1、物理性污染控制工程第2讲 上一讲回顾:绪论部分 物理环境;环境物理学产生、发展、学科体系、研究特点;物理性污染及其特点、研究内容;第1章噪声污染及其控制1.1概述.噪声污染的来源、分类、特点、危害、控制途径;第1章噪声污染及其控制1.1 概述1.2 声学基础1.3 噪声的传播特性1.4 噪声的评价与标准1.5 噪声的测量1.6 噪声控制技术3第1章噪声污染及其控制1.2声学基础1.2.1声波的形成声源:物体的振动是产生声音的根源,将振动而发出声音 的物体称为“声源”(固、液、气);声音依靠介质进行传播,常见的介质:空气4第1章噪声污染及其控制1.2声学基础1.2.1 声波的形成声音的传播过程:
2、声源振动时,带动相邻的空气质点进行压缩和膨胀运动,空 气分子间的弹性作用,进而影响和促使周围相邻区域空气质 点发生压缩与膨胀,如此由近及远相互影响传递,将声源的 振动以一定的速度沿着弹性介质向各方向传播出去。声波:压缩膨胀交替运动由近及远向前推进的空气振动。5第1章噪声污染及其控制1.2声学基础1.2.1声波的形成纵波:传声介质的质点振动方向和声波传播方向相同的波。横波:传声介质的质点振动方向和声波传播方向相互垂直的波。6第1章噪声污染及其控制1.2声学基础1.2.1声波的形成P WBCxnpre51iontUnd4Hurbed medium;不彳”/yN个W/于-mfV出f?壬尸一尸16,处
3、十土不下F+,右孑纵波横波IIIIBfilRMiBiBWIlIBHaMlMiaiaBailHieBaBHBBaafllBfllBi MHBIIIlBMBmBBFHl;l!IIBHimaiaflllBKE1BB!HS2KHIIS|lir injSIIIIIHNIIfflBHHaillilliliaHiaiaiHHailBIHiaHSIiiHBHiBBR!f niiMiaMHiaHHaaiiiiHaa!K3E9SBBBiaBii9aniiiiinHiinKMniMBBBSIHIBHMiBiHiaBIIIIIRBBI VI 1!Dilations 5 wave一 BBXII amnia:Amplit
4、udeWavelength7第1章噪声污染及其控制1.2声学基础1.2.2声波的基本物理量(1)频率 f(Hz):一秒钟内介质质点振动的次数。周期T(s):质点振动往复一次所需的时间8第1章噪声污染及其控制1.2声学基础1.2.2声波的基本物理量(2)波长入(m):相邻波对应相同点之间的距离。9第1章噪声污染及其控制1.2声学基础1.2.2声波的基本物理量(3)声速 c(m/s):声波在介质中传播的速度(振动状态传播的速度)2 c=Af=T声速与质点振动速度的区别10第1章噪声污染及其控制1.2声学基础1.2.2声波的基本物理量(3)声速 c(m/s):声速是介质特性的函数,不同介质中,声速不
5、同。气体中的声速:理想气体:M空气:7=1.4,M=29 x 10 3 kmol,R=8.314J/(mo 1-K)11第1章噪声污染及其控制1.2声学基础1.2.2声波的基本物理量(3)声速 c(m/s):空气中的声速:c=20.05 7T=331.45+0.61%比 340 m/s水中的声速:1372m/s;混凝土中的声速:3048m/s;玻璃中的声速:3658m/s;硬木中的声速:4267m/s;铁中的声速:5182m/s;软木中的声速:3353m/s;r第1章噪声污染及其控制1.2声学基础1.2.2声波的基本物理量(4)声压:声压:由声波引起的压强变化;瞬时声压:声场中某一瞬时的声压值
6、;峰值声压:一定时间间隔内的最大瞬时声压;有效声压:电子仪器测得的声压;p=AP=P-PQ1/2 PA(简谐声波)13第1章噪声污染及其控制1.2声学基础1.2.3声音的频谱(1)频谱:组成声音的各种频率的分布图形。14Lpf/Hz线状谱(纯音)连续谱Lp15第1章噪声污染及其控制1.2声学基础1.2.3声音的频谱(2)频谱分析:将噪声的声压级、声强级或声功率级按频率顺序展开,使噪 声强度成为频率的函数,观察频率的分布,分析声压级所对 应的频率,即称为频谱分析。16第1章噪声污染及其控制1.2声学基础1.2.3声音的频谱(3)频程:将人耳能够听到的声音的频率范围(20Hz-20kHz)划分 为
7、若干较小的段落,称其为频程或频带或带宽。17第1章噪声污染及其控制1.2声学基础1.2.3声音的频谱(4)n倍频程:=2 =log 2An=1/3,1/3 倍频程;n=1,1倍频程;n=2,2倍频程。18第1章噪声污染及其控制1.2声学基础1.2.3声音的频谱(5)中心频率值:19第1章噪声污染及其控制1.2声学基础1.2.3声音的频谱(6)带宽:A/=0.707 701/3倍频程:1倍频程:A/=0.23/020频率倍频程1/3倍频程下限频率中心频率上限频率下限频率中心频率上限频率11162214.11617.82231.54417.82022.444638822.42528.2881251
8、7728.231.535.517725035535.54044.735550071044.75056.27101000142056.26370.814202000284070.88089.128404000568089.11001125680800011360112125141113601600022720 21 第1章噪声污染及其控制1.2声学基础1.2.4声波的基本类型平面声波、球面声波、柱面声波一列火车(线声源)“I I 口 口亡口 一 1 _“F 23(无限远)22第1章噪声污染及其控制1.2声学基础1.2.5声波方程小振幅:运动方程dudpPPodtdudtdxdpdx连续性方程d
9、d p-(夕)=dx-d td u d pdx d t物态方程2(0、c=-I dp)P=C.P小振幅波的一维波动方程:2 2d p 1 d p2 2 2OX 00 ot23第1章噪声污染及其控制1.2声学基础1.2.5声波方程运动方程du d pP-二 一dt dx小振幅:du d pP。一 一dt dx求解,得:(%,,)二 pAcos(co t-kx)1 r dP P Au-f-dt-cos(co t-kx)p 0 dx P oC24第1章噪声污染及其控制1.2声学基础1.2.5声波方程 质点振动速度:夕。C-kx)-u A cos(co t-kx)质点振动速度幅值:质点振动速度有效值:
10、25第1章噪声污染及其控制1.2声学基础1.2.5声波方程声阻抗率:声阻抗率(Pas/m):Pz夕。uPa 夕。26第1章噪声污染及其控制1.2声学基础1.2.6声场中的能量(1)声能密度、声强和声功率:声能密度:单位体积介质所含的声波能量。平均声能密度:2-P e D=2Pc27第1章噪声污染及其控制1.2声学基础1.2.6声场中的能量(1)声能密度、声强和声功率:声强: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。(W/m2)第1章噪声污染及其控制1.2声学基础1.2.6声场中的能量(1)声能密度、声强和声功率:声功率w:声源在单位时间内辐射的声能量,单位w。p eW=IS=S=
11、S p-u=S p c u e e 7 0夕。c29第1章噪声污染及其控制1.2声学基础1.2.7声音的计量(1)声压级:声压级:表征声压的大小,声音的强弱,单位:分贝dB。p e/7=20 1g=20 1g 夕,+94基准声压,尸o=2X1O-5pa人耳的可听范围:2乂10-5至2(230第1章噪声污染及其控制1.2声学基础1.2.7声音的计量(2)声强级:声强级:=10 1g =10 1g/+120基准声强,/o=1O-12Pa31第1章噪声污染及其控制1.2声学基础1.2.7声音的计量(3)声功率级:声功率级:W=10 1g=10 lg fF+120心基准声功率,W/o=1O-12Pa3
12、2第1章噪声污染及其控制1.2声学基础1.2.7声音的计量(4)声强级与声压级:/2 2 21Pp PA=10 1g=10 1g-=L+10 1g 5=L+b/2 P PZo Lo/o/?c)Ipc2 IPQ 400 I5=10 1g-=10 1g-lbI0Pc Qc Ir i/21(293)-10 lg|-I 273+t)pX-10033第1章噪声污染及其控制1.2声学基础1.2.7声音的计量(4)声强级与声压级:h=-1g I(293)1/2PX-20 C时不同海拔高度的修正值:I 273+t)100海拔高度/m10050010001500200025003000大气压损/kPa10095
13、.489.884.579.574.770.1b/dB00.20.50.71.01.21.534第1章噪声污染及其控制1.2声学基础1.2.7声音的计量(5)声功率级与声强级:IV=IS 翳lg 1g 力:L+10 lg s,a 2 鬻 slm,,35第1章噪声污染及其控制1.2声学基础1.2.7声音的计量(5)声功率级与声强级:自由场,球面波半径为门2L w=L/+10 lg(4 7ir)=/+20 lg r+11=+b+20 lg r+11半自由声场:L 卯=,+10 lg(2 7rr2)=L+20 lg r+8=L+b+20 lg r+8W I J2 I d p u36本讲主要内容:声压、声速;声音的频程(n倍、1倍、1/3倍)、频谱;质点振动速度,声阻抗;声场中的能量:声能密度、声强、声功率;声音的计量:声压级、声强级、声功率级;37