【正文】 和干涉 ?反射和折射 —— 溫度和風(fēng)速 圖 35 聲在空氣中傳播的折射 溫度增加 溫度降低 聲源 白天 地面吸收太陽熱能，自地面向上，溫度降低，聲速變小 夜晚 地面溫度下降的快，靠近地面聲速小 風(fēng)速 順風(fēng) — 聲速隨高度增加 逆風(fēng) — 有聲影區(qū) 風(fēng)速 聲影區(qū) 聲波的發(fā)射、折射、 繞射和干涉 ?繞射和干涉 當(dāng)聲波頻率低、波長較長、 障礙物尺寸比波長小 得多時，聲波將 繞過 障礙物繼續(xù)向前傳播。 如電動機、變壓器等產(chǎn)生的噪聲。 在控制低頻聲和高頻聲的技術(shù)措施上不同。 ?x=Asin(2πft+φ0) 這三個物理量是互相獨立的。 振動與聲波 振動與聲波 ?敲擊鑼面時，鑼面 向外 （右）運動，靠近鑼面的空氣受壓縮，空氣介質(zhì)的 質(zhì)點密集 ，空氣 密度加大 ；當(dāng)鑼面向內(nèi)（左）運動時，又使這部分空氣介質(zhì)體積增大，質(zhì)點變稀，空氣密度減小。 礦山安全條例第五十四條規(guī)定： “井下工人作業(yè)地點，噪聲不得超過 90分貝 (A)。 ?很多信息是通過聲音傳播的，如唱歌 人的心情，說話 人的感情或意愿，聽到火車聲音 反應(yīng)等。聲波傳播方向稱為 聲線 。 ?在 空氣 中的傳播速度與溫度有關(guān)， 0℃ 332m/s，每升高 1 ℃ ，聲速約增加 。 噪聲 ?聲源 不同 空氣動力性噪聲 機械性噪聲 電磁性噪聲 由于撞擊、摩擦、交變的機械應(yīng)力作用下，機械的金屬板、軸承、齒輪等發(fā)生振動而產(chǎn)生的。 與自由聲場完全相反，聲波接近全反射。 聲波的自然衰減 ?聲波在任何聲場中傳播都會有衰減，原因有二： 一是聲波傳播中，波前的面積隨傳播距離的增加而不斷擴大，使 單位面積上通過的聲能相應(yīng)減少 ，這種隨距離增加而衰減，叫 擴散衰減 。牛頓 /米 2或帕（ Pa） ?聲壓越大，人耳感覺越響，反之則小。 ?聲強級 LI＝ 10lgI/I0 LI—— 聲強率級（ dB）； I—— 聲強（ W/m2） 。 LW=10lgW/W0 W0— 基準(zhǔn)聲功率， 1000Hz時純音的聞閾聲強為 1012W。 ?Lp=Lp1N， N值隨 L1L2而變化，經(jīng)計算各 L1L2相應(yīng) N值，見下表。 頻譜分析 ?目前，常用的倍頻程中心頻率： 、 6 12 250、500、 1000、 202 4000、 8000、 16000，單位為 Hz。如：空氣壓縮機和汽車內(nèi)的噪聲，聲壓級都是 90dB，但對人耳的感覺，前者比后者要響，只因為前者是高頻音，后者是低頻音。 ?凡在 同一條曲線 上各點，代表著 不同頻率和聲壓級 但 響度相同 ，每條等響曲線所代表響度級（方）值的大小，是由該曲線在 1000Hz時的聲壓級的 dB值而定的。 ?當(dāng)聲壓級 高于 100dB時，等響曲線已漸拉平。 【 例 】 長寧號客輪機艙噪聲測定如下： 中心頻率 63 125 250 500 1000 2000 4000 6000 聲壓級 42 40 47 54 60 58 60 72 響度指數(shù) 解：總響度 St=Sm+() =24 sone 再將總響度 24sone，換算成響度級為 86phon。 圖 415 幾種計權(quán)網(wǎng)絡(luò)的頻率響應(yīng) 計權(quán)網(wǎng)絡(luò)和 A聲級 A聲級： ?可用儀器直接測量。 ?整理時聲級 從小到大排列 ，分成 5dB一段并以中心聲級表示，可列成表格。 噪聲評價數(shù) NR ?國外普遍采用 A聲級作為噪聲的評價標(biāo)準(zhǔn)，因為它是對噪聲的 所有頻率的綜合反映 ，而且 很容易測量 。 噪聲評價數(shù) NR ?如果需要求出某一噪聲的評價數(shù)，可將測得倍頻程聲級回程頻譜圖與 NR曲線族放在一起，噪聲個頻帶聲壓級的頻譜析線最高接觸到的一條 NR曲線，這條 NR曲線就是該噪聲的評價數(shù)。 影響礦山安全生產(chǎn)和降低礦山勞動生產(chǎn)率 礦工在嘈雜環(huán)境里工作，心情煩躁，容易疲乏，反應(yīng)遲鈍，注意力不集中，影響工作進度和質(zhì)量，也容易引起工傷事故；由于噪聲的掩蔽效應(yīng)，使礦工聽不到事故的前兆和各種警戒信號，更容易發(fā)生事故。 ?若接受噪聲不是某一個固定聲級，則噪聲暴露率應(yīng)按 具體的聲級 和相應(yīng)的 暴露時間 進行計算。 ?聲級計一般分為 普通聲級計 和 精密聲級計 兩種。 指示器 A A C B 濾波器 傳聲 器 前置放大器 計權(quán)網(wǎng)絡(luò) 輸出放大器 檢波器 輸出 ?由傳聲器、放大器、計權(quán)網(wǎng)絡(luò)、指示表頭等部分組成。 噪聲測量方法 ?進行測量時，應(yīng)將傳聲器 盡量接近機器的輻射面 ，這樣可使噪聲的直達聲場足夠大，而其他噪聲源的干擾相對較??； ?測量前，應(yīng)首先檢查聲級計的 電池電壓是否滿足 要求，并用活塞發(fā)聲器對聲級計進行校正； ?測量噪聲要 避免風(fēng)、雨、雪的干擾 ，若風(fēng)力在三級以上時，要在聲級計傳聲器上加防風(fēng)罩；大風(fēng)天氣（ 5級以上）應(yīng)停止測量； ?手持儀器進行測量，應(yīng)盡可能使儀器 離開身體 ，傳聲器距離地面，離房屋或墻壁 23m，以避免反射聲的影響； ?在測定時，若本底噪聲 小于被測噪聲 10dB以上 ，則本底噪聲的影響可忽略。 ?而采用內(nèi)耗大的 高分子材料或高阻尼合金 就不同了，如錳 銅 鋅合金，它的晶體內(nèi)部存在一定的 可動區(qū) ，當(dāng)它受到作用力時，合金內(nèi)摩擦將引起振動滯后損耗效應(yīng)，使振動能轉(zhuǎn)化為熱能而耗散掉，因此，在同樣作用力的激發(fā)下，減振合金比一般合金輻射的噪聲小得多。 ?如一臺齒輪轉(zhuǎn)速為 1000r/min的條件下，當(dāng)齒輪誤差從17um降為 5um時，則其噪聲可降低 8dB。 ? 利用綠化，改善環(huán)境的同時，降低噪聲。 ? 直達聲和反射聲的疊加，加強了室內(nèi)噪聲的強度。材料的這種吸聲能力通常用吸聲系數(shù) α來表示： ?不同的材料具有不同的吸聲系數(shù)，一般介于 01之間。即： 聲源性質(zhì)、聲源所處位臵、房間體積、形狀 以及 房間內(nèi)表面的吸聲條件 ，都會造成室內(nèi)各點噪聲級的差異。 Q：聲源的指向性因數(shù)。 ?若該點與聲源相聚足夠遠，噪聲 以反射聲為主 ， ，此時噪聲降低值為： 一般在具有直達聲和反射聲形成的 穩(wěn)態(tài)聲場 的房間內(nèi)，其平均吸聲減噪量可表示為： 或 吸聲處理 ?實際工程中測量室內(nèi)吸聲減噪效果常采用 混響時間法 ，是利用反射聲衰減的時間長短 進行計算。只有在原來房間的平均吸聲系數(shù)不大時，增加吸聲系數(shù)才有明顯效果。 ?當(dāng)入射聲波射到板面，激勵板面振動，從而引起薄板和空氣層這一系統(tǒng)振動。 穿孔板共振吸聲結(jié)構(gòu) ?穿孔板孔頸處空氣柱往復(fù)運動，速度、幅值達最大值，摩擦與阻尼也最大。 ?微穿孔板是近年發(fā)展起來的新型吸聲結(jié)構(gòu)，特別適用高溫、高速和潮濕等條件下的吸聲處理。 ?在吸聲處理上，還有一些其他的吸聲結(jié)構(gòu)可以采用，如薄膜吸聲結(jié)構(gòu)，簾幕吸聲結(jié)構(gòu)以及吸聲尖劈等。 ?透聲系數(shù) τ： τ=EZ/Ei EZ— 透過墻體的聲能， Ei— 入射聲能 ?實際工程中，測定透聲系數(shù)不是很方便，故多用 透聲損失 TL表示，單位 dB。 隔聲結(jié)構(gòu) ?隔聲罩： 這是目前抑制機械噪聲的較好辦法，如柴油機、電動機、空壓機、球磨機等可用隔聲罩降低噪聲。 步驟： ?選擇組成墻、門、窗的材料，查出各自隔聲量 TL，求出各自透聲系數(shù)： ?計算綜合隔聲量： ?計算組成墻、門、窗的面積 S S S3； ?計算隔聲間綜合透聲系數(shù) τ； 隔聲結(jié)構(gòu) 【例 】設(shè)計一隔聲間，墻隔聲量 TL=20dB，面積 S1=8m2，門隔聲量TL=10dB，面積 S2=2m2，求隔聲間綜合聲量 多少？ 解：綜合透聲系數(shù)為： 若 墻 隔聲量從 20dB提高到 50dB，其他情況不變，則綜合隔聲量達 17dB，僅提高 ； 若 門 隔聲量由 10dB提高到 15dB，其他情況不變，則綜合隔聲量達，提高 。 ?隔聲屏具有不妨礙機器散熱和工人檢修、維護等優(yōu)點，因此，它幾乎在防治 各種機器設(shè)備噪聲上都可采用 。 隔聲屏減噪量的計算 中心頻率 Hz 63 125 250 500 1000 2021 4000 波長 m N 衰減量 dB 9 10 13 16 19 21 24 27 噪聲控制 前面兩種：吸聲、隔聲，要求把聲源密閉起來，否則效果不佳。具有一定的剛度和較長的使用壽命，便于現(xiàn)場安裝和無再生噪聲。 ?若要提高消聲量，可增加通道長度或縮小截面面積。 ?抗性消聲器具有良好的中、低頻消聲特性，且能在高溫、高速、脈動氣流條件下工作。 ?當(dāng) sinKL=π/2的奇數(shù)倍時， sin2KL=1，消聲量最大。故 m不能太大，應(yīng)兼顧消聲量與消聲頻率范圍。 改善擴張室消聲性能的辦法 ?內(nèi)接管： 將擴張室的入口管和出口管分別插入擴張室內(nèi)，如圖。 ?擴張室消聲器除了上限頻率還有下限頻率 fr： S為連接管的截面積， m2； V為擴張室的體積， m3； L為連接管的長度。當(dāng) sin2KL=1時，有 設(shè)計單節(jié)擴張室消聲器應(yīng)注意問題 ])1(411l g [10L 2mm ???? 如果要求消聲器有明顯的消聲效果， m就必須有足夠大的數(shù)值。 擴張室消聲器 ?又叫膨脹室消聲室，由連管和擴張室組成。 阻性消聲器 ?消聲器的消聲量 ΔL與消聲系數(shù)有很大關(guān)系，而消聲系數(shù)主要由襯貼材料的吸聲系數(shù)決定。 阻性消聲器 ?利用鋪設(shè)在氣流通道內(nèi)壁上的多孔材料來吸收聲能。將其安裝在氣流通道上便可控制和降低空氣動力性噪聲。 圖中縱坐標(biāo)為噪聲衰減量，橫坐標(biāo)是菲涅爾數(shù) N。 在隔聲間對于結(jié)構(gòu)上的孔洞縫隙必須進行密封處理，否則隔聲效果大大降低，若需開通風(fēng)口散熱時，必須安裝消聲器。 隔聲結(jié)構(gòu) ? 設(shè)計隔聲罩的隔聲量可用下式估算： 隔聲結(jié)構(gòu) 隔聲罩的實際隔聲量， dB； 隔聲構(gòu)件平均隔聲量， dB； 罩內(nèi)表面的平均吸聲系數(shù)。 ?同一隔聲墻，對于不同頻率聲音，隔聲性能不同。 ?隔聲原理 ：用隔聲結(jié)構(gòu)把噪聲源封閉起來，使噪聲局限在一個小的空間里，把這種隔聲結(jié)構(gòu)稱為 隔聲罩 ；也可以把需要安靜的場所用隔聲結(jié)構(gòu)封閉起來，使外面的噪聲很少傳進去，這稱為 隔聲間 ；還可以在噪聲與受干擾的位臵之間，設(shè)立用隔聲結(jié)構(gòu)做成的屏障，隔擋噪聲向接受點位臵傳播，這稱為 隔聲屏 。 ?由于微孔中空氣的粘滯阻力，可以耗散入射的聲能，其吸聲系數(shù)和吸聲 帶寬遠大于穿孔板吸聲結(jié)構(gòu) 。 ?穿孔板共振吸聲結(jié)構(gòu)的共振頻率可表示為： 穿孔板共振吸聲結(jié)構(gòu) khLf P2C0 ??P— 穿孔率，即板上穿孔面積與板的總 面積的百分比， kg/m2； C— 聲速， ； h— 空腔深度， m； Lk— 小孔的有效頸長。當(dāng) 入射聲波的頻率與板振動系統(tǒng)的固有頻率一致 時，就產(chǎn)生了共振，此時，所消耗的聲能最大。 ? 吸聲機理： 當(dāng)聲波進入材料的空隙內(nèi)，引起空隙間的空氣分子和纖維振動，由于摩擦阻力和空氣的粘滯阻力及熱傳導(dǎo)等作用，使相當(dāng)一部分聲能變成熱能耗散掉，從而起到吸聲作用?；祉憰r間 T60表示，單位為 s。 R：房間常數(shù)，單位為 m2。 聲源的聲功率級， dB。在工程上，一般采用 12 250、 500、 1000、202 4000Hz的六個頻帶的吸聲系數(shù)的算術(shù)平均值，來表示某種吸聲材料的吸聲性能。 ? 如果在室內(nèi)天花板和墻壁或硐室內(nèi)表面裝飾吸聲材料或吸聲結(jié)構(gòu)，在空間懸掛吸聲體或裝飾吸聲屏，聲源發(fā)出的噪聲碰到吸聲材料，部分聲能就被吸收，使反射聲能減弱。 ? 直接采取聲學(xué)措施，如吸聲、隔聲等噪聲常用控制技術(shù)。 控制噪聲 但就我國目前的技術(shù)水平、經(jīng)濟水平來看，無法將大多數(shù)設(shè)備的噪聲降低到人們滿意的程度，使得從聲源處控制噪聲難以實現(xiàn)，往往還需要在 傳播途徑 上采取噪聲控制措施。 從聲源上根治噪聲 ?改進工藝和操作方法降低噪聲 ，是從聲源上降低噪聲的另一途徑。若在 310dB之間，可依修正表進行校正。 世界上最小的聲級計 愛華 公司研制成功世界上最小的聲級計 愛華 公司研制成功目前世界上最小的聲級計 AWA5610P型積分聲級計和 AWA5633P型聲級計，它們?nèi)坎捎觅N片式元件，體積僅為 180 25 16（ mm） ,比一支鋼筆略粗一些，可插在上衣口袋中，重量僅為 80克，使用和攜帶均非常方便。 ?近年來又有人將聲級計分為四類，即： 0型、 1型、 2型和 3型。