第二章 第二节 噪声基础08-08-06

1、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 第二节 声学基础 声波的形成一一 声波的基本物理量二二 声音的频谱三三 声音的波动方程四四 平面声波五五 球面波六六 声压级计算七七 声波的传播特性八八n 声源：声源：振动而发出声音的物体。振动而发出声音的物体。n 声源可以是固体、液体或气体。声源可以是固体、液体或气体。n 媒质：媒质：传播声音的介质。传播声音的介质。n 介质可以是介质可以是 空气、液体、固体。空气、液体、固体。n 声音不能在真空中传播！声音不能在真空中

2、传播！ 声波的形成一一n 声波：声波：声源振动带动相邻的介质质点，使之声源振动带动相邻的介质质点，使之交替进行压缩和膨胀运动，由近及远向前推交替进行压缩和膨胀运动，由近及远向前推进的介质振动。进的介质振动。 声波的形成一一n 纵波：纵波：质点振动方向与声波传播方向相同的质点振动方向与声波传播方向相同的波波，具有交替出现的密部和疏部。具有交替出现的密部和疏部。n 横波：横波：质点振动方向与声波传播方向相互质点振动方向与声波传播方向相互 垂直的波。垂直的波。具有交替出现的波峰和波谷具有交替出现的波峰和波谷频率频率 声波的基本物理量二二波长波长 声速声速 fcc频率频率 n频率（频率（ ）：）：每秒

3、质点振动的次数每秒质点振动的次数,Hz,Hz；n媒质每秒钟振动的次数越多，其频率就越高。媒质每秒钟振动的次数越多，其频率就越高。n周期（周期（ ）：）：质点振动往复一次所需的时间质点振动往复一次所需的时间,s,s。n频率和周期互为倒数，即频率和周期互为倒数，即(2-1)(2-1)n频率与振动圆频率的关系为频率与振动圆频率的关系为(2-2)(2-2)ff1fTT2 f 描述声音特性的主要物理量！n波长波长: :是两相邻波对应相同点之间的距是两相邻波对应相同点之间的距离，即振动经过一个周期声波传播的距离，即振动经过一个周期声波传播的距离，离，m m。波长波长 ccn 声速声速: :声波在媒质中传播

4、的速度，声波在媒质中传播的速度， m/sm/s。 n 波长波长、频率频率和和声速声速之间的关系为之间的关系为 或或 (2-3) (2-3) cTcf声速声速 ccn气体中气体中声速为声速为 (2-4)(2-4) 式中：式中： 媒质处于平衡态时的密度，媒质处于平衡态时的密度，kgkgm m3 3； 媒质处于平衡态时的压强，媒质处于平衡态时的压强，PaPa； 比热比比热比( ( 定压比热定容比热定压比热定容比热) )。n空气空气 =1.4=1.4，则式，则式(2-4)(2-4)有如下形式有如下形式 或或 (2-5)(2-5)n一般空气中的声速近似取一般空气中的声速近似取340m340ms s。00

5、Pc声速声速 cn 声速是媒质特性函数声速是媒质特性函数20.05cT331.450.61ct00Pn 液体和固体液体和固体中声速（表中声速（表2-12-1）声速声速 c媒质媒质声速声速/m/ms s-1-1媒质媒质声速声速/m/ms s-1-1媒质媒质声速声速/m/ms s-1-1空气空气344344玻璃玻璃36583658钢钢51825182水水13721372铁铁51825182硬木硬木42674267混凝土混凝土30483048铅铅12191219软木软木33533353表表2-1 2-1 常用媒质在室温下的声速近似值常用媒质在室温下的声速近似值 声音的频谱三三n n （一）频程及频谱

6、（一）频程及频谱（二）频谱分析（二）频谱分析n 频程频程（频带、带宽）：（频带、带宽）：将可听声的频率范围将可听声的频率范围（ 20Hz20Hz20kHz20kHz）按倍数变化，划分为若干）按倍数变化，划分为若干较小的频段，通常称为频程。较小的频段，通常称为频程。n 在噪声测量中，常用的有在噪声测量中，常用的有倍频程倍频程和和1/31/3倍频倍频程程。n 倍频程倍频程和和1/31/3倍频程倍频程的中心频率。的中心频率。n （一）频程及频谱（一）频程及频谱p 常用的倍频程的中心频率：常用的倍频程的中心频率： 31.531.5、6363、125125、250250、500500、10001000、

7、20002000、 40004000、80008000和和1600016000p 1/3 1/3倍频程就是把上述每个频程再一分为三，倍频程就是把上述每个频程再一分为三， 其中心频率为：其中心频率为： 4040、5050、6363、8080、100100、125125、160160、200200、 250250、315315、400400、500500、630630、800800、10001000、 12501250、16001600、20002000、25002500、31503150、40004000、 50005000、63006300、80008000、1000010000、126001

8、2600、1600016000n 频谱：频谱：组成声音的各种频率的分布图。组成声音的各种频率的分布图。n 频谱分析：频谱分析：研究声音强度研究声音强度( (声压级、声强级、声压级、声强级、 声功率级声功率级) )随频率分布的规律。随频率分布的规律。n 频谱的形状：频谱的形状：（图（图2-12-1）n （二）频谱分析（二）频谱分析线状谱线状谱连续谱连续谱复合谱复合谱线状谱线状谱 图图2-12-1（a a）n是由一些频率离散的单音形成的谱，在频谱图上是由一些频率离散的单音形成的谱，在频谱图上是一系列竖直线段。是一系列竖直线段。n线状频谱可以确定单个频率处的声压。线状频谱可以确定单个频率处的声压。n

9、一些乐器发出的声音和周期或间断振动的声源产一些乐器发出的声音和周期或间断振动的声源产生的声音的频谱是线状谱。生的声音的频谱是线状谱。n与振动相同的声波频率称为基频与振动相同的声波频率称为基频n频率等于基频整数倍的称为谐波频率。频率等于基频整数倍的称为谐波频率。 连续谱连续谱 图图2-12-1（b b）n频率在频谱范围内是连续的。其声能也连频率在频谱范围内是连续的。其声能也连续地分布在所有频率范围内，形成一条连续地分布在所有频率范围内，形成一条连续的曲线。续的曲线。n大部分噪声属于连续谱。大部分噪声属于连续谱。复合谱复合谱 图图2-12-1（c c）n是连续频率和离散频率组合而成的频谱，是连续频

10、率和离散频率组合而成的频谱，有调噪声的频谱为复合谱。有调噪声的频谱为复合谱。n在噪声控制中，频谱图中声压级比较突出在噪声控制中，频谱图中声压级比较突出的部分及其所对应的频率是重点控制目标。的部分及其所对应的频率是重点控制目标。 声音的波动方程四四n 声波传递的规律可以用基本物理定声波传递的规律可以用基本物理定 律来描述。律来描述。n 声波传递的基本方程：声波传递的基本方程：n（一）（一）运动方程运动方程n（二）连续性方程（二）连续性方程n（三）物态方程（三）物态方程（一）（一）运动方程运动方程 n均匀理想流体媒质中，小振幅声波的运动方程均匀理想流体媒质中，小振幅声波的运动方程 或或 (2-13

11、)(2-13)222222222ppp1pxyzct22221ppct式中式中: : 瞬时声压，瞬时声压，PaPa； 声速，声速，m ms s； 时间，时间，s s； 拉普拉斯算符，拉普拉斯算符， 在直角坐标系中在直角坐标系中 pct2222222xyz 式式(2-13)(2-13)表明，声压表明，声压 是空间坐标（是空间坐标（x x、y y、z z）和时间）和时间 的函的函数数; ;把声压与质点振动速度联系起来，反映了不同地点和不同把声压与质点振动速度联系起来，反映了不同地点和不同时刻的声压变化规律。时刻的声压变化规律。pt（二）（二）连续性方程连续性方程 n直角坐标系中声波的连续性方程为直

12、角坐标系中声波的连续性方程为 或或 (2-14)(2-14) 0()yxzuuutxyz 0ut t0 xyzuuu、式中式中: : 媒质的静态密度，媒质的静态密度，kgkgm m3 3； 时间，时间，s s； 媒质质点速度媒质质点速度 沿沿x x、y y、z z方向方向 的分量，的分量，m ms s。式式(2-14)(2-14)反映了质点振动速度与流体密度之间的变化关系。反映了质点振动速度与流体密度之间的变化关系。u（三）物态（三）物态方程方程 n根据理想气体绝热状态方程，得声波传播时根据理想气体绝热状态方程，得声波传播时的物态方程为的物态方程为 或或 (2-15) (2-15) 2pctt

13、2pc式中式中: : 瞬时声压，瞬时声压，PaPa； 声速，声速，m ms s； 时间，时间，s.s.pct式式(2-15)(2-15)描述了声场中瞬时声压随时间的变化与密描述了声场中瞬时声压随时间的变化与密度随时间变化的关系。度随时间变化的关系。 平面声波平面声波五五n（一）声压波动方程（一）声压波动方程n（二）瞬时声压和有效声压（二）瞬时声压和有效声压n（三）质点振动速度和声阻抗率（三）质点振动速度和声阻抗率n（四）声能密度、声强和声功率（四）声能密度、声强和声功率n（五）声音的声压级、声强级和声功率级（五）声音的声压级、声强级和声功率级n声波在传播过程中，同一时刻相位相同的声波在传播过程

14、中，同一时刻相位相同的轨迹称为轨迹称为波阵面波阵面。n波阵面与传播方向垂直的波称波阵面与传播方向垂直的波称平面声波平面声波。（一）声压波动方程（一）声压波动方程 n均匀波动的平面声波的声压波动方程为均匀波动的平面声波的声压波动方程为 （2-182-18）式式(2-18)(2-18)的一般解为的一般解为 （2-192-19）222221ppxct12()()pctxctx121()ctx2()ctx 式中，式中， 、 是任意函数是任意函数, , 代表声速向代表声速向x x 正方向传播的波，正方向传播的波， 代表声速向代表声速向x x负方向负方向传播的波。传播的波。（二）（二）瞬时声压和有效声压瞬

15、时声压和有效声压 n声压声压: :声波引起的大气压强变化，称为声压。声波引起的大气压强变化，称为声压。n声场声场: :有声波存在的区域称为声场有声波存在的区域称为声场. .n瞬时声压瞬时声压: :声场中某一瞬时的声压值。声场中某一瞬时的声压值。n若声源在理想媒质中以单一频率传播，则可看若声源在理想媒质中以单一频率传播，则可看做是做是简谐振动简谐振动，那么媒质中各质点也随着作同，那么媒质中各质点也随着作同一频率的简谐振动。一频率的简谐振动。 （二）（二）瞬时声压瞬时声压和有效声压和有效声压 n瞬时声压：瞬时声压：声场中某一瞬时的声压值为声场中某一瞬时的声压值为 (2-20)(2-20)n声波沿负

16、方向传播时声波沿负方向传播时 （2-212-21）式中，式中， 声场中某位置声场中某位置 和某时间和某时间 时的瞬时声压，时的瞬时声压，PaPa； 声压幅值，声压幅值，PaPa； 振动圆频率或角频率，振动圆频率或角频率，radrads s； 波数，波数， ； 、 相位；相位；( , )cos()Ap x tptkxpApk2k ( , )cos()Ap x tptkx()tkx()tkxkx初相位。初相位。xtn当时间一定时，瞬时声压随空间位置的变化如图当时间一定时，瞬时声压随空间位置的变化如图2-2(a)2-2(a)；n当空间位置一定时，瞬时声压随时间的变化如图当空间位置一定时，瞬时声压随时

17、间的变化如图2-2(b)2-2(b)。 图图2-2 2-2 声压随空间位置和时间的变化曲线声压随空间位置和时间的变化曲线（二）（二）瞬时声压瞬时声压和有效声压和有效声压 n在一定时间间隔内将瞬时声压对时间求均方根值可在一定时间间隔内将瞬时声压对时间求均方根值可得到得到有效声压有效声压，即，即 （2-222-22）式中式中 t t时间时间( (周期的整数倍周期的整数倍) )，s s。n将式（将式（2-202-20）代入式（）代入式（2-222-22），得），得 （2-232-23）201tepp dtt2Aepp （二）（二）瞬时声压和瞬时声压和有效声压有效声压 一般用电子仪器测得的声压即是有效

18、声压。一般用电子仪器测得的声压即是有效声压。（三）（三）质点振动速度质点振动速度和声阻抗率和声阻抗率 声波沿声波沿 方向质点振动速度为方向质点振动速度为 x0coscosAxAputkxutkxc (2-25) (2-25) 质点振动速度幅值质点振动速度幅值 (2-26) (2-26) 0AApuc声波沿声波沿 负方向质点振动速度为负方向质点振动速度为 x0coscosAxAputkxutkxc (2-27) (2-27) 质点振动速度幅值质点振动速度幅值 (2-28) (2-28) 0AApuc n质点振动速度的有效值质点振动速度的有效值 (2-29)(2-29)2Aeuu 0AApuc 2

19、Aeuu 质点振动速度质点振动速度u u与声速与声速c c不同！不同！ 在声场中质点是以速度在声场中质点是以速度u u在振动，这种振动过程中在振动，这种振动过程中声波是以速度声波是以速度c c传播出去。传播出去。n声阻抗率声阻抗率 （或声特性阻抗）：在声场中某（或声特性阻抗）：在声场中某 位置的声压与该位置质点振动的速率之比，位置的声压与该位置质点振动的速率之比， PaPas sm m。 或或 (2-30)(2-30)sZspZu0sZc声阻抗率与声波频率、幅值等无关，仅与媒质密度声阻抗率与声波频率、幅值等无关，仅与媒质密度和声速有关，是媒质固有的一个常数。当声波从一和声速有关，是媒质固有的一

20、个常数。当声波从一种媒质传播到另一种媒质的有效界面时，两种媒质种媒质传播到另一种媒质的有效界面时，两种媒质的声阻抗率将决定声波反射和透射的强度。的声阻抗率将决定声波反射和透射的强度。（三）（三）质点振动速度和质点振动速度和声阻抗率声阻抗率 （四）（四）声能密度声能密度、声强和声功率、声强和声功率 n声能密度：声能密度：单位体积媒质所含的声波能量。单位体积媒质所含的声波能量。n声场中某点总平均声能密度为声场中某点总平均声能密度为 (2-31)(2-31)220epDc 由式（由式（2-312-31）可以看出，在理想媒质中，平面波）可以看出，在理想媒质中，平面波的平均声能密度与距离无关，在传播范围

21、内处处的平均声能密度与距离无关，在传播范围内处处相等，这也是理想媒质的特征之一。相等，这也是理想媒质的特征之一。n声强（声强（ ）：）：在声波传播方向上单位时间内垂在声波传播方向上单位时间内垂直通过单位面积的平均声能量，直通过单位面积的平均声能量，W Wm m2 2。n理想媒质中，声强与声压的关系式理想媒质中，声强与声压的关系式 （2-332-33）20epIc通常影响声强的因素很多。如声源辐射具有一定的指向性，通常影响声强的因素很多。如声源辐射具有一定的指向性，声波在传播过程中会发生反射、折射、扩散衰减和被吸收声波在传播过程中会发生反射、折射、扩散衰减和被吸收等现象，这些因素都使声强随距声源

22、距离的增加而降低，等现象，这些因素都使声强随距声源距离的增加而降低，说明声强与环境有关。说明声强与环境有关。II（四）声能密度、（四）声能密度、声强声强和声功率和声功率 n声功率（声功率（W）：）：声源单位时间内辐射的能量，瓦声源单位时间内辐射的能量，瓦(W)(W)。n自由声场中均匀辐射声源的声功率与声强关系为自由声场中均匀辐射声源的声功率与声强关系为 或或 （2-352-35）I声功率仅是声源总功率中以声波形式辐射出来的一小声功率仅是声源总功率中以声波形式辐射出来的一小部分功率。如一辆汽车在行驶中，当其速度为部分功率。如一辆汽车在行驶中，当其速度为70km/h70km/h时，发出的汽车噪声的

23、声功率只有时，发出的汽车噪声的声功率只有0.1W0.1W数量级。数量级。WIS2200eeeepWSSp uScuc（四）声能密度、声强和（四）声能密度、声强和声功率声功率 （2-342-34）（五）声音的（五）声音的声压级声压级、声强级和声功率级、声强级和声功率级n声压级（声压级（ ）：）：声音的声压与基准声压之比，取以声音的声压与基准声压之比，取以1010为底的对数，再乘以为底的对数，再乘以2020，分贝（，分贝（dBdB）。表达式为）。表达式为 (2-36)(2-36) 式中，式中， 有效声压，有效声压，PaPa； 基准声压，基准声压， 2 21010-5-5PaPa。n将将 2 210

24、10-5-5PaPa代入上式，代入上式， (2-37)(2-37)为了能够较为明显地区分和反映声压的大小程度，采为了能够较为明显地区分和反映声压的大小程度，采用声压级来表征声压，用以衡量声音的相对强弱。用声压级来表征声压，用以衡量声音的相对强弱。 pL020lgppLpp0p0p0p20lg94pLpn声强级（声强级（ ）：）：类比声压级，声强级的定义式为类比声压级，声强级的定义式为 (2-38)(2-38) 式中，式中， 声强，声强， W Wm m2 2 ； 基准声压，基准声压， 1010-12-12PaPa。 W Wm m2 2n将将 1010-12-12 W Wm m2 2代入式代入式(

25、2-38)(2-38)，得，得 (2-39)(2-39)IL010lgIILII0I0I0I10lg120ILI（五）声音的声压级、（五）声音的声压级、声强级声强级和声功率级和声功率级n声功率级声功率级（ ）：）：同样，声功率级定义式为同样，声功率级定义式为 (2-40)(2-40) 式中，式中， 声功率，声功率， W W； 基准声功率，基准声功率， 1010-12-12W W。010lgWWLWWLW0W0W（五）声音的声压级、声强级和（五）声音的声压级、声强级和声功率级声功率级 n点声源：点声源：声源的几何尺寸比声波波长小很多，声源的几何尺寸比声波波长小很多，或测量点离声源相当远，则视为点

26、声源。或测量点离声源相当远，则视为点声源。n球面声波：球面声波：在各向同性均匀媒质中，点声源声在各向同性均匀媒质中，点声源声波向各方向传播的速度相等，形成以声源为中波向各方向传播的速度相等，形成以声源为中心的一系列同心球面，这样的波称为球面声波。心的一系列同心球面，这样的波称为球面声波。 球面声波六六n球面声波的声压与半径球面声波的声压与半径 和时间和时间 的函数关系为的函数关系为 (2-41)(2-41) r 球面声波六六t( , )cos()cos()AAp r ttkrptkrr式中，式中， ， 为球面声波的振幅，与半径为球面声波的振幅，与半径 成反成反比，即离声源越远，声音越小。比，即

27、离声源越远，声音越小。 A A称为声源辐射声波能力常数，与声源几何尺寸和称为声源辐射声波能力常数，与声源几何尺寸和振动速度幅值有关，对一定的点声源，其为常数。振动速度幅值有关，对一定的点声源，其为常数。 AAprAprn球面波质点振动速度球面波质点振动速度(2-43)(2-43)式中，媒质质点振动速度幅值为式中，媒质质点振动速度幅值为 (2-44)(2-44)01cos()cos()AAutkrutkrcr0AAucr式式(2-44)(2-44)表明，球面波与平面波不一样，振动速度幅表明，球面波与平面波不一样，振动速度幅值不是一个常数，而与波的传播距离成反比。值不是一个常数，而与波的传播距离成

28、反比。 球面声波六六 声压级计算七七n声能量可以代数相加声能量可以代数相加n若干声源在某点的总声功率为若干声源在某点的总声功率为n若干声源在某点的总声强若干声源在某点的总声强n声压不能直接相加声压不能直接相加n几个噪声源同时存在时，通常要计算声场中某点几个噪声源同时存在时，通常要计算声场中某点的总声压级，有时还需要计算一个噪声源发出各种的总声压级，有时还需要计算一个噪声源发出各种频率声波的总声压级、总声强级和总声功率级。频率声波的总声压级、总声强级和总声功率级。 123nWWWWW12nIIII22222121nniippppp 声压级计算七七（一）声压级相加（一）声压级相加 （二）声压级相减

29、（二）声压级相减 （三）声压级平均（三）声压级平均 n总声压级总声压级 (2-51)(2-51) 若 ,则 (2-52)式中， 总声压级，dB； 在某点各声源产生的声压级或一个声级 某频率下的声压级，dB； 声压级的总个数。0.1110lg10pinLpiL（一）声压级相加（一）声压级相加 12PPPnPLLLL 101PPLLgnPLiPLnn令令 、 、 为总声压和各声源声压，则为总声压和各声源声压，则 (2-49)(2-49)n根据声压级的定义有根据声压级的定义有 代入上式，得代入上式，得 (2-50)(2-50)n等式两边取对数，并经整理得等式两边取对数，并经整理得总声压级总声压级 (

30、2-51)(2-51) 0.1110lg10pinLptiL（一）声压级相加：式（一）声压级相加：式（2-51） 22222121ntniippppptp1p2p/20010pLpp12/10/10/10/1010101010ptpppnLLLL（一）声压级相加（一）声压级相加 【例例2-12-1】有7台机器工作时，每台在某测点处的声压级都是92dB，求该点的总声压级。 解：根据式(2-52) 92 10lg7100.4(dB) 101PPLLgn【例例2-22-2】在某测点处测得一台噪声源的声在某测点处测得一台噪声源的声压级如下表所示，试求测点处的总声压级。压级如下表所示，试求测点处的总声压

31、级。 解：根据式(2-51) =100.2(dB)中心频率中心频率/Hz/Hz636312512525025050050010001000200020004000400080008000声压级声压级/dB/dB848487879090959596969191858580800.1110lg10pinLpiL8.58.010lg(1010101010101010 )n设两声压级设两声压级 和和 ，且，且 ， - - ，则，则 = = n代入式代入式 (2-50)(2-50)，则有，则有设，设，则，总声压级即可按下式计算则，总声压级即可按下式计算 (2-53)(

32、2-53)n由一系列的由一系列的 ，可得一系列对应的，可得一系列对应的 ，其值见表，其值见表2-32-3和图和图2-42-4。PL【图、表法图、表法】计算总声压级的计算总声压级的1PL2PL1PL2PL2PL1PL1PLPL2PL110.10.1()10lg1010PPPLLLPtL0.11= 10lg(1 10)PLPL120.10.1()10lg(1 10)10lg(1 10)PPPLLLPL1PtPPLLLPLPL【图、表法图、表法】若声源太多若声源太多, ,式式 (2-51)(2-51)计算总声压级较麻烦，通计算总声压级较麻烦，通过式过式 (2-51) (2-51) 得到相关图（图得到

33、相关图（图2-42-4）和表（表）和表（表2-32-3）可简便计算。）可简便计算。表表2-3 2-3 分贝和的附加值分贝和的附加值 PLPL图图2-4 分贝相加曲线分贝相加曲线n(1)把要相加的分贝值从大到小排列，按由大到小的顺序进行计算；n(2)用第1个分贝值减第2个分贝值得 ；n(3)由 查图2-4或表2-3得 ，然后按 ,计算出第1、2个分贝值之和；n(4)用第1、2个分贝和之值再与第3个分贝值相加，依次加下去，直到两分贝之差大于10分贝，可停止相加，此时得到的分贝和即为所求。PL【图、表法图、表法】计算总声压级的步骤计算总声压级的步骤 PLPL1PPPLLLn 很多情况下，由于存在背景

34、噪声，被测很多情况下，由于存在背景噪声，被测 对象的噪声级无法直接测定，只能测到对象的噪声级无法直接测定，只能测到 它们合成的噪声级。此时，要确定被测它们合成的噪声级。此时，要确定被测 对象的声压级，可从测得的总声级中减对象的声压级，可从测得的总声级中减 去背景噪声级后得出。去背景噪声级后得出。（二）声压级相减（二）声压级相减 n若设背景噪声为 、背景噪声和被测对象的总声压级为 、被测对象真实的声压级为 ，则 （2-55）pBL（二）声压级相减二）声压级相减 pLpsL0.10.110lg 1010ppBLLpsL【例例2-32-3】两台机器工作时，在某点测得声压级为两台机器工作时，在某点测得

35、声压级为80dB80dB，其中一台停止工作后，在该点测得的声压级，其中一台停止工作后，在该点测得的声压级为为76dB76dB，求停止工作的机器单独工作时在该点的声，求停止工作的机器单独工作时在该点的声压级。压级。 解：已知 =80dB, =76dB,由式(2-55)得pL=77.8(dB)pBL0.10.110lg 1010ppBLLpsL0.1 800.1 7610lg(1010)【图、表法图、表法】声压级相减简便计算。声压级相减简便计算。 表表 2-4 分贝分贝“相减的修正值相减的修正值”12345678910116.94.450.34/PPBLLd

36、BpsL 图图2-5 分贝相减计算图分贝相减计算图【图、表法图、表法】声压级相减简便计算的声压级相减简便计算的psL n若设修正值若设修正值 , ,将式（将式（2-532-53）、式）、式（2-542-54）代入并整理，得）代入并整理，得 (2-56)(2-56)n由上式可以看出，由上式可以看出， 由可测量的由可测量的 和和 的的差值计算得到，这时差值计算得到，这时 按式按式 即可即可求出。图求出。图2-42-4和表和表2-52-5表示出表示出 与与 各差值各差值所对应的修正值所对应的修正值 。psppsLLL0.1()10lg 1 10ppBLLpsL pLpsLpsLpsppsLLLpsL

37、psLpL【例例2-42-4】在某点测得机器运转时声压级为在某点测得机器运转时声压级为90dB90dB，当机器停止时声压级为当机器停止时声压级为86dB86dB，求机器真实的声压级。，求机器真实的声压级。 解：已知，背景噪声为86dB，机器和背景噪声叠加的声压级为90dB。用图2-5或表2-4计算，则 查图2-5或表2-4，得 =2.3，则机器真实的声压级为pLpBLpsLpsL（三）声压级平均（三）声压级平均 n计算平均声压级的目的计算平均声压级的目的n 计算指向性指数计算指向性指数n 一点多次测量的结果一点多次测量的结果n 计算公式计算公式或或 (2-57(2-57) ) 0.1110lg

38、1010lgpinLpiLn0.11110lg10pinLpiLn 声波的传播特性八八n（一）声波的叠加（一）声波的叠加n（二）声波的反射、透射和折射（二）声波的反射、透射和折射 n（三）噪声在传播中的衰减（三）噪声在传播中的衰减 n（四）声源的指向性四）声源的指向性 n实际遇到的声波不止含有一个频率或一个实际遇到的声波不止含有一个频率或一个声源。这些情况都涉及声波的叠加。声源。这些情况都涉及声波的叠加。n声波的叠加原理是多列声波合成声场的瞬声波的叠加原理是多列声波合成声场的瞬时声压等于每列波瞬时声压之和。即时声压等于每列波瞬时声压之和。即n（一）声波的叠加（一）声波的叠加pipi（2-582

39、-58）式中，式中， 合成声场的瞬时声压，合成声场的瞬时声压，PaPa； 第第 列波的瞬时声压，列波的瞬时声压，PaPa。 121nniipppppn相干波：相干波：具有相同频率、相同振动方向和固具有相同频率、相同振动方向和固定相位差的声波。定相位差的声波。n两列相干波的合成声压为两列相干波的合成声压为 （2-612-61） n合成后的声波仍是一个同频率的声波。合成后的声波仍是一个同频率的声波。n（一）声波的叠加（一）声波的叠加 1.相干波相干波12ppp1122cos()cos()AAptpt0cos()Atptn不相干波：不相干波：具有不同频率，而有固定相位差具有不同频率，而有固定相位差的

40、声波；或者有无规则变化相位差的的声波。的声波；或者有无规则变化相位差的的声波。n不相干波合成总声压与各列波声压的关系式不相干波合成总声压与各列波声压的关系式 （2-702-70）n（一）声波的叠加（一）声波的叠加2222221231nniippppppn声波在传播过程中遇到障碍物、不均匀媒质或者不声波在传播过程中遇到障碍物、不均匀媒质或者不同媒质时，在两媒质的界面会发生反射、折射和透同媒质时，在两媒质的界面会发生反射、折射和透射现象。声波的这些特性与光波相似。射现象。声波的这些特性与光波相似。n（二）声波的反射、透射和折射（二）声波的反射、透射和折射 pp1. 1. 垂直入射声波的反射和透射垂

41、直入射声波的反射和透射iprptpirppp图图2-6 2-6 平面声波的反射和透射平面声波的反射和透射 uutpp1. 1. 垂直入射声波的反射和透射垂直入射声波的反射和透射rpn声压反射系数定义为声压反射系数定义为 （2-802-80）n声压透射系数定义为声压透射系数定义为 （2-812-81）2 21 12 21 1ArpAiPccrPcc声波在分界面上反射和透射的大小与入射、反射和声波在分界面上反射和透射的大小与入射、反射和透射声波声压大小无关。透射声波声压大小无关。2 22 21 12AtpAiPcPcc1. 1. 垂直入射声波的反射和透射垂直入射声波的反射和透射rpn ，声波无反射

42、，是全透射。，声波无反射，是全透射。n ，媒质，媒质比媒质比媒质I“I“硬硬”；n若若 ，声波发生全反射。如，声波从空，声波发生全反射。如，声波从空气中入射到空气与水气中入射到空气与水( (或墙或墙) )的界面上。的界面上。n ，媒质，媒质比媒质比媒质I“I“软软”；n若若 ，在媒质，在媒质I I中，入射声压与反射声压中，入射声压与反射声压在界面处大小相等、相位相反，总声压达到极小，在界面处大小相等、相位相反，总声压达到极小，近似等于零，近似等于零， 而质点速度达到极大，在媒质而质点速度达到极大，在媒质中中无透射声波。无透射声波。1 12 2cc2 21 1cc2 21 1cc1 12 2cc

43、1 12 2cc2. 2. 斜入射声波的反射和折射斜入射声波的反射和折射 iprptpirt图图2-7 2-7 平面声波斜入射的反射和折射平面声波斜入射的反射和折射 2. 2. 斜入射声波的反射和折射斜入射声波的反射和折射反射定律反射定律 反射线与入射线在同一反射线与入射线在同一垂直平面内，且分别位垂直平面内，且分别位于界面法线的两侧，入于界面法线的两侧，入射角与反射角相等，即射角与反射角相等，即 （2-852-85）折射定律折射定律折射线与入射线在同一垂折射线与入射线在同一垂直平面内，入射角正弦与直平面内，入射角正弦与折射角正弦之比等于两种折射角正弦之比等于两种媒质中的声速之比，即媒质中的声

44、速之比，即 （2-862-86）ir12sinsinitccn边界条件：声压连续；质点法向振动速度连续，则有边界条件：声压连续；质点法向振动速度连续，则有2. 2. 斜入射声波的反射和折射斜入射声波的反射和折射it12cc12ccn当当 ，则，则 ，即折射线靠向法线；，即折射线靠向法线；n当当 ，则，则 ，即折射线远离法线。，即折射线远离法线。n可见，两种媒质声速不同，声波将发生折射。就是可见，两种媒质声速不同，声波将发生折射。就是同一种媒质，因某种原因引起声速分布不同，也会同一种媒质，因某种原因引起声速分布不同，也会发生折射。发生折射。n当当 ，总有，总有 ，当，当 9090，即折射波沿界面

45、传播，即折射波沿界面传播， 称为全反射临界角。称为全反射临界角。当当 ，则，则 9090，无透射波，入射波全部，无透射波，入射波全部反射回媒质反射回媒质I I。 it12cctictctct3.3.温度温度及风速对声传播的影响及风速对声传播的影响白天白天夜晚夜晚图图2-8 2-8 温度对声传播的影响温度对声传播的影响 声线不能到达的区域声线不能到达的区域3.3.温度及温度及风速风速对声传播的影响对声传播的影响图图2-9 2-9 风速对声传播的影响风速对声传播的影响 顺风顺风逆风逆风n（三）噪声在传播中的衰减（三）噪声在传播中的衰减 1. 1. 扩散引起的衰减扩散引起的衰减 2. 2. 空气吸收

46、引起的衰减空气吸收引起的衰减 3. 3. 其他原因引起的衰减其他原因引起的衰减 1. 1. 扩散引起的衰减扩散引起的衰减 221120lgpprLLrn(1) 点声源辐射 1pL2pL1r2r221110lgpprLLrn(2) 线声源辐射 l0r0r/ l/ l0rn(3) 矩形面声源 2. 2. 空气吸收引起的衰减空气吸收引起的衰减 2. 2. 空气吸收引起的衰减空气吸收引起的衰减 温度温度/ / 相对湿度相对湿度/ %/ %频频 率率 / Hz/ Hz125125250250500500100010002000200040004000303010102020303050507070909

47、00.00090.00090.00060.00060.00040.00040.00030.00030.00020.00020.0002 0.0002 0.00190.00190.00180.00180.00150.00150.00100.00100.00080.00080.00060.00060.00350.00350.00370.00370.00380.00380.00330.00330.00270.00270.00240.00240.00820.00820.00640.00640.00680.00680.00750.00750.00740.00740.00700.00700.0260.02

48、60.0140.0140.0120.0120.0130.0130.0140.0140.0150.0150.0880.0880.0440.0440.0320.0320.0250.0250.0250.0250.0260.02620201010202030305050707090900.00080.00080.00070.00070.00050.00050.00040.00040.00030.00030.00020.00020.00150.00150.00150.00150.00140.00140.00120.00120.00100.00100.00080.00080.00380.00380.002

49、70.00270.00270.00270.00280.00280.00270.00270.00260.00260.01210.01210.00620.00620.00510.00510.00500.00500.00540.00540.00560.00560.0400.0400.0190.0190.0130.0130.0100.0100.0100.0100.0100.0100.1090.1090.0670.0670.0440.0440.0280.0280.0230.0230.0210.02110101010202030305050707090900.00070.00070.00060.00060.00050.00050.00050.00050.00040.0