噪声与振动控制作业指导书

噪声与振动控制作业指导书TOC\o"1-2"\h\u14815第1章噪声与振动控制基础 3181341.1噪声与振动的定义及分类 4295951.1.1噪声定义 47041.1.2振动定义 491261.1.3噪声分类 4271111.1.4振动分类 483141.2噪声与振动的影响及危害 451651.2.1噪声影响及危害 462691.2.2振动影响及危害 4154321.3噪声与振动控制的基本原理 545811.3.1噪声控制基本原理 552481.3.2振动控制基本原理 528422第2章噪声与振动的测量与评价 5129002.1噪声与振动测量的基本设备 5168122.1.1噪声测量设备 5207612.1.2振动测量设备 5201492.2噪声与振动的测量方法 5264152.2.1噪声测量方法 6273962.2.2振动测量方法 6133522.3噪声与振动的评价标准 6259882.3.1噪声评价标准 6192102.3.2振动评价标准 63545第3章声学基础知识 627433.1声波传播理论 697043.1.1声波的定义与分类 7148233.1.2声波传播方程 7154623.1.3声波传播速度 7276273.1.4声波的衰减与吸收 784523.2声学参数及其测量 7155333.2.1声压级 7263703.2.2声强级 796063.2.3声功率级 7207653.2.4声学参数测量方法 7311983.3声学边界条件 767173.3.1硬边界条件 7209133.3.2软边界条件 8267033.3.3自由边界条件 865193.3.4复合边界条件 825387第4章振动控制技术 8312254.1振动源识别与诊断 8305904.1.1振动源分类 882154.1.2振动源识别方法 8199684.1.3振动诊断技术 8275434.2隔振技术 83994.2.1隔振原理 813804.2.2隔振设计方法 8130214.2.3隔振装置及应用 884364.3减振材料及器件 9201834.3.1减振材料 924744.3.2减振器件 9176424.3.3减振器件的应用 925708第5章吸声材料与结构 953315.1吸声材料分类及特性 937825.1.1天然纤维吸声材料 960535.1.2合成纤维吸声材料 941785.1.3无机吸声材料 9179465.1.4有机吸声材料 9307875.1.5复合吸声材料 937065.2吸声结构设计 1041495.2.1吸声层厚度 1078255.2.2吸声材料布局 10222105.2.3结构刚度 10272835.2.4空气层设计 1018905.3吸声功能测试与评价 10163505.3.1吸声系数测试 10252475.3.2吸声量测试 10273775.3.3吸声功能评价 10165545.3.4质量控制 1129215第6章噪声与振动控制工程设计 1125136.1噪声与振动控制工程概述 11129886.1.1工程背景 11193026.1.2控制目标 11237716.1.3主要任务 1153946.2控制方案设计原则与方法 11270956.2.1设计原则 11270646.2.2设计方法 11195126.3工程实例分析 12103056.3.1城市轨道交通噪声与振动控制 12193846.3.2工业企业噪声与振动控制 12133316.3.3公路交通噪声与振动控制 1222127第7章建筑声环境设计 1387087.1建筑声环境概述 1362637.2建筑声学设计原则 1356297.2.1合理布局 13300787.2.2声源控制 1378577.2.3声传播控制 1372047.2.4吸声处理 1320677.2.5隔声处理 13269097.3建筑声环境模拟与评价 1388157.3.1声学模拟 13164787.3.2声学评价 1411086第8章交通噪声与振动控制 14299388.1交通噪声与振动的特点 14119288.1.1噪声特性 14235858.1.2振动特性 14106308.2交通噪声与振动控制技术 14202328.2.1噪声控制技术 14180188.2.2振动控制技术 14137928.3交通噪声与振动控制工程实践 15325648.3.1工程案例 15211188.3.2工程效果评价 1599198.3.3工程经验总结 1527604第9章工业噪声与振动控制 1547329.1工业噪声与振动的特点 15190689.1.1噪声特点 15136979.1.2振动特点 15139719.2工业噪声与振动控制技术 16152119.2.1噪声控制技术 16269879.2.2振动控制技术 16275869.3工业噪声与振动控制工程案例 16148209.3.1案例一：某工厂磨床噪声控制 1685739.3.2案例二：某发电厂锅炉振动控制 16164869.3.3案例三：某钢铁厂高炉噪声与振动控制 1616259第10章噪声与振动控制法规与政策 172248210.1国内外噪声与振动控制法规概述 17470610.1.1国内噪声与振动控制法规 171917910.1.2国外噪声与振动控制法规 172062710.2噪声与振动控制标准体系 171484710.2.1国家标准 171382510.2.2行业标准 172530310.2.3地方标准 172373110.3噪声与振动控制政策与发展趋势 17133910.3.1政策措施 171734210.3.2发展趋势 18第1章噪声与振动控制基础1.1噪声与振动的定义及分类1.1.1噪声定义噪声是指任何不受欢迎的声音，它可能来源于各种机械、电磁、气动等因素。噪声通常是一种随机或非周期性的声波，可能对人类健康、工作效率及生活质量产生负面影响。1.1.2振动定义振动是指物体围绕其平衡位置做周期性或非周期性的往复运动。振动可以是由机械、电磁、流体动力等外界因素引起的。1.1.3噪声分类噪声按来源可分为以下几类：（1）空气动力噪声：由流体（如空气）运动引起的噪声，如飞机、汽车等。（2）机械噪声：由固体振动引起的噪声，如机械设备、建筑结构等。（3）电磁噪声：由电磁场变化引起的噪声，如变压器、电动机等。1.1.4振动分类振动按性质可分为以下几类：（1）自由振动：不受外力影响的振动，如弹簧振子。（2）强迫振动：受外力周期性作用产生的振动，如受迫振动筛。（3）阻尼振动：因介质阻尼作用使振动能量逐渐衰减的振动。1.2噪声与振动的影响及危害1.2.1噪声影响及危害噪声对人体的影响主要包括：（1）生理影响：长期处于高噪声环境中，可能导致听力损伤、心血管疾病、内分泌紊乱等。（2）心理影响：噪声可能导致心理压力、焦虑、抑郁等心理问题。（3）工作效率降低：噪声会影响人的注意力、记忆力等，从而降低工作效率。（4）生活质量下降：噪声影响人们的休息、学习和生活质量。1.2.2振动影响及危害振动对人体的影响主要包括：（1）生理影响：长期接触振动，可能导致神经系统、心血管系统、骨骼和肌肉等方面的疾病。（2）心理影响：振动可能导致心理不适、紧张、恐惧等心理反应。（3）设备损害：振动可能导致设备疲劳、松动、精度降低等，影响设备使用寿命。1.3噪声与振动控制的基本原理1.3.1噪声控制基本原理（1）源头上控制：改进设计，降低噪声产生。（2）传播过程中控制：采用隔声、吸声、消声等措施，降低噪声传播。（3）接收端控制：采用个体防护、合理布局等方法，降低噪声对人的影响。1.3.2振动控制基本原理（1）源头上控制：优化结构设计，减少振动产生。（2）传播过程中控制：采用减振、隔振、阻尼处理等措施，降低振动传播。（3）接收端控制：合理设计支承、基础等，降低振动对设备和工作环境的影响。第2章噪声与振动的测量与评价2.1噪声与振动测量的基本设备噪声与振动的测量依赖于精确、可靠的仪器设备。以下是进行此类测量所需的基本设备：2.1.1噪声测量设备声级计：用于测量声音的声压级，可选用积分声级计以获得等效连续声级。麦克风：用于接收声波信号，应具有良好的频率响应特性和灵敏度。声学校准器：用于对声级计和麦克风进行校准，保证测量的准确性。2.1.2振动测量设备振动传感器：包括加速度计、速度传感器和位移传感器，用于捕捉结构或机器的振动响应。振动分析仪：用于分析传感器采集到的振动数据，得到频率、振幅等参数。信号放大器：有时需要将传感器输出的微弱信号放大，以供分析仪使用。2.2噪声与振动的测量方法准确的测量方法对于获取可靠的噪声与振动数据。2.2.1噪声测量方法现场测量：在噪声源附近直接使用声级计进行测量，应考虑背景噪声和气象条件的影响。远程测量：通过预先布置的麦克风阵列进行远程声学监测，适用于大型区域的噪声评估。时间域分析：记录不同时间点的声级，进行声环境变化的动态分析。2.2.2振动测量方法手持测量：使用便携式振动分析仪和传感器进行现场测量。固定安装测量：在设备或结构的关键位置固定安装传感器，进行长期监测。频谱分析：对振动信号进行频谱分析，识别出主要的频率成分和相应的振动水平。2.3噪声与振动的评价标准噪声与振动的评价标准是根据环境保护、职业健康和机械设备功能等方面的要求制定的。2.3.1噪声评价标准环境噪声标准：如GB30962008《声环境质量标准》，规定了不同功能区昼间和夜间的噪声限值。职业噪声标准：如GBZ2.22007《工作场所有害因素职业接触限值第2部分：物理因素》，规定了工作场所噪声的职业接触限值。2.3.2振动评价标准机械振动标准：如GB/T134682008《机械振动确定机器振动烈度的测量方法》，提供了振动烈度的测量和评价方法。结构振动标准：如GB500112010《建筑抗震设计规范》，规定了建筑结构在地震作用下的振动功能要求。通过上述测量和评价方法，可以对噪声与振动进行科学、系统的监测与评估，为控制措施的制定提供依据。第3章声学基础知识3.1声波传播理论3.1.1声波的定义与分类声波是一种机械波，由介质中的粒子振动引起，能够在固体、液体和气体中传播。根据声波的传播特性，可分为纵波、横波和表面波。3.1.2声波传播方程声波传播方程描述了声波在介质中的传播规律，包括波动方程、连续性方程、动量方程和能量方程。这些方程从数学上揭示了声波的传播速度、衰减、反射和折射等现象。3.1.3声波传播速度声波在不同介质中的传播速度不同，与介质的密度、弹性模量和泊松比等因素有关。声波在空气中的传播速度约为340m/s。3.1.4声波的衰减与吸收声波在传播过程中，会受到介质的衰减与吸收作用。衰减与吸收的原因包括粘滞性、热传导、分子散射和介质边界条件等。3.2声学参数及其测量3.2.1声压级声压级是描述声场强度的一种量度，以分贝（dB）为单位。声压级的大小与声波振动的幅度、频率和传播距离有关。3.2.2声强级声强级是描述声波在单位时间内传递给单位面积的能量的量度，以分贝（dB）为单位。声强级与声压级、频率和介质的特性有关。3.2.3声功率级声功率级是描述声源在单位时间内向外辐射的声能量的量度，以分贝（dB）为单位。声功率级与声源的类型、尺寸和辐射特性有关。3.2.4声学参数测量方法声学参数的测量方法包括声压级测量、声强级测量、声功率级测量等。测量设备有麦克风、声级计、声强计等。3.3声学边界条件3.3.1硬边界条件硬边界条件是指声波在遇到固体表面时，反射波与入射波具有相同的声压级和相位。硬边界条件的声学处理方法包括隔声、吸声和反射。3.3.2软边界条件软边界条件是指声波在遇到柔软多孔材料时，部分能量被吸收并转化为热能。软边界条件的声学处理方法包括吸声、隔声和消声。3.3.3自由边界条件自由边界条件是指声波在遇到开放空间时，无反射、无吸收的自由传播状态。自由边界条件的声学处理方法主要包括声屏障和声屏障设计。3.3.4复合边界条件复合边界条件是指声波在遇到多种介质时，产生反射、折射、吸收等多种现象。复合边界条件的声学处理方法包括声学复合材料设计和声学环境模拟。第4章振动控制技术4.1振动源识别与诊断4.1.1振动源分类本章首先对振动源进行分类，主要包括机械振动源、流体诱导振动源、电磁振动源等。了解不同类型振动源的特点，有助于针对性地开展振动控制工作。4.1.2振动源识别方法本节介绍振动源的识别方法，包括直接观测法、频谱分析法、模态分析法等。通过这些方法，可以有效地找到振动源并进行诊断。4.1.3振动诊断技术本节介绍振动诊断技术，主要包括振动信号的采集、处理和分析。重点阐述振动信号的时域分析、频域分析及倒频谱分析等方法。4.2隔振技术4.2.1隔振原理本节阐述隔振技术的基本原理，包括弹性支承、阻尼器、弹性元件等组成部分。隔振技术通过降低振动传递率，达到控制振动的目的。4.2.2隔振设计方法本节介绍隔振设计方法，包括等效刚度法、传递率法、优化设计法等。隔振设计应根据实际工况，选择合适的设计方法，保证隔振效果。4.2.3隔振装置及应用本节介绍常见的隔振装置，如橡胶隔振器、弹簧隔振器、空气弹簧等，并分析其适用范围和优缺点。4.3减振材料及器件4.3.1减振材料本节介绍减振材料，包括橡胶、硅胶、聚氨酯等。这些材料具有良好的吸振功能，可用于制作减振器件。4.3.2减振器件本节介绍常见的减振器件，如减振垫、减振支架、减振器等。这些器件可根据实际需求进行选择，以实现良好的减振效果。4.3.3减振器件的应用本节通过实例分析，阐述减振器件在不同场合的应用，如机械设备、建筑结构、车辆等领域的振动控制。第5章吸声材料与结构5.1吸声材料分类及特性吸声材料在噪声与振动控制中起到关键作用，其分类及特性如下：5.1.1天然纤维吸声材料天然纤维吸声材料主要包括棉、麻、羊毛等，具有生物降解性、良好的吸声功能和隔热功能。此类材料适用于对环保和舒适度要求较高的场所。5.1.2合成纤维吸声材料合成纤维吸声材料包括聚酯、尼龙、丙烯酸等，具有耐磨、耐腐蚀、易加工等特点，适用于恶劣环境下的噪声控制。5.1.3无机吸声材料无机吸声材料主要包括玻璃棉、岩棉、矿棉等，具有较高的吸声系数和良好的耐热性、防火功能，适用于高温、防火要求较高的场所。5.1.4有机吸声材料有机吸声材料包括聚氨酯、聚苯乙烯、聚丙烯等，具有轻质、柔软、易于加工等特点，适用于各类噪声控制场合。5.1.5复合吸声材料复合吸声材料是将多种吸声材料组合在一起，发挥各自优势，提高吸声效果。如将天然纤维与合成纤维、无机吸声材料与有机吸声材料进行复合。5.2吸声结构设计吸声结构的设计应根据实际应用场景和吸声需求进行，以下为吸声结构设计原则：5.2.1吸声层厚度吸声层厚度对吸声效果具有重要影响。一般而言，吸声层厚度越大，吸声功能越好。但厚度过大，可能导致结构复杂、成本增加。应根据实际需求确定合适的吸声层厚度。5.2.2吸声材料布局吸声材料的布局应考虑声波传播路径和吸声效果。可采用蜂窝状、层叠状、波纹状等布局方式，提高吸声效果。5.2.3结构刚度吸声结构应具有一定的刚度，以保证其在声波作用下的稳定性。同时刚度对吸声功能也有一定影响，应合理选择材料及结构形式。5.2.4空气层设计在吸声结构中设置空气层，可提高吸声效果。空气层厚度、形状等因素对吸声功能有较大影响，需结合实际情况进行优化设计。5.3吸声功能测试与评价吸声功能测试与评价是保证噪声与振动控制效果的关键环节，以下为吸声功能测试与评价方法：5.3.1吸声系数测试吸声系数是衡量吸声材料功能的重要参数，可通过驻波管法、混响室法等测试方法进行测定。5.3.2吸声量测试吸声量测试主要用于评估吸声结构的整体功能，可采用声压级降低法、声能吸收法等方法进行。5.3.3吸声功能评价根据吸声系数、吸声量等测试结果，结合实际应用场景，对吸声材料及结构进行综合评价。评价内容包括吸声效果、环保性、耐久性、经济性等方面。5.3.4质量控制为保证吸声材料及结构的质量，应加强生产、施工过程的质量控制，严格按照相关标准进行检测和验收。同时对吸声功能进行定期监测，及时发觉并解决问题。第6章噪声与振动控制工程设计6.1噪声与振动控制工程概述6.1.1工程背景我国经济的快速发展和城市化进程的加快，噪声与振动污染问题日益严重。为了改善人民生活环境，保障人民身心健康，噪声与振动控制工程设计显得尤为重要。本章主要介绍噪声与振动控制工程的基本概念、目标及主要任务。6.1.2控制目标噪声与振动控制工程的目标主要包括：降低噪声与振动的排放强度，达到国家和地方相关标准要求；保护敏感目标，如居民区、学校、医院等，使其免受噪声与振动的污染；提高人民生活质量，营造舒适、安静的生活环境。6.1.3主要任务噪声与振动控制工程的主要任务包括：开展噪声与振动污染源调查及评价；制定合理的控制方案；进行工程设计、施工及验收；实施运行维护及效果评估。6.2控制方案设计原则与方法6.2.1设计原则（1）科学合理：根据噪声与振动污染的特点和规律，制定科学、合理的控制方案。（2）综合治理：结合工程实际情况，采取多种控制措施，实现噪声与振动的综合整治。（3）经济适用：在满足控制效果的前提下，力求降低工程投资和运行成本。（4）可持续发展：充分考虑环境保护、资源节约和生态平衡，实现经济、社会和环境协调发展。6.2.2设计方法（1）源头控制：针对噪声与振动的产生环节，采取减振、隔声、吸声等措施，降低污染源的排放强度。（2）传播途径控制：通过设置隔声屏障、减振沟、吸声墙面等，阻断噪声与振动的传播途径。（3）敏感目标保护：对敏感目标采取防护措施，如设置隔声窗、减振吊顶等，降低噪声与振动对敏感目标的影响。（4）系统优化：结合工程实际情况，优化组合各种控制措施，实现最佳控制效果。6.3工程实例分析以下列举三个不同类型的噪声与振动控制工程实例，分析其控制方案及效果。6.3.1城市轨道交通噪声与振动控制某城市轨道交通工程，针对沿线居民区的噪声与振动污染问题，采取了以下控制措施：（1）列车采用减振轨道，降低振动源排放。（2）沿线设置声屏障，减少噪声传播。（3）对敏感目标采取隔声窗、减振吊顶等防护措施。通过实施上述控制措施，有效降低了轨道交通对沿线居民区的影响，达到了国家和地方相关标准要求。6.3.2工业企业噪声与振动控制某工业企业，针对生产过程中产生的噪声与振动污染，采取了以下控制措施：（1）对噪声源进行改造，采用隔声、吸声等材料降低噪声排放。（2）设置减振支架，减少设备振动传递。（3）厂房采用封闭式设计，降低噪声与振动对周边环境的影响。通过以上措施，企业周边的噪声与振动污染得到了有效控制，改善了周边居民的生活环境。6.3.3公路交通噪声与振动控制某高速公路工程，针对沿线居民的噪声与振动污染问题，采取了以下控制措施：（1）采用低噪声路面材料，降低车辆行驶产生的噪声。（2）设置声屏障，减少噪声传播。（3）对敏感目标采取隔声窗等防护措施。通过实施上述控制措施，高速公路沿线的噪声与振动污染得到了有效治理，保障了周边居民的正常生活。第7章建筑声环境设计7.1建筑声环境概述建筑声环境是指建筑物内部及周围区域的声学特性，它直接影响人们的舒适度、工作效率和身心健康。本章主要讨论建筑声环境的设计，旨在为建筑设计师和工程师提供有关声学设计的理论依据和实际操作指导。建筑声环境设计涉及声源控制、声传播控制、吸声处理、隔声处理等方面，以实现室内外良好的声环境。7.2建筑声学设计原则7.2.1合理布局（1）建筑物内部空间布局应考虑声学要求，避免产生声学缺陷，如声聚焦、声驻波等。（2）功能区域应根据噪声敏感程度进行合理划分，降低相互之间的干扰。（3）合理利用地形、地貌和绿化等自然条件，降低外部噪声对建筑物的影响。7.2.2声源控制（1）选择低噪声设备，降低声源强度。（2）设计时考虑声源设备的安装位置和方向，减少对室内外环境的影响。7.2.3声传播控制（1）合理选择建筑材料和构造方式，提高建筑物的隔声功能。（2）利用声屏障、声隧洞等设施，降低声传播过程中的衰减。7.2.4吸声处理（1）室内装修材料应具有良好的吸声功能，降低室内噪声。（2）合理设置吸声设施，如吸声板、吸声帘等。7.2.5隔声处理（1）门窗、墙体等构件应具备良好的隔声功能，减少外部噪声的传入。（2）利用隔声罩、隔声屏等设施，提高隔声效果。7.3建筑声环境模拟与评价7.3.1声学模拟（1）利用计算机辅助设计软件，对建筑声环境进行模拟分析。（2）分析建筑声学参数，如声级、混响时间、声场分布等。7.3.2声学评价（1）参照相关标准，对建筑声环境进行评价。（2）结合实际情况，提出改进措施，优化建筑声环境。通过以上建筑声环境设计原则和模拟评价方法，可以为建筑物创造一个舒适、安静的声环境，提高人们的生活和工作质量。第8章交通噪声与振动控制8.1交通噪声与振动的特点交通噪声与振动主要来源于交通工具的发动机、轮胎与路面的摩擦以及气流的作用。其特点如下：8.1.1噪声特性（1）噪声级较高，一般可达7090dB（A）；（2）频带较宽，以中低频为主；（3）具有明显的昼夜变化和季节性变化；（4）与交通流量、车型、速度等因素密切相关。8.1.2振动特性（1）振动幅度较小，频率较低；（2）传播距离较远，影响范围较大；（3）与路面状况、车辆类型、速度等因素有关；（4）对建筑物和基础设施的损害具有累积性。8.2交通噪声与振动控制技术8.2.1噪声控制技术（1）声源控制：改进发动机设计，降低排放噪声；采用低噪声轮胎，减少轮胎与路面的摩擦噪声；（2）传播途径控制：设置隔音屏障、绿化带等；（3）受体保护：采用隔声窗、吸声材料等降低室内噪声。8.2.2振动控制技术（1）减振措施：采用减振路面、隔振支座等；（2）隔振措施：设置隔振沟、隔振墙等；（3）加固措施：对建筑物和基础设施进行加固处理。8.3交通噪声与振动控制工程实践8.3.1工程案例（1）城市快速路隔音屏障工程；（2）地铁沿线振动隔离工程；（3）机场周边噪声治理工程。8.3.2工程效果评价（1）噪声控制效果：通过现场监测，评价工程实施前后的噪声级变化；（2）振动控制效果：通过振动加速度测量，评价工程实施前后的振动幅值变化；（3）综合效益评价：从环境、社会和经济三个方面综合评价工程实施的效益。8.3.3工程经验总结（1）结合实际情况，合理选择噪声与振动控制技术；（2）充分考虑交通流量、车型、速度等因素，制定针对性措施；（3）加强工程管理与维护，保证长期效果；（4）注重生态环境与景观协调，提高工程整体质量。第9章工业噪声与振动控制9.1工业噪声与振动的特点9.1.1噪声特点工业噪声主要来源于机器设备运行时的机械振动、流体动力作用以及电磁作用等。其特点如下：（1）噪声频带宽，涵盖低频、中频和高频范围；（2）噪声级高，对周围环境和人员影响较大；（3）噪声具有突发性、连续性和周期性等特点；（4）噪声源分布广泛，控制难度大。9.1.2振动特点工业振动主要来源于机械设备的不平衡、共振、冲击等。其特点如下：（1）振动频率范围广，包括低频、中频和高频振动；（2）振动幅度大，对设备功能和寿命产生影响；（3）振动传播距离远，容易影响周边环境和设备；（4）振动源复杂多样，控制措施需针对性强。9.2工业噪声与振动控制技术9.2.1噪声控制技术（1）吸声技术：利用吸声材料或结构降低噪声传播过程中的声能；（2）隔声技术：采用隔声材料、隔声结构或隔声屏障等减少噪声传播；（3）消声技术：通过消声器、消声室等设备降低噪声源强度；（4）减振技术：采用减振器、减振材料等方法降低振动幅度；（5）声屏障技术：在噪声传播路径上设置声屏障，阻挡噪声传播。9.2.2振动控制技术（1）减振技术：采用减振器、减振材料等方法降低振动幅度；（2）隔振技术：利用隔振支撑、隔振垫等设备减少振动传递；（3）阻尼减振技术：通过添加阻尼材料或结构，消耗振动能量；（4）动态平衡技术：调整设备旋转部件的平衡，降低振动源；（5）模态分析技术：分析设备振动特性，制定相应的振动控制措施。9.3工业噪声与