贝，就是大声喊也听不清。在打电话时，噪声65分贝以上就很困难了。分贝以上就很困难了。1.2.2 噪声对听觉系统的影响强的噪声可以引起耳部的不适，如耳鸣、耳痛、听力损伤。这种感觉强的噪声可以引起耳部的不适，

17、如耳鸣、耳痛、听力损伤。这种感觉与人的听阈、痛阈有关。与人的听阈、痛阈有关。听觉适应听觉适应：当进入噪声环境时，会感到噪声刺耳；离开噪声环境后，耳当进入噪声环境时，会感到噪声刺耳；离开噪声环境后，耳朵还嗡嗡作响，难以听清；过段时间后，可以逐渐恢复听力。朵还嗡嗡作响，难以听清；过段时间后，可以逐渐恢复听力。 听觉疲劳听觉疲劳(暂时性听力阈移暂时性听力阈移)：在较强噪声持续作用下，听觉敏感性在较强噪声持续作用下，听觉敏感性可以下降可以下降1530分贝；离开噪声环境后，听觉恢复时间需数小时。分贝；离开噪声环境后，听觉恢复时间需数小时。 噪声性耳聋噪声性耳聋(永久性听力阈移永久性听力阈移)：如果长时间

18、遭受过强的噪声刺激，如果长时间遭受过强的噪声刺激，就会引起内耳的退化性变化，导致器质性损伤。就会引起内耳的退化性变化，导致器质性损伤。一般认为听力下降一般认为听力下降30分贝以上，就是产生噪声性耳聋的先兆。分贝以上，就是产生噪声性耳聋的先兆。 完全丧失听力完全丧失听力：在极强烈的噪声作用下，可造成噪声外伤，鼓膜破裂出在极强烈的噪声作用下，可造成噪声外伤，鼓膜破裂出血，双耳听力完全丧失。血，双耳听力完全丧失。 据统计资料表明，据统计资料表明，80dB(A)以下的噪声不会引起噪声性耳聋；以下的噪声不会引起噪声性耳聋；80-85dB(A)的噪声会造成的噪声会造成轻微的听力损伤；轻微的听力损伤；85-

19、100dB(A)的噪声会造成一定数量的噪声性耳聋；而在的噪声会造成一定数量的噪声性耳聋；而在100dB(A)以以上时，则造成相当大数量的噪声性耳聋。人在没有思想准备的情况下，强度极高的暴上时，则造成相当大数量的噪声性耳聋。人在没有思想准备的情况下，强度极高的暴震性噪声震性噪声(如突然放炮、爆炸时如突然放炮、爆炸时)可使听力在一瞬间永久丧失，即产生爆震性耳聋可使听力在一瞬间永久丧失，即产生爆震性耳聋(急性急性噪声性耳聋噪声性耳聋)，这时，人的听觉器官将遭受严重创伤。，这时，人的听觉器官将遭受严重创伤。1.2.3 噪声的生理效应噪声对人体健康的影响是多方面的。噪声作用于人的中枢噪声对人体健康的影响

20、是多方面的。噪声作用于人的中枢神经系统，使人们大脑皮层的兴奋与抑制平衡失调，导致神经系统，使人们大脑皮层的兴奋与抑制平衡失调，导致条件反射异常，使脑血管张力遭到损害。条件反射异常，使脑血管张力遭到损害。这些生理变化，在早期能够恢复原状，但时间一久，就会导致病理上的变化，这些生理变化，在早期能够恢复原状，但时间一久，就会导致病理上的变化，使人产生头痛、脑胀、耳鸣、失眠、心慌、记忆力衰退和全身疲乏无力等症使人产生头痛、脑胀、耳鸣、失眠、心慌、记忆力衰退和全身疲乏无力等症状。噪声作用于中枢神经系统还会影响胎儿发育，造成胎儿畸形，并且妨碍状。噪声作用于中枢神经系统还会影响胎儿发育，造成胎儿畸形，并且妨

21、碍儿童智力发育。儿童智力发育。噪声对消化系统、心血管系统也有严重不良影响，会造成噪声对消化系统、心血管系统也有严重不良影响，会造成消化不良、食欲不振、恶心呕吐，从而导致胃病及胃溃疡消化不良、食欲不振、恶心呕吐，从而导致胃病及胃溃疡病的发病率提高，使高血压、动脉硬化和冠心病的发病率病的发病率提高，使高血压、动脉硬化和冠心病的发病率比正常情况高出比正常情况高出2-3倍。倍。噪声对视觉器官也会造成不良影响。噪声对视觉器官也会造成不良影响。据调查，在高噪声环境下工作的人常有眼病、视力减退、眼花等症状据调查，在高噪声环境下工作的人常有眼病、视力减退、眼花等症状。1.2.4 噪声对工业产品质量的影响产品的

22、噪声大，质量就低。良好的设计，精密的制产品的噪声大，质量就低。良好的设计，精密的制造，噪声也低。造，噪声也低。1. 3 噪声控制的一般步骤和方法1.3.1 噪声控制的一般方法1. 从声源上降低噪声从声源上降低噪声所谓从声源上降噪，就是通过采取改进机器设备的结构、所谓从声源上降噪，就是通过采取改进机器设备的结构、改变操作工艺方法、提高加工精度或装配精度等措施，将改变操作工艺方法、提高加工精度或装配精度等措施，将发声的机器设备的噪声控制在所允许的范围内的方法。主发声的机器设备的噪声控制在所允许的范围内的方法。主要有以下措施：要有以下措施：噪声系统一般是由声源、传播途径、接受者三个环节组成噪声系统一

23、般是由声源、传播途径、接受者三个环节组成的。因此，噪声控制的基本原理，就是根据这三环节的特的。因此，噪声控制的基本原理，就是根据这三环节的特点，采取相应的措施，以达到降低噪声的目的。点，采取相应的措施，以达到降低噪声的目的。声源传播途径传播途径接收器接收器1)选用内阻尼大、内摩擦大的低噪声材料选用内阻尼大、内摩擦大的低噪声材料采用内摩擦的高分子材料或高阻尼合金，由于内摩擦将引起振动滞后损耗效采用内摩擦的高分子材料或高阻尼合金，由于内摩擦将引起振动滞后损耗效应，使振动能转化为热能而耗损。从而减小机器设备的噪声辐射。应，使振动能转化为热能而耗损。从而减小机器设备的噪声辐射。2)采用低噪声结构形式采

24、用低噪声结构形式在保证机器功能的前提下，改变或选取合理的结构形式，以降低噪声的产生。在保证机器功能的前提下，改变或选取合理的结构形式，以降低噪声的产生。3)提高加工精度和装配精度提高加工精度和装配精度提高机器设备的加工精度，以减小零件之间的冲击、摩擦。提高机器的装配提高机器设备的加工精度，以减小零件之间的冲击、摩擦。提高机器的装配精度，调整好运动部件的平衡，减小偏心振动。这样可以降低声源的噪声。精度，调整好运动部件的平衡，减小偏心振动。这样可以降低声源的噪声。4)调整机器的结构参数，抑制共振调整机器的结构参数，抑制共振设计中，应使结构的固有频率和机器的运转频率设计中，应使结构的固有频率和机器的运转频率(或激振频率或激振频率)错开，以免发错开，以免发生结构共振。生结构共振。2. 从传播途径上降低噪声从传播途径上降低噪声（1）远离噪声源）远离噪声源人远离噪声源，或者让噪声源远离人，使噪声在远距离传播中衰减。人远离噪声源，或者让噪声源远离人，使噪声在远距离传播中衰减。（2）改变噪声指向）改变噪声指向噪声在低频时，一般无指向性，但随着频率的增高，其指