第二章-第二节-噪声基础-物理性污染控制课件.ppt

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1、第二章 噪声污染及其控制第一节 概述第二节 声学基础第三节 噪声的评价和标准第四节 噪声控制技术吸声第五节 噪声控制技术隔声第六节 噪声控制技术消声 第七节 有源噪声控制简介 第二节 声学基础 声波的形成一一 声波的基本物理量二二 声音的频谱三三 声音的波动方程四四 平面声波五五 球面波六六 声压级计算七七 声波的传播特性八八n 声源：声源：振动而发出声音的物体。振动而发出声音的物体。n n 声源可以是固体、液体或气体。声源可以是固体、液体或气体。n 媒质：媒质：传播声音的介质。传播声音的介质。n n 介质可以是介质可以是 空气、液体、固体。空气、液体、固体。n n 声音不能在真空中传播！声音

2、不能在真空中传播！声波的形成一一n 声波：声波：声源振动带动相邻的介质质点，使之声源振动带动相邻的介质质点，使之交替进行压缩和膨胀运动，由近及远向前推交替进行压缩和膨胀运动，由近及远向前推进的介质振动。进的介质振动。声波的形成一一n 纵波：纵波：质点振动方向与声波传播方向相同的质点振动方向与声波传播方向相同的波波，具有交替出现的密部和疏部。具有交替出现的密部和疏部。n n 横波：横波：质点振动方向与声波传播方向相互质点振动方向与声波传播方向相互 垂直的波。垂直的波。具有交替出现的波峰和波谷具有交替出现的波峰和波谷 频率频率 n频率（频率（）：）：每秒质点振动的次数每秒质点振动的次数,Hz,Hz

3、；n n媒质每秒钟振动的次数越多，其频率就越高。媒质每秒钟振动的次数越多，其频率就越高。媒质每秒钟振动的次数越多，其频率就越高。媒质每秒钟振动的次数越多，其频率就越高。n周期（周期（）：）：质点振动往复一次所需的时间质点振动往复一次所需的时间,s,s。n频率和周期互为倒数，即频率和周期互为倒数，即 (2-1)(2-1)(2-1)(2-1)n n频率与振动圆频率的关系为频率与振动圆频率的关系为频率与振动圆频率的关系为频率与振动圆频率的关系为 (2-2)(2-2)(2-2)(2-2)描述声音特性的主要物理量！n波长波长:是两相邻波对应相同点之间的距是两相邻波对应相同点之间的距离，即振动经过一个周期

4、声波传播的距离，即振动经过一个周期声波传播的距离，离，m m。波长波长 n 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，m/s m/s。n 波长波长、频率频率和和声速声速之间的关系为之间的关系为 或或 (2-(2-3)3)声速声速 n 液体和固体液体和固体中声速（表中声速（表2-12-1）声速声速 媒质媒质媒质媒质 声速声速声速声速/ms/ms/ms/ms-1-1-1-1 媒质媒质媒质媒质声速声速声速声速/ms/ms/ms/ms-1 1 1 1媒质媒质媒质媒质声速声速声速声速/ms/ms/ms/ms-1 1 1 1空气空气空气空气344344344344玻璃玻璃玻璃玻璃36583

5、65836583658钢钢钢钢5182518251825182水水水水1372137213721372铁铁铁铁5182518251825182硬木硬木硬木硬木4267426742674267混凝土混凝土混凝土混凝土3048304830483048铅铅铅铅1219121912191219软木软木软木软木3353335333533353表表2-1 2-1 常用媒质在室温下的声速近似值常用媒质在室温下的声速近似值 声音的频谱三三（一）频程及频谱（一）频程及频谱（二）频谱分析（二）频谱分析线状谱线状谱 图图2-12-1（a a）n n是由一些频率离散的单音形成的谱，在频谱图上是由一些频率离散的单音形成

6、的谱，在频谱图上是由一些频率离散的单音形成的谱，在频谱图上是由一些频率离散的单音形成的谱，在频谱图上是一系列竖直线段。是一系列竖直线段。是一系列竖直线段。是一系列竖直线段。n n线状频谱可以确定单个频率处的声压。线状频谱可以确定单个频率处的声压。线状频谱可以确定单个频率处的声压。线状频谱可以确定单个频率处的声压。n n一些乐器发出的声音和周期或间断振动的声源产一些乐器发出的声音和周期或间断振动的声源产一些乐器发出的声音和周期或间断振动的声源产一些乐器发出的声音和周期或间断振动的声源产生的声音的频谱是线状谱。生的声音的频谱是线状谱。生的声音的频谱是线状谱。生的声音的频谱是线状谱。n n与振动相同

7、的声波频率称为基频与振动相同的声波频率称为基频与振动相同的声波频率称为基频与振动相同的声波频率称为基频n n频率等于基频整数倍的称为谐波频率。频率等于基频整数倍的称为谐波频率。频率等于基频整数倍的称为谐波频率。频率等于基频整数倍的称为谐波频率。连续谱连续谱 图图2-12-1（b b）n n频率在频谱范围内是连续的。其声能也连频率在频谱范围内是连续的。其声能也连续地分布在所有频率范围内，形成一条连续地分布在所有频率范围内，形成一条连续的曲线。续的曲线。n n大部分噪声属于连续谱。大部分噪声属于连续谱。声音的波动方程四四n n均匀理想流体媒质中，小振幅声波的运动方程均匀理想流体媒质中，小振幅声波的

8、运动方程均匀理想流体媒质中，小振幅声波的运动方程均匀理想流体媒质中，小振幅声波的运动方程 或或 (2-13)(2-13)式中式中式中式中:瞬时声压，瞬时声压，瞬时声压，瞬时声压，PaPaPaPa；声速，声速，声速，声速，m m m ms s s s；时间，时间，时间，时间，s s s s；拉普拉斯算符，拉普拉斯算符，拉普拉斯算符，拉普拉斯算符，在直角坐标系中在直角坐标系中在直角坐标系中在直角坐标系中 式式式式(2-13)(2-13)(2-13)(2-13)表明，声压表明，声压表明，声压表明，声压 是空间坐标（是空间坐标（是空间坐标（是空间坐标（x x x x、y y y y、z z z z）和

9、时间）和时间）和时间）和时间 的函的函的函的函数数数数;把声压与质点振动速度联系起来，反映了不同地点和不同把声压与质点振动速度联系起来，反映了不同地点和不同把声压与质点振动速度联系起来，反映了不同地点和不同把声压与质点振动速度联系起来，反映了不同地点和不同时刻的声压变化规律。时刻的声压变化规律。时刻的声压变化规律。时刻的声压变化规律。n直角坐标系中声波的连续性方程为直角坐标系中声波的连续性方程为 或或或或 (2-(2-(2-(2-14)14)14)14)式中式中式中式中:媒质的静态密度，媒质的静态密度，媒质的静态密度，媒质的静态密度，kgkgkgkgm m m m3 3 3 3；时间，时间，时

10、间，时间，s s s s；媒质质点速度媒质质点速度媒质质点速度媒质质点速度 沿沿沿沿x x x x、y y y y、z z z z方向方向方向方向 的分量，的分量，的分量，的分量，m m m ms s s s。式式式式(2-14)(2-14)(2-14)(2-14)反映了质点振动速度与流体密度之间的变化关系。反映了质点振动速度与流体密度之间的变化关系。反映了质点振动速度与流体密度之间的变化关系。反映了质点振动速度与流体密度之间的变化关系。n根据理想气体绝热状态方程，得声波传播时根据理想气体绝热状态方程，得声波传播时的物态方程为的物态方程为 或或 (2-15)(2-15)式中式中式中式中:瞬时声

11、压，瞬时声压，瞬时声压，瞬时声压，PaPaPaPa；声速，声速，声速，声速，m m m ms s s s；时间，时间，时间，时间，s.s.s.s.式式式式(2-15)(2-15)(2-15)(2-15)描述了声场中瞬时声压随时间的变化与密描述了声场中瞬时声压随时间的变化与密描述了声场中瞬时声压随时间的变化与密描述了声场中瞬时声压随时间的变化与密度随时间变化的关系。度随时间变化的关系。度随时间变化的关系。度随时间变化的关系。平面声波平面声波五五n n均匀波动的平面声波的声压波动方程为均匀波动的平面声波的声压波动方程为均匀波动的平面声波的声压波动方程为均匀波动的平面声波的声压波动方程为 （2-18

12、2-182-182-18）式式式式(2-18)(2-18)(2-18)(2-18)的一般解为的一般解为的一般解为的一般解为 （2-192-192-192-19）式中，式中，式中，式中，、是任意函数是任意函数是任意函数是任意函数,代表声速向代表声速向代表声速向代表声速向x x x x 正方向传播的波，正方向传播的波，正方向传播的波，正方向传播的波，代表声速向代表声速向代表声速向代表声速向x x x x负方向传负方向传负方向传负方向传播的波。播的波。播的波。播的波。n声压声压:声波引起的大气压强变化，称为声压。声波引起的大气压强变化，称为声压。n声场声场:有声波存在的区域称为声场有声波存在的区域称

13、为声场.n瞬时声压瞬时声压:声场中某一瞬时的声压值。声场中某一瞬时的声压值。n若声源在理想媒质中以单一频率传播，则可看若声源在理想媒质中以单一频率传播，则可看做是做是简谐振动简谐振动，那么媒质中各质点也随着作同，那么媒质中各质点也随着作同一频率的简谐振动。一频率的简谐振动。n n瞬时声压：瞬时声压：瞬时声压：瞬时声压：声场中某一瞬时的声压值为声场中某一瞬时的声压值为声场中某一瞬时的声压值为声场中某一瞬时的声压值为 (2-20)(2-20)(2-20)(2-20)n n声波沿负方向传播时声波沿负方向传播时声波沿负方向传播时声波沿负方向传播时 （2-212-212-212-21）式中，式中，式中，

14、式中，声场中某位置声场中某位置声场中某位置声场中某位置 和某时间和某时间和某时间和某时间 时的瞬时声压，时的瞬时声压，时的瞬时声压，时的瞬时声压，PaPaPaPa；声压幅值，声压幅值，声压幅值，声压幅值，PaPaPaPa；振动圆频率或角频率，振动圆频率或角频率，振动圆频率或角频率，振动圆频率或角频率，radradradrads s s s；波数，波数，波数，波数，；、相位；相位；相位；相位；初相位。初相位。n n在一定时间间隔内将瞬时声压对时间求均方根值可在一定时间间隔内将瞬时声压对时间求均方根值可在一定时间间隔内将瞬时声压对时间求均方根值可在一定时间间隔内将瞬时声压对时间求均方根值可得到得到

15、得到得到有效声压有效声压有效声压有效声压，即，即，即，即 （2-222-222-222-22）式中式中式中式中 t t t t时间时间时间时间(周期的整数倍周期的整数倍周期的整数倍周期的整数倍)，s s s s。n n将式（将式（将式（将式（2-202-202-202-20）代入式（）代入式（）代入式（）代入式（2-222-222-222-22），得），得），得），得 （2-232-232-232-23）一般用电子仪器测得的声压即是有效声压。一般用电子仪器测得的声压即是有效声压。n n 声波沿声波沿声波沿声波沿 方向质点振动速度为方向质点振动速度为方向质点振动速度为方向质点振动速度为 (2-2

16、5)(2-25)(2-25)(2-25)质点振动速度幅值质点振动速度幅值质点振动速度幅值质点振动速度幅值 (2-26)(2-26)(2-26)(2-26)n n 声波沿声波沿声波沿声波沿 负方向质点振动速度为负方向质点振动速度为负方向质点振动速度为负方向质点振动速度为 (2-27)(2-27)(2-27)(2-27)质点振动速度幅值质点振动速度幅值质点振动速度幅值质点振动速度幅值 (2-28)(2-28)(2-28)(2-28)n n质点振动速度的有效值质点振动速度的有效值质点振动速度的有效值质点振动速度的有效值 (2-29)(2-29)(2-29)(2-29)质点振动速度质点振动速度质点振动

17、速度质点振动速度u u u u与声速与声速与声速与声速c c c c不同！不同！不同！不同！在声场中质点是以速度在声场中质点是以速度在声场中质点是以速度在声场中质点是以速度u u u u在振动，这种振动过程中在振动，这种振动过程中在振动，这种振动过程中在振动，这种振动过程中声波是以速度声波是以速度声波是以速度声波是以速度c c c c传播出去。传播出去。传播出去。传播出去。n声能密度：声能密度：单位体积媒质所含的声波能量。单位体积媒质所含的声波能量。n声场中某点总平均声能密度为声场中某点总平均声能密度为 (2-31)(2-31)由式（由式（由式（由式（2-312-312-312-31）可以看出

18、，在理想媒质中，平面波）可以看出，在理想媒质中，平面波）可以看出，在理想媒质中，平面波）可以看出，在理想媒质中，平面波的平均声能密度与距离无关，在传播范围内处处的平均声能密度与距离无关，在传播范围内处处的平均声能密度与距离无关，在传播范围内处处的平均声能密度与距离无关，在传播范围内处处相等，这也是理想媒质的特征之一。相等，这也是理想媒质的特征之一。相等，这也是理想媒质的特征之一。相等，这也是理想媒质的特征之一。n声强（声强（）：）：在声波传播方向上单位时间内垂在声波传播方向上单位时间内垂直通过单位面积的平均声能量，直通过单位面积的平均声能量，W Wm m2 2。n理想媒质中，声强与声压的关系式

19、理想媒质中，声强与声压的关系式 （2-332-33）通常影响声强的因素很多。如声源辐射具有一定的指向性，通常影响声强的因素很多。如声源辐射具有一定的指向性，通常影响声强的因素很多。如声源辐射具有一定的指向性，通常影响声强的因素很多。如声源辐射具有一定的指向性，声波在传播过程中会发生反射、折射、扩散衰减和被吸收声波在传播过程中会发生反射、折射、扩散衰减和被吸收声波在传播过程中会发生反射、折射、扩散衰减和被吸收声波在传播过程中会发生反射、折射、扩散衰减和被吸收等现象，这些因素都使声强随距声源距离的增加而降低，等现象，这些因素都使声强随距声源距离的增加而降低，等现象，这些因素都使声强随距声源距离的增

20、加而降低，等现象，这些因素都使声强随距声源距离的增加而降低，说明声强与环境有关。说明声强与环境有关。说明声强与环境有关。说明声强与环境有关。n n声功率（声功率（声功率（声功率（WW）：）：）：）：声源单位时间内辐射的能量，瓦声源单位时间内辐射的能量，瓦声源单位时间内辐射的能量，瓦声源单位时间内辐射的能量，瓦(W)(W)(W)(W)。n n自由声场中均匀辐射声源的声功率与声强关系为自由声场中均匀辐射声源的声功率与声强关系为自由声场中均匀辐射声源的声功率与声强关系为自由声场中均匀辐射声源的声功率与声强关系为 或或或或 （2-352-352-352-35）声功率仅是声源总功率中以声波形式辐射出来的

21、一小声功率仅是声源总功率中以声波形式辐射出来的一小声功率仅是声源总功率中以声波形式辐射出来的一小声功率仅是声源总功率中以声波形式辐射出来的一小部分功率。如一辆汽车在行驶中，当其速度为部分功率。如一辆汽车在行驶中，当其速度为部分功率。如一辆汽车在行驶中，当其速度为部分功率。如一辆汽车在行驶中，当其速度为70km/h70km/h70km/h70km/h时，发出的汽车噪声的声功率只有时，发出的汽车噪声的声功率只有时，发出的汽车噪声的声功率只有时，发出的汽车噪声的声功率只有0.1W0.1W0.1W0.1W数量级。数量级。数量级。数量级。（2-342-34）n声压级（声压级（）：）：声音的声压与基准声压

22、之比，取以声音的声压与基准声压之比，取以声音的声压与基准声压之比，取以声音的声压与基准声压之比，取以10101010为底的对数，再乘以为底的对数，再乘以为底的对数，再乘以为底的对数，再乘以20202020，分贝（，分贝（，分贝（，分贝（dBdBdBdB）。表达式为）。表达式为）。表达式为）。表达式为 (2-36)(2-36)(2-36)(2-36)式中，式中，式中，式中，有效声压，有效声压，有效声压，有效声压，PaPaPaPa；基准声压，基准声压，基准声压，基准声压，210210210210-5-5-5-5PaPaPaPa。n n将将将将 210210210210-5-5-5-5PaPaPaP

23、a代入上式，代入上式，代入上式，代入上式，(2-37)(2-37)(2-37)(2-37)为了能够较为明显地区分和反映声压的大小程度，采为了能够较为明显地区分和反映声压的大小程度，采为了能够较为明显地区分和反映声压的大小程度，采为了能够较为明显地区分和反映声压的大小程度，采用声压级来表征声压，用以衡量声音的相对强弱。用声压级来表征声压，用以衡量声音的相对强弱。用声压级来表征声压，用以衡量声音的相对强弱。用声压级来表征声压，用以衡量声音的相对强弱。n声强级（声强级（）：）：类比声压级，声强级的定义式为类比声压级，声强级的定义式为类比声压级，声强级的定义式为类比声压级，声强级的定义式为 (2-38

24、)(2-38)(2-38)(2-38)式中，式中，式中，式中，声强，声强，声强，声强，W W W Wm m m m2 2 2 2 ；基准声压，基准声压，基准声压，基准声压，10101010-12-12-12-12 PaPaPaPa。W Wm m2 2n n将将将将 10 10 10 10-12-12-12-12 W W W Wm m m m2 2 2 2代入式代入式代入式代入式(2-38)(2-38)(2-38)(2-38)，得，得，得，得 (2-39)(2-39)(2-39)(2-39)n声功率级声功率级（）：）：同样，声功率级定义式为同样，声功率级定义式为 (2-40)(2-40)式中，式

25、中，声功率，声功率，W W；基准声功率，基准声功率，10101010-12-12-12-12 W W。n点声源：点声源：声源的几何尺寸比声波波长小很多，声源的几何尺寸比声波波长小很多，或测量点离声源相当远，则视为点声源。或测量点离声源相当远，则视为点声源。n球面声波：球面声波：在各向同性均匀媒质中，点声源声在各向同性均匀媒质中，点声源声波向各方向传播的速度相等，形成以声源为中波向各方向传播的速度相等，形成以声源为中心的一系列同心球面，这样的波称为球面声波。心的一系列同心球面，这样的波称为球面声波。球面声波六六n n球面声波的声压与半径球面声波的声压与半径球面声波的声压与半径球面声波的声压与半径

26、 和时间和时间和时间和时间 的函数关系为的函数关系为的函数关系为的函数关系为 (2-41)(2-41)(2-41)(2-41)球面声波六六式中，式中，式中，式中，为球面声波的振幅，与半径为球面声波的振幅，与半径为球面声波的振幅，与半径为球面声波的振幅，与半径 成反成反成反成反比，即离声源越远，声音越小。比，即离声源越远，声音越小。比，即离声源越远，声音越小。比，即离声源越远，声音越小。A A A A称为声源辐射声波能力常数，与声源几何尺寸和称为声源辐射声波能力常数，与声源几何尺寸和称为声源辐射声波能力常数，与声源几何尺寸和称为声源辐射声波能力常数，与声源几何尺寸和振动速度幅值有关，对一定的点声

27、源，其为常数。振动速度幅值有关，对一定的点声源，其为常数。振动速度幅值有关，对一定的点声源，其为常数。振动速度幅值有关，对一定的点声源，其为常数。n球面波质点振动速度球面波质点振动速度 (2-43)(2-43)式中，媒质质点振动速度幅值为式中，媒质质点振动速度幅值为 (2-44)(2-44)式式式式(2-44)(2-44)(2-44)(2-44)表明，球面波与平面波不一样，振动速度幅表明，球面波与平面波不一样，振动速度幅表明，球面波与平面波不一样，振动速度幅表明，球面波与平面波不一样，振动速度幅值不是一个常数，而与波的传播距离成反比。值不是一个常数，而与波的传播距离成反比。值不是一个常数，而与

28、波的传播距离成反比。值不是一个常数，而与波的传播距离成反比。球面声波六六 声压级计算七七 声压级计算七七（一）声压级相加（一）声压级相加 （二）声压级相减（二）声压级相减 （三）声压级平均（三）声压级平均 n总声压级总声压级 (2-51)(2-51)若 ,则 (2-52)式中，式中，总声压级，总声压级，dBdB；在某点各声源产生的声压级或一个声级在某点各声源产生的声压级或一个声级 某频率下的声压级，某频率下的声压级，dBdB；声压级的总个数。声压级的总个数。（一）声压级相加（一）声压级相加 n n令令令令 、为总声压和各声源声压，则为总声压和各声源声压，则为总声压和各声源声压，则为总声压和各声

29、源声压，则 (2-49)(2-49)(2-49)(2-49)n n根据声压级的定义有根据声压级的定义有根据声压级的定义有根据声压级的定义有 代入上式，得代入上式，得代入上式，得代入上式，得 (2-50)(2-50)(2-50)(2-50)n n等式两边取对数，并经整理得等式两边取对数，并经整理得等式两边取对数，并经整理得等式两边取对数，并经整理得总声压级总声压级总声压级总声压级 (2-51)(2-51)(2-51)(2-51)（一）声压级相加：式（一）声压级相加：式（2-51）（一）声压级相加（一）声压级相加 解：根据式(2-52)(dB)解：根据式(2-51)=100.2(dB)中心频率中心

30、频率中心频率中心频率/Hz/Hz/Hz/Hz636363631251251251252502502502505005005005001000100010001000200020002000200040004000400040008000800080008000声压级声压级声压级声压级/dB/dB/dB/dB8484848487878787909090909595959596969696919191918585858580808080n n设两声压级设两声压级设两声压级设两声压级 和和和和 ，且，且，且，且 ，-，则，则，则，则 =n n代入式代入式代入式代入式(2-50)(2-50)(2-50

31、)(2-50)，则有，则有，则有，则有设，设，设，设，则，总声压级即可按下式计算则，总声压级即可按下式计算则，总声压级即可按下式计算则，总声压级即可按下式计算 (2-53)(2-53)(2-53)(2-53)n n由一系列的由一系列的由一系列的由一系列的 ，可得一系列对应的，可得一系列对应的，可得一系列对应的，可得一系列对应的 ，其值见表，其值见表，其值见表，其值见表2-32-32-32-3和图和图和图和图2-42-42-42-4。表表2-3 2-3 分贝和的附加值分贝和的附加值 0 01 12 23 34 45 56 67 78 89 9101011111111、12121212131313

32、13、1414141415151515以以以以上上上上3 3 3 32.52.52.52.52.12.12.12.11.81.81.81.81.51.51.51.51.21.21.21.21.01.01.01.00.80.80.80.80.60.60.60.60.50.50.50.50.40.40.40.40.30.30.30.30.20.20.20.20.10.10.10.1图图2-4 分分贝贝相相加加曲曲线线n n(1)(1)把要相加的分贝值从大到小排列，按由大到小的把要相加的分贝值从大到小排列，按由大到小的顺序进行计算；顺序进行计算；n n(2)(2)用第用第1 1个分贝值减第个分贝值减

33、第2 2个分贝值得个分贝值得 ；n n(3)(3)由由 查图查图2-42-4或表或表2-32-3得得 ，然后按，然后按 ,计算出第计算出第1 1、2 2个分贝值之和；个分贝值之和；n n(4)(4)用第用第1 1、2 2个分贝和之值再与第个分贝和之值再与第3 3个分贝值相加，个分贝值相加，依次加下去，直到两分贝之差大于依次加下去，直到两分贝之差大于1010分贝，可停止分贝，可停止相加，此时得到的分贝和即为所求。相加，此时得到的分贝和即为所求。（二）声压级相减（二）声压级相减 n若设背景噪声为 、背景噪声和被测对象的总声压级为 、被测对象真实的声压级为 ，则 （2-55）（二）声压级相减二）声压

34、级相减 解：已知 =80dB,=76dB,由式(2-55)得=77.8(dB)表表 2-4 分贝分贝“相减的修正值相减的修正值”1 12 23 34 45 56 67 78 89 9101011116.96.94.44.43 32.32.31.71.71.31.31 10.80.80.60.60.450.450.340.34 图图2-5 分分贝贝相相减减计计算算图图 n n若设修正值若设修正值 ,将式（将式（2-532-53）、式）、式（2-542-54）代入并整理，得）代入并整理，得 (2-56)(2-56)n n由上式可以看出，由上式可以看出，由可测量的由可测量的 和和 的的差值计算得到，

35、这时差值计算得到，这时 按式按式 即可即可求出。图求出。图2-42-4和表和表2-52-5表示出表示出 与与 各差值各差值所对应的修正值所对应的修正值 。解：已知，背景噪声为86dB，机器和背景噪声叠加的声压级为90dB。用图2-5或表2-4计算，则 90 864(dB)查图2-5或表2-4，得 =2.3，则机器真实的声压级为 =90 2.387.7(dB)（三）声压级平均（三）声压级平均 n计算平均声压级的目的计算平均声压级的目的n 计算指向性指数计算指向性指数n 一点多次测量的结果一点多次测量的结果n 计算公式计算公式或或 (2-57(2-57)声波的传播特性八八n实际遇到的声波不止含有一

36、个频率或一个实际遇到的声波不止含有一个频率或一个声源。这些情况都涉及声波的叠加。声源。这些情况都涉及声波的叠加。n声波的叠加原理是多列声波合成声场的瞬声波的叠加原理是多列声波合成声场的瞬时声压等于每列波瞬时声压之和。即时声压等于每列波瞬时声压之和。即 （2-582-582-582-58）式中，式中，式中，式中，合成声场的瞬时声压，合成声场的瞬时声压，合成声场的瞬时声压，合成声场的瞬时声压，PaPaPaPa；第第第第 列波的瞬时声压，列波的瞬时声压，列波的瞬时声压，列波的瞬时声压，PaPaPaPa。n相干波：相干波：具有相同频率、相同振动方向和固定具有相同频率、相同振动方向和固定相位差的声波。相

37、位差的声波。n两列相干波的合成声压为两列相干波的合成声压为 （2-612-61）n合成后的声波仍是一个同频率的声波。合成后的声波仍是一个同频率的声波。n不相干波：不相干波：具有不同频率，而有固定相位差的具有不同频率，而有固定相位差的声波；或者有无规则变化相位差的的声波。声波；或者有无规则变化相位差的的声波。n n不相干波合成总声压与各列波声压的关系式不相干波合成总声压与各列波声压的关系式不相干波合成总声压与各列波声压的关系式不相干波合成总声压与各列波声压的关系式 （2-702-702-702-70）n n一般由几个声源发出的声波或同一声源发出的不同一般由几个声源发出的声波或同一声源发出的不同一

38、般由几个声源发出的声波或同一声源发出的不同一般由几个声源发出的声波或同一声源发出的不同频率成分的波都互不干涉，合成声的总声压仍可用频率成分的波都互不干涉，合成声的总声压仍可用频率成分的波都互不干涉，合成声的总声压仍可用频率成分的波都互不干涉，合成声的总声压仍可用上式计算。上式计算。上式计算。上式计算。但要求瞬时声压时应用式但要求瞬时声压时应用式但要求瞬时声压时应用式但要求瞬时声压时应用式(2-58)(2-58)(2-58)(2-58)。n n声波在传播过程中遇到障碍物、不均匀媒质或者不声波在传播过程中遇到障碍物、不均匀媒质或者不声波在传播过程中遇到障碍物、不均匀媒质或者不声波在传播过程中遇到障

39、碍物、不均匀媒质或者不同媒质时，在两媒质的界面会发生反射、折射和透同媒质时，在两媒质的界面会发生反射、折射和透同媒质时，在两媒质的界面会发生反射、折射和透同媒质时，在两媒质的界面会发生反射、折射和透射现象。声波的这些特性与光波相似。射现象。声波的这些特性与光波相似。射现象。声波的这些特性与光波相似。射现象。声波的这些特性与光波相似。1.1.垂直入射声波的反射和透射垂直入射声波的反射和透射2.2.斜入射声波的反射和折射斜入射声波的反射和折射 3.3.温度及风速对声传播的影响温度及风速对声传播的影响 n n n n n n 分界面分界面分界面分界面1.1.垂直入射声波的反射和透射垂直入射声波的反射

40、和透射媒质媒质媒质媒质媒质媒质媒质媒质总声压总声压总声压总声压入射声波入射声波入射声波入射声波反射声波反射声波反射声波反射声波透射声波透射声波透射声波透射声波O O O Ox x x x图图2-6 2-6 平面声波的反射和透射平面声波的反射和透射 法向质点振动速度法向质点振动速度法向质点振动速度法向质点振动速度1.1.垂直入射声波的反射和透射垂直入射声波的反射和透射n声压反射系数定义为声压反射系数定义为 （2-802-80）n声压透射系数定义为声压透射系数定义为 （2-812-81）声波在分界面上反射和透射的大小与入射、反射和声波在分界面上反射和透射的大小与入射、反射和透射声波声压大小无关。透

41、射声波声压大小无关。1.1.垂直入射声波的反射和透射垂直入射声波的反射和透射n n ，声波无反射，是全透射。，声波无反射，是全透射。，声波无反射，是全透射。，声波无反射，是全透射。n n ，媒质，媒质，媒质，媒质比媒质比媒质比媒质比媒质I“I“I“I“硬硬硬硬”；n n若若若若 ，声波发生全反射。如，声波从空，声波发生全反射。如，声波从空，声波发生全反射。如，声波从空，声波发生全反射。如，声波从空气中入射到空气与水气中入射到空气与水气中入射到空气与水气中入射到空气与水(或墙或墙或墙或墙)的界面上。的界面上。的界面上。的界面上。n n ，媒质，媒质，媒质，媒质比媒质比媒质比媒质比媒质I“I“I“

42、I“软软软软”；n n若若若若 ，在媒质，在媒质，在媒质，在媒质I I I I中，入射声压与反射声压中，入射声压与反射声压中，入射声压与反射声压中，入射声压与反射声压在界面处大小相等、相位相反，总声压达到极小，在界面处大小相等、相位相反，总声压达到极小，在界面处大小相等、相位相反，总声压达到极小，在界面处大小相等、相位相反，总声压达到极小，近似等于零，近似等于零，近似等于零，近似等于零，而质点速度达到极大，在媒质而质点速度达到极大，在媒质而质点速度达到极大，在媒质而质点速度达到极大，在媒质中中中中无透射声波。无透射声波。无透射声波。无透射声波。2.2.斜入射声波的反射和折射斜入射声波的反射和折

43、射 分界面分界面分界面分界面O O O O入射声波入射声波入射声波入射声波反射声波反射声波反射声波反射声波透射声波透射声波透射声波透射声波媒质媒质媒质媒质媒质媒质媒质媒质图图2-7 2-7 平面声波斜入射的反射和折射平面声波斜入射的反射和折射 法线法线法线法线2.2.斜入射声波的反射和折射斜入射声波的反射和折射反射定律反射定律 反射线与入射线在同一反射线与入射线在同一垂直平面内，且分别位垂直平面内，且分别位于界面法线的两侧，入于界面法线的两侧，入射角与反射角相等，即射角与反射角相等，即 （2-852-85）折射定律折射定律折射线与入射线在同一垂折射线与入射线在同一垂直平面内，入射角正弦与直平面

44、内，入射角正弦与折射角正弦之比等于两种折射角正弦之比等于两种媒质中的声速之比，即媒质中的声速之比，即 （2-862-86）n n边界条件：声压连续；质点法向振动速度连续，则有边界条件：声压连续；质点法向振动速度连续，则有边界条件：声压连续；质点法向振动速度连续，则有边界条件：声压连续；质点法向振动速度连续，则有2.2.斜入射声波的反射和折射斜入射声波的反射和折射 n n当当当当 ，则，则，则，则 ，即折射线靠向法线；，即折射线靠向法线；，即折射线靠向法线；，即折射线靠向法线；n n当当当当 ，则，则，则，则 ，即折射线远离法线。，即折射线远离法线。，即折射线远离法线。，即折射线远离法线。n n

45、可见，两种媒质声速不同，声波将发生折射。就是可见，两种媒质声速不同，声波将发生折射。就是可见，两种媒质声速不同，声波将发生折射。就是可见，两种媒质声速不同，声波将发生折射。就是同一种媒质，因某种原因引起声速分布不同，也会同一种媒质，因某种原因引起声速分布不同，也会同一种媒质，因某种原因引起声速分布不同，也会同一种媒质，因某种原因引起声速分布不同，也会发生折射。发生折射。发生折射。发生折射。n n当当当当 ，总有，总有，总有，总有 ，当，当，当，当 90909090，即折射波沿界面传播，即折射波沿界面传播，即折射波沿界面传播，即折射波沿界面传播，称为全反射临界角。当称为全反射临界角。当称为全反射

46、临界角。当称为全反射临界角。当 ，则，则，则，则 90 90 90 90，无透射波，入射波全部反射回媒质，无透射波，入射波全部反射回媒质，无透射波，入射波全部反射回媒质，无透射波，入射波全部反射回媒质I I I I。晴朗白天，气温随高度增高而下降，声速将随高度增高而降低，晴朗白天，气温随高度增高而下降，声速将随高度增高而降低，晴朗白天，气温随高度增高而下降，声速将随高度增高而降低，晴朗白天，气温随高度增高而下降，声速将随高度增高而降低，声线向上空弯曲，声源辐射的噪声在距离声源一定距离的地面上声线向上空弯曲，声源辐射的噪声在距离声源一定距离的地面上声线向上空弯曲，声源辐射的噪声在距离声源一定距离

47、的地面上声线向上空弯曲，声源辐射的噪声在距离声源一定距离的地面上掠过，在较远处形成声影区；夜晚，气温随高度增高而升高，声掠过，在较远处形成声影区；夜晚，气温随高度增高而升高，声掠过，在较远处形成声影区；夜晚，气温随高度增高而升高，声掠过，在较远处形成声影区；夜晚，气温随高度增高而升高，声速也随高度增高而增大，声波传播方向向地面弯曲。速也随高度增高而增大，声波传播方向向地面弯曲。速也随高度增高而增大，声波传播方向向地面弯曲。速也随高度增高而增大，声波传播方向向地面弯曲。3.3.温度温度及风速对声传播的影响及风速对声传播的影响 白天白天夜晚夜晚图图2-8 2-8 温度对声传播的影响温度对声传播的影

48、响 声线不能到达的区域声线不能到达的区域n n 有风时，声速应叠加上风速。风速一般随高度增加而增大有风时，声速应叠加上风速。风速一般随高度增加而增大有风时，声速应叠加上风速。风速一般随高度增加而增大有风时，声速应叠加上风速。风速一般随高度增加而增大n n 顺风时，声速随高度增加而增大，声线向地面弯曲；顺风时，声速随高度增加而增大，声线向地面弯曲；顺风时，声速随高度增加而增大，声线向地面弯曲；顺风时，声速随高度增加而增大，声线向地面弯曲；n n 逆风时，声线向上空弯曲，距声源一定距离处形成声影区。逆风时，声线向上空弯曲，距声源一定距离处形成声影区。逆风时，声线向上空弯曲，距声源一定距离处形成声影

49、区。逆风时，声线向上空弯曲，距声源一定距离处形成声影区。3.3.温度及温度及风速风速对声传播的影响对声传播的影响图图2-9 2-9 风速对声传播的影响风速对声传播的影响 顺风顺风逆风逆风n声波在实际媒质中传播时，由于扩散、吸收、声波在实际媒质中传播时，由于扩散、吸收、散射等原因，随离开声源的距离增加，声散射等原因，随离开声源的距离增加，声音逐渐减弱。音逐渐减弱。n n n n n n 1.1.扩散引起的衰减扩散引起的衰减 2.2.空气吸收引起的衰减空气吸收引起的衰减 3.3.其他原因引起的衰减其他原因引起的衰减 n 扩散衰减：扩散衰减：声源辐射噪声时，声波传播，声源辐射噪声时，声波传播，波阵面

50、随距离增加而增大，声强随之减弱波阵面随距离增加而增大，声强随之减弱的现象。的现象。n 声波的扩散衰减与声源的形状有关。声波的扩散衰减与声源的形状有关。n(1)(1)点声源辐射点声源辐射 n(2)(2)线声源辐射线声源辐射 n(3)(3)矩形面声源矩形面声源 1.1.扩散引起的衰减扩散引起的衰减 n对点声源辐射的球面波或半球面波的扩散对点声源辐射的球面波或半球面波的扩散衰减，声压随距离衰减的关系式为衰减，声压随距离衰减的关系式为 (2-87)(2-87)式中：式中：、分别为离声源分别为离声源 、处处的声压级，的声压级，dBdB。n(1)点声源辐射 n n线声源辐射的噪声，一般为道路交通噪声。线声