第八章隔声技术.ppt

环境噪声控制工程1.Chapter 8 隔声技术8.1 概述8.2 隔声结构8.3 隔声装置8.4 隔声设计2.8.1 概述o8.1.1 表示材料隔声性能的物理量o8.1.2 隔声结构的类型o8.1.3 隔声原理3.8.1.1 表示材料隔声性能的量1.透声系数2.隔声量3.隔声指数4.插入损失4.1.透声系数:定义：材料透射的声能与入射到材料上的材料透射的声能与入射到材料上的总声能的声能的比比值。透射系数越小，表示透声性能越差，透射系数越小，表示透声性能越差，隔声性能越好。隔声性能越好。5.2.隔声量（透射损失、传声损失）a.表示方法：b.平均隔声量：在工程工程应用中，通常将中心用中，通常将中心频率率为125125至至4000 Hz4000 Hz的的6 6个倍个倍频程或程或100100至至3150Hz3150Hz的的1616个个1 13 3倍倍频程程的隔声量作算的隔声量作算术平均平均,叫平均隔声量叫平均隔声量6.3.隔声指数（Ia）o1测得隔声结构的隔声量的频率特性曲线o2与参考折线比较，满足下列两个条件的最高一条折线的号数即为隔声指数值。o任何1/3倍频程上，曲线低于参考折线的数值不能大于8分贝；o全部16个1/3倍频程上，曲线低于参考折线的差值之和不能大于32分贝。7.4.插入损失插入插入损失定失定义为：离声源一定距离某：离声源一定距离某处测得的隔得的隔声声结构构设置前的声功率置前的声功率级L LW1W1和和设置后的声功率置后的声功率级L LW2W2之差之差值，记作作ILIL，即：，即：插入损失通常在现场用来评价隔声罩、隔声屏障等隔声结构的隔声效果8.8.1.2 隔声结构的类型o隔声墙o隔声罩o隔声间o隔声屏障9.一、声波透一、声波透过单层匀匀质构件的构件的传播播入射声波和入射声波和质点速度方程点速度方程分分别为：空气反射声波和空气反射声波和质点速度方程点速度方程分分别为：1c11c12c210.在在固体媒固体媒质中的中的透射波透射波及及反射波反射波的声的声压和和质点速点速度分度分别为：11.声波透声波透过隔隔层后在另一后在另一侧的的声声压和和质点速度点速度为：由由x=0 x=0处界面上的界面上的声声压连续和和法向法向质点速度点速度连续条件可得到：条件可得到：12.由由x=Dx=D处的的声声压连续和和法向法向质点速度点速度连续条件得：条件得：将以上将以上4 4个等式个等式联立求解，得到：立求解，得到：13.如果如果D，即，即k2D 1，则sink2Dk2D，cosk2D1，有由于有由于1c1 2c2，上式可，上式可简化化为：令令m m2D D为固体媒固体媒质的的面密度面密度，公斤，公斤/米米2 2，则有：有：14.所以所以该固体媒固体媒质的隔声量的隔声量为：这即是隔声中常用的即是隔声中常用的“质量定律量定律”。公式表明：。公式表明：隔隔声量与声量与墙体体质量和声音量和声音频率有关率有关。15.8.1.3 隔声原理1.质量定律：声波垂直入射时，在一系列假设的条件下：可近似为：16.1.质量定律o物理意物理意义：单层墙的隔声量与其的隔声量与其单位面位面积的的质量的量的对数成正数成正比；比；声波的声波的频率越高，隔声量越高率越高，隔声量越高。o将将1 1c c1 1=400=400代入代入：垂直入射17.质量定律共振基共振基频临界吻合频率18.1.质量定律o无无规入射入射时，经验公式：公式：o场入射入射隔声量的隔声量的经验公式：公式：o平均隔声量的平均隔声量的经验公式：公式：080度度主要入射主要入射频率率1003200Hz19.2.吻合效应o吻合效吻合效应：因入：因入射角度造成的声射角度造成的声波作用与隔波作用与隔墙中中弯曲波弯曲波传播速度播速度相吻合而使隔声相吻合而使隔声量降低的量降低的现象。象。o特殊的共振效特殊的共振效应o固体介固体介质既有既有纵向的向的弹性性压缩,又有横向的又有横向的弹性性切切变20.如果一声波以一定角度如果一声波以一定角度投射到构件上投射到构件上时，若，若发生吻合效生吻合效应，则有：有：1 1）当入射波）当入射波频率率高于高于b b对应的的频率率时，均有其相，均有其相应的的吻合角度吻合角度产生吻合效生吻合效应；2 2）当入射波）当入射波频率率低于低于b b对应的的频率率时，即相，即相应的波的波长大于自由弯曲波大于自由弯曲波长b b时，由于，由于sinsin值不可不可能大于能大于1 1，便不会，便不会产生吻合效生吻合效应。b b为薄板薄板自由弯曲波自由弯曲波长21.o近似近似为：0.3 (1-2 2)1临界吻合界吻合频率：能率：能产生吻合效生吻合效应的最低入射的最低入射频率。可表示率。可表示为：D墙厚度厚度 c声速声速 E杨氏模量氏模量 墙密度密度 泊松比泊松比,横向横向应变与与纵向向应变之比之比22.问题o要使隔声量大，要使隔声量大，选择什么什么样的的墙？密度？厚度？密度？厚度？23.答案答案o根据根据质量作用定律量作用定律应选密度大，厚度大，密度大，厚度大，这样一来，面密度就大一来，面密度就大o但是，厚度大，吻合但是，厚度大，吻合频率会降的很低，不利率会降的很低，不利于隔声于隔声o密度大要考密度大要考虑是否声速是否也大是否声速是否也大24.2.吻合效应共振基频临界吻合频率25.8.2 隔声结构o8.2.1 单层匀匀质隔声隔声墙o8.2.2 双双层隔声隔声墙o8.2.3 复合隔声复合隔声结构构26.8.2.1单层匀质隔声墙共振基频临界吻合频率27.8.2.2 双层隔声墙28.1.隔声特性29.1.隔声特性aa双双层墙无吸声材料无吸声材料b-b-双双层墙有少量吸声材有少量吸声材料料cc双双层墙铺满吸声材料吸声材料dd双双层墙e e 单层墙30.2.共振频率的确定产生共振时，共振频率为D D 两隔两隔墙之之间得距离得距离 0 0 空气的密度空气的密度31.3.隔声量的估算:o入射声波入射声波频率低于共振率低于共振频率率：o入射声波入射声波频高于共振高于共振频率：率：32.o入射声波频高于共振频率：当kD=n时,即D是半波长整数倍当kD=(2n+1)/2时,即D是1/4波长奇数倍,比单独隔声量之和再加6dB33.3.隔声量的估算:o经验公式公式：o平均隔声量：平均隔声量：TLTL为空气空气层附加隔声量附加隔声量34.8.2.3 复 合 隔 声 结 构35.坚实薄板薄板护面面层阻阻尼尼材材料料吸吸声声材材料料36.多多层复合隔声复合隔声结构特点构特点o分分层材料的阻抗各不相同，使声波在各材料的阻抗各不相同，使声波在各层界面界面上，上，产生多次反射，透射能量就小生多次反射，透射能量就小o夹层材料的阻尼和吸声作用，致使声能衰减，材料的阻尼和吸声作用，致使声能衰减，并减弱共振与吻合效并减弱共振与吻合效应；o使用厚度和材使用厚度和材质不同的多不同的多层结构，可以构，可以错开共开共振与振与临界的吻合界的吻合频率，率，改善共振区与吻合区的改善共振区与吻合区的隔声低谷效隔声低谷效应。37.8.3 隔声装置o8.3.1 隔声间o8.3.2 隔声罩o8.3.3 隔声屏障38.8.3.1 隔声间o在在高噪声高噪声环境下境下，建造一个具有良好的隔声性，建造一个具有良好的隔声性能的控制室，能有效地减少噪声能的控制室，能有效地减少噪声对操作入操作入员的的干干扰；o另一种情况是另一种情况是声源声源较多多，采取，采取单一噪声控制措一噪声控制措施不易奏效，或者采用多种措施治理成本施不易奏效，或者采用多种措施治理成本较高，高，就把声源就把声源围蔽在局部空蔽在局部空间内内，以降低噪声，以降低噪声对周周围环境的境的污染。染。39.8.3.2 隔声间o这些由些由隔声构件隔声构件组成成的具有良好隔声性能的具有良好隔声性能的房的房间统称称为隔声隔声间或隔声室。或隔声室。o隔声隔声间一般采用封一般采用封闭式的，它除需要有足式的，它除需要有足够隔声量的隔声量的墙体外，体外，还需要需要设置具有一定置具有一定隔声性能的隔声性能的门、窗等。、窗等。40.8.3.1 隔声间41.1.隔声间的结构42.2.隔声门43.44.2.隔声门45.3.隔声窗46.3.隔声窗o隔声窗与普通窗隔声窗与普通窗户相相比有什么特点？比有什么特点？47.3.隔声窗48.设计隔声窗隔声窗应该注意以下几方面：注意以下几方面：o多多层窗窗应选用厚度不同的玻璃板以消除用厚度不同的玻璃板以消除调频吻吻合效合效应。o多多层窗的玻璃板之窗的玻璃板之间要有要有较大的空气大的空气层。o多多层窗玻璃板之窗玻璃板之间要有一定的要有一定的倾斜度，朝声源斜度，朝声源一面的玻璃做成一面的玻璃做成倾斜，以斜，以消除消除驻波波。o玻璃窗的密封要玻璃窗的密封要严，在，在边缘用橡胶条或毛毡条用橡胶条或毛毡条压紧，这不不仅可以起密封作用，可以起密封作用，还能起有效的能起有效的阻尼作用，以减少玻璃板受声激振透声。阻尼作用，以减少玻璃板受声激振透声。o两两层玻璃玻璃间不能有不能有刚性性连接，以防止接，以防止“声声桥”。49.4.隔声间的声学评价a.组合墙的平均隔声量：50.课堂习题例：某隔声例：某隔声间对噪声源一噪声源一侧用一堵用一堵22m22m2 2的隔声的隔声墙相隔，相隔，该的的传声声损失失为50dB50dB，在，在墙上开一上开一个面个面积为2m2m2 2的的门，该门的的传声声损失失为20dB20dB，又开了一个面，又开了一个面积为4m4m2 2的窗的窗户，该窗窗户的的传声声损失失为30dB30dB。求开了。求开了门窗之后使窗之后使墙体的体的隔声量下降了多少？隔声量下降了多少？51.解解：由：由传声声损失失可知，可知，墙、门和窗和窗的透射系数分的透射系数分别为1010-5-5、1010-2-2和和1010-3-3，所以，所以隔声隔声墙组合体合体的的平均透射系数平均透射系数为：则组合体的隔声量比原合体的隔声量比原墙的隔声量下降了：的隔声量下降了：52.4.隔声隔声间的声学的声学评价价b.插入插入损失失：:隔声隔声间的平均隔声量的平均隔声量：隔声隔声间的的总吸声量吸声量S:隔声隔声间的的内表面内表面总面面积53.4.隔声间设计要点合适的材料合适的材料孔洞和孔洞和缝隙的影响隙的影响通通风换气口的气口的设计54.8.3.2 隔声罩o 隔声罩是噪声控制隔声罩是噪声控制设计中常被采用的中常被采用的设备，例如空例如空压机、水机、水泵、鼓、鼓风机等高噪声源，机等高噪声源，o如果具体如果具体积小，形状比小，形状比较规则或者或者虽然体然体积较大，但空大，但空间及工作条件允及工作条件允许，可以用隔声可以用隔声罩将声源封罩将声源封闭在罩内，以减少向周在罩内，以减少向周围的声的声辐射：射：55.8.3.2 隔声罩1.主要结构形式：活动密封型固定密封型局部开敞型通风散热型56.1.隔声罩主要结构形式局部开敞型固定密封型57.1.隔声罩主要结构形式活动密封型通风散热型58.2.隔声罩的基本构造59.2.隔声罩的基本构造60.3.隔声罩的声学隔声罩的声学评价价61.隔声罩的插入损失全封全封闭的隔声罩的插入的隔声罩的插入损失：失：TL:隔声罩罩壁的隔声量隔声罩罩壁的隔声量 ：内：内饰吸声材料的吸声系数吸声材料的吸声系数62.罩内吸声的影响罩内吸声的影响TLTLTL63.隔声罩的插入损失局部封局部封闭的隔声罩的插入的隔声罩的插入损失：失：TL:隔声罩罩壁的隔声量隔声罩罩壁的隔声量：内：内饰吸声材料的吸声系数吸声材料的吸声系数S0:非封非封闭总面面积，S:封封闭总面面积64.4.隔声罩的设计要点选择适当的材料和形状（减少方形）适当的材料和形状（减少方形）罩壁采用罩壁采用轻薄材料薄材料时，壁面上适当，壁面上适当处理理 （减弱共振，吻合效（减弱共振，吻合效应）隔声罩的密封隔声罩的密封隔声罩的内表面隔声罩的内表面隔声罩得隔振措施隔声罩得隔振措施65.课堂习题例：用例：用2mm2mm厚的厚的钢板做一隔声罩。已知板做一隔声罩。已知钢板的板的传声声损失失为29dB29dB，钢板的平均吸声系数板的平均吸声系数为0.010.01。由于隔声效果不理想而由于隔声效果不理想而进行了改行了改进，在隔声，在隔声罩内作了吸声罩内作了吸声处理，使平均吸声系数提高到理，使平均吸声系数提高到0.60.6。求改。求改进后的隔声罩的后的隔声罩的实际隔声隔声值提高提高了多少？了多少？66.解解：罩内未做吸声：罩内未做吸声处理理时，根据公式：，根据公式：罩内做吸声罩内做吸声处理后，理后，则：所以，改所以，改进后隔声罩的后隔声罩的实际隔声量隔声量比改比改进前提高前提高的的dBdB数数为：67.8.3.3 隔声屏障o在声源与接收点之在声源与接收点之间设置障板，阻断声波的置障板，阻断声波的直接直接传播，以降低噪声，播，以降低噪声，这样的的结构称声屏构称声屏障。障。o 噪声在噪声在传播送径中遇到障碍物，若障碍物播送径中遇到障碍物，若障碍物尺寸尺寸远大于声波波大于声波波长时，大部分声能被反射大部分声能被反射和吸收，一部分和吸收，一部分绕射射，于是在障碍物背后一，于是在障碍物背后一定距离内形成定距离内形成声影区声影区o声屏障将声源和保声屏障将声源和保护目目标隔开，使保隔开，使保护目目标落在屏障的声影区内落在屏障的声影区内68.8.3.3 隔声屏障69.定义：8.3.3 隔声屏障70.8.3.3 隔声屏障71.a.有限长薄屏障：首先计算三个传播逾径的声程差和相应的菲涅尔数N1、N2、N3；8.3.3 隔声屏障72.声屏障引起的衰减量声屏障引起的衰减量计算：算：当声屏障很当声屏障很长时：8.3.3 8.3.3 隔声屏障隔声屏障73.8.3.3 隔声屏障隔声屏障b.b.无限无限长薄屏障：薄屏障：首先首先计算菲涅算菲涅尔数数N N；由由图查出衰减量。出衰减量。74.隔声屏障的基本形式75.隔声屏障的声学评价点声源无限点声源无限长声屏障声屏障绕射声衰减射声衰减76.线声源无限长声屏障绕射声衰减射声衰减77.2.隔声屏障的声学评价插入损失78.79.3.隔声屏障设计要点声屏障的隔声量声屏障的隔声量应比比设计目目标值大大声屏障声屏障应有足有足够的高度的高度声屏障声屏障应尽量靠近噪声源尽量靠近噪声源,主要用于阻断主要用于阻断直达声直达声应尽可能采用尽可能采用吸声型声屏障吸声型声屏障80.81.8.4 隔声隔声设计o8.4.1 隔声隔声设计原原则o8.4.2 隔声隔声设计程序程序o8.4.3 隔声隔声设计计算算82.8.4.1 隔声设计原则按照室内室外噪声允按照室内室外噪声允许原原则来来计算噪声的隔算噪声的隔声量声量进行隔声行隔声处理理时要要满足防火、防潮、防腐、足防火、防潮、防腐、防防尘等要求等要求对隔声隔声设计的构件的隔声数据，要的构件的隔声数据，要进行修正行修正83.8.4.1 隔声设计原则噪声源、噪声源、环境情况境情况具体采取措施具体采取措施独立独立强的噪声源的噪声源密封式隔声罩、活密封式隔声罩、活动密封式密封式隔声罩以及局部隔声罩隔声罩以及局部隔声罩不宜不宜对噪声源噪声源进行隔声行隔声处理理时，允，允许操作人操作人员不不经常停常停留在留在设备附近附近时便于控制、便于控制、观察、休息使用察、休息使用的隔声室的隔声室车间大、工人多、大、工人多、强噪声源噪声源比比较分散，且分散，且难以封以封闭留有生留有生产工工艺开口的隔声开口的隔声墙或声屏障或声屏障隔声措施隔声措施选择原原则：84.8.4.2 隔声设计程序根据声源特性估算受根据声源特性估算受声点的声点的各各频带声声压级选择合适的隔合适的隔结构与构件构与构件了解了解环境特点，境特点，选定噪声控制定噪声控制标准准计算各算各频带所需隔声量所需隔声量与构件的插入与构件的插入损失比失比较确定受声点允确定受声点允许的噪声的噪声级和各和各频带声声压级85.8.4.3 隔声设计计算(以室内声源为例)86.8.4.3 隔声设计计算(以室内声源为例)o首先首先计算出某个室内靠近算出某个室内靠近围护(窗口窗口)结构构处的倍的倍频带声声压级87.8.4.3 隔声设计计算(以室内声源为例)o计算出所有室内声源在靠近算出所有室内声源在靠近围护(窗口窗口)结构构处产生生的的总倍倍频带声声压级：88.8.4.3 隔声设计计算(以室内声源为例)计算出室外靠近算出室外靠近围护结构构(窗口窗口)处的声的声压级89.8.4.3 隔声设计计算(以室内声源为例)90.(5)(5)等效室外声源的位置等效室外声源的位置为围护结构的位置，构的位置，其倍其倍频带声功率声功率级为由按室外声源方法由按室外声源方法计算等效室外声源在算等效室外声源在预测点点产生的声生的声压级。8.4.3 隔声设计计算(以室内声源为例)91.