六隔声技术.pptx

隔声是噪声控制工程中的主要技术措施之一。所谓隔声，就是利用屏蔽物来改变从声源至接受者之间途径上的噪声传播。声源由隔声结构传递能量的主要途径可以分为三个方面：（1）通过结构传播。声波入射到隔声结构上，激发结构本身振动，再向外辐射声音。（2）通过空气直接传播。声波遇到结构中一些孔洞和缝隙，直接向外辐射。（3）声源以振动直接激发结构振动，并以弹性波的形式在结构中传播，在传播中再向周围辐射声音。隔声示意图ItIi 8.1隔声的评价8.1.1隔声量1.透射系数将透射声强It与入射声强 Ii 之比定义为透射系数，即：TL 10lgTL 10lg 20lg2.隔声量隔声量的定义为墙或间壁一面的入射声功率级与另一面的透射声功率级之差。隔声量等于透射系数的倒数取以10为底的对数：或1Ii piIt pt式中，pi、pt分别为入射声压和透射声压。实验室隔声量测试实验室测量要求在由两个专门设计的混响室组成的隔声试验室进行。把试验结构放在两个互相隔声的混响试验室间壁上，一个混响室作为声源室，另一个混响室作为接收室。现场隔声量测量现场声压级差测量：使用声压级差来表征隔声结构的实际隔声效果，定义为隔声结构两侧空间内的声压级差。现场测量可以在相邻近的两个房间的一个房间作为声源室，放置声源，另一个房间为接收室，测量两个房间的平均声压级差，来表示现场测量的隔声性能。现场插入损失测量：用插入损失来表征隔声结构的实际隔声效果，也是现场测量经常使用的一种方法。定义为离声源一定距离某固定测点，测得无隔声构件时的声压级和有隔声构件时的声压级支持。插入损失经常用来评价隔声罩、隔声间、隔声屏障等的实际隔声效果。3.平均隔声量同一个隔墙，对于不同频率的声波，其隔声性能有很大的差异，所以工程上常用中心频率100Hz，125Hz，160Hz，250Hz，3150Hz，4000Hz这17个1/3倍频程隔声量的算术平均值来表示某一隔墙的隔声性能，叫有时为了简便，取505000Hz范围的几何中值500Hz的隔声值作为TL的平均值，因为它接近平均隔声量的值，记做TL500。平均透声损失，或平均隔声量，用TL或Ra表示。8.1.2隔声指数隔声指数是国际标准化组织推荐的对隔声构件的隔声性能的一种评价方法。8.1.3插入损失离声源一定距离某处测得的隔声结构设置前的1声功率级LW 和设置后的声功率级LW2之差值，记作IL，即：R dBIa =36.6dBRa=34.5dB20100隔声量频谱曲线504030631252505001K2K4Kf Hz8.2单层均质密实墙的隔声8.2.1隔声的质量定律一个均质的实心墙（如钢板、木板、砖等做成的墙体）对空气声隔声能力的大小，取决于这些墙体的单位面积质量。单位面积质量越大，隔声效果越好。人们通常把这一原理称之为“质量定律”。质量定律可以这样解释：当声波传至墙的表面时，使墙体象膜片一样地振动，墙体的质量越大，惯性阻力越大，就越不易振动，声音也就越难传过去，隔声效果越好。轻的隔声结构容易被激发引起振动，所以隔声能力较差。“质量定律”：隔墙的面密度每增加一倍，隔声量就增加6dB，同样，入射声波频率每升高一倍，隔声量也增加6dB。对于一般的固体材料，如砖墙、木板、钢板、玻璃等，其隔声量可以写成：式中，f 频率，Hzm 单位面密度，Kg/m20c空气中的声阻抗，一般约为400单层均匀隔墙对垂直入射声的隔声量计算公式：当入射声波为无规入射时，隔声量按下式计算：f为入射声波频率；m=d；隔墙的单位面积的质量（面密度），kg/m2。(dB)TL 20 lg f 20 lg m42.5(dB)TL 20 lg f 20 lg m47.5表2 单层密实均匀构件的隔声量中 心 频 率（Hz）类别结 构1252505001000200040001/4砖墙263030344140砖墙木板1/2砖墙1砖墙9mm木板，三夹板334012374517384022465325525426535420玻璃板 6mm9mm202024262930333025323039钢板铝板3mm6mm3mm6mm2228141928341925344025304045313645373630324229328.2.2吻合效应1.弯曲波声音在介质中传播时，固体质元既有纵向的弹性压缩，也有横向的弹性切变，两者结合作用，会在介质中产生一种弯曲波。2.吻合效应所谓吻合效应，就是声波以一定的角度斜入射到墙板上时，当入射声波的波长，等于壁板受入射声波的激发而产生自由弯曲振动波的波长在入共振，使墙的隔声作用全然遭到破坏，其隔声量显著下降而不再遵守质量定律，这种现象称为吻合效应。产生吻合效应时的入射波频率。称为吻合频率；这时隔声量曲线呈现低谷形式，称为吻合谷。吻合谷随着墙体材料的阻尼的减小而加深。射方向的投影（即 B sin）时，会引起墙板的c声速，m/s22 sin2121 2ED2fc 固体隔墙中弯曲波的波长由固体本身的弹性性质所决定，因此引起吻合效应的条件由声波的频率与入射角决定。产生吻合效应的频率fc为：式中，cD 厚度，m 密度，kg/m3E 杨氏模量，N/m2 泊松比8.2.3单层隔声墙的隔声特性单层均质密实墙的隔声性能与入射波的频率有关，其频率特性取决于隔声墙本身的单位面积的质量、刚度、材料的内阻尼以及墙的边界条件等因素。下图为典型单层均质墙的隔声频率特性曲线图。由图中可知，墙体的隔声量随着频率的增加而出现劲度（即刚度）控制区、阻尼控制区、质量控制区和吻合效应区。图2典型单层均质墙的隔声频率特性曲线f在很低频率区劲度起主要作用，称劲度控制区。该区域内墙体对声波压力的反应就像一个弹为墙体的有效劲度，k/f簧，隔声量正比于 k（为频率）。显然，劲度大则隔声能力大，隔声量随频率增加而下降。第二个区是阻尼控制区。在此区内，墙体发生共振，曲线呈现低谷形式，其中第一个共振频率 f0影响最大，它的谐振共振频率fn的影响越来越弱直至消失。共振频率随墙体阻尼的大小而变，增加阻尼可以抑制其共振频率和共振区的上限，故增大阻尼可提高隔声量和缩小共振区的范围。第三个区是质量控制区。在这一区域中“质量定律”才起主要作用。该区域内声波对墙体的作用如同用一个力作用于质量块，质量（隔墙的面密度）越大，其惯性阻力也越大，墙体的振动速度也越小，即隔声量越大；而且频率越高，隔声量越大。在质量控制范围以上则出现吻合效应，这就是第四个区吻合效应区。8.3双层隔声结构特点由于两层结构中间有空气层（或填有多孔材料的空气层），对第一层结构的振动具有弹性缓冲作用和吸收作用，使声能得到一定衰减后再传到第二层，能突破质量定律的限制，提高整体的隔声量。一般可比同样质量的单层结构的隔声量高510dB。曲线1：6dB/倍频程曲线2：12dB/倍频程a为中间空气b为中间部分填吸声材料c为全部填满吸声材料图3双层结构的隔声频率特性（虚线指没有空气层的结构）8.4隔声间当一个车间内有很多分散的噪声源时，可考虑建立一个小空间使之与噪声源隔离开来，这就是隔声间。隔声间不仅可以作为车间的操作控制室又可作为监视室或工人休息室。隔声间的隔声原理与隔声罩相同，只是变换了声源和受声点的相对位置。8.5隔声罩对体积较小的噪声源（小设备或设备的某些噪声部件），直接用隔声结构罩起来以降低其辐射噪声对周围环境的影响，这种封闭小空间的壳体结构称为隔声罩。设计隔声罩时应考虑:隔声罩构件的隔声量主要取决于外层面板的面密度，选用隔声性能好的轻质复合材料，并在板的内侧涂敷阻尼材料；内壁板（面向噪声源）上安装吸声材料，以减少罩内的混响声，提高罩的隔声性能；罩板面尽量不与设备表面平行，以防止驻波效应存在，降低隔声量。可在夹缝内填充吸声材料加以改善；避免声罩与声源之间的刚性连接；隔声罩应尽量密封和避免开孔；考虑罩内的通风散热以及方便设备的检修、操作和监视。算例：某隔声罩用厚度为2mm的钢板制作，除地板外，内壁面全部敷设吸声系数为0.5的材料，容积为长宽高为2m1m1m，若在一壁上开一面积为0.6m2的隔声门，门的构造与罩壁结构相同，假设缝隙不漏声，分布求关门与开门时隔声罩的插入损失8.6 隔声屏隔声屏是放在噪声源和受声点之间的用隔声结构所制成的一种隔声装置。降噪原理 阻挡噪声直接传播到屏障后的区域；使噪声从屏障上端发生绕射，在屏障另一面形成一定范围的声影区。在声影区内的噪声强度相对小些，达到利用屏障降噪的目的。设计使用注意点 选材要考虑本身的隔声性能。一般用砖、砌块、木板、钢板、塑料板、玻璃等厚重材料制成，使其本身隔声量比声影区所需的声级衰减量至少大10dB以上，排除透射声的影响；为有效阻挡直达声，要尽量靠近声源；活动隔声屏与地面间的缝隙应减到最小；为形成有效的“声影区”，要有足够的高度和长度，特别是有足够的高度。有效高度越高，降噪效果越好，宽度一般应高度的35倍；室内设置隔声屏要作吸声处理，有利于减弱混响声场，提高隔声屏的降噪作用。