噪聲控制技術(shù)—吸聲隔聲消聲

1、噪聲控制技術(shù)——吸聲、隔聲、消聲,噪聲控制技術(shù)—吸聲,室內(nèi)噪聲的來源：,通過空氣傳來的直達(dá)聲室內(nèi)各墻壁面反射回來的混響聲,室內(nèi)混響聲對環(huán)境的影響：,混響使室內(nèi)噪聲級增加，如一列火車進(jìn)入隧道以后的噪聲級比行駛在空曠的野外可高出5-10dB;混響對聽覺的干擾；,吸聲是噪聲污染控制的一種重要手段； 在噪聲污染控制工程設(shè)計中，常利用吸聲材料吸收聲能量來降低室內(nèi)噪聲。,,,,1）吸聲系數(shù)：,當(dāng)a＝0時，無吸聲當(dāng)a＝1時，完全吸收，無聲能

2、反射,聲能傳播圖,1）吸聲系數(shù),,a是頻率的函數(shù)，為研究問題方便，常用中心頻率為125，250，500，1000，2000，4000Hz的吸聲系數(shù)的平均值，稱為平均吸聲系數(shù),,常用吸聲材料的吸聲系數(shù)及相關(guān)參數(shù),常用建筑材料的吸聲系數(shù),2）吸聲量：,,A：材料的總吸聲量Si：材料i的吸聲表面積 (m2)吸聲量A的單位是m2,（一）吸聲材料,吸聲機(jī)理： 聲波投射到多孔材料表面時，部分投入的聲波與纖維或顆粒表

3、面產(chǎn)生內(nèi)摩擦（摩擦力來自空氣的壓縮、膨脹），部分聲能轉(zhuǎn)變成熱能，從而使聲音的能量減小。材料特征： 內(nèi)部有許多小孔，并與材料表面相通，具有通氣性。多孔性吸聲材料（針對中、高頻噪聲控制）,多孔性吸聲材料分類：,無機(jī)纖維（如玻璃棉、巖棉等）有機(jī)纖維（如植物纖維、木質(zhì)纖維等）泡沫材料（如泡沫塑料、泡沫混凝土等）吸聲建筑材料（如微孔吸聲磚）,吸聲材料,超細(xì)玻璃棉,玻璃棉氈,吸聲材料,吸音波峰海綿,吸聲海綿,吸聲材料,玻

4、纖吸聲板,聚酯纖維吸音板,,吸聲材料,聚酯纖維吸音板環(huán)保吸音棉,吸聲材料,布藝軟包吸音板槽木吸音板,吸聲材料,復(fù)合材料類,浪形吸聲墻,吸音磚,吸聲材料,礦棉石膏板類,吸聲材料—珍珠巖吸聲板,植草聲障墻,巴黎植物墻,常春藤,（二）影響吸聲性能的因素,材料的厚度材料的孔隙率與密度材料層與剛性面間的空氣層護(hù)面層（多應(yīng)用于多孔疏松材料）環(huán)境因素：溫度、濕度、氣流,,A：材料厚度,多孔材料對高頻率聲音吸聲效果明顯，即在高頻區(qū)吸聲系數(shù)較

5、大；多孔材料對低頻率聲音吸聲效果差，即在低頻區(qū)吸聲系數(shù)較?。浑S著材料厚度的增加，吸聲最佳頻率向低頻方向移動；厚度每增加1倍，最大吸收頻率向低頻方向移動一個倍頻程；材料厚度（最佳吸收頻率下的波長）,,,B：材料孔隙率與密度（容重）,隨著材料密度的增大，最大吸聲系數(shù)amax向低頻方向移動.,,C：空腔（空氣層）,即：材料層與剛性壁間的空氣層；當(dāng)空氣層厚度d=1/4λ時，吸聲系數(shù)a最大；當(dāng)空氣層厚度d=1/2λ或其整數(shù)倍時，吸聲系

6、數(shù)a最小。,,D：護(hù)面層,多孔材料疏松，無法固定，不美觀，需表面覆蓋護(hù)面層，如護(hù)面穿孔板，織物或網(wǎng)紗等；穿孔率（P），即穿孔總面積與未穿孔總面積的比值，穿孔率越大，對中高頻率聲音吸收效果越好，穿孔率越小，對低頻吸收效果越好。,,共振吸聲結(jié)構(gòu)（針對低頻噪聲控制） 材料特征：薄膜或薄板表面穿孔 吸聲機(jī)理：應(yīng)用共振原理 1）聲音與薄板（薄膜）固有頻率產(chǎn)生共振 2）聲音與板后空腔氣室空氣產(chǎn)生共

7、振,二、吸聲結(jié)構(gòu),吸聲板,,共振吸聲結(jié)構(gòu)的分類,薄板或薄膜吸聲結(jié)構(gòu)（材料本身產(chǎn)生共振）穿孔板共振吸聲結(jié)構(gòu)（共振腔結(jié)構(gòu)）微穿孔板吸聲結(jié)構(gòu)（小于1mm微孔）薄塑料盒式吸聲體,1、薄板（膜）共振吸聲結(jié)構(gòu),共振頻率,,,,其中：M：薄板面密度, Kg/m2D: 空氣層（空腔）厚度，cm,薄板共振吸聲結(jié)構(gòu)的應(yīng)用范圍：薄板吸聲結(jié)構(gòu)的共振頻率通常在80-1000Hz范圍，吸聲系數(shù)約為0.2-0.5，一般作為中低頻范圍的吸聲材料。,薄板共

8、振吸聲結(jié)構(gòu)的吸聲系數(shù),2）穿孔板共振吸聲結(jié)構(gòu),,共振頻率：,,其中： S：孔面積，m2 V：空腔體積，m3 lk：小孔有效頸長，m,2.1）單腔共振吸聲結(jié)構(gòu),2.2）多孔共振吸聲結(jié)構(gòu),假設(shè)：S：每各孔面積, m2 F：共振單元薄板面積, m2 h：空腔深度，m lk：小孔有效頸長，m 穿孔率P＝S/F

9、其共振頻率為,,3、微穿孔板吸聲結(jié)構(gòu),微穿孔板吸聲結(jié)構(gòu)是一種板厚度和孔徑都小的穿孔板結(jié)構(gòu)，其穿孔率通常只有 1%~3% ，其孔徑一般小于 3mm 。,吸聲結(jié)構(gòu),金屬微穿孔材料,空間吸聲體,即：將吸聲體懸掛在室內(nèi)對聲音進(jìn)行多方位吸收；吸聲體投影面積與懸掛平面投影面積的比值約等于40％時，對聲音的吸聲效率最高；,,吸聲劈尖,消聲室消聲箱,四、吸聲降噪計算,設(shè)吸聲前的聲壓級為：,吸聲后的聲壓級為：,則：,,當(dāng)某接受點遠(yuǎn)離聲源時，即：,,則

10、：,,一般情況下，平均吸聲系數(shù)都比1小得多，所以有：,,由于平均吸聲系數(shù)通常是按實測混響時間T60得到，如果T1和T2分別為吸聲前后的混響時間，則：,吸聲降噪設(shè)計,①了解待處理房間的噪聲級和頻譜；②根據(jù)噪聲標(biāo)準(zhǔn)，確定各頻程所需的降噪量；③估算或進(jìn)行實際測量要采取吸聲處理的吸聲系數(shù)；④選取吸聲材料的種類及吸聲結(jié)構(gòu)類型，確定吸聲材料的厚度、容重、吸聲系數(shù)，并計算吸聲材料的面積和確定安裝方式等。,第五次課作業(yè),1、設(shè)在墻面與地面交線上有

11、一聲源，已知500Hz的聲功率級為85dB，同頻帶下的房間常數(shù)為100m2， 求距聲源5m處之聲壓級Lp。2、某房間尺寸為6m*7m*3m，墻壁、天花板、和地板在1KHz時的吸聲系數(shù)分別為0.06，0.07,0.07，若安裝一個在1KHz倍頻程內(nèi)，吸聲系數(shù)為0.08的吸聲貼面天花板，求該頻帶在吸聲處理前后的混響時間及處理后的吸聲減噪量。,噪聲控制技術(shù)—隔聲,1、透射系數(shù),,2、隔聲量：入射聲功率級與透射聲功率級之差，也稱傳聲損失。

12、單位dB,一、常用隔聲評價量,3、插入損失：隔聲結(jié)構(gòu)設(shè)置前后的聲功率級的差(IL )。,二、聲波透過單層勻質(zhì)構(gòu)件的傳播,,,,單層勻質(zhì)墻的隔聲頻率特性曲線,,單層勻質(zhì)密實墻典型的隔聲頻率特性曲線如圖 所示。頻率從低端開始，板的隔聲受剛度控制，隔聲量隨頻率增加而降低；隨著頻率的增加，質(zhì)量效應(yīng)增大，在某些頻率下，剛度和質(zhì)量效應(yīng)共同作用而產(chǎn)生共振現(xiàn)象，這時板振動幅度很大，隔聲量出現(xiàn)極小值，隔聲量大小主要取決于構(gòu)件的阻尼，稱為阻尼控制；當(dāng)頻率

13、繼續(xù)增高，則質(zhì)量起主要控制作用，這時隔聲量隨頻率增加而增加；而在吻合臨界頻率 處，隔聲量有一個較大的降低，形成一個隔聲量低谷，通常稱為吻合效應(yīng)。,,第I區(qū):剛度和阻尼控制區(qū)：剛度控制區(qū)的頻率范圍從零直到墻體的第一共振頻率為止，此區(qū)域內(nèi)，墻板的隔聲量與墻板剛度和聲波頻率的比值成正比，墻板的隔聲量隨著入射聲波頻率的增加而以每倍頻程6dB的斜率下降。當(dāng)入射聲波的頻率和墻板固有頻率相同時，引起共振，進(jìn)入板共振區(qū)即阻尼控制區(qū)，此區(qū)隔聲量最小，隨著

14、聲波頻率的增加，共振現(xiàn)象愈來愈弱，直至消失。,第II區(qū):質(zhì)量控制區(qū)：隨著聲波頻率的提高，共振影響逐漸消失，在聲波作用下，墻板的隔聲量受墻板慣性質(zhì)量影響。該區(qū)域內(nèi)，隔聲量隨入射聲波頻率的增加而以斜率為6dB/倍頻程直線上升。,第III區(qū):吻合效應(yīng)區(qū)：在該區(qū)域內(nèi)，隨著入射聲波頻率的繼續(xù)升高，隔聲量反而下降，曲線上出現(xiàn)一個深深的低谷：吻合效應(yīng)：由于構(gòu)件本身具有一定的彈性，當(dāng)聲波以某一角度入射到構(gòu)件上時，將激起構(gòu)件的彎曲振動，當(dāng)一定頻率的聲波以

15、某一角度投射到構(gòu)件上正好與其所激發(fā)的構(gòu)件的彎曲振動產(chǎn)生吻合時，構(gòu)件的彎曲振動及向另一面的聲輻射都達(dá)到極大，相應(yīng)隔聲量為極小，這一現(xiàn)象稱為“吻合效應(yīng)”，相應(yīng)的頻率為“吻合頻率”。越過低谷后，隔聲量以每倍頻程10 dB趨勢上升，然后逐漸接近質(zhì)量控制的隔聲量。,發(fā)生吻合效應(yīng)的條件：,單層勻質(zhì)墻的隔聲量,隔聲質(zhì)量定律：,經(jīng)驗估算式（非垂直入射聲波）：,當(dāng)f在100~3200Hz范圍內(nèi)，采用平均隔聲量表示隔聲性能，有：,常用單層隔聲墻的隔聲量,,

16、三、雙層勻質(zhì)構(gòu)件的隔聲量,1、隔聲原理,雙層間的空氣層可看作與兩板相連的彈簧，當(dāng)聲波入射到第一層墻透射到空氣層時，空氣的彈性形變具有減振作用，傳遞到第二層墻的振動減弱，從而提高墻體的總隔聲量。其隔聲量等于兩單層墻的隔聲量之和，再加上空氣層的隔聲量。,,結(jié)論：雙層墻隔聲性能較單層墻優(yōu)越的區(qū)域主要在共振頻率 以后，故在設(shè)計中盡量將f0移往人們不敏感的頻率區(qū)域。,隔聲量計算的經(jīng)驗估算式:,平均隔聲量的經(jīng)驗估算:,,空氣層附加隔聲量,常見雙

17、層墻結(jié)構(gòu)隔聲量,四、多層復(fù)合隔聲結(jié)構(gòu),隔聲量由聲能透射系數(shù)決定，組合件的隔聲量由組合件的平均聲能透射系數(shù)決定。組合件的平均透聲系數(shù)為：,例如：在一垛總面積為22米2的磚墻上有一扇2米2的普通木門，對中心頻率為1000Hz的倍頻帶聲能，其透聲系數(shù)分別為10-5和10-2，即隔聲量分別為50dB和20dB。求此時組合墻的平均透聲系數(shù)和平均隔聲量。,五、隔聲間,（一）組合墻體隔聲量的計算,因此，組合墻的總平均隔聲量為：,(dB),隔聲間,,隔

18、聲間的降噪計算,1、隔墻的噪聲衰減,噪聲衰減(NR)：隔墻兩邊的聲壓級差。,隔聲間的降噪量（墻壁有吸聲性能的情況下）,其中，A為隔聲間內(nèi)表面的總吸聲量， S為隔聲間內(nèi)表面的總面積， 為隔聲間的平均隔聲量。,1、孔洞縫隙對墻板隔聲的影響,孔洞對隔聲的影響主要在高頻段。隔聲墻板越厚，孔隙對隔聲性能的影響越小。,2、門窗的隔聲和孔洞的處理,隔聲門,隔聲窗,孔洞的處理,（二）門窗和孔隙對墻體隔聲的影響,隔聲,通風(fēng)隔

19、聲窗,隔聲,隔聲門,六、隔聲罩,隔聲罩的作用：將聲源封閉在罩內(nèi)，以減少向周圍的聲輻射。,隔聲罩,,隔聲罩,,1、隔聲罩的插入損失（IL）,定義為隔聲罩設(shè)置前后，同一接收點的聲壓級之差。,2、隔聲罩的設(shè)計要點,七、隔聲屏（聲屏障）,聲屏障：在聲源與接收點之間設(shè)置擋板，阻斷聲波的直接傳播。,聲屏障的作用：將聲源和保護(hù)目標(biāo)隔開，使保護(hù)目標(biāo)落在屏障聲影區(qū)內(nèi)。,1、隔聲屏的插入損失,A,B,2、隔聲屏的設(shè)計要點,（1）隔聲屏應(yīng)有足夠的高度。,（2

20、）隔聲屏必須配合吸聲處理。,（4）聲屏障周邊與其他構(gòu)件的連接處應(yīng)注意密封。,（3）隔聲屏本身須有足夠的隔聲量。,隔聲,金屬隔聲屏障,吸隔聲,高強(qiáng)水泥復(fù)合吸聲隔聲屏障,吸隔聲,水泥木屑復(fù)合吸聲隔聲屏障,,聲屏障,第六次課作業(yè),問答題：單層勻質(zhì)墻隔聲特性中共振控制區(qū)和吻合效應(yīng)控制區(qū)分別有什么特點？他們有什么區(qū)別和聯(lián)系？計算題1：某隔聲間對噪聲源一側(cè)用一堵22m2的隔聲墻相隔，該墻的傳聲損失(隔聲量)為50dB，在墻上開一個面積為2m2

21、的門，該門的傳聲損失為20dB，又開了一個面積為4m2的窗戶，該窗戶的傳聲損失為30dB。求開了門窗之后使墻體的隔聲量下降了多少？,噪聲控制技術(shù)—消聲,風(fēng)洞飛人,消聲,消聲百葉,消聲,消聲器,消聲,消聲室消聲箱,,,,,,概述,是一種既允許氣流順利通過，又能有效地阻止或減弱聲能向外傳播的裝置。,1、消聲器,消聲器只能用來降低空氣動力設(shè)備的進(jìn)排氣口噪聲或沿管道傳播的噪聲，而不能降低空氣動力設(shè)備本身所輻射的噪聲。,消聲器是消減氣流噪聲的裝

22、置，把它接在管道中或進(jìn)、排氣口上，能讓氣流通過，對噪聲具有一定的消減作用。,第一節(jié) 消聲器的分類、評價,對一個好的消聲器要有五個方面的基本要求：,1）在消聲性能上的要求。要求具有較高的消聲值和較寬的消聲頻率，也就是說要在所需要的消聲頻率范圍有足夠大的消聲量；2）空氣動力性能上的要求。消聲器對氣流的阻力要小，安裝消聲器后所增加的阻力損失要控制在實際容許的范圍內(nèi)；,3）機(jī)械結(jié)構(gòu)性能上的要求。消聲的體積要小，重量要輕，結(jié)構(gòu)簡單，便于加工

23、，安裝和維修,4）外形和裝飾上的要求。符合實際安裝空間的需要，美觀大方，表面裝飾與設(shè)備相協(xié)調(diào)5）價格費用要求。價格便宜，使用壽命長。,,二、消聲器的評價量,1）插入損失（LIL）,即系統(tǒng)中插入消聲器前后在系統(tǒng)外某點測得的聲壓級或聲功率級之差。,2）傳聲損失（LTL）,即消聲器進(jìn)出口端聲功率級之差。,3）減噪量（LNR）,即消聲器進(jìn)出口端測得的平均聲壓級之差。,消聲器的分類,,,一、消聲器的分類與適用范圍,1）阻性消聲器,包括的形式：

24、直管式、片式、折板式、聲流式、蜂窩式、彎頭式等。,消聲的頻率特性：寬帶，具有中、高頻消聲性能。,適用范圍：消除風(fēng)機(jī)、燃?xì)廨啓C(jī)進(jìn)氣噪聲（即氣體流速不大的情況）。,消聲原理：利用吸聲材料消聲。把吸聲材料固定在氣流通道內(nèi)壁或按一定的方式在管道中排列起來，就構(gòu)成了阻性消聲器，與電學(xué)類比，吸聲材料就相當(dāng)于電阻，故稱阻性消聲器。,阻性消聲器結(jié)構(gòu)示意圖,,蜂窩消聲器結(jié)構(gòu)示意圖,,單通道直管式阻性消聲器計算,常用的計算公式有很多，但就其起源而言只有兩個

25、：一是別洛夫公式，二是賽賓公式，其他公式大都是從這兩個公式派生出來的。 別洛夫公式如下：,,,阻性消聲器性能的影響因素(1)頻率影響,高頻失效：,聲波頻率越高，傳播方向性越強(qiáng)，方向性過強(qiáng)會形成“聲束”，因而很少接觸附在管壁的吸聲材料而導(dǎo)致消聲量明顯下降。,上限失效頻率：,高于失效頻率時消聲量的估算：,（2）氣流的影響,氣流再生噪聲產(chǎn)生的原因：,①氣流速度較大、管壁的粗糙等原因引起的湍流噪聲；,②消聲器在氣流沖擊下產(chǎn)生振動而輻射噪聲。

26、,再生噪聲聲功率級的計算：,消聲器的設(shè)計不應(yīng)使氣流的流速過高。,2）抗性消聲器,包括的形式：擴(kuò)張室式、共振腔式、干涉型,消聲的頻率特性：窄帶，具有低、中頻消聲性能。,適用范圍：消除空壓機(jī)、內(nèi)燃機(jī)、汽車排氣噪聲（較高氣速的情況）。,消聲原理：通過控制聲抗的大小來進(jìn)行消聲的。與阻性消聲器不同，它不使用吸聲材料而是在管道上接截面積突變的管段或旁接共振腔，利用聲阻抗的改變，使某些頻率的聲波在聲阻抗突變的界面發(fā)生反射、干涉等現(xiàn)象，從而在消聲器的外

27、側(cè)，達(dá)到了消聲的目的。,擴(kuò)張式消聲器結(jié)構(gòu)示意圖,,（2）消聲量的計算,m — 擴(kuò)張比,— 面積為S2擴(kuò)張室的長度,k— 波數(shù),當(dāng)kl為∏/2的奇數(shù)倍，即l=λ /4時傳聲損失為最大值；當(dāng)kl為∏/2的偶數(shù)倍，即l=λ /2時傳聲損失趨近0，無消聲效果；,,（3）擴(kuò)張室式消聲器的截止頻率,a、上限頻率,當(dāng)聲波頻率過低時，易與擴(kuò)張室和連接管所構(gòu)成的聲振系統(tǒng)的固有頻率接近，造成聲音放大。因此，下限頻率為：,b、下限頻率,（1）消聲原理和結(jié)構(gòu)

28、形式,,3、共振式消聲器,消聲原理：與共振吸聲結(jié)構(gòu)原理相同。,,,3）阻抗復(fù)合式消聲器,,消聲的頻率特性：具有低、中、高頻消聲性能。,適用范圍：消除鼓風(fēng)機(jī)、大型風(fēng)洞、試車臺噪聲。,消聲原理：把阻性與抗性兩種消聲原理通過適當(dāng)結(jié)構(gòu)復(fù)合起來而構(gòu)成的。可定性地認(rèn)為阻性和抗性在同一頻帶的消聲值的疊加（并非簡單的疊加關(guān)系）。,阻抗復(fù)合式消聲器,阻抗復(fù)合式消聲器原理：,阻性消聲器,,中高頻噪聲,抗性消聲器,,中低頻噪聲,,阻抗復(fù)合式消聲器,綜合阻性和

29、抗性消聲器的原理。,常見形式：,阻性—擴(kuò)張室復(fù)合式、阻性—共振腔復(fù)合式、阻性—擴(kuò)張室—共振腔復(fù)合式,阻抗復(fù)合消聲器示意圖,4）微穿孔板消聲器,包括的形式：單層微穿孔板、雙層微穿孔板等。,消聲的頻率特性：寬頻帶消聲性能。,適用范圍：適于高溫、潮濕有水、有油霧及特別清潔衛(wèi)生的場合。,消聲原理：利用微穿孔板吸聲結(jié)構(gòu)制成的消聲器。,微穿孔板消聲器結(jié)構(gòu)示意圖,,5）噴注耗散型消聲器（也稱擴(kuò)散式消聲器）,包括的形式：小孔噴注型、降壓擴(kuò)容型、多孔擴(kuò)散

30、型、引射摻冷型。,消聲的頻率特性：寬頻帶消聲性能。,適用范圍：消除壓力氣體排放噪聲，如鍋爐排氣、高爐放氣、化工廠工藝氣體放散。,原理：不是在聲音發(fā)出后進(jìn)行消除，而是從發(fā)生機(jī)理上使干擾噪聲減小。噴注噪聲值頻率與噴口直徑成反比，如果噴口直徑變小，噴口輻射的噪聲能量將從低頻移向高頻，于是低頻噪聲被降低，而高頻噪聲反而升高，如果孔徑小到一定值時，噴注噪聲將移到人耳不敏感的頻率范圍。,6）噴霧消聲器,消聲的頻率特性：低頻消聲性能。,適用范圍：消除

31、高溫蒸汽排放噪聲。,7）電子消聲器,消聲的頻率特性：寬頻帶消聲性能。,適用范圍：用于低頻消聲的一種輔助。,原 理：噴淋水霧改變介質(zhì)的密度，即增加聲阻抗。,原 理：人為地產(chǎn)生一個幅值相同而相位相反的聲波，使兩列聲波在一定的空間區(qū)域相互干涉而抵消，達(dá)到降噪目的。,六、消聲器的設(shè)計,1、消聲器的設(shè)計程序和要求,（1）確定空氣動力機(jī)械設(shè)備（或系統(tǒng)）的噪聲級；,（2）選定消聲器的裝設(shè)位置；,（3）確定允許噪聲級計算所需消聲量；,（4）確定消聲器的

32、結(jié)構(gòu)類型。,2、消聲器的設(shè)計,（1）阻性消聲器的設(shè)計,①根據(jù)氣流流量和流速計算所需要的截面；,②選擇適當(dāng)?shù)奈暡牧希?③選擇適當(dāng)?shù)淖o(hù)面層；,④驗算消聲效果。,（2）抗性消聲器的設(shè)計,①確定各節(jié)擴(kuò)張室及插入管的長度；,②根據(jù)所需消聲量和氣流速度確定擴(kuò)張比m；,③驗算所設(shè)計的擴(kuò)張室式消聲器的上、下截止頻率是否在內(nèi)以及氣流對消聲量的影響，檢查在給定的氣流速度下，消聲量是否還能滿足要求。,擴(kuò)張室式消聲器的設(shè)計：,重點是確定共振頻率和K值。,共振