第4章隔声.ppt
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1、第四章第四章 隔声隔声 本章内容:本章内容:一、隔声基本概念:一、隔声基本概念:透射吸收、隔声量、插入损失透射吸收、隔声量、插入损失;二、隔声结构特性:二、隔声结构特性:单层隔声结构、双层隔声结构、组合隔声体单层隔声结构、双层隔声结构、组合隔声体三、隔声罩三、隔声罩 隔声效果计算、隔声罩设计隔声效果计算、隔声罩设计四、隔声间:四、隔声间:隔声效果计算隔声效果计算五、隔声屏:五、隔声屏:隔声效果计算隔声效果计算 第一节第一节 隔声基本概念隔声基本概念 一、透射系数(一、透射系数(传传声系数)声系数)定定义义:透射声能透射声能E系与入射声能之比系与入射声能之比,即,即 01,越小隔声效果越好。,越
2、小隔声效果越好。EaEEiEr二、隔声量二、隔声量TL 1.隔声量定隔声量定义义 隔声材料隔声材料两两侧侧入射声音与透射入射声音与透射声音(入射声音(入射处处与透射与透射处处两两 处处)的)的声声级级差,差,单单位位为为dB。LiL声源声源注:隔声量是描述隔声注:隔声量是描述隔声材料材料隔声效果的量。隔声效果的量。2.(频程)平均隔声量(频程)平均隔声量 隔声量隔声量TLTL是频率的函数,工程上将是频率的函数,工程上将1251254000Hz 64000Hz 6个倍个倍频程或频程或1001003150Hz 163150Hz 16个个1/31/3倍频程隔声量的算术平均倍频程隔声量的算术平均值称为
3、平均隔声量。值称为平均隔声量。三、插入三、插入损损失失IL 声声场场中,中,某一位置某一位置在放隔声在放隔声结结构或装置前后的声构或装置前后的声级级 差,差,单单位位dB。注:注:插入损失描述了插入损失描述了整个隔声结构整个隔声结构对声场中受声者的综对声场中受声者的综 合隔声效果。合隔声效果。L1声源声源L2第二节第二节 隔声结构特性隔声结构特性 区区 区区 区区 区区隔声量隔声量TL频率频率ffo fc一、一、单层单层隔声隔声结结构构1单层结单层结构构频频率特性率特性 (1)I区:劲度控制区区:劲度控制区 隔声量主要取决于材料的强度(弹性模量),材料隔声量主要取决于材料的强度(弹性模量),材
4、料刚度越大,隔声效果越好。刚度越大,隔声效果越好。(2)II区:阻尼控制区(纵波共振区)区:阻尼控制区(纵波共振区)入射波的频率与隔声结构的纵波共振频率接近,产生入射波的频率与隔声结构的纵波共振频率接近,产生共振,透射能量剧增,隔声量形成波谷。存在共振频共振,透射能量剧增,隔声量形成波谷。存在共振频f0(一般为一般为520Hz)。此时的隔声量取决于材料密度、。此时的隔声量取决于材料密度、结构阻尼以及边界固定情况等。结构阻尼以及边界固定情况等。(3)III区:质量控制区区:质量控制区 此区域隔声量随频率增高直线上升,隔声量每倍频此区域隔声量随频率增高直线上升,隔声量每倍频程增加程增加6dB。在此
5、区域,隔声量,隔声结构的质量面。在此区域,隔声量,隔声结构的质量面密度对隔声量的影响最大,面密度每增减一倍,隔声密度对隔声量的影响最大,面密度每增减一倍,隔声量增加量增加6dB,所以称为,所以称为质量控制区质量控制区。(4)IV区:吻合效应区(横波共振区)区:吻合效应区(横波共振区)弯曲波(固体隔声材料的横波)及其波长弯曲波(固体隔声材料的横波)及其波长(4)IV区:吻合效应区(续)区:吻合效应区(续)当入射波的频率与入射角度共同决定的当入射波的频率与入射角度共同决定的“有效频率有效频率”与隔声结构表与隔声结构表面的横向波动(横波)固有频率接近时,隔声结构表面产生横波共振,面的横向波动(横波)
6、固有频率接近时,隔声结构表面产生横波共振,隔声量突减,形成波谷,这种现象称为吻合效应。对应于吻合效应隔隔声量突减,形成波谷,这种现象称为吻合效应。对应于吻合效应隔声量波谷的频率称为声量波谷的频率称为吻合效应频率吻合效应频率fc,其理论计算公式如下:其理论计算公式如下:其中:其中:c 空气中声速(空气中声速(m/s)材料密度材料密度(kg/m3)D 材料厚度材料厚度(m)E 杨氏弹性模量杨氏弹性模量(N/m2)泊松比(切应变与拉应变之比,一般为泊松比(切应变与拉应变之比,一般为0.3)当当90的吻合效应频率,称为的吻合效应频率,称为吻合效应临界频率吻合效应临界频率fc0 例:例:钢板厚度D2mm
7、=0.002m,密度7800kg/m3,杨氏弹 性模量E=2.11011N/m2。其吻合效应临界频率:=6183Hz6183Hz。注:注:吻合效应临界频率越高越好吻合效应临界频率越高越好。2.质质量控制区隔声量量控制区隔声量计计算算(1)隔声)隔声质质量定律量定律 隔声量与隔声隔声量与隔声结结构构单单位面位面积积的的质质量(量(质质量面密度)量面密度)的的对对数成正比,数成正比,质质量面密度每增加量面密度每增加1倍,隔声量增倍,隔声量增加加6dB。(2)隔声量计算公式:)隔声量计算公式:(3)(频程)平均隔声量)(频程)平均隔声量(1254000Hz6个频程)个频程)(m200kg/m2)(m
8、200kg/m2)注:不同教材公式有差别。注:不同教材公式有差别。例:计算例:计算1mm厚度钢板对厚度钢板对2000Hz声音的隔声量;如果声音的隔声量;如果厚度增加为厚度增加为2mm,其隔声量为多少?,其隔声量为多少?解:钢的密度=7800kg/m3,钢板厚度d=0.001m 声音频率f=2000Hz 厚度增加一倍,面密度增加一倍,隔声量增厚度增加一倍,面密度增加一倍,隔声量增加加6dB6dB,所以其隔声量为,所以其隔声量为42dB42dB。例:如果采用钢板对例:如果采用钢板对2000Hz隔声,隔声量达到隔声,隔声量达到50dB,计算所用钢板的厚度?计算所用钢板的厚度?解:钢的密度=7800k
9、g/m3 声音频率f=2000Hz 由:得:二、双层隔声结构二、双层隔声结构是一个与空气是一个与空气夹层夹层厚度有关的附加隔声量厚度有关的附加隔声量。1.双层结构隔声量:双层结构隔声量:20 15 10 5 5 10 15 20 25 30 35 D(cm)TL(dB)Dm1m22.双层结构(频程)平均隔声量双层结构(频程)平均隔声量 (m200kg/m2)(m200kg/m2)同等面密度同等面密度单单双双层结层结构隔声量比构隔声量比较较材材 料料材料材料总总厚度厚度 (mm)材料材料总总面密度面密度 (kg/m3)平均隔声量平均隔声量单层结单层结构构双双层结层结构构钢钢 板板 211.628
10、.741.6(中空(中空7cm)铝铝 板板 2 5.225.230(中空(中空7cm)三、组合隔声体三、组合隔声体 由具有不同隔声量的隔声材料构成的隔声体,例如由水泥由具有不同隔声量的隔声材料构成的隔声体,例如由水泥墙、玻璃窗、木门构成的组合隔声体。墙、玻璃窗、木门构成的组合隔声体。窗窗墙墙门门1.平均隔声量平均隔声量 设各个隔声体的隔声量为设各个隔声体的隔声量为TLi,相应面积,相应面积为为Si。由此可得出各个隔声体的透射系。由此可得出各个隔声体的透射系数为:数为:组合隔声体的平均透射系数:组合隔声体的平均透射系数:组合隔声体的平均隔声量组合隔声体的平均隔声量:例题:例题:一面水泥墙开有一窗
11、一门,墙面积一面水泥墙开有一窗一门,墙面积20m2,隔声量,隔声量50dB;窗面积;窗面积3m2,隔声量,隔声量20dB;门面积;门面积2m2,隔,隔声量声量30dB。求平均隔声量?。求平均隔声量?解:解:说明:说明:尽管墙的隔声的效果很好,面积大,但由于存尽管墙的隔声的效果很好,面积大,但由于存在小面积的低隔声量门窗,使得整体平均隔声在小面积的低隔声量门窗,使得整体平均隔声量大大降低。量大大降低。2空洞缝隙对隔声量的影响空洞缝隙对隔声量的影响隔声好的墙:隔声好的墙:孔洞或缝隙:孔洞或缝隙:设墙的面积为设墙的面积为S,墙上孔洞面积占整个墙面积的,墙上孔洞面积占整个墙面积的1,则,则墙的平均隔声
12、量?墙的平均隔声量?说明:说明:当孔洞的面积占整个墙面积的当孔洞的面积占整个墙面积的1 1时,墙的隔声量时,墙的隔声量不会超过不会超过20dB20dB。因此空洞缝隙对隔声效果影响很。因此空洞缝隙对隔声效果影响很大,因此要提高隔声效果,必须提高空洞缝隙的大,因此要提高隔声效果,必须提高空洞缝隙的隔声效果。隔声效果。第三节第三节 隔声罩隔声罩一、隔声罩构造与种类:一、隔声罩构造与种类:1.基本构造:隔声材料吸声材料(内衬)基本构造:隔声材料吸声材料(内衬)2.种类:种类:全封闭型:无开口;全封闭型:无开口;局部封闭型:局部封闭型:有开口有开口隔声罩结构形式隔声罩结构形式A声级降噪量(声级降噪量(d
13、BA)固定密封型固定密封型3040活动密封型活动密封型1530局部开敞型局部开敞型1020带有通风散热消声器的隔声罩带有通风散热消声器的隔声罩1525隔声罩降噪量(插入损失)一般要求隔声罩降噪量(插入损失)一般要求隔声罩其他分类方法隔声罩其他分类方法1.按是否移动分类:按是否移动分类:固定式隔声罩、移动式隔声罩固定式隔声罩、移动式隔声罩2.按使用环境分类按使用环境分类 户内隔声罩、户内隔声罩、户外隔声罩户外隔声罩二、全封闭型隔声效果(插入损失二、全封闭型隔声效果(插入损失IL)其中:其中:为隔声罩内平均吸声系数为隔声罩平均透射系数 为隔声罩的平均隔声量 说明:说明:当当 0 或 时,IL0,所
14、以,隔声罩内部如所以,隔声罩内部如不衬以吸声材料,即使设了隔声罩,也白设。因此,不衬以吸声材料,即使设了隔声罩,也白设。因此,隔声罩必须内衬吸声材料。隔声罩必须内衬吸声材料。要提高隔声罩的隔声效果,一方面是要提高隔声其要提高隔声罩的隔声效果,一方面是要提高隔声其平均隔声量,另一方面是提高吸声系数;平均隔声量,另一方面是提高吸声系数;由于由于 1,所以,所以 0,因此,隔声罩的隔声,因此,隔声罩的隔声效果(插入损失效果(插入损失IL)小于其平均隔声量)小于其平均隔声量 。例题例题1:一个由一个由5个面构成的隔声罩扣在水泥地面之上,其罩内个面构成的隔声罩扣在水泥地面之上,其罩内尺寸为长尺寸为长1.
15、5m,宽,宽1m,高,高1m。对于。对于2000Hz倍频程声倍频程声音,罩内所衬吸声材料吸声系数为音,罩内所衬吸声材料吸声系数为W W=0.8,罩壁的隔声,罩壁的隔声量量TLW=30dB;地面的吸声系数为;地面的吸声系数为G G=0.02。计算罩对。计算罩对于于2000Hz倍频程声音隔声效果(即插入损失倍频程声音隔声效果(即插入损失IL)。)。解:解:罩壁面积6.5m21.5m2;罩内地面面积地面的透射系数罩壁透射系数 由上面数据有:隔声罩的插入损失:三、局部封闭型隔声效果三、局部封闭型隔声效果与全封闭隔声罩计算公式相同与全封闭隔声罩计算公式相同,只是在求整个隔声罩的,只是在求整个隔声罩的平均
16、吸声系数和平均隔声量时,非封闭部分的吸声系数平均吸声系数和平均隔声量时,非封闭部分的吸声系数和透射系数按和透射系数按1计算,或隔声量按计算,或隔声量按0计算。计算。注:注:不同教材对局部封闭隔声罩的插入损失计算公式表不同教材对局部封闭隔声罩的插入损失计算公式表 达不同,但通过演化,基本相同。达不同,但通过演化,基本相同。例题例题2:在上述例题:在上述例题1中,如果在相对的两个罩壁上各开一中,如果在相对的两个罩壁上各开一个个0.5m2的孔用于罩内设备通风散热,计算隔声效的孔用于罩内设备通风散热,计算隔声效果(即插入损失)。果(即插入损失)。解:解:开孔后,罩壁面积为:6.5m20.52 m25.
17、5 m2;=0.52=1.0;孔面积罩内平均吸声系数:开孔吸声系数H=1开孔透射系数H=1 隔声罩平均透射系数:隔声罩插入损失:四、隔声罩设计四、隔声罩设计1.隔声罩设计参考标准依据隔声罩设计参考标准依据 (1)声学声学 隔声罩和隔声间噪声控制指南隔声罩和隔声间噪声控制指南 (GB/T 19886-2005)(2)工业企业噪声控制设计规范工业企业噪声控制设计规范 (GB J8785)2.隔声罩设计原则隔声罩设计原则(1)罩壁有足够的吸声量或吸声系数;)罩壁有足够的吸声量或吸声系数;(2)设备占罩内空间)设备占罩内空间1/3以上,罩壁与设备距离大于以上,罩壁与设备距离大于10cm;(3)罩体与声
18、源设备不得有刚性联结,以免形成)罩体与声源设备不得有刚性联结,以免形成“声桥声桥”;(4)罩体应尽量避免平行设备壁面,以免形成驻波。)罩体应尽量避免平行设备壁面,以免形成驻波。(5)罩内所有焊接缝与拼缝,应避免漏声;罩与地面的接)罩内所有焊接缝与拼缝,应避免漏声;罩与地面的接触部分,应注意密封和固体声的隔离。触部分,应注意密封和固体声的隔离。(6)设备的控制与计量开关,宜引到罩外进行操作,并设)设备的控制与计量开关,宜引到罩外进行操作,并设监视设备运行的观察窗。所有的通风、排烟以及生产工监视设备运行的观察窗。所有的通风、排烟以及生产工艺开口,均应设有消声器,其消声量应与隔声罩的隔声艺开口,均应
19、设有消声器,其消声量应与隔声罩的隔声量相当。量相当。(7)隔声罩宜采用带有阻尼的、厚度为)隔声罩宜采用带有阻尼的、厚度为0.52mm的钢板或的钢板或铝板制作;阻尼层厚度不得小于金属板厚的铝板制作;阻尼层厚度不得小于金属板厚的13倍。倍。典型机器隔声罩典型机器隔声罩1声衰减冷却空气进声衰减冷却空气进/排气管道排气管道2观察窗观察窗3声衰减处理的工件工件入口声衰减处理的工件工件入口4人员进出隔声门(如需要)人员进出隔声门(如需要)5常规检查口(铰接面板)常规检查口(铰接面板)6内衬吸声材料的隔声外壳内衬吸声材料的隔声外壳7密封板条密封板条8经过密封的偶尔拆卸面板经过密封的偶尔拆卸面板隔声罩结构(材
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