物理性污染全套.pptx

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1、第一节 物理环境与环境物理学一、什么是环境？环境是以人类为主体的外部世界，即人类赖以生存和环境是以人类为主体的外部世界，即人类赖以生存和发展的物质条件的综合体。发展的物质条件的综合体。环境环境 自然自然环境环境 社会社会环境环境物物理理环环境境大大气气环环境境水水环环境境土土壤壤环环境境第1页/共237页二、物理环境 物质能量交换和转化的过程构成了物理环境。物质能量交换和转化的过程构成了物理环境。物理物理环境环境 天然物理天然物理环境环境 人工物理人工物理环境环境第2页/共237页三、环境物理学的产生、发展、学科体系及研究特点 1、环境物理学、环境物理学 环境物理学是研究物理环境同人类的相互作

2、用的科学。环境物理学是研究物理环境同人类的相互作用的科学。2、环境物理学的产生和发展、环境物理学的产生和发展 3、环境物理学的学科体系、环境物理学的学科体系 环境物理学环境物理学 环境声学环境声学 环境振动学环境振动学 环境电磁学环境电磁学 环境放射学环境放射学 环境热学环境热学 环境光学环境光学 环境空气动力学环境空气动力学第5页/共237页 4 4、环境物理学的研究特点 不仅研究污染控制，而且研究适宜人类活动的各种物理条件；注重物理现象的定量研究。第6页/共237页第二节 物理性污染及其研究内容一、物理性污染及其特点 1、物理性污染、物理性污染 物理运动的物理运动的强度超过人的耐受限度强度

3、超过人的耐受限度因而形成物理性因而形成物理性污染。污染。2、物理性污染的特点、物理性污染的特点 一般是局部性的；一般是局部性的；无后效性。无后效性。第7页/共237页二、物理性污染的研究内容 主要包括物理性污染机理及规律、物理性污染评价主要包括物理性污染机理及规律、物理性污染评价方法和标准、物理性污染测试和监测、物理性污染的环方法和标准、物理性污染测试和监测、物理性污染的环境影响评价、物理性污染控制的基本方法和技术。境影响评价、物理性污染控制的基本方法和技术。其重点是环境噪声污染、环境振动破坏、电磁辐射其重点是环境噪声污染、环境振动破坏、电磁辐射污染控制工程基础理论和技术对策。污染控制工程基础

4、理论和技术对策。第8页/共237页 第二章 噪声污染及其控制第9页/共237页 第一节 概述一、噪声的定义可听声的频率范围：可听声的频率范围：20-20000Hz20-20000Hz20-20000Hz20-20000Hz20500Hz20500Hz低频声低频声5002000Hz5002000Hz中频声中频声200020KHz200020KHz高频声高频声第10页/共237页1 1、从物理学角度无规则、非周期振动物体发出的声音。无规则、非周期振动物体发出的声音。无规则、非周期振动物体发出的声音。无规则、非周期振动物体发出的声音。2 2、从医学角度超过超过超过超过60606060分贝的声音。分贝

5、的声音。分贝的声音。分贝的声音。3 3、从心理学角度人们不需要的声音。人们不需要的声音。人们不需要的声音。人们不需要的声音。4 4、从环境学角度人们不需要的人们不需要的人们不需要的人们不需要的,并对周围环境造成不良影响的声音。并对周围环境造成不良影响的声音。并对周围环境造成不良影响的声音。并对周围环境造成不良影响的声音。第11页/共237页二、噪声的来源来源工业生产交通运输建筑施工社会生活第12页/共237页 三、噪声的分类产生源交通噪声工业噪声建筑施工噪声社会生活噪声产生机理机械噪声气流噪声(空气动力性噪声)电磁噪声第13页/共237页四、噪声的危害生 理心 理仪器设备和建筑1 1 损伤听力

6、 受损严重导致耳聋。2 2 干扰睡眠3 3 引发各种病症 作用于中枢系统，出现头疼、疲劳、失眠、记忆力衰退等症状。使人易患胃功能紊乱症。使人交感神经不正常、引起心室组织缺氧，导致冠心病、动脉硬化和高血压等。4 4 影响胎儿发育和儿童智力 家庭室内噪声是造成儿童聋哑的主要原因。噪声使儿童智力发展缓慢。据调查，在法国每四个精神病者中有3 3人是噪音引起的。在巴黎和东京的自杀事件中有35%35%是由噪音引起的。有35%35%的犯罪狂与噪音有牵连。1 1 使电子仪器连接部位出现错动、引线抖动、元件偏移。2 2 使周围建筑物受损。第14页/共237页 噪声公害事件 1 1、19591959年美国飞机噪声

7、实验。2 2、19601960年1111月，日本广岛市一男子因不堪忍受工厂噪声折磨刺杀工厂主。19611961年7 7月，日本东京青年因不堪忍受客货车的噪声自杀身亡。3 3、19811981年，美国的现代派露天音乐会。第15页/共237页五、噪声污染及其特点 1 1、噪声污染 被测试环境的噪声级超过国家或地方规定的噪声标准限值，并影响人们正常生活、工作或学习的声音造成噪声污染。2 2、噪声污染的特点 噪声污染是一种物理性污染，具有局部性和无后效性。第16页/共237页声源传播途径传播途径受体受体抑制抑制噪声源噪声源控制控制传播途径传播途径保护保护受体受体六、噪声控制 1 1、噪声控制的途径第1

8、7页/共237页 2 2、噪声控制的程序噪声源测量和分析降噪量确定制定控制方案评价是否达标工程评价确定受影响区域噪声的允许标准第21页/共237页 第二节 声学基础一、声波的形成1、声源、声源凡能产生声音的振动物体统称为声源。凡能产生声音的振动物体统称为声源。声源的振动带动介质的质点在其平衡位置附近进声源的振动带动介质的质点在其平衡位置附近进行往复运动。行往复运动。第22页/共237页2、声波的形成、声波的形成 声源的振动引起声源周围弹性媒质（空气分子、声源的振动引起声源周围弹性媒质（空气分子、水分子、固体分子）的振动，使声源产生的振动以声水分子、固体分子）的振动，使声源产生的振动以声波形式传

9、播。波形式传播。波形成的两要素：声源和弹性媒质。波形成的两要素：声源和弹性媒质。传播媒质传播媒质空气空气液体液体固体固体本章研究对象本章研究对象纵波纵波纵波、横波皆可能纵波、横波皆可能第23页/共237页二、描述声波的基本物理量二、描述声波的基本物理量2、声压（、声压（p）p=(P-P0)P0 空气在平衡状态下的大气压强（静态压强）空气在平衡状态下的大气压强（静态压强）表示与静态压强的差（即压强的起伏变化量），单位表示与静态压强的差（即压强的起伏变化量），单位Pa。1、声波四要素、声波四要素周期：周期：T，单位，单位 s;波长：波长：，单位，单位m m;频率：频率：f，单位，单位Hz（1Hz=

10、1s-1);声速：声速：c，单位，单位m/s.（与媒质、温度有关，在空气中（与媒质、温度有关，在空气中c=340m/s）第24页/共237页三、声音的频谱三、声音的频谱 频程数频程数n1、频程、频程 频程频程 把宽广的频率变化范围划分为若干小区间，称这些小区把宽广的频率变化范围划分为若干小区间，称这些小区间为频程（或频带）。间为频程（或频带）。f f1 1、f f2 2为任一频程的下限频率和上限频率为任一频程的下限频率和上限频率当当n=1/3,n=1/3,称为称为1/31/3倍频程，倍频程，n=1n=1称倍频程。各频程的中心频值称倍频程。各频程的中心频值:第25页/共237页 n=1 带宽带宽

11、()n=1/3第26页/共237页 倍频程和倍频程和1/31/3频程频程 频频 率率 （HzHz）倍频程倍频程1/31/3频程频程下限频率下限频率 中心频率中心频率上限频率上限频率下限频率下限频率 中心频率中心频率 上限频率上限频率111116162222222231.531.54444444463638888888812512517717717717725025035535535535550050071071014.114.1161617.817.817.817.8202022.422.422.422.4252528.228.228.228.231.531.535.535.535.535.5

12、404044.744.744.744.7505056.256.2第27页/共237页 频谱图形大致分为三种：频谱图形大致分为三种：2、频谱及频谱分析、频谱及频谱分析 声音的频谱：声音的频谱：组成声音的各种频率的分布图形。组成声音的各种频率的分布图形。a a、线状谱、线状谱LpLpf f 某些乐器发出的声音某些乐器发出的声音 b b、连续谱、连续谱LpLpf f 大部分噪声都属于连续谱大部分噪声都属于连续谱 c c、复合谱、复合谱LpLp有调噪声有调噪声 f f第28页/共237页四、声波的波动方程四、声波的波动方程 声振动作为宏观物理现象，必须满足三个基本的物理定律声振动作为宏观物理现象，必须

13、满足三个基本的物理定律 ：牛顿第二定律、质量守恒定律以及温度、体积等状态参数的状态牛顿第二定律、质量守恒定律以及温度、体积等状态参数的状态方程。方程。或记作或记作拉普拉斯算符拉普拉斯算符牛顿第二定律导出声波的运动方程：牛顿第二定律导出声波的运动方程：由质量守恒定律导出声波的连续性方程：由质量守恒定律导出声波的连续性方程：由由PV=nRT导出声波的状态方程：导出声波的状态方程：综合上述三方程得出声波的波动方程：综合上述三方程得出声波的波动方程：第29页/共237页声波的波动方程声波的波动方程表明：表明：声压声压p是空间（是空间（x、y、z）和时间）和时间t的函数，的函数，记作记作p(x、y、z、

14、t)，描述声波在不同方位和时，描述声波在不同方位和时刻的声压变化规律。刻的声压变化规律。第30页/共237页五、声波的基本类型五、声波的基本类型 根据声波传播时根据声波传播时波阵面的形状波阵面的形状不同将声波不同将声波分为分为平面声波、球面声波平面声波、球面声波和和柱面声波柱面声波。波阵面：空间同一时刻相位相同的各点的轨迹曲线。波阵面：空间同一时刻相位相同的各点的轨迹曲线。第31页/共237页1、平面声波、平面声波 定义：波阵面与传播方向（声线）垂直的声波。定义：波阵面与传播方向（声线）垂直的声波。典型平面声波：活塞在直管中的运动所辐射的声波。典型平面声波：活塞在直管中的运动所辐射的声波。第3

15、2页/共237页2、球面声波、球面声波 定义：波阵面为同心球面的声波。定义：波阵面为同心球面的声波。典型球面声波：点声源在均匀媒质中辐射的声波。典型球面声波：点声源在均匀媒质中辐射的声波。第33页/共237页3、柱面声波、柱面声波 定义：波阵面为同轴圆柱面的声波（其声源一般定义：波阵面为同轴圆柱面的声波（其声源一般视为线声源）。视为线声源）。xyz第34页/共237页即：即：p(x,t)正向传播正向传播负向传播负向传播（1）平面声波的波动方程）平面声波的波动方程六、平面声波六、平面声波第35页/共237页（2）瞬时声压和有效声压）瞬时声压和有效声压 瞬时声压瞬时声压p=(P-P0)P0 空气在

16、平衡状态下的大气压强（静态压强）空气在平衡状态下的大气压强（静态压强）表示与静态压强的差（即压强的起伏变化量），单位表示与静态压强的差（即压强的起伏变化量），单位Pa。瞬时声压的函数：瞬时声压的函数：正向传播正向传播 负向传播负向传播 有效声压（有效声压（）第36页/共237页（3）质点振动速度和声阻抗率）质点振动速度和声阻抗率 质点振动速度质点振动速度 正向传播：正向传播：负向传播：负向传播：第37页/共237页 声阻抗率（声阻抗率（Zs)定义：在声场中某位置的定义：在声场中某位置的声压声压与该位置与该位置质点振动质点振动速率速率之比。之比。即：即：说明：对平面声波，声阻抗率说明：对平面声波

17、，声阻抗率 ,只与只与 和和c有关，有关，而与而与f、等无关。等无关。所以称所以称 为媒质具有的特性阻抗为媒质具有的特性阻抗，单位：单位：PaPas/ms/m。声阻抗率是媒质的特性而非声波的特性。声阻抗率是媒质的特性而非声波的特性。平面声波特点：振辐恒定，媒质具有特性阻抗。平面声波特点：振辐恒定，媒质具有特性阻抗。第38页/共237页（4）声能量、声能密度、声强和声功率）声能量、声能密度、声强和声功率 声能量声能量媒质受力后产生振动和形变具有的声能量。媒质受力后产生振动和形变具有的声能量。（等于动能和弹性势能（位能）之和）（等于动能和弹性势能（位能）之和）(单位：单位：J)声能密度声能密度 D

18、声场中单位体积媒质所含有的声能量称为声能密度。声场中单位体积媒质所含有的声能量称为声能密度。声强声强 I在声波传播方向上单位时间内垂直通过单位面积的在声波传播方向上单位时间内垂直通过单位面积的平均能量称为声强。平均能量称为声强。(单位：J/m3)(单位：W/m2)声功率声功率W声源在单位时间内辐射的声能量。声源在单位时间内辐射的声能量。注意：声功率仅仅是声源功率中以声波形式辐射出的一注意：声功率仅仅是声源功率中以声波形式辐射出的一小部分功率。小部分功率。第39页/共237页SS0 x1x2 媒质体积：媒质体积：V，垂直于，垂直于x轴方向截面积：轴方向截面积：S。厚度厚度x=x2-x1，声波从声

19、波从x1到到x2经过时间经过时间t。波阵面面积波阵面面积 有效声压值有效声压值 媒质密度媒质密度第40页/共237页七、球面声波七、球面声波 在三维空间中只需取某点到声源的在三维空间中只需取某点到声源的距离，即同心球的半径距离，即同心球的半径r为参数。为参数。其波动方程为：其波动方程为：对球面声波有：对球面声波有：(A为声源辐射声波能力的常数为声源辐射声波能力的常数)球面声波特点：振辐不是一个常数，而与声波的传播距球面声波特点：振辐不是一个常数，而与声波的传播距 离成反比，即随离成反比，即随r的增加而减少。的增加而减少。第41页/共237页八、声音的声压级、声强级、声功率级八、声音的声压级、声

20、强级、声功率级 为何要引入级的概念？为何要引入级的概念？人耳的听觉范围：人耳的听觉范围：20Hz20000Hz20Hz20000Hz，用声压或声强，用声压或声强的绝对值来衡量声音的强弱非常不方便，因此采用的绝对值来衡量声音的强弱非常不方便，因此采用对数标度对数标度的方法。的方法。第42页/共237页1、分贝、分贝 级级：用对数标注时，确定基准量后对被量度量与基准：用对数标注时，确定基准量后对被量度量与基准量的比值求对数，求出的对数值称为被量度量的级。量的比值求对数，求出的对数值称为被量度量的级。贝尔贝尔：如果所取对数是以：如果所取对数是以1010为底，则级的单位为贝尔为底，则级的单位为贝尔（B

21、 B）。）。分贝分贝：将：将1 1贝尔分为贝尔分为1010档，每一档的单位称为分贝档，每一档的单位称为分贝（dBdB）。）。第43页/共237页1、分贝、分贝 级级：用对数标注时，确定基准量后对被量度量与基：用对数标注时，确定基准量后对被量度量与基准量的比值求对数，求出的对数值称为被量度量的级。准量的比值求对数，求出的对数值称为被量度量的级。贝尔贝尔：如果所取对数是以：如果所取对数是以1010为底，则级的单位为贝尔为底，则级的单位为贝尔（B B）。）。分贝分贝：将：将1 1贝尔分为贝尔分为1010档，每一档的单位称为分贝档，每一档的单位称为分贝（dBdB）。）。第44页/共237页 2 2、声

22、压级、声强级和声功率级、声压级、声强级和声功率级 （1 1）声压级（）声压级（LpLp）定义式：定义式：有效声压值有效声压值基准声压基准声压正常人耳的听阀正常人耳的听阀第45页/共237页 （2 2）声强级（）声强级（L LI I）定义式：定义式：被量度的声强被量度的声强基准声强基准声强若若Lp0.5dBLp0.5dB，可近似认为，可近似认为LpLLpLI I。第46页/共237页 （3 3）声功率级（）声功率级（L LWW）定义式：定义式：被量度的声功率被量度的声功率基准声功率基准声功率 球面波：球面波：L LW W=L=LI I+20lgr+11+20lgr+11 半球面波：半球面波：L

23、LW W=L=LI I+20lgr+8+20lgr+8第47页/共237页声压级：声压级：声强级：声强级：声功率级：声功率级：若若Lp0.5dBLp c c 时，声波不能进入媒质时，声波不能进入媒质（即无折射波），入射波全部（即无折射波），入射波全部反射回媒质反射回媒质。第64页/共237页声压的反射系数声压的反射系数 r rP P 和透射系数和透射系数 P P:第65页/共237页3、温度及风速对声传播的影响、温度及风速对声传播的影响（1 1）温度对声传播的影响）温度对声传播的影响 夜晚夜晚 大气温度随高度大气温度随高度 增高而升高增高而升高 声速随高度声速随高度 增高而增大增高而增大 声波

24、传播方向声波传播方向 向地面弯曲向地面弯曲 白天白天 大气温度随高度大气温度随高度 增高而下降增高而下降 声速随高度声速随高度 增高而降低增高而降低 声波传播方向声波传播方向 向上空弯曲向上空弯曲 形成声影区形成声影区第66页/共237页（2 2）风速对声传播的影响）风速对声传播的影响 风速一般随风速一般随高度增高而高度增高而增大增大 顺风顺风 声速随高度声速随高度的增加而增大的增加而增大 形成声影区形成声影区 声线向地面弯曲声线向地面弯曲 逆风逆风 声速随高度声速随高度的增加而减小的增加而减小 声线向上空弯曲声线向上空弯曲第67页/共237页3、噪声在传播中的衰减、噪声在传播中的衰减 噪声衰

25、减的原因：扩散（发散）、空气吸收、地面吸噪声衰减的原因：扩散（发散）、空气吸收、地面吸收、屏障、气象条件。噪声总的衰减：收、屏障、气象条件。噪声总的衰减：A=AA=Ad d+A+Aa a+A+Ag g+A+Ab b+A+Am m （1 1）扩散引起的衰减）扩散引起的衰减 点声源点声源第68页/共237页 线声源 矩形面声源 视情况选择计算式。视情况选择计算式。abD第69页/共237页 （2 2）地面吸收的附加衰减近似计算公式：近似计算公式：草地或灌木丛：草地或灌木丛：树木或森林：树木或森林：f f频率频率d d传播距离传播距离第70页/共237页 第三节第三节 噪声的评价和标准噪声的评价和标

26、准 一、噪声的评价量和评价方法 1 1、响度、等响曲线和响度级 （1 1）响度级 如果某一频率的纯音和1000Hz1000Hz的纯音听起来一样响时，1000Hz1000Hz纯音所对应的声压级就是该待定声音的响度级。用L LN N表示，单位：方（phon)phon)。例：一纯音：Lp Lp=95dB=95dB，f f=30Hz=30Hz，听起来和Lp Lp=70dB=70dB，f f=1000Hz=1000Hz的一样响，则该纯音的响度级L LN N=方。70第71页/共237页 （2 2）等响曲线 同样响度级时，频率和声压级的关系曲线。（3 3）响度 用来描述声音大小的主观感觉量。用N N 表示

27、，单位为宋（sone)sone)。规定响度级为规定响度级为4040方时响度为方时响度为1 1宋。宋。经验得出，响度级每增加经验得出，响度级每增加1010方，响度增加一倍：方，响度增加一倍：第72页/共237页 （4 4）斯蒂文斯响度的计算 频带宽度频带宽度 倍倍频带频带 1/21/2倍倍频带频带 1/31/3倍倍频带频带 修正因子修正因子F F 0.300.30 0.200.20 0.150.15 复合噪声响度计算：复合噪声响度计算：宽频带噪声中，不同频率噪声之间会产生掩蔽效应。因此需考虑计权因素：响度指数最大的频带贡献最大，其他频带对总响度的贡献应乘上一个小于1 1的修正因子。此修正因子和频

28、带宽度的关系为：第73页/共237页 2 2、A A声级和等效连续A A声级 （1 1）A A声级（A A计权声级）计权声级：人耳对高频声的敏感度高于低频声，为使声音的客观量度和人的听觉主观感受取得一致，对不同频率声音的声压级经某一特定的加权修正后，再叠加计算得出的总声压级称为计权声级。第74页/共237页 计权网络：为模拟人耳的听觉特性，在测量仪器中，安装一套滤波器（亦称计权网络），对不同频率的声音进行一定的衰减和放大。一般设有A A、B B、C C、D D四套计权网络。A A、B B、C C计权网络分别模拟人耳对4040方、7070方和100100方纯音的响应。D D计权网络常用于航空噪声

29、的测量。用A A、B B、C C计权网络测得的分贝数称为A A声级、B B声级和C C声级，单位分别记为dB(A)dB(A)、dB(B)dB(B)和dB(C)dB(C)。目前应用较多的是A A计权声级。第75页/共237页 （2 2）等效连续A A声级 等效连续A A声级又称等能量A A计权声级，它等效于在相同时间间隔T T内与不稳定噪声能量相等的连续稳定噪声的A A声级，记作L LAeqAeq或L Leqeq。在同样的采样时间间隔下，测得一系列A A声级数据，则测量时段内的等效连续A A声级可通过下式计算：第76页/共237页 （3 3）昼夜等效声级 同样的噪声在白天和夜间对人的影响不同，因

30、此引入昼夜等效声级。第77页/共237页 累计百分数声级也适用于非稳态噪声，并且还能反应出噪声随机起伏程度。（4 4）统计声级（累计百分声级）累计百分数声级LxLx表示在测量时间内高于LxLx声级所占的时间为x%x%。如：如：L L1010=70dB=70dB，表示噪声级高于，表示噪声级高于70dB70dB的时间占的时间占10%10%，其余，其余90%90%的时间内噪声级均低于的时间内噪声级均低于70dB.70dB.通常认为：通常认为：L L9090相当于本底噪声级，相当于本底噪声级，L L5050相当于中值噪声级，相当于中值噪声级，L L1010相当于峰值噪声级。相当于峰值噪声级。第78页/

31、共237页 噪声控制的程序噪声源测量和分析降噪量确定制定控制方案评价是否达标工程评价确定受影响区域噪声的允许标准第79页/共237页 二、环境噪声标准二、环境噪声标准（机电）产品噪声标准（机电）产品噪声标准工业企业厂界噪声标准工业企业厂界噪声标准 标准标准噪声排放标准噪声排放标准 环境质量标准环境质量标准建筑施工场界噪声限值建筑施工场界噪声限值铁路及机场周围噪声标准铁路及机场周围噪声标准工业企业噪声卫生标准工业企业噪声卫生标准室内环境噪声允许标准室内环境噪声允许标准城市区域环境噪声标准城市区域环境噪声标准第80页/共237页 第五节第五节 噪声控制技术噪声控制技术吸声吸声 通过吸声材料和吸声结

32、构来降低噪声的技术称为吸声。吸声降噪是控制室内噪声常用的技术措施。吸声吸声吸声材料吸声材料吸声结构吸声结构第85页/共237页（一）吸声材料1 1 1 1、吸声系数（、吸声系数（）材料吸收的声能（材料吸收的声能（E E E Ea a a a）与入射到材料上的总声能）与入射到材料上的总声能（E E E Ei i i i）之比称为吸声系数。即：）之比称为吸声系数。即：EiErEt界面Ea吸声材料 材料不吸声材料不吸声 入射声能被入射声能被 全部吸收全部吸收 一般用吸声系数的算术平一般用吸声系数的算术平均值表示一种材料的平均吸声均值表示一种材料的平均吸声系数（系数（）。）。第86页/共237页 吸声

33、系数混响法吸声系数（无规则入射声系数）混响法吸声系数（无规则入射声系数）驻波管法吸声系数（垂直入射声系数）驻波管法吸声系数（垂直入射声系数）实际运用时需进行换算实际运用时需进行换算实际运用时需进行换算实际运用时需进行换算 T=0.161V(1/T2-1/T1)/S 0=Pmin/Pmax利用在管中平面波入射波和反射波形成极大声利用在管中平面波入射波和反射波形成极大声压压Pmax和极小声压和极小声压Pmin推导出推导出 0第87页/共237页（二）吸声量（二）吸声量 吸声材料吸收声能的量与材料的吸声系数和材料吸声材料吸收声能的量与材料的吸声系数和材料的表面积有关。的表面积有关。吸声量定义为吸声系

34、数与吸声面积的乘积：吸声量定义为吸声系数与吸声面积的乘积：A=S (m2)房间总的吸声量：第90页/共237页 1 1、吸声原理 多孔材料吸声的必要条件是：材料有大量空隙，空隙之间互相连通，孔隙与外界相通并深入材料内部。多孔吸声材料的吸声特性是随着频率的增高吸声多孔吸声材料的吸声特性是随着频率的增高吸声系数逐渐增大，这意味着低频吸收没有高频吸收好。系数逐渐增大，这意味着低频吸收没有高频吸收好。（三）多孔性吸声材料（三）多孔性吸声材料 材料内部有许多微小细孔直通材料表面，且其内部有许多相互连通的气泡，具有一定的通气性能。第91页/共237页多孔性吸声材料多孔性吸声材料主要有：1 1、无机纤维材料

35、 2 2、有机纤维材料 3 3、泡沫材料 4 4、吸声建筑材料第92页/共237页 2 2、吸声特性及影响因素影响因素入入射射声声波波材材料料性性质质入射角度入射角度入射角度入射角度频率频率频率频率高频优于低频高频优于低频高频优于低频高频优于低频厚度厚度厚度厚度对低频声，厚度越大吸声效果越好对低频声，厚度越大吸声效果越好对低频声，厚度越大吸声效果越好对低频声，厚度越大吸声效果越好 对高频声，厚度几乎无影响对高频声，厚度几乎无影响对高频声，厚度几乎无影响对高频声，厚度几乎无影响孔隙与密度孔隙与密度孔隙与密度孔隙与密度厚度不变增加密度可提高厚度不变增加密度可提高厚度不变增加密度可提高厚度不变增加密

36、度可提高中、低频吸声系数中、低频吸声系数中、低频吸声系数中、低频吸声系数厚度不限时，材料以松散为宜厚度不限时，材料以松散为宜厚度不限时，材料以松散为宜厚度不限时，材料以松散为宜背后空腔背后空腔背后空腔背后空腔护面层护面层护面层护面层宜采用透气性好的纺织品、宜采用透气性好的纺织品、宜采用透气性好的纺织品、宜采用透气性好的纺织品、金属网、塑料网金属网、塑料网金属网、塑料网金属网、塑料网使用环境使用环境使用环境使用环境第96页/共237页二、吸声结构 声能量使物体振动变为热能消耗掉。因此，振动结构或物体都能消耗声能从而达到降噪效果。吸声结构薄板（膜）共振吸声结构薄板（膜）共振吸声结构穿孔板共振吸声结

37、构穿孔板共振吸声结构微穿孔板共振吸声结构微穿孔板共振吸声结构单腔共振吸声结构单腔共振吸声结构多孔穿孔板共振吸声结构多孔穿孔板共振吸声结构第98页/共237页 薄板（膜）共振吸声结构 声能量使物体振动变为热能消耗掉。因此，振动结构或物体都能消耗声能从而达到降噪效果。刚性壁面空气层龙骨薄板(膜)共振：声波的频率与振动物体或结构的固有频率相同时会形成共振。在形成共振时，振动最强烈，振辐和振速均最大，损耗的能量也最多。第99页/共237页 薄膜：皮革、人造革、塑料薄膜等材料。薄板：胶合板、硬质纤维板、石膏板、金属板等.在实际工程中，共振频率的计算式：薄膜吸声结构的共振频率通常在200-1000Hz20

38、0-1000Hz范围，一般作为中频范围的吸声材料。薄板吸声结构板厚度常取3-6mm3-6mm，空气层厚度取3-3-10cm,10cm,共振频率约在80-300Hz80-300Hz，通常用于低频噪声的吸声降噪。第100页/共237页 穿孔板共振吸声结构 穿孔板共振 吸声结构单腔共振吸声结构多孔穿孔板共振吸声结构第101页/共237页 1 1、单腔共振吸声结构单腔共振吸声结构 当入射声波的频当入射声波的频率率f f和系统固有频率和系统固有频率f f0 0相等时，空气柱由相等时，空气柱由于共振而发生剧烈于共振而发生剧烈振动，与颈侧壁磨振动，与颈侧壁磨擦而消耗声能。擦而消耗声能。第102页/共237页

39、 2 2、多孔穿孔板共振吸声结构多孔穿孔板共振吸声结构VVV 穿孔板共振吸声结构主要用于吸收低、中频噪声穿孔板共振吸声结构主要用于吸收低、中频噪声的峰值（频带范围较窄）。的峰值（频带范围较窄）。第103页/共237页 微穿孔板共振吸声结构 其结构与穿孔板吸声结构类似，其区别体现在：板薄、孔小、开孔率较低。兼有多孔吸声材料和共振吸声结构的特点。第105页/共237页三、室内吸声降噪 1 1 1 1、室内声场、室内声场室室内内声声场场直达声场从声源直接到受声点的直达声形成的声场混响声场经壁面反射（一次或多次）后到达受声点的反射声形成的声场 扩散声场：房间内声能密度处处相同，而且在任一受声点上，声波

40、在各个传播方向作无规则分布的声场。第106页/共237页 2 2、室内声能的增长和衰减过程（1 1）增长室内声能的增长过程：A A室内表面总吸声量室内表面总吸声量 V V房间容积房间容积 声源开始辐射能量，随声源能量的不断供给，室声源开始辐射能量，随声源能量的不断供给，室内声能密度随时间的增加而增加。内声能密度随时间的增加而增加。t t D D(t)(t)4W/cA4W/cA 此时，单位时间内被吸收的声能此时，单位时间内被吸收的声能=声源供给的声能，声源供给的声能，D D处于稳态（此过程实际上只需处于稳态（此过程实际上只需1-21-2秒）。秒）。第107页/共237页（2 2）衰减室内声能的衰

41、减过程：在达到稳态时，停止发声，声能不会立即消失，会逐渐衰减至零。A A越大，衰减越快；V V越大，衰减越慢。第108页/共237页 平均吸声系数平均吸声系数 平均自由程平均自由程 平均自由程：单位时间内，室内声波经相邻两次反射间的路程的平均值。3 3、室内声场的衰减第109页/共237页 在达到稳态时，停止发声，直达声消失，但声能不会立即消失，会逐渐衰减至零，此过程为混响过程。混响过程：声能密度衰减到原来的百万分之一，即衰减60dB60dB所需时间。混响时间：第110页/共237页 混响时间的计算公式：当f2000Hzf2000Hz，m m值很小，可忽略，上式简化为：若,上式简化为：（赛宾公

42、式）m:衰减系数第111页/共237页（1 1 1 1）直达声场直达声场4 4、室内声场的声压级第112页/共237页（2 2 2 2）混响声场混响声场 平均自由程：单位时间内，室内声波经相邻两次反射间的路程的平均值。传播一个自由程的时间：传播一个自由程的时间：传播一个自由程的时间：传播一个自由程的时间：单位时间内平均反射次数：单位时间内平均反射次数：单位时间内平均反射次数：单位时间内平均反射次数：达到稳态（反射声能达到稳态（反射声能达到稳态（反射声能达到稳态（反射声能=吸收声能）时：吸收声能）时：吸收声能）时：吸收声能）时：1/R第113页/共237页（3 3）室内总声场直达声贡献直达声贡献

43、直达声贡献直达声贡献混响声贡献混响声贡献混响声贡献混响声贡献第114页/共237页当受声点离声源很近：当受声点离声源很近：室内声场以直达声为主，混响声可忽略。室内声场以直达声为主，混响声可忽略。当受声点离声源很远：当受声点离声源很远：室内声场以混响声为主，直达声可忽略。室内声场以混响声为主，直达声可忽略。第115页/共237页当当 时，时，直达声能和混响声能相等。直达声能和混响声能相等。此时的半径此时的半径r r r r记为记为临界半径临界半径（r r r rc c c c )当当当当Q=1Q=1时，时，时，时，此时此时此时此时r rc c又称又称又称又称混响半径混响半径混响半径混响半径。第1

44、16页/共237页5 5 5 5、吸声降噪量的计算吸声降噪量的计算 设R R1 1和R R2 2分别为室内安装吸声装置前后的房间常数，距声源r r处声压级为LpLp1 1和LpLp2 2：当受声点距声源很近，即当受声点距声源很近，即rrrrrrc c，以混响声为主，直，以混响声为主，直达声可忽略：达声可忽略：第117页/共237页 第六节第六节 噪声控制技术噪声控制技术隔声隔声一、隔声概述隔声：设置适当的屏蔽物隔声：设置适当的屏蔽物使大部分声能反射回去，使大部分声能反射回去，从而降低噪声的传播。从而降低噪声的传播。1 1、隔声原理EiErEtEa 针对直达声针对直达声隔声的具体形式：隔声墙、隔

45、声的具体形式：隔声墙、隔声罩、隔声间和声屏障。隔声罩、隔声间和声屏障。第118页/共237页2 2、透声系数与隔声量 透射声功率W Wt t与入射声功率W W的比值。透射系数（）：透声系数的倒数取以1010为底的对数的1010倍。隔声量（R R）：第119页/共237页 离声源一定距离某处测得的隔声构件设置前的声功率级L Lp1p1和设置后的声功率级L Lp2p2之差值。插入损失（ILIL）：将中心频率为125125至4000Hz4000Hz的6 6个倍频程或100100至3150Hz3150Hz的1616个1/31/3倍频程的隔声量作算术平均。平均隔声量：第120页/共237页二、单层匀质墙

46、的隔声性能 墙：隔声技术中，常把板状或墙状的隔声构件称为隔板或隔墙，简称墙。单层墙：仅有一层的隔板（墙）。双（多）层墙：有两（多）层，层间有空气或其他材料的隔板（墙）。第121页/共237页1 1、单层匀质墙隔声的频率特性第122页/共237页吻合效应：弯曲波 声波在固体介质中传播时，固体质元既有纵向的弹性声波在固体介质中传播时，固体质元既有纵向的弹性压缩，也有横向的弹性切变，两者结合作用会在介质中产生压缩，也有横向的弹性切变，两者结合作用会在介质中产生一种弯曲波。一种弯曲波。吻合效应 当一定频率的声波以某一角度投射到墙板上，正好与当一定频率的声波以某一角度投射到墙板上，正好与当一定频率的声波

47、以某一角度投射到墙板上，正好与当一定频率的声波以某一角度投射到墙板上，正好与其激发的墙板的弯曲波发生吻合时，墙板弯曲波的振幅达其激发的墙板的弯曲波发生吻合时，墙板弯曲波的振幅达其激发的墙板的弯曲波发生吻合时，墙板弯曲波的振幅达其激发的墙板的弯曲波发生吻合时，墙板弯曲波的振幅达到最大，因而向墙板的另面辐射较强的声波，可粗略认为到最大，因而向墙板的另面辐射较强的声波，可粗略认为到最大，因而向墙板的另面辐射较强的声波，可粗略认为到最大，因而向墙板的另面辐射较强的声波，可粗略认为墙板此时已失去了传声阻力，所以相应的隔声量很小，这墙板此时已失去了传声阻力，所以相应的隔声量很小，这墙板此时已失去了传声阻力

48、，所以相应的隔声量很小，这墙板此时已失去了传声阻力，所以相应的隔声量很小，这一现象称为吻合效应。一现象称为吻合效应。一现象称为吻合效应。一现象称为吻合效应。第123页/共237页 只有在只有在 的情况下才可能发生吻合的情况下才可能发生吻合效应。效应。发生吻合效应的条件：发生吻合效应的条件：当当 时，相应的频率时，相应的频率fc为产生吻合效应的最低频率，为产生吻合效应的最低频率，称临界吻合频率。称临界吻合频率。只要低于这一频率（f fc）就不会发生吻合效应。第124页/共237页2 2、单层匀质墙的隔声量隔声质量定律：隔声质量定律：经验估算式（非垂直入射声波）：经验估算式（非垂直入射声波）：当当

49、f在在1003200Hz范围内，采用平均隔声量表示范围内，采用平均隔声量表示隔声性能，有：隔声性能，有：第125页/共237页三、多层墙的隔声性能 1 1、双层隔声墙 由质量定律 可知：m m 越大，R R 越高，即墙的厚度增加，R R 也相应增加。但事实上，不能以一味增加墙的厚度来增加隔声量。可做成双层墙，中间夹空气层。第126页/共237页双层隔声结构空气层起近似于弹簧的作用第127页/共237页2 2、双层墙的共振频率及其隔声量的实际估算 垂直入射 若若m1=m2=m，上式简化为：，上式简化为：声波以角入射第128页/共237页隔声量计算的经验估算式:平均隔声量的经验估算:空气层附加隔声

50、量空气层附加隔声量第129页/共237页2 2、多层复合板隔声 多采用几层面密度或性质不同的板材组成。通常用金属或非金属的坚实薄板做面层，内侧覆盖阻尼材料或填入多孔性吸声材料或空气层。第130页/共237页四、隔声间 隔声间一般由具有足够隔声量的墙体以及有一定隔声性能的门、窗组成。有封闭式和半封闭式两种。1 1、组合墙的平均隔声量 平均透声系数：平均透声系数：平均隔声量：平均隔声量：第131页/共237页 2 2、孔洞缝隙对墙板隔声的影响 孔洞对隔声的影响主要在高频段。隔声墙板越厚，孔隙对隔声性能的影响越小。3 3、门窗的隔声和孔洞的处理 隔声门 隔声窗 孔洞的处理第133页/共237页 四、