环境噪声控制技术-吸声.ppt

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1、环境噪声控制工程,内容组成,绪论声学的基础知识环境噪声影响评价噪声的测试与监测噪声控制技术,概述吸声与室内声场隔声技术消声技术隔振与阻尼减震技术,环境噪声控制技术,环境噪声控制技术概述,噪声控制的基本方法噪声控制的基本原则噪声控制的基本程序,噪声控制的基本方法,管理控制行政管理和技术管理工程控制噪声源控制噪声传播途径控制接收器或接受者的保护,环境噪声控制技术-概述,固体传声控制隔振与阻尼技术空气传声控制吸声技术隔声技术消声技术,噪声传播途径控制,环境噪声控制技术-概述,常用噪声控制措施的原理与应用范围,噪声控制的基本原则,科学性控制技术的先进性经济性,环境噪声控制技术-概述,概述吸声与室内声场

2、隔声技术消声技术隔振与阻尼减震技术,环境噪声控制技术,吸声和室内声场,概述吸声材料与吸声结构吸声降噪设计,吸声与吸声材料的概念吸声机理表示材料吸声性能的量及测量,吸声和室内声场概述,一、吸声与吸声材料的概念,吸声：声波通过媒质或入射到媒质分界面上时声能的减少过程。材料吸声：当媒质的分界面为材料表面时，部分声能被吸收的现象。吸声材料：具有较大吸声能力的材料。,吸声和室内声场-概述,二、吸声机理,主要是粘滞性和内摩擦的作用。媒质质点的振动速度各处不同速度梯度 使相邻质点间产生相互作用的粘滞力或内摩擦力 对质点运动起阻碍作用。声能热能其次是热传导效应 媒质质点疏密程度各不相同各处媒质温度也不相同温度

3、梯度相邻质点间产生了热量传递。声能热能,吸声和室内声场-概述,1、吸声系数材料吸收的声能与入射到材料上的总声能的比值。,吸声和室内声场-概述,三、表示材料吸声性能的量,2、吸声量,一个房间的总吸声量：,三、表示材料吸声性能的量,吸声系数的大小与吸声材料的结构、性质、适用条件有关。与入射角度、频率有关。平均吸声系数（考虑到频率特性）:材料在不同频率（125、250、500、1000、2000和4000Hz）吸声系数的算术平均值。降噪系数：是指250、500、1000、2000Hz下测得的吸声系数的算术平均值。,一个房间的总吸声量：,吸声和室内声场-概述,吸声和室内声场,概述吸声材料与吸声结构吸声

4、降噪设计,吸声材料,多孔性吸声材料,共振吸声结构,特殊吸声结构,纤维状,颗粒状,泡沫状,吸声材料与吸声结构,吸声材料与吸声结构,几种多孔性吸声材料,铝纤维,矿渣棉,木丝,一、多孔性吸声材料,吸声材料构造特性吸声机理多孔吸声材料的吸声特性及影响因素,吸声材料与吸声结构,1、多孔吸声材料构造特性,材料的孔隙率要高，一般在70%以上，多数达到90%左右；孔隙应该尽可能细小，且均匀分布；微孔应该是相互贯通，而不是封闭的；微孔要向外敞开，使声波易于进入微孔内部。,吸声材料与吸声结构,2、多孔吸声材料吸声机理,声波,向外敞开的微孔,衍射到内部微孔,空气与筋络发生振动,空气分子间的粘滞阻力,空气与筋络间的摩

5、擦阻力,空气与筋络热交换,声能转化为热能,吸声材料与吸声结构,3、多孔吸声材料的吸声特性及影响因素,吸声材料与吸声结构,3、影响多孔吸声材料吸声的因素,A、材料的空气流阻B、材料的密度或孔隙率C、材料厚度的影响D、材料后空气层的影响E、材料装饰面的影响F、温度、湿度的影响,吸声材料与吸声结构,A、材料的空气流阻（Rf）,定义：在稳定气流状态下，吸声材料中的压力梯度与气流线速度之比。,比流阻：指单位厚度材料的流阻。,过高,空气穿透力降低,过低,因摩擦力、粘滞力引起的声能损耗降低,吸声性能下降,影响多孔吸声材料吸声的因素,B、材料的密度或孔隙率,孔隙率：材料中的空气体积与材料的总体积的比值。,密度

6、变,孔隙率变,空气流阻变,吸声材料与吸声结构,影响多孔吸声材料吸声的因素,C、材料厚度的影响,吸声材料与吸声结构,影响多孔吸声材料吸声的因素,D、材料后空气层的影响,吸声材料与吸声结构,影响多孔吸声材料吸声的因素,E、材料装饰面的影响,作用：保护吸声材料，防止污染环境。种类：护面网罩、纤维布、塑料薄膜和穿孔板等。要求：要有良好的通气性。,吸声材料与吸声结构,影响多孔吸声材料吸声的因素,金丝木丝美岩等新型材料装饰板,塑料精品扣板,F、温度、湿度的影响,吸声材料与吸声结构,影响多孔吸声材料吸声的因素,F、温度、湿度的影响,吸声材料与吸声结构,影响多孔吸声材料吸声的因素,吸声材料,多孔性吸声材料,共

7、振吸声结构,特殊吸声结构,穿孔板共振吸声结构,薄板共振吸声结构,薄膜共振吸声结构,微穿孔板吸声结构,吸声材料与吸声结构,纤维状,颗粒状,泡沫状,共振吸声结构特点,低频吸收性能好；装饰性强；强度足够；声学性能易于控制。,吸声材料与吸声结构,1、薄板共振吸声结构,板的内阻尼内摩擦 板与空气的摩擦 板与龙骨间的摩擦,声能,热能,吸声材料与吸声结构,板震动、弯曲变形的原因：板后空气层的弹性 板本身的劲度和质量,1、薄板共振吸声结构,系统共振频率：,吸声频带：80-300Hz吸声系数：薄板厚度：3-6mm空气层厚度：3-10cm,吸声材料与吸声结构,空气体积弹性模量,2、薄膜共振吸声结构,系统共振频率：

8、,空气层,膜状材料,吸声频带：200-1000Hz吸声系数：0.35,吸声材料与吸声结构,3、穿孔板共振吸声结构,吸声材料与吸声结构,3、穿孔板共振吸声结构,单孔（亥姆霍兹、单腔）共振吸声结构,声质量声顺声波入射 孔颈中气体作往复运动 与颈壁发生摩擦 声能 热能 声阻,吸声材料与吸声结构,3、穿孔板共振吸声结构,单孔时，系统共振频率：,使用条件空腔小孔尺寸空腔尺寸入射声波波长,结构特点吸收低频噪声吸收频带较窄（频率选择性较强）有明显音调的低频噪声场合,吸声材料与吸声结构,3、穿孔板共振吸声结构,多孔穿孔板共振吸声结构,穿孔率（P）=穿孔面积/总面积,吸声材料与吸声结构,3、穿孔板共振吸声结构,

9、吸声频带：低中频噪声的峰值吸声系数：0.40.7薄板厚度：2-5mm孔径：2-4mm穿孔率：1%-10%空腔深：10-25cm,多孔穿孔板共振吸声结构,吸声材料与吸声结构,空腔深,3、穿孔板共振吸声结构,思考题 如何提高穿孔板吸声结构的吸声性能？（吸声特性参数：吸声系数、吸声带宽）,吸声材料与吸声结构,如何提高穿孔板吸声结构的吸声性能？,穿孔板孔径取偏小值，以提高孔内内阻在穿孔板后蒙一层透声纺织品，提高孔颈摩擦空腔中填放一层多空吸声材料组合几种不同尺寸的共振吸声结构，分别吸收一小段频带，使总吸声频带变宽采用不同的穿孔率、不同腔深的多层穿孔板结构,吸声材料与吸声结构,4、微穿孔板吸声结构,结构特

10、点：厚度小于1mm金属板，孔径小于1mm穿孔率1%-5%高声组、低声质量的穿孔板共振吸声结构吸声特性介于多孔兴吸声材料和穿孔板共振吸声结构,吸声材料与吸声结构,4、微穿孔板吸声结构,系统共振频率：,共振时最大吸声系数：,吸声材料与吸声结构,相对声阻,相对声质量,吸声特性参数：吸声系数、吸声带宽,空腔深,4、微穿孔板吸声结构,特点：吸声频带较宽；可用于高温、潮湿、腐蚀性气体或高速气流等其它材料及结构不适合的环境中；结构简单，设计理论成熟，吸声结构的理论计算与实测值接近。,吸声材料与吸声结构,吸声材料,多孔性吸声材料,共振吸声结构,特殊吸声结构,穿孔板共振吸声结构,薄板共振吸声结构,薄膜共振吸声结

11、构,微穿孔板吸声结构,吸声材料与吸声结构,纤维状,颗粒状,泡沫状,空间吸声体,吸声尖劈,空间吸声体,特点：悬空悬挂，吸声性能好，节约吸声材料；便于安装，装拆灵活。不影响生产形状多样有一定的装饰性,吸声材料与吸声结构,主要用于：混响声大的房间车间内噪声过高而又无法隔绝布置吸声材料的面积受到限制,吸声尖劈,吸声材料与吸声结构,吸声尖劈,吸声材料与吸声结构,吸声和室内声场,概述吸声材料与吸声结构吸声降噪设计,吸声降噪设计,吸声设计原则吸声设计程序吸声设计计算,一、吸声设计原则,总原则：首先对声源进行隔声、消声等处理当噪声源不宜采用隔声措施或采用了隔声手段后仍不能达到噪声的标准时，可采用吸声处理来作为

12、辅助手段。,吸声降噪设计,一、吸声设计原则,基本原则：1、房间面积较小、所需降噪量较高：可对天花板、墙面同时作吸声处理；较大：宜采用空间吸声体，平顶吸声处理2、声源集中在局部区域时宜采用局部吸声处理，并同时设置隔声屏障；噪声源比较多而且较分散的生产车间：宜作吸声处理,吸声降噪设计,一、吸声设计原则,1、房间面积2、声源3、对于中、高频噪声可采用20-50mm厚的常规成型吸声板.当吸声要求较高时，可采用多孔吸声材料（5080mm厚的超细玻璃棉等）并加适当的护面层.,基本原则：,吸声降噪设计,1、房间面积2、声源3、对于中、高频噪声4、频带对于宽频带噪声：可在多孔材料后留50-100mm的空气层或

13、采用80-150mm厚的吸声层；对于窄频带噪声：可采用穿孔板共振吸声结构 板厚通常可取2-5mm 孔径可取3-6mm 穿孔率小于5,一、吸声设计原则,基本原则：,吸声降噪设计,一、吸声设计原则,1、房间面积2、声源3、对于中、高频噪声4、频带5、对于湿度较高的环境，或有清洁要求时可采用薄膜覆面的多孔材料单、双层微穿孔板共振吸声结构 穿孔板的板厚及孔径均不大于lmm 穿孔率可取0.5-3 空腔深度可取50一200mm,基本原则：,吸声降噪设计,一、吸声设计原则,1、房间面积2、声源3、对于中、高频噪声4、频带5、对于湿度较高的环境，或有清洁要求时6、其他进行吸声处理时，应满足防火、防潮、防腐、防

14、尘等工艺与安全卫生要求。兼顾通风、采光、照明及装修要求。也要注意埋设件的布置。,基本原则：,吸声降噪设计,二、吸声设计程序,根据声源特性估算受声点的各频带声压级,确定各吸声面的吸声系数,了解环境特点，选定噪声控制标准,计算各频带所需吸声量,计算室内应有的吸声系数,确定受声点允许的噪声级和各频带声压级,选择合适的吸声材料,吸声降噪设计,三、吸声设计计算,1、房间平均吸声系数的计算如果一个房间的墙面上布置有几种不同的材料 吸声系数分别为1、2、3 吸声面积分别为S1、S2、S3 房间平均吸声系数为：,吸声降噪设计,三、吸声设计计算,2、吸声量的计算,若一个房间的墙面上布置有几种不同的材料 则房间的

15、吸声量为：,吸声降噪设计,三、吸声设计计算,3、室内声压级的计算,室内声场,直达声场,混响声场,吸声降噪设计,3、室内声压级的计算,直达声场的计算：,Q-声源的指向性因数,距点声源 r 处的声强为,吸声降噪设计,3、室内声压级的计算,直达声场的计算：,距点声源 r 处的声压及声能密度为：,吸声降噪设计,3、室内声压级的计算,直达声场声压级的计算：,吸声降噪设计,3、室内声压级的计算,混响声场：自由程：声波每相邻两次反射所经过的路程。平均自由程：室内自由程的平均值。,声速为c时，声波传播一个自由程所需的时间为：,单位时间内平均反射次数为：,吸声降噪设计,3、室内声压级的计算,混响声场：单位时间声

16、源向室内贡献的混响声为：,混响声的声能为：,反射一次，壁面吸收的声能为：,单位时间内壁面吸收的混响声能为：,稳态时：,吸声降噪设计,3、室内声压级的计算,混响声场：,室内的混响声能密度为：,设：,混响声场中的声压为：,吸声降噪设计,3、室内声压级的计算,混响声场声压级为：,吸声降噪设计,3、室内声压级的计算,室内总声场：,吸声降噪设计,混响时间：当声源停止发声后，声能密度衰减到原 来的百万分之一，即声压级下降60dB所需的时间。,临界半径：当直达声与混响声的声能相等时受声点与声源的距离。,三、吸声设计计算,Q=1时的临界半径称为混响半径。,吸声降噪设计,V房间容积，m3A室内总吸声量，m2,例

17、题1,设在室内地面中心有一声源，已知500赫兹的声功率级为90分贝，同频带下的房间常数为50平方米，求距声源10米处的声压级。,室内声压级的计算,例题1,设在室内地面中心有一声源，已知500赫兹的声功率级为90分贝，同频带下的房间常数为50平方米，求距声源10米处的声压级。,室内声压级的计算,吸声降噪量计算,设R1、R2为室内设置吸声装置前后的房间常数则距声源r处相应的声压级分别为:,三、吸声设计计算,吸声降噪设计,吸声前后的声压级之差，即吸声降噪量为:,吸声降噪量计算,当受声点离声源较近时，降噪量很小。当受声点离声源较远时（混响半径以外），吸声效果明显，降噪量可简化为：,吸声降噪设计,由于房间内吸声系数均较小，上式可简化为：,吸声降噪量计算,吸声降噪设计,吸声降噪设计,例题2,