机械振动与噪声控制课件.ppt

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1、机械振动与噪声控制,振动理论声学基础阻尼技术隔振理论调谐阻尼及其它阻尼器振动与噪声控制应用,振动物体或质点在平衡位置的往复运动。噪声使人感到厌烦的声音。,第二章 声学基础,2.1 波动方程与声的基本性质2.1.1 理想介质中的声场波动方程 理论上静态大气压设定为p0，媒质受声传播扰动后的压强pd 这种压强的改变量被定义为声压p声压的大小反映了声波的强弱，声压的单位是Pa (帕N/m2)。,基于小振幅状态下的线性声学，在推导波动方程时作了如下假设：（1）媒质为理想流体，即媒质中不存在粘滞性，声波在这种理想媒质中传播时没有能量的耗损。（2）没有声扰动时，媒质在宏观上是静止的，即初速度为零，而且媒质

2、是均匀的，因此媒质中静态压强p0，静态密度r0都是常数。（3）声波传播时，媒质中稠密和稀疏的过程是绝热的，即媒质与相邻部分不会由于声过程引起的温度差而产生热交换整个过程绝热过程。,媒质中的体积单元,运动方程,质量守恒,物态方程,利用类似的推导方法，声波的三维声波方程可以写为,为拉普拉斯算子。,2.1.2声波与声源波阵面-所谓波阵面是指声传播过程中，运动状态在某瞬时完全相同的媒质质点形成的面。声波：平面声波、球面声波和柱面声波等类型，,平面声波 当波阵面是垂直于传播方向的一系列平面时，该声波被称为平面声波。,解为：,球面声波,如果已知球面的振动速度ua和球声源的半径r0则声压幅值为,柱面声波,对

3、于远场（即所考虑的点距离声源的距离远大于声波波长）的简谐柱面声波为,声场的能量设声场中的微小体积单元V0受声波的扰动后产生运动，速度u，则该体积单元的动能为同样由于声扰动，该体积单元的压强将从P0变为P0 +p，产生了位能体积单元里由声扰动产生的总声能量为动能和位能之和，,单位体积内的声能量称为声能密度,如果对它在一个时间周期内平均，就得到平均声能密度，其定义为,对平面声波：,声波的干涉叠加原理 当两声波在空间叠加时有：,如果，两个声波频率相同，振动方向相同，且存在恒定的相位差，合成声压：,它们之间的相位差：,其中：,不相干声波如果声场中多个声波的频率互不相同，或者相互之间并不存在固定的相位差

4、，这些声波是互不相干的。这样对于空间某定点，叠加后的合成声场不会出现驻波现象,此时n个声波的平均声能密度,声场中任一点有效声压可以写为,常见声源 声一般都是由于物体的振动而产生的。凡能产生声的振动物体统称为声源。所谓声源的振动就是物体在其平衡位置附近进行的往复运动。球面声源 一个表面均匀胀缩的脉动球面声源，即其球面沿半径方向作同振幅、同相位的振动，球面振动速度为ua，则在离球心r处向外辐射的声压可以写为方程。当ka1，即声波波长远大于声源半径a时,有：,称为声源强度。,2) 偶极子声源,当两个点声源相距很近：,偶极子声源,3) 线声源,线声源,4)无限大障板上圆形活塞,无限大障板上圆形活塞,无

5、限大障板上一般面声源,如果四边简支矩形板,2.2 声传播及结构声辐射,1. 垂直入射声波的反射和透射,在媒质1中的质点速度根据,在媒质2中的声压值,在媒质1中的声压值,在媒质2中的质点速度,在分界面的声压和速度应当是连续相等的:,声压的反射系数rp, 透射系数,2）平面声波斜入射时的反射和透射,入射声波、反射声波与折射（透射）声波的传播方向应满足Snell定律，即,吸声系数,吸声系数越大表示了声波透射越大。当a=1时，垂直入射声波将从一个媒质完全进入到另一个媒质，只要两个媒质的特性阻抗相同时，垂直入射声波都会有a=1的全透射。当a=0时，表示垂直入射声波将产生全反射,2.2.2 振动结构的声辐

6、射,四边简支矩形簿板在(m, n)阶模态下的法向振动速度可以写成,a=kasinqcosj，b=kbsinqcosj。,对于单模态系统，半自由空间结构辐射声功率可以写为,结构模态声辐射效率定义为：该模态振动表面声辐射功率Wm,n与等面积活塞声辐射功率Wom,n之比,四边简支矩形板的模态辐射效率可写为,2.2.3封闭空间的声场分析统计能量法,腔内声能密度e可以定义为,hij为能量耦合因子，表示了能量从系统i传递到系统j的传递能力系数,2.3 声阻抗、声强及声功率,2.3.1声阻抗、声强和声功率的定义,描述声辐射和声场特性的一个重要概念是声阻抗。对于一个声源来说，如果它的表面振速是u，表面积是S，

7、则uS 称为体积速度U。该声源表面声压与声源体积速度之比称为声阻抗Z。,声阻抗Z是复数，其实部称为声阻R，虚部为声抗X。声阻抗的实部表示了能量的“损耗”，这个损耗表示了声能从一个地方传播到另一个地方，也就是声源对外辐射的过程,开放空间声场，由于体积速度概念变得不很明确，此时通常采用声阻抗率这个概念来描述声场概念。声阻抗率定义为声场中某点的声压值与该点速度的比值,平面声波在媒质中传播时的声阻抗率为,声强和声功率,声场中某点处，与质点速度方向垂直的单位面积S在单位时间内通过的声能称为瞬时声强.对于稳态声场，声强是指瞬时声强在一定时间T内的平均值,对于在自由空间中传播的平面声波， 单位时间平均声强可

8、以写为,单位时间平均声功率,2.3.2 声压级、声强级、声功率级测量及声谱分析,单位：dB声压级,e被测量声压的有效值；pref参考声压。在空气中参考声压pref为210-5Pa。，即为正常人耳朵对1kHz的声音刚能听到声压值,声强级,参考声强Iref取为10-12W/m2,声功率级,W测量的声功率的平均值，对于空气媒质，参考声功率W =10-12(瓦),声强级与声功率级之间的关系,声频谱分析 在声谱分析中一个常用的分析是倍频程分析，所谓倍频程分析是将连续频率分成一系列相连的频带。 当带通频率满足log2(f2/f1)=1 时称为1倍频程，log2(f2/f1)=1/2称为1/2倍频程，log

9、2(f2/f1)=1/3称为1/3倍频程，式中f1和f2称为带通滤波器的上下截止频率。,2.3.2响度级，等响曲线和响度,人耳能接收声波的频率大约在20Hz到20kHz “响”与“不响” 这种感觉同声波的强度和频率密切相关。相同声压级单频率不同的声波，人耳听起来会不一样。为了定量描述声音的这种特性，通常采用1000Hz纯音为标准，定义其声压为响度级，其符号是LN，单位为“方”（phon）。其它频率的声音响度级通过与1000Hz纯音相比较来确定。,计权声级,由于人的感觉受到频率的影响，为了使声音的量度和人的听觉一致，在测试过程中对信号进行了模拟人耳的滤波，该滤波称为计权，根据频响特性的不同，计权

10、分为A计权、B计权、C计权和D计权等,D计权常用于航空噪音的测量。A计权的频率响应与人耳对宽频带的声音灵敏度相当，目前被广泛应用为评价参量。,第三章噪声控制,3.1 噪声源识别 根据噪声源的发声机理通常将噪声分成三类： 机械噪声，空气动力噪声和电磁噪声。机械噪声往往由于机械部件的振动，撞击，摩擦，不平衡等造成。空气动力噪声是由于气体流动中的相互作用或与固体间的作用而产生的噪声。电磁噪声则是由于电磁场的交变造成机械部件或空间容积的振动而产生的。,（1）主观评价法 （2）分别运行法 （3）覆盖法 （4）表面振速测量法 （5）信号分析法（6）声强测量法 （7）声全息法,3.2 噪声的被动控制和主动控

11、制 被动控制和主动控制。所谓被动控制指噪声控制过程中除噪声源外没有其它外加能量输入的控制方法。传统的吸声，隔声，消声及隔振等均属噪声被动控制。 如果在噪声控制过程中，在噪声源以外，人为加入能量（次级声源或次级力源等）来控制噪声的方法称为噪声主动控制。,吸声降噪 吸声降噪技术通常分成两类：多孔吸声材料和吸声结构,基于能量的吸声系数,式中是入射能量，是吸收能量，是反射系数,实际吸声量 ：,（1）多孔吸声材料,吸声材料是指能够把入射在其上的声能大量吸收的材料。噪声控制工程中常用的吸声材料都是多孔材料，如矿渣棉、石棉、玻璃棉、毛毡、木丝板等，这些材料表面富有细孔，孔和孔之间互相联通，并深人到材料内层，

12、声波容易顺利地透入当声波进人材料孔隙时，引起孔隙中的空气和材料的细小纤维波动，由于摩擦和粘滞阻尼作用，声能变为热能而耗散掉。,多孔吸声材料的吸声特性随声的频率的变化而变化，低频时，由于孔隙中的空气在单位时间内的振动次数少，对声波的衰减作用不大，故吸声系数很低。随着频率的提高，吸声系数逐渐增大，达到某一值后，增加不再明显。 同一种多孔吸声材料实际使用中增加吸声材料的厚度，可以提高低、中频的吸声效果，对高频吸声效果几乎没有影响，但厚度增加到一定程度后，效果就变得不明显了，而成本却增加很多，是不经济的。此外如果吸声材料结构设计时增加附加背后空气层也可起到提高中、低频吸声效果的作用。,温度、湿度和气流

13、等环境条件对吸声材料的吸声性能也有一定影响。温度增高，吸声峰值向高频移动。使用时不要超过材料的温度使用范围，否则材料会被破坏，失去吸声作用。当吸声材料吸水受潮时，会引起材料变质，使材料中的间隙和小孔被水堵塞，使孔隙率减小，从而影响吸声性能。气流则会使材料纤维飞散，还会引起声波波长变化，使吸声峰值向高或低移动，呈现特性不稳定的情况。同一种多孔吸声材料的密度对吸声系数有一定影响，这是因为它直接与流阻有关。一般来讲，吸声材料的密度增加，低频吸声效果增加，高频吸声效果下降。因此，对吸声材料的密度必须合理地选择，以求得最的吸声效果。,（2）共振吸声结构,薄膜共振吸声结构,穿孔板吸声结构,微穿孔板吸声结构

14、 穿孔板的穿孔直径减小到1mm以下，则可增加吸声系数，拓宽吸声频带。微穿孔板吸声结构通常指板厚小于1mm的薄板上穿以孔径小于1mm的微孔，穿孔率在1%-5%，板后面留有520mm厚度空气层的吸声结构。,微穿孔板吸声结构可以在气流、温度、湿度的大幅度变化的环境中应用，其吸声频带宽度可以达到610个1/3倍频程,(3)隔声结构,衡量隔声效果的两个重要指标是声强透射系数（简称透射系数）和隔声量,隔声量,1)单层壁的隔声,隔声的“质量定律” 若声波以角度入射到壁面上而其它条件不变，则隔声量为,若声波无规入射到壁面上，则隔声量为,共振和吻合效应,可能产生吻合效应的最低频率称为临界频率：,当入射声波频率小

15、于临界频率时，隔声结构可以视为像刚体一样作整体振动，这时要注意共振现象对隔声的不利影响。当入射声波频率高于临界频率时，就可能产生吻合效应使隔声量减小。对单一频率的声波，吻合效应只在特定的入射方向下才会发生；而无规入射时，则可在某一频段内产生吻合效应。,2) 双层隔声结构,双层壁隔声机理：声波激发起第一层壁振动时，这种振动先传给空气层，再传给第二层壁，然后再向另一侧辐射声能。由于空气层的弹性变形具有缓冲减振作用，使得传给第二层壁的振动大为减弱，从而提高了总的隔声量。但双层隔声结构间的空气会作为弹簧与隔声壁质量发生共振，影响隔声效果，其共振频率可以写为,入射波频率低于共振频率时双层壁的隔声量：入射

16、波频率高于共振频率时双层壁的隔声量：,通常双层壁之间空气层厚度增加，隔声量增加，但空气层厚度超过 10cm后，隔声量就几乎不再增加，故实用上一般取空气层厚度为810cm。双层壁隔声也存在同单层壁一样的吻合效应，若两壁为厚度相同的同种材料时，其吻合临界频率与单层壁相同，可使隔声量明显下降。若两壁采用不同材料或设计成不同厚度时，可便两个单层壁的临界频率互相错开，从而避免出现隔声量低谷过深的吻合效应区域。在双层壁的中间空气层填入适量的吸声材料，可以消除共振及吻合效应对隔声效果的影响一般在壁的中间空气层填充一些内阻较大的材料，如玻璃棉、矿植棉等，这样会吸收声能，进一步提高结构的隔声效果，可以提高结构隔

17、声量。,（4）消声器,阻性消声器 ：,a吸声材料的平均吸声系数；L是消声器断面周长；S消声器截面有效面积；l指消声器的有效长度。,阻性消声器除低频吸声特性不是很好外，还存在一个高频失效问题。当声波频率足够高时，声波波长相对通道截面尺寸很小，此时，声波呈束状通过消声器，很少与吸声材料接触，于是消声性能显著下降。产生这一现象的频率称为上限失效频率fL,c0是声速，D为消声器的当量直径。,抗性消声器 : 它主要利用截面突变造成声传播通道的阻抗失配，产生声能的反射，从而达到消声目的。,抗性消声器的扩张比,抗性消声器上限失效频率fL,下限截止频率fB,S指连接管的截面积；L是连接管的长度，V表示扩张室的

18、体积,第4章 阻尼特性的描述,阻尼的影响阻尼处在形式及数学表达对数衰减率：,（N个波形峰值平均）,阻尼系数：阻尼损耗因子,简谐振动时的阻尼耗能,周期耗能,振动系统的能量：,阻尼损耗因子和阻尼系数,周期振动能量,阻尼损耗因子和相位,阻尼力所作功,振动系统能量,阻尼损耗因子,材料阻尼,材料阻尼机理及表示方法(应力-应变）常用不同机理阻尼材料,阻尼材料的特性表示,标准线性方程弹簧阻尼系统描述液体变形特性，而固体有一个松弛过程，,应变衰减常数,标准线性方程,没有松弛过程描述,复弹性模量概念：通用化标准模型通用化导数模型,复模量模型（频域）,（）阻尼材料的应力应变表达式,当作用简谐应变,三种不同复模量处

19、理：,(2) 滞迟回路曲线方程,(3) 周期耗能与阻尼损耗因子,不同模量之间关系,一般橡胶材料：,非材料阻尼,(1) 液体的粘性阻尼(2) 声辐射阻尼(3) 线性空气泵(4) 磁电效应阻尼(5) 冲击阻尼(6) 库仑阻尼(7) 结合面阻尼,第四章，阻尼材料及其特性,一阻尼材料（粘弹阻尼材料）概念二阻尼材料的性能指标和环境因素对阻尼材料的特性影响,最大拉伸应变,阻尼材料性能指标,环境因素的影响）温度影响：,玻璃态区,玻璃态转变区,高弹态区,b)频率的影响c) 周期动态应变影响,d) 其他影响,阻尼材料特性的数学模型a) 频率的影响,四个常数，通过测试获得,模量对频率最大值,模量对频率最小值,b)

20、 频率和温度对阻尼材料模量和损耗因子影响的函数表达式(1) 温频叠加原理,折算频率,实际频率,温频转换系数,参考温度取工作温度范围中值,简化为：,最大耗能处,玻璃态区,温频特性图,温频转换下的分析模型：,频率和动态应变对阻尼材料模量和损耗因子影响静态预载对阻尼材料模量和损耗因子影响,C1和C2由试验确定,延伸应变,f) 阻尼材料特性的通用分析表达式,第四节阻尼材料,阻尼材料满足条件：第一，材料最大损耗因子峰值要高，这时相应的温度要和工作温度相符。第二，料材玻璃态转变区的温度范围要宽，以适应使用环境可能有的温度变化。第三，要有适量的弹性模量和剪变模量。第四，具有良好的工艺性能，易于粘贴，不易老化

21、，有阻燃性等,阻尼材料介绍：分类：阻尼粘弹材料 橡胶类、沥青类和塑料类，一般以胶片形式阻尼涂料 阻尼涂料由高分子树脂加入适量的填料以及辅助材料配制而成，是一种可涂敷在各种金属板状结构表面上，具有减振、绝热和一定密封性能的特种涂料.阻尼合金为克服核弹阻尼材料本身刚性小和不耐高温的缺点，人们研制出大阻尼合金。阻尼合金具有良好的减振性能，既是结构材料又有高阻尼性能。例如，双品型Mncu系合金。,复合材料在两块钢板或铝板之间夹有非常簿的粘弹性高分子材料，就构成复合阻尼。库仑摩擦阻尼材料钢丝绳阻尼。,第五节阻尼材料动态性能测定,振动梁测定法,半功率点法获得结构阻尼损耗因子,将结构阻尼损耗因子换算成材料损

22、耗因子,正弦力激励法：相位法：,自由衰减法：,截面上各点的应力,截面上纵向合力为零,中性面位置：,）组合梁刚度,截面上的弯矩：,由此可的：,将,代入,基本弹性层刚度,模量比,厚度比,) 结构损耗因子和弯曲刚度,梁的弯曲刚度写成复刚度形式：,结构损耗因子,由于：,利用虚部相等：,利用实部相等：,自由阻尼处理梁的变形能法,）自由阻尼处理梁的拉伸变形能,基本层拉伸变形,阻尼层拉伸变形,）结构损耗因子与位置优化,如阻尼层与基本弹性层相同,单位长度平均变形能,阻尼损耗因子：,如果局部进行阻尼处理,结论,整体阻尼处理时，结构损耗因子与振型和边界条件无关。局部阻尼处理时，结构损耗因子与振型和边界条件相关。结

23、构阻尼损耗因子与材料模量比，厚度比，材料阻尼损耗因子成正比。同时与温度、频率相关。,第六章 约束阻尼处理的理论分析与设计,1 中性层的位置,利用截面上合力为零求解,纵向位移：,式中,需求解从而确定中心层位置,剪切参数,基本层和约束层剪应变可以忽略，阻尼层上的应变主要是由于上下剪力产生，忽略正应力的影响。,阻尼层和约束层间的剪应力：,阻尼层和基本层间的剪应力：,忽略阻尼层上的正应力后两者应近似相等,由胡克定律：,对于谐振动,波数,将上式代人胡克定律方程：,略去：,式中：,组合梁弯曲刚度,组合梁上弯矩可写为：,其中：,各层相对于各自中心层的弯曲刚度之和,各层几何中心层与实际中心层偏离而增加的弯曲刚

24、度,考虑阻尼层的剪切变形引起的组合梁弯曲刚度下降,组合梁的损耗因子,由能量法,剪切参数,刚度参数,5 组合梁的局部损耗因子,与自由阻尼处理不同，约束阻尼处理局部损耗因子与振型相关，上式是简支梁的解，对其他边界条件是一个近似，由于变量只是,因此截面弯矩最大位置附近，耗能最大,局部阻尼处理结构的损耗因子,式中：,二 约束阻尼处理结构的参数优化,剪切参数和刚度参数的优化,复剪切参数可以定义为：,组合梁的单位长度应变能,基本层与约束层的单位长度应变能：,偶联参数,剪切参数X*的大小表示了约束层与基本弹性层之间的偶联关系。X*为零表示两者之间没有偶联。X*为无穷大表示两者间有强力偶联。,刚度参数Y,设约

25、束层与基本弹性层两层间完全偶联时复合刚度：,不完全偶联刚度,则刚度参数Y,剪切参数的优化刚度参数的优化,与结构阻尼损耗因子间线性单调,与结构阻尼损耗因子间有最优值,三 约束阻尼结构的形式,四阻尼处理的应用,第七章调谐阻尼器,调谐阻尼器的减振机理: 结合动力吸振器和阻尼器的原理，最大限度吸收系统能量并耗散掉。,结构类型,调谐阻尼器的动力特性分析,对于稳态振动,周期耗能：,相对位移,单自由度系统调谐阻尼器的优化,当主振系统阻尼不计时,结构阻尼时：,粘性阻尼时：,当主振系统阻尼不为零时,装有调谐阻尼器梁的直接解,悬臂梁的欧拉方程：,调谐阻尼器放置在载荷作用点，计算过程最简单，效果最好,调谐阻尼器作用

26、在梁上力,悬臂梁的一般解为：,代入边界条件：,其中：,梁，板类连续系统的离散化等效系统与调谐阻尼器设计,将连续系统参数等效成集中质量系统后再设计调谐阻尼器,1.梁的等效系统,分布载荷：,梁的复刚度：,利用模态叠加法，梁的挠度：,由模态正交性,可以证明：,其中：,梁的动能和势能：,分布力虚功：,设梁以i阶振型振动,则有：,其中：,由拉格朗日方程：,对于梁上点（a, 0)有：,设有等效力Fa作用于z=a点，与广义Fi对系统的做功相同：,将上述三个变量代入拉格朗日方程：,因此对于梁上a点，系统可以等效为：,等效质量：,等效刚度,等效载荷,调谐阻尼器的应用:,调谐阻尼器的应用:,调谐阻尼器的应用:,第

27、八章 机械振动隔离技术,积极隔振：隔振对象就是振源。消极隔振：隔振要保护的对象。,积极隔振,运动传递系数TM,运动方程：,对于稳态振动：,当共振时：,共振时放大因子,动力传递系数,共振时：,消极隔振,变位传递系数TA,运动方程：,与积极隔振中的动力传递系数相同振动传递率,相对传递系数TR,运动方程可写为,隔振设计的频率,1. 隔振设计中的绝对传递系数1,2. 频率比,隔振设计时才有隔振效果。最佳阻尼比实际隔振时的高频波动效应。,其他隔振衡量指标：,隔振效率,衰减率,衰减量,粘弹材料隔振,隔振效果：,高频区隔振效果好于，粘性隔振,隔振的评价,1. 振动量值绝对量,2. 绝对传递系数 一般按 65

28、%评价,例如：分析天平：1-50Hz，振动加速度平均值：71.5mm/s2 或振动加速度均方根： 81.4mm/s2,隔振设计的条件,隔振物体质量及质心位置。激励力（例如：偏心力）或振动幅值等。环境激励的频率范围。,常用隔振设计形式,直接安装式双层隔振惰性块的使用增加吸振器,隔振设计不合理产生的问题,隔振设计不合理产生的问题,消除高频波动常用方法,隔振基础的设计,1.常用隔振平台：平板型，T型和整体型。2. 隔振台周围开设隔振沟。3. 基础为框架钢梁混凝土结构或桩式结构4. 整机的重量及偏心载荷是隔振基础设计的原始数据5. 整体结构强度和隔振器的计算6. 土建施工与隔振器的选型,常用隔振元件,

29、常用隔振元件,振动设备隔振基本原则增加重量：将设备安装在预制混凝土的底座上，隔振器置于混凝上底座与地基之间， 上述方法一般要求混凝土底座的质量比设备大210倍以上。而且设备的重心越低越好。降低隔振器的刚度和中心：一般考虑在隔振器的上方加一个大质量的凝土底座。以降低机器的重心，同时大面积底座均有益于机器的增加稳定性。此外，还可以在机器上加设侧壁缓冲器等稳定装置。稳定性计算：对设计结果进行仿真分析，调整设计参数，避免出现稳定性问题。越过共振控制：需要外部阻尼器或用限制装置来约束和抑制通过共振区时的启动机器的振动和摇摆。 从隔振角度看，实用最佳阻尼比在0.04一0.2之间。,范例1：振动压路机驾驶室

30、的隔振与晃动,路面激励频率0.0074.625HZ。驾驶室及隔振系统的固有频率要高于5Hz，避免共振。在发动机转速2300rpm，时隔振频率比为3.5 质心较高，避免晃动。,第十章 噪声与振动的主动控制,噪声的主动控制,产生原因：低频噪声的控制比较困难，比较昂贵的，甚至不可能。如果用无源控制，吸声材料要很厚，消声器要很大，弹性材料（用于隔振）要很软、很厚 。,第八章机械振动隔离技术,积极隔振：隔振对象就是振源。消极隔振：隔振要保护的对象。,积极隔振,运动传递系数TM,运动方程：,对于稳态振动：,当共振时：,共振时放大因子,动力传递系数,共振时：,消极隔振,变位传递系数TA,运动方程：,与积极隔

31、振中的动力传递系数相同振动传递率,相对传递系数TR,运动方程可写为,隔振设计中的绝对传递系数,隔振设计时才有隔振效果。最佳阻尼比实际隔振时的高频波动效应。,其他隔振衡量指标：,隔振效率,衰减率,衰减量,粘弹材料隔振,隔振效果：,高频区隔振效果好于，粘性隔振,双层隔振惰性块的使用隔振器的类型,第九章减振降噪结构设计,第十章 噪声与振动的主动控制,噪声的主动控制(有源噪声控制),产生原因：低频噪声的控制比较困难，比较昂贵的，甚至不可能。如果用无源控制，吸声材料要很厚，消声器要很大，弹性材料（用于隔振）要很软、很厚 。,有源噪声控制是利用一个或多个次级声源发出声以抑制原有噪声。次级声源使用电子线路和

32、扬声器，其发出的噪声功率须等于或大于原有噪声源的噪声功率，才能实现控制。,方式：1. 抵消。次级声源产生与原有噪声反相的噪声将其抵消。这可称为“反声” 。2. 改变原始噪声源的辐射特性。原始噪声源旁放一噪声功率相同的反相次级声源，整个发射噪声功率都大为减少。这不是抵消，是偶极声源。次级声源的作用是使原始声源的辐射阻抗变成主要是声抗，而声阻很小。3. 主动吸收。原始噪声驱动次级声源（例如扬声器的膜片）的振动，后者就把能量吸收了。次级声源应在原始噪声源附近才能发生作用。,前馈控制,反馈控制,前馈式有源控制系统在控制点前一定距离用传感器拾取噪声源噪声(参考信号)，经过控制器（一般常用数字式滤波器）将

33、其调制到预计当噪声传播到控制点一段距离后应具有的特性，在该点用控制扬声器反相发出，以抵消原有噪声。 反馈式有源噪声控制系统则不需参考信号只要在控制点或控制点后一定距离拾取剩余噪声信号，通过控制器（一般用滤波器系统），使其具有原有噪声到达控制点时所应具有的特性，由控制扬声器反相发出即可。,管道有源降噪。自由声场中单极子声源降噪与多极子声源降噪。室内声场的噪声主动控制。瞬态噪声的控制。,结构声辐射主动控制,振动主动控制,主动消振主动隔振主动吸振主动阻尼主动结构修正,动响应控制直接法-控制响应为目标设计控制律。间接法-控制模态参数。动稳定性主动控制控制受控对象各级模态的稳定性。,研究问题,控制方法和稳定性控制溢出和效率。次级声源和力源的位置优化。分布次级声源和力源的研究。次级力源的材料和形状研究。智能结构与集成结构的研究。,