噪声与振动学习.pptx
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1、一基本特性1 1声波与声速声波与声速 物物体体(固固、液液、气气)的的振振动动是是声声音音的的来来源源。振振动动在在弹弹性性介介质质中中以以波波动动的的方方式式进进行行传传播播。这种波称为这种波称为声波声波。(振振动动挤挤压压周周围围介介质质质质点点时时密密时时疏疏,疏疏密密过过程程从从质质点点向向前传播前传播)为)为纵波纵波(质点振动方向波的传播方向质点振动方向波的传播方向)和)和疏密波疏密波。声声 速速 c c 声声 波波 在在 一一 定定 介介 质质 中中 的的 传传 播播 速速 度度。m/sm/s。介介 质质 不不 同同,c c不不 同同。00,空空 气气 c=331m/sc=331m
2、/s。氢氢 气气c=1270m/sc=1270m/s;2020,水,水,c=1460m/sc=1460m/s。第1页/共37页频率频率f f声波每秒振动次数声波每秒振动次数。HzHz。声频声频:耳听声范围:耳听声范围:2020000Hz2020000Hz。波波长长 声声波波中中两两个个相相邻邻的的密密部部或或疏疏部部之之间间的的距距离离,mm。空气,声频范围内,。空气,声频范围内,1.72cm17.2m1.72cm17.2m周期周期T T 声波前进一个波长距离所需时间声波前进一个波长距离所需时间。则:则:第2页/共37页2声压与声压级声压声压 表示声音强弱的物理量表示声音强弱的物理量。声声压压
3、:有有声声波波时时,介介质质中中压压力力超超过过静静压压力力的的值值(p p),为声波动力),为声波动力。瞬时声压瞬时声压 某一瞬间所产生的某一瞬间所产生的压力增值压力增值。大大气气:p p(t t)P P(t t)P P0 0声声波波中中介介质质压压力力大大气压力气压力。p p0 0 无声无声。有有效效声声压压(一一般般称称为为声声压压)瞬瞬时时声声压压在在一一段段时时间间内内的的均均方根值方根值。1atm=1.013105Pa 第3页/共37页 听阀声压听阀声压 正常人耳刚能听到的声音的声压:正常人耳刚能听到的声音的声压:。(时时)基基准准 0dB0dB 痛痛阀阀声声压压 正正常常人人耳耳
4、感感到到疼疼痛痛的的声声压压。120d120dB B 声声压压级级SPLSPL(Sound Sound Pressure Pressure LevelLevel)有有效效声声压压与与听听阀阀声声压压之比的对数的之比的对数的2020倍倍,单位为分贝,单位为分贝dbdb dBdB(decibeldecibel)一般:一般:听阀听阀0dB0dB,公共汽车内,公共汽车内80dB80dB,讲演讲演90 dB90 dB,痛阀,痛阀120dB120dB,飞机喷口附近飞机喷口附近150dB150dB。第4页/共37页3声强与声强级声声强强垂垂直直于于声声波波传传播播方方向向n n的的单单位位面面积积上上,单单
5、位位时时间间内内通过的平均通过的平均声能声能。(。(声音强弱声音强弱)声强级声强级SILSIL(Sound Intensity LevelSound Intensity Level)dBdB 基基准准声声强强I I0 01010 1212w/mw/m2 2 对对应应基基准准声声压压p p0 02102105 5PaPa第5页/共37页4声功率与声功率级声功率声功率单位时间内声源发出的总声能。单位时间内声源发出的总声能。声声功功率率(ww)是是恒恒量量,声声压压(p p)和和声声强强(InIn)在在声声场场 不不 同同 地地 点点 有有 不不 同同 的的 值值,与与 R R成成 反反 比比,声声
6、 功功 率率 级级SWLSWL(Sound LevelSound Level)dBdB基基 准准 声声 功功 率率 ww0 0=10=10-12-12ww (1m1m2 2的的 I I,球球 半半 径径R=0.2821mR=0.2821m处)处)第6页/共37页5响度,响度级,计权声级(A)人耳对声音的感受不仅与人耳对声音的感受不仅与声压声压有关,也与有关,也与频率频率有关。有关。频率不同,感受不同,对频率不同,感受不同,对低频和较高频不敏感低频和较高频不敏感。空。空压机压机(高频)(高频)和小汽车和小汽车(低频)(低频)均为均为90 dB90 dB,听起,听起来前者响得多。来前者响得多。l
7、l测量仪器中,为了模拟人耳的听觉特性,设计计数网络测量仪器中,为了模拟人耳的听觉特性,设计计数网络A A、B B、C C按接多的声间不同程度按接多的声间不同程度滤波滤波。A A网络将网络将大部分大部分低频低频波波滤掉滤掉,与人耳对噪音的感觉一样。所以用,与人耳对噪音的感觉一样。所以用A A网络的网络的声级声级A A表示表示噪声大小噪声大小,称为分贝,称为分贝A A,dBdB(A A)。)。l l不同子样的声级可以不同子样的声级可以运算运算,相加,相减,平均相加,相减,平均。P P212212213213或或(8.9-8.138.9-8.13)。第7页/共37页响度级Ln将声压和频率联系起来的特
8、性,单单位位为为方方(phonphon)。以以1KHz1KHz纯纯音音为为基基准准,一一个个噪噪声声和和这这 个个 基基 准准 声声 一一 样样 响响,则则 这这 个个 噪噪 声声 的的 响响 度度 级级(phonphon)就等于这个纯音的就等于这个纯音的(声压级(声压级(dBdB值值)。例例:某某噪噪声声,听听起起来来和和声声压压级级为为95dB95dB,1KHz1KHz的的基基音音一一样样响响,这这个噪音的响度级为个噪音的响度级为95phon95phon。所所以以,响响度度级级是是人人类类主主观观感感觉觉声声音音响响的的程程度度的的指指标标。得到等响曲线。得到等响曲线。响度N与响度级一一对
9、应,单单位位是是宋宋(sonesone);可可以以较较直直观观地地表表示示声声音音的的大大小小,即即响响度度增增减减的的百百分分数与人类主观感觉声音响的程度的变化较接近数与人类主观感觉声音响的程度的变化较接近。当当L LNN4040,噪噪声声响响度度级级LnLn每每增增加加10phon10phon,NN增加一倍。与人类主观感觉更接近。增加一倍。与人类主观感觉更接近。第8页/共37页二声的传播与衰减1 1不计大气吸收的传播不计大气吸收的传播测点距声源不同,声压级不同测点距声源不同,声压级不同。(1 1)室内点声源)室内点声源声压级:声压级:Db Db 44 r r2 2 点点源源通通过过面积面积
10、 QQ位置指向性因数位置指向性因数。声源中央声源中央,QQ1 1;墙或地墙或地 通过通过1 1球面球面,QQ2 2;两墙与线两墙与线 通过通过1/41/4球面球面,QQ4 4;三面交点三面交点 通过通过1/81/8球面球面,QQ8 8rr离声源距离离声源距离mm。R R房间常数房间常数 ,吸声系数,吸声系数,S S室内总面积室内总面积mm2 2。第9页/共37页(2 2)混响场混响场:各点声压均匀,与各点声压均匀,与r r无关,无关,QQ0 0(3 3)自自由由场场:无无墙墙,RR,QQ1 1点点声声源源,距距离离r r增增加加一一倍倍,声压级声压级L LP P减少减少6dB6dB。半半自自由
11、由场场:一一面面墙墙,RR,QQ2 2线线声声源源,传传播播通通过过面面积为积为2Lr2Lr(柱面)(柱面)LPLP减少减少3dB3dB。减少量。减少量Z0lgr 10lgZ0lgr 10lg 吸声系数吸声系数 ,声波传播墙影响。面声源,不衰减。,声波传播墙影响。面声源,不衰减。2 2计及大气吸收计及大气吸收 由由于于空空气气的的粘粘滞滞性性和和热热传传导导,声声能能热热能能。或或被被吸吸收收,声声压压级级LpLp衰减,衰减,其其附加衰减量附加衰减量 相相对湿度对湿度。8.16/P214 8.16/P214 第10页/共37页三噪声危害1 1对听力影响对听力影响 听听觉觉器器官官损损伤伤,刺刺
12、耳耳、疼疼痛痛、听听力力下下降降、耳耳鸣鸣、出出现现听听觉觉疲疲劳劳。长长期期强强噪噪声声下下,使使暂暂性性的的听听阀阀偏偏移移不不能能恢恢复复,产产生生噪噪声声性性耳耳聋聋(f=500f=500,10001000,2000Hz2000Hz,平均听力损失超过,平均听力损失超过25dB25dB)。)。轻轻 度度 耳耳 聋聋:损损 失失:1540dB1540dB;中中 度度:4060dB4060dB;全耳聋全耳聋:85dB85dB。pp听力保护标准听力保护标准:8590dB8590dB。pp 115dB115dB立即有耳聋危险。立即有耳聋危险。pp 120dB120dB痛阀声压痛阀声压第11页/共
13、37页2对睡眠、交谈和思考影响睡眠:影响数量和质量。连续噪音:40dB 10人的影响,70dB 50人影响突然噪音:40dB 10人的惊醒,60dB 70人惊醒交谈:连续噪音:55dB即多影响;65dB提高嗓门;90dB,无法交谈。思考:噪声使工作效率下降,心情烦燥,反应迟钝,分散注意力,引起安全事故。3对健康影响。噪声作用于中枢神经,大脑皮层兴奋失调,神经衰弱、消化不良、高血压、心脏病。第12页/共37页四噪声标准1 1工业企业噪声标准工业企业噪声标准 劳劳保保8 8h h工工作作,85dB;85dB;时时间间减减半半,噪噪声声加加3dB3dB;最高最高115dB115dB。2 2城市区域环
14、境噪声标准城市区域环境噪声标准(GB3096GB30968282)4570dB4570dB。不同区域。不同区域。3 3机动车辆允许噪声机动车辆允许噪声(GB1495GB14957979)8289dB8289dB,不同车辆。,不同车辆。第13页/共37页第二节 吸声、隔声、消声一吸声一吸声 声声源源辐辐射射噪噪声声,受受声声点点除除感感受受到到由由噪噪声声源源传传来来的的直直达达声声外外,还还可可听听到到在在坚坚硬硬平平整整壁壁面面上上有有多多次次来回反射形成的来回反射形成的反射声反射声。利利用用多多孔孔材材料料或或吸吸声声结结构构可可以以降降低低反反射射声声,使总噪音强度下降使总噪音强度下降。
15、第14页/共37页1多孔吸声材料 玻玻璃璃纤纤维维、矿矿棉棉板板、泡泡沫沫塑塑料料,多多孔孔陶陶瓷瓷,膨膨胀胀珍珍珠珠岩岩。(绝热材料绝热材料)吸声系数吸声系数 合合理理增增加加:材材料料厚厚度度,容容重重(kg/mkg/m3 3),材材料料后后面面空空腔腔厚厚度度可以增加低频吸声系数。可以增加低频吸声系数。2 2吸声结构吸声结构 板材空腔板材空腔 可用薄板(可用薄板(金属、胶木、三合、塑料金属、胶木、三合、塑料);或);或薄板打孔矿棉薄板打孔矿棉图10-3 薄板共振吸声结构第15页/共37页薄板:薄板:共振频率共振频率 穿孔板:穿孔板:共振频率共振频率 mm板板密度密度,DD空腔厚空腔厚,P
16、 P空孔率空孔率,c c声速。声速。在在有有噪噪声声源源的的房房间间进进行行吸吸声声处处理理,吸吸声声系系数数增加增加1 1倍倍,降低,降低3dB3dB,增加,增加1010倍,降低倍,降低10dB10dB。在在共共振振频频率率f f0 0 附附近近时时吸吸声声系系数数 大大,但但吸吸声声频带窄,所以加矿棉频带窄,所以加矿棉。第16页/共37页二隔声隔声量隔声量:面质量面质量MM2 2单位面积质量单位面积质量kg/mkg/m2 2 。系数系数 即即,f f=c=c 时时,材材料料面面质质量量增增大大一一倍倍,R R增增大大6dB6dB。R R由由质质量量控控质。质。若若 MM2 2=c=c 入射
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