内燃机噪声振动与控制精选PPT.ppt
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1、内燃机噪声振动与控内燃机噪声振动与控制制第1页,此课件共64页哦实验及参考书目实验及参考书目2教材:教材:教材:教材:内燃机噪声振内燃机噪声振动与控制与控制(机械工(机械工业出版社,吴炎庭出版社,吴炎庭编)参考参考参考参考书书:噪声与振噪声与振动控制技控制技术基基础(科学出版社,盛美萍等主(科学出版社,盛美萍等主编)振振动力学力学(西安交通大学出版社,倪振(西安交通大学出版社,倪振华主主编)模模态分析理分析理论与与实践践(北京理工大学出版社,(北京理工大学出版社,(比利比利时)海海伦 编,白化,白化同等同等译)其他参考其他参考资料:期刊料:期刊振振动工程学工程学报、振振动与冲与冲击等及网等及网
2、络资源源中国振中国振动联盟盟 http:/等等实验实验:内燃机:内燃机:内燃机:内燃机振振振振动动噪声噪声噪声噪声实验实验或模或模或模或模态态分析分析分析分析测试测试第2页,此课件共64页哦考核方法考核方法 考考核核方方法法:采采用用考考勤勤、平平时时考考核核和和期期末末测测验验结结合合的的方方法法进行。进行。期期末末考考试试采采用用闭闭卷卷方方式式,期期末末考考试试成成绩绩与与平平时时成成绩绩在总成绩中的比重为在总成绩中的比重为7:37:3。第3页,此课件共64页哦内燃机噪声与控制内燃机噪声与控制1噪声的产生和传播特性噪声的产生和传播特性1.1噪声对人体的影响及噪声控制的一般原则噪声对人体的
3、影响及噪声控制的一般原则1.2第4页,此课件共64页哦声音的产生声音的产生声音是由声音是由物体的振动物体的振动所造成所造成的,经由的,经由弹性介质弹性介质(Elastic(Elastic Medium)Medium)以以声波声波(Sound(Sound Wave)Wave)的方式将能量传送出的方式将能量传送出去。去。类型类型波阵面波阵面声线声线声源类型声源类型相关方程相关方程平面声波平面声波垂直于传播垂直于传播方向的平面方向的平面相互平行相互平行的直线的直线 平面声源平面声源球面声波球面声波以任何值为以任何值为半径的球面半径的球面由点声源发由点声源发出的半径线出的半径线 点声源点声源柱面声波柱
4、面声波同轴圆柱面同轴圆柱面线声源发出线声源发出的半径线的半径线 线声源线声源第5页,此课件共64页哦1.噪声和噪声的评价噪声和噪声的评价1.噪声噪声噪声噪声人们不需要的声人们不需要的声音。音。环境噪声环境噪声在工业生产、建筑施在工业生产、建筑施工、交通运输和社会工、交通运输和社会生活中所产生的、干生活中所产生的、干扰周围生活、环境的扰周围生活、环境的声音。声音。噪声污染噪声污染所所产产生生的的环环境境噪噪声声超超过过国国家家规规定定的的环环境境噪噪声声排排放放标标准准,并并干干扰扰他他人人正正常常生生活活、工工作作和学习的现象。和学习的现象。内燃机的噪声有?内燃机的噪声有?第6页,此课件共64
5、页哦2.声的特性参数声的特性参数(1)频率和周期频率和周期频率频率():每秒钟振动的次数,以:每秒钟振动的次数,以Hz为单位为单位噪声控制范围:噪声控制范围:63-16000Hz第7页,此课件共64页哦周期周期():完成一次振动所需要的时间:完成一次振动所需要的时间(2)波长和声速波长和声速波长波长():声波在一个周期内传播的距离:声波在一个周期内传播的距离声速声速():声波在媒质中传播的速度:声波在媒质中传播的速度15时空气中声速:时空气中声速:340m/s波长波长()、声速、声速()和频率和频率()的关系:的关系:第8页,此课件共64页哦(3)声波的物理度量声波的物理度量 1)声压及其瞬时
6、值、平均值和有效值 2)声强与声强级 3)声功率与声功率级第9页,此课件共64页哦1)1)声压与声压级声压与声压级 a.a.瞬时声压:某一瞬间的声压。瞬时声压:某一瞬间的声压。b.b.平均声压平均声压 对于纯音,平均值为对于纯音,平均值为0 0 静态压强静态压强第10页,此课件共64页哦 c.c.有效声压有效声压:在一定时间间隔中将瞬时声压:在一定时间间隔中将瞬时声压对时间求均方根值即得有效声压对时间求均方根值即得有效声压 用电子仪表测量得到的通常是有效声压用电子仪表测量得到的通常是有效声压,人人们习惯上讲的声压实际上也是有效声压们习惯上讲的声压实际上也是有效声压.第11页,此课件共64页哦日
7、常生活中声音的声压数据日常生活中声音的声压数据(Pa)声音种类声压声音种类声压正常人耳能听到最弱声210-5织布车间2普通说话声(1m远处)210-2柴油发动机、球磨机20公共汽车内0.2喷气飞机起飞200人耳感觉听阈到痛阈的范围是人耳感觉听阈到痛阈的范围是:210-5 20 Pa第12页,此课件共64页哦c.c.声压级声压级:该声音的声压与参考声压的比该声音的声压与参考声压的比值取以值取以1010为底的对数再乘为底的对数再乘2020,单位:单位:dB用声压级表示人耳听阈与痛阈范围是用声压级表示人耳听阈与痛阈范围是:0 120 dB:0 120 dB第13页,此课件共64页哦人耳对频率为人耳对
8、频率为 1kHz 1kHz 声音的声音的可听闻为可听闻为 0dB 0dB;微风轻轻吹动树叶的声音微风轻轻吹动树叶的声音约约 14dB 14dB;在房间中高声谈话声在房间中高声谈话声 (相距相距 1m 1m 处处 )约约 68dB 68dB 74dB 74dB;交响乐队演奏声交响乐队演奏声 (相距相距 5m 5m 处处 )约约 64dB 64dB;飞机强力发动机的声音飞机强力发动机的声音 (相距相距 5m 5m 处处 )约约 140 dB 140 dB;一声音比另一声音声压大一声音比另一声音声压大一倍时大一倍时大 6dB 6dB;人耳对声音强弱的分辨能人耳对声音强弱的分辨能力约为力约为 0.5d
9、B 0.5dB。第14页,此课件共64页哦2)2)声强和声强级声强和声强级 a.a.声强:在声传播方向上单位时间内声强:在声传播方向上单位时间内垂直垂直通过单位面积的声能量通过单位面积的声能量,称为声音的强度,称为声音的强度,简称为声强,单位是简称为声强,单位是b.b.声强级:该声音的声强与参考声强的比值取以声强级:该声音的声强与参考声强的比值取以1010为底的对数再乘为底的对数再乘10,10,单位单位,分贝分贝(dBdB)第15页,此课件共64页哦声压级和声强级的关系:声压级和声强级的关系:第16页,此课件共64页哦3)3)声功率和声功率级声功率和声功率级a.a.声功率声功率:声源在单位时间
10、内辐射的总能量,单位:瓦。声源在单位时间内辐射的总能量,单位:瓦。意义:意义:声功率是衡量声源声能量输出大小的基本物理声功率是衡量声源声能量输出大小的基本物理量;声功率可用于鉴定各种声源。量;声功率可用于鉴定各种声源。第17页,此课件共64页哦 b.b.声功率与声强的关系声功率与声强的关系球面辐射时:球面辐射时:波阵面面积波阵面面积第18页,此课件共64页哦c.声功率级声功率级声功率级单位:分贝。声功率级单位:分贝。第19页,此课件共64页哦(4)(4)声源的辐射特性声源的辐射特性声源的指向性:声源的指向性:声源发出的声波,在各个方向上的声声源发出的声波,在各个方向上的声压分布并不一定相同,这
11、种压分布并不一定相同,这种随方向分布的不均匀性随方向分布的不均匀性,称,称为声源的指向性。为声源的指向性。指向性因子指向性因子:在离声源中心不同距离处,测量球面:在离声源中心不同距离处,测量球面上各点的声强,求得所有方向上的平均声强,将某上各点的声强,求得所有方向上的平均声强,将某一方向上得声强与其相比就是该方向的指向性因数:一方向上得声强与其相比就是该方向的指向性因数:第20页,此课件共64页哦几种典型声源的辐射特性几种典型声源的辐射特性声源声源类类型型辐辐射特性射特性声声压压空空间间分布分布辐辐射效率射效率点声源点声源无指向性无指向性均匀均匀高高 线线声源声源有一定的指向性有一定的指向性声
12、偶极子声偶极子有很强的方向性有很强的方向性不均匀不均匀低低平面声源平面声源复杂的指向性分复杂的指向性分布布第21页,此课件共64页哦(一)响度、等响曲线和响度级(一)响度、等响曲线和响度级声频声频 声压声压 次声次声20Hz 20kHz超声超声 (可听阈可听阈)210-5Pa20Pa(痛阈痛阈)可听范围 人耳对强度相同而频率不同的声音有不同的响度感觉,人耳对强度相同而频率不同的声音有不同的响度感觉,即对于相同声压级但频率不同的声音,人耳听起来是不即对于相同声压级但频率不同的声音,人耳听起来是不一样响的。一样响的。描述声音大小的主观感觉量描述声音大小的主观感觉量第22页,此课件共64页哦 响度级
13、响度级定义定义:以频率:以频率1000Hz1000Hz纯音的声压级纯音的声压级40dB40dB为基准音,为基准音,调节调节1000Hz1000Hz纯音的声压级,使大量受试者判断,若纯音的声压级,使大量受试者判断,若某声源的噪声听起来与该纯音一样响亮,则该噪声某声源的噪声听起来与该纯音一样响亮,则该噪声的响度级就等于该纯音的声压级值。的响度级就等于该纯音的声压级值。单位:单位:“方方”(phonphon)。)。响度响度描述声音大小的主观感觉量,描述声音大小的主观感觉量,“宋宋”(sone)(sone)定义定义:10001000z z纯音声压级为纯音声压级为40dB40dB时的响度为时的响度为so
14、nesone。利用与基准音相比较的方法,可以得到整个可听频率范利用与基准音相比较的方法,可以得到整个可听频率范围纯音的响度级。围纯音的响度级。第23页,此课件共64页哦响度响度级级听阈曲线听阈曲线 痛阈曲线痛阈曲线 等响曲线等响曲线 等响曲线是相等响度声音对应点的连线,相当于声压级、频率不同,但响度级相同的声音。等响曲线是相等响度声音对应点的连线,相当于声压级、频率不同,但响度级相同的声音。各曲线上的数字表示声音的响度级,即和这个声音同样响的各曲线上的数字表示声音的响度级,即和这个声音同样响的1000Hz1000Hz纯音的声压级。纯音的声压级。零方响度级曲线零方响度级曲线(虚线虚线)是听阈曲线
15、,虚线上的点表明入耳刚能听到声音的频率和声压级,低于虚线的点所表示的一定频率和声压级的声音都听不是听阈曲线,虚线上的点表明入耳刚能听到声音的频率和声压级,低于虚线的点所表示的一定频率和声压级的声音都听不到。到。120 phon120 phon曲线是痛阈曲线。曲线是痛阈曲线。任一曲线低频区声压级高,高频区声压级低,说明人耳对低频声不敏感,对高频声敏感。任一曲线低频区声压级高,高频区声压级低,说明人耳对低频声不敏感,对高频声敏感。声压级高于声压级高于100dB100dB,等响曲线渐平缓,说明人耳分辨高、低频声音的能力变差,此时声音的响度级与频率关系已不大,主要决定于声压级,等响曲线渐平缓,说明人耳
16、分辨高、低频声音的能力变差,此时声音的响度级与频率关系已不大,主要决定于声压级。第24页,此课件共64页哦(2)(2)计权声级计权声级考虑到人们考虑到人们主观上对响度感觉不同主观上对响度感觉不同,根据等响曲线,根据等响曲线对频率给以适当增减的修正方法称为对频率给以适当增减的修正方法称为频率计权频率计权常用的有常用的有A A、B B、C C三种计权网络。三种计权网络。A A计权计权曲线模拟人耳,近似于响度级为曲线模拟人耳,近似于响度级为40phon40phon等响曲等响曲线的倒置,使低频段有较大的衰减。线的倒置,使低频段有较大的衰减。B B计权计权曲线近似于曲线近似于70phon70phon等响
17、曲线的倒置,使低频段有等响曲线的倒置,使低频段有一定的衰减。一定的衰减。C C计权计权曲线近似于曲线近似于100phon100phon等响曲线的倒置,可听声范等响曲线的倒置,可听声范围平直。围平直。经经A A计权曲线测量出的分贝读数称计权曲线测量出的分贝读数称A A计权声级,计权声级,dB(A)dB(A)。同样经同样经B B或或C C测得的分贝读数分别为测得的分贝读数分别为B B计权声级和计权声级和C C计计权声级权声级,dB(B)、dB(C)。第25页,此课件共64页哦 如果不加频率计权,仪器对不同频率响应是均如果不加频率计权,仪器对不同频率响应是均匀的,即匀的,即线性响应线性响应,测量的结
18、果就是声压级,测量的结果就是声压级,直接以分贝或直接以分贝或dBdB表示,记作表示,记作LinLin称为称为L L计权声级。计权声级。D D计权测得的分贝数称计权测得的分贝数称D D计权声级,计权声级,dB(D)dB(D)。D D声级声级主要用于航空噪声评价。主要用于航空噪声评价。A声级能较好地反映稳态宽频带噪声,国际公认用A声级作为保护听力和健康、以及环境噪声的评价量。第26页,此课件共64页哦第27页,此课件共64页哦(3 3)噪声评价数()噪声评价数(NRNR)曲线)曲线评价室内噪声。评价室内噪声。考虑了高频噪声比低频噪声对人的影响考虑了高频噪声比低频噪声对人的影响更大,可弥补更大,可弥
19、补A A声级反映频率特性的不声级反映频率特性的不足。足。以以1kHz1kHz倍频带声压级值作为噪声倍频带声压级值作为噪声评价数评价数NRNR,其噪声级范围是,其噪声级范围是0 0130dB130dB,频率范围是,频率范围是31.531.58000Hz8000Hz内内9 9个倍频程。每条曲线上的个倍频程。每条曲线上的NRNR值值为曲线通过中心频率为曲线通过中心频率1000Hz1000Hz的声的声压级数值。压级数值。第28页,此课件共64页哦NRNR数的确定方法数的确定方法 已知噪声的频谱已知噪声的频谱,由噪声评价数曲线查得各频带相应的由噪声评价数曲线查得各频带相应的NRNR,其中最大者即为该噪声
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