《环境噪声及其控制》PPT课件.ppt
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1、第七章第七章 环境噪声及其控制环境噪声及其控制第一节第一节 环境声学的基本概念环境声学的基本概念第二节第二节 噪声的危害和噪声标准噪声的危害和噪声标准第三节第三节 噪声的来源与防治噪声的来源与防治第一节第一节 环境声学的基本概念环境声学的基本概念一、噪声的定义一、噪声的定义二、噪声的物理量度二、噪声的物理量度三、噪声的频谱三、噪声的频谱四、声波的传播四、声波的传播五、噪声评价五、噪声评价第一节第一节 环境声学的基本概念环境声学的基本概念一一 噪声的定义噪声的定义凡是不需要的声音,就是噪声。凡是不需要的声音,就是噪声。w过响声;过响声;w妨碍声;妨碍声;w不愉快声;不愉快声;w无影响声无影响声
2、其中,过响声、不愉快声属于客观的噪声;妨碍声和其中,过响声、不愉快声属于客观的噪声;妨碍声和无影响声属于主观的噪声。无影响声属于主观的噪声。二二 噪声的物理量度噪声的物理量度(一)声压、声能量、声强和声功率(一)声压、声能量、声强和声功率1 1、声压、声压p pw当有声波存在时,在媒质中产生的压强的增量。当有声波存在时,在媒质中产生的压强的增量。单位:单位:PaPa或或brbr;1Pa1Pa10 br10 br。w当声频为当声频为1000Hz1000Hz时,人耳可听声压范围为时,人耳可听声压范围为210210-5-520Pa20Pa,其中,其中,210 210-5-5PaPa称为听阈,称为听阈
3、,20Pa20Pa称为痛阈。称为痛阈。w有效声压有效声压pepe:一段时间内声压的均方根值。由于人耳无法:一段时间内声压的均方根值。由于人耳无法感受声压的起伏,只能感受一个稳定的有效声压。感受声压的起伏,只能感受一个稳定的有效声压。w媒质的声阻抗率媒质的声阻抗率ZsZsp/up/ucc,u u为质点速度,为质点速度,c c为声速。为声速。(一)(一)声压、声能量、声强和声功率声压、声能量、声强和声功率2 2、声能量、声能量w由于声扰动,声波在媒质中传播,产生动能和形变的由于声扰动,声波在媒质中传播,产生动能和形变的势能。动能和势能之和即为声能量。单位:势能。动能和势能之和即为声能量。单位:J
4、Jw声场:空间中存在声波的区域。声场:空间中存在声波的区域。w声能密度声能密度D D:声场中单位体积媒质所含有的声能量,:声场中单位体积媒质所含有的声能量,单位:单位:J/mJ/m3 3。w对于自由空间的平面声波:对于自由空间的平面声波:DDW/cSW/cSI/cI/cp p2 2/c/c2 2(一)(一)声压、声能量、声强和声功率声压、声能量、声强和声功率3 3、声强、声强I Iw单位时间内,通过和声波射线垂直的单位面积内的声能单位时间内,通过和声波射线垂直的单位面积内的声能量称为声强,即在传播方向上通过单位面积上的声功率。量称为声强,即在传播方向上通过单位面积上的声功率。单位:单位:W/m
5、W/m2 2。w对于自由空间的平面声波和球面波:对于自由空间的平面声波和球面波:I IW/SW/Spupup p2 2/c/cw声强与离开声源的距离有关:声强与离开声源的距离有关:对于自由空间的点声源:对于自由空间的点声源:I I球球W/W/(4r4r2 2)对于放在具有反射的地面上的点声源:对于放在具有反射的地面上的点声源:I I球球W/W/(2r2r2 2)(一)(一)声压、声能量、声强和声功率声压、声能量、声强和声功率4 4、声功率、声功率WWw声功率就是指声源在单位时间内辐射出来的总声功率就是指声源在单位时间内辐射出来的总声能量。单位:声能量。单位:WW。w对于自由空间的点声源:对于自
6、由空间的点声源:W W球球4r4r2 2p p2 2/c/cw对于放在具有反射的地面上的点声源:对于放在具有反射的地面上的点声源:W W半球半球2r2r2 2p p2 2/c/c(二)声波的测量单位(二)声波的测量单位1 1、级的概念、级的概念w1 1个量的级是这个量与同类基准值之比的对数,用个量的级是这个量与同类基准值之比的对数,用L L表表示。示。w表达式:表达式:wr r1010时,级的单位为贝(耳),级表示的量与功率时,级的单位为贝(耳),级表示的量与功率成正比。工程上常用分贝表示级,是贝的十分之一,成正比。工程上常用分贝表示级,是贝的十分之一,符号为符号为dBdB。wr re e时,
7、级的单位为奈培(时,级的单位为奈培(NpNp)。)。1Np1Np主要声学量的级和基准主要声学量的级和基准名称名称定义定义基准值基准值声压级(气体中)声压级(气体中)Lp20lg(p/p0)P020Pa声压级(液体中)声压级(液体中)Lp20lg(p/p0)P01Pa振动加速度级振动加速度级La20lg(a/a0)P01m/s2振动速度级振动速度级Lv20lg(v/v0)v01nm/s振动位移级振动位移级Ld20lg(d/d0)d011012m力级力级LF20lg(F/F0)F01N声功率级声功率级LW10lg(W/W0)W01 1012W声强级声强级LI10lg(I/I0)I01 1012W/
8、m2(二)声波的测量单位(二)声波的测量单位2、声压级、声压级LpwLp20lg(p/p0)wLp为声压级,单位为声压级,单位dB;p为有效声压,为有效声压,Pa;基准声;基准声压压p02105 Pa。w对于听阈对于听阈Lp0;对于痛阈;对于痛阈Lp120dB。某些环境下的声压和声压级某些环境下的声压和声压级环境环境声压声压(Pa)声压级声压级(dB)锅炉排气放空,距喷口锅炉排气放空,距喷口1米米200140铆钉枪,大型罗茨风机铆钉枪,大型罗茨风机63130汽车喇叭,距人汽车喇叭,距人1米,大型球磨机米,大型球磨机20120柴油机柴油机6.3110离心风扇离心风扇0.6390公共汽车上公共汽车
9、上0.2080城市噪声,街道上城市噪声,街道上0.06370普通说话普通说话0.02060电风扇,微电机附近电风扇,微电机附近0.006350安静房间安静房间0.002040轻声耳语轻声耳语0.0006330树叶飘动声树叶飘动声0.0002020农村静夜农村静夜0.00006310可听可听0.0000200(二)声波的测量单位(二)声波的测量单位3、声强级、声强级LIwLI10lg(I/I0)wLI为声强级,单位为声强级,单位dB;I为声强,瓦为声强,瓦/米米2;基准声强;基准声强I011012瓦瓦/米米2。wLI=10lg(I/I0)=10lg(p2/p02)+10lg p02/(I0 c)
10、=LP+10lg400/c 当在当在1atm,38.9时,空气的时,空气的c 400Pas/m,LI Lp 在一般情况下,空气中的声波在一般情况下,空气中的声波LI与与 Lp 的值相差,故的值相差,故LILp(二)声波的测量单位(二)声波的测量单位4、声功率级、声功率级LWwLW10lg(W/W0)wLW为声功率级,单位为声功率级,单位dB;W为声功率,瓦;基准声功率为声功率,瓦;基准声功率W011012瓦。瓦。wLW=10lg(W/W0)=10lg(IS/W0)=10lg I/10-12+10lgS=LI+10lgSLP+10lgSw对于球面声波,距离声源半径微对于球面声波,距离声源半径微r
11、,则有:,则有:LW=LP+10lg4r2 LP+20lgr11w对于半球面声波,距离声源半径微对于半球面声波,距离声源半径微r,则有:,则有:LW=LP+10lg2r2 LP+20lgr8 (三)噪声级的合成(三)噪声级的合成1、噪声级合成是按照能量的叠加规律进行叠加的。、噪声级合成是按照能量的叠加规律进行叠加的。2、声强级:声强与能量成正比。总声强等于各声强之和。、声强级:声强与能量成正比。总声强等于各声强之和。假设有假设有n个噪声源同时存在,声强与声强级分别为个噪声源同时存在,声强与声强级分别为I1、I2、In和和L1、L2、Ln。则:。则:L110lg I1/I0,L210lg I2/
12、I0,Ln10lg In/I0 。I1/I010 1,I2/I010 2,In/I010 n 。所以,总声强级所以,总声强级L10lg(I1/I0 I2/I0 In/I0)10lg(10 110 2 10 n)(三)噪声级的合成(三)噪声级的合成3、声压级:能量与声压的平方成正比。总声压的平方等于各、声压级:能量与声压的平方成正比。总声压的平方等于各声压排放之和。声压排放之和。假设有假设有n个噪声源同时存在,声压与声压级分别为个噪声源同时存在,声压与声压级分别为p1、p2、pn和和L1、L2、Ln。则:。则:Lp120lg p1/p0,Lp220lg p2/p0,Lpn20lg pn/p0。(
13、p1/p0)210 p1,(p1/p0)2 10 p2,(p1/p0)210 pn 。所以,总声压级所以,总声压级Lp10lg(10 110 2 10 n)(三)噪声级的合成(三)噪声级的合成4、n个相同噪声级合成的总噪声级个相同噪声级合成的总噪声级L10lg(10 110 2 10 n)10lg(n 10 1)L110lgnw当当n2时,时,LL110lg2 L13即表示两个相同的声压级相加,能量增加一倍,即表示两个相同的声压级相加,能量增加一倍,声级增加声级增加3dB。(三)噪声级的合成(三)噪声级的合成5、不同噪声级的合成、不同噪声级的合成假设存在两个噪声源,声压级分别为假设存在两个噪声
14、源,声压级分别为L1、L2,且,且L1L2,则有:,则有:LL110lg(10 110 2)L1 10lg 10 1 10 2)/10 1 10lg 1+10 0.1(L1-L2)设噪声合成的附加值设噪声合成的附加值L 10lg 1+10 0.1(L1-L2),则,则LL1 L其中其中L可查表,根据表可知,当可查表,根据表可知,当L1-L26dB时,时,L1dB,所以当两个声源中的一个噪声级超出另一个噪声级所以当两个声源中的一个噪声级超出另一个噪声级68dB,则较弱的噪声可以忽略不计。则较弱的噪声可以忽略不计。两噪声级合成的附加值两噪声级合成的附加值L1-L2(dB)L=10lg 1+10 0
15、.1(L1-L2)(dB)0312.522.131.841.551.261.070.880.690.5100.4(三)噪声级的合成(三)噪声级的合成6、计算例题、计算例题w例例1 强度为强度为80dB的噪声,其相应的声压为多少?的噪声,其相应的声压为多少?w解:解:Lp20lg(p/p0),则,),则,pp010 Lp/20所以,所以,p210510 80/20例例2 声强为声强为106 W/m2时的声强级是多少?时的声强级是多少?w解:解:L10lg(I/I0)10lg(106/1012)w所以,所以,L60dB(三)噪声级的合成(三)噪声级的合成w例例3 室内洗衣机工作时,测得噪声声压室内
16、洗衣机工作时,测得噪声声压p;电;电冰箱单独开动时声压级是冰箱单独开动时声压级是54dB,试计算两者同,试计算两者同时开动时的合成声压级。时开动时的合成声压级。w解:洗衣机单独工作时声压级为:解:洗衣机单独工作时声压级为:L1(2105)20360dB电冰箱声压级电冰箱声压级L254dBL1-L26dB,所以,所以L1dB则两者同时工作时则两者同时工作时L60161dB(三)噪声级的合成(三)噪声级的合成例例4、声压级分别为、声压级分别为70、76、77、80、83dB,试计算合成声,试计算合成声压级。压级。解:解:L86dB例例5、声压级分别为、声压级分别为70、84、78、82、86、89
17、dB,试计算合,试计算合成声压级。成声压级。解解(1)首先将声压级按从大到小顺序排列:首先将声压级按从大到小顺序排列:89、86、84、82、78、70;(2)89与与86合成:合成声压级合成:合成声压级89;(3)与)与84合成:;合成:;(4)与)与82合成:合成:(5)由于)由于78,因而,因而78、70dB两个声源可忽略不计。则两个声源可忽略不计。则总声压级为。总声压级为。(四)噪声级的相减(四)噪声级的相减1、噪声级相减是按照能量的相减进行的。、噪声级相减是按照能量的相减进行的。w噪声级的相减与相加类似,实质都是声能的加和减。噪声级的相减与相加类似,实质都是声能的加和减。w例:室内有
18、两个噪声源,同时工作时总声压级为例:室内有两个噪声源,同时工作时总声压级为82dB,当,当其中一个声源停止工作时,测得室内声压级为其中一个声源停止工作时,测得室内声压级为81dB,试求,试求另一声源的声压级。另一声源的声压级。w解:由于解:由于82811dB,则另一声源声压级则另一声源声压级81675dB。三、噪声的频谱三、噪声的频谱(一)(一)噪声分析的基本知识噪声分析的基本知识w声音的频率就是声源振动的频率;声音的频率就是声源振动的频率;w人耳听到的声音有的低沉,有的尖锐主要是声音的音调的高低人耳听到的声音有的低沉,有的尖锐主要是声音的音调的高低引起的,而音调是人耳对声源振动频率的主观感受
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