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噪音控制复习资料

第一章噪声与振动

一、噪声的定义

•噪声是发生体做无规则振动时发出的声音;

•杂乱无章，听起来不和谐的声音或不需要的声音；

二、噪声的来源

地球上噪声分为自然界噪声和人为活动产生的噪声。

自然界噪声分为火山爆发、地震、潮汐、下雨和刮风等自然现象所产生的空气声、雷声、地声、水声和风声

人为活动产生的噪声分为工业噪声、交通噪声、建筑施工噪声和社会生活噪声

重点是人为活动产生的噪声

三、噪声的分类

•ⅰ按声源的机械特点

分为气体扰动噪声、固体振动噪声、液体撞击噪声和电磁噪声

•ⅱ按声音的频率

小于400Hz的低频噪声

400-1000Hz的中频噪声

大于1000Hz的高频噪声

•ⅲ按噪声强度随时间变化的属性

稳态噪声（a）

周期性变化噪声（b）

无规噪声（c）

脉冲噪声（d）

四、噪声污染的特点

即时性；危害潜伏性；局限性；难避性

五、噪声的危害

1、噪声可以致聋

2、噪声可能诱发疾病

3、噪声影响正常生活

4、噪声降低劳动生产率

5、噪声损害建筑物

六、噪声与振动控制的一般方法

一、管理控制方法

（一）减少工作时间和劳动过程

（二）加强对设备的维修和管理

（三）更新机械设备和生产工艺

（四）合理布置或调整设备安装布局

二、工程控制方法

（一）噪声源控制

（二）噪声传播途径控制

（三）听力保护

第二章声波的基本性质及其传播规律

一、声波的产生

1.声源

2.声波的形成

声源的振动引起其周围弹性媒质的振动而产生声波；

二、基本物理量（注意单位就行）

1、波长λ：

在同一时刻，从某一个最稠密（或最稀疏）的地点到相邻的另一个最稠密（或最稀疏）的地点之间的距离，m；波在空间上的周期性

2、周期T：

振动重复一次的最短时间间隔，s；

3、频率f：

周期的倒数，指单位时间内的振动次数，Hz；波在时间上的周期性

4、声速c：

声音在媒质中的传播速度，实际计算中，常取声速为340m/s；

5、相位φ；

6、声压：

压强的起伏变化量

7、声能量由于声扰动使媒质获得的能量

平均声能密度——单位体积媒质所具有的平均动能和平均弹性势能之和

8、声功率

声源在单位时间内向外辐射的声能；

平均声功率：

单位时间内通过垂直于声传播方向上面积为S的平均声能量。

（W）

9、声强（P13）

声场中某点处与质点速度方向垂直的单位面积上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。

（W/m2）

三、声波的基本类型

一般常用声压来描述声波，根据声波传播时波阵面的形状不同可以将声波分成（理想传播类型）：

（1）平面声波

通常可以将各种远离声源的声波近似的看成平面声波。

（2）球面声波

以点声源为球心，以任何R值为半径的球面上声波的相位相同。

（3）柱面声波

波阵面是同轴圆柱面的声波称为柱面声波，其声源可看作“线声源”；

柱面声波的振幅随径向距离的增加而减少，与距离的平方根成反比。

四、声波的叠加

波的叠加原理——当几列波在介质中的某点相遇时，该质元的振动位移等于各列波单独传播时在该处引起的位移的矢量和。

五、噪声的物理量度

1、声压：

声场中单位面积上由声波引起的压力增量，用P表示

2、声强

单位时间内，通过垂直声波传播方向的单位面积上的声能，用I表示，W/m2；

3、声功率

声源在单位时间内辐射的总能量，用W表示，N·m/s；

自由声场中，声波作球面辐射时

4、声压级

5、声强级

6、声功率级

7、声压级、声强级的关系

8、声强级与声功率级的关系

如果是球面波，自由声场中则导出

9、噪声级的合成

如果有N个性质相同，声压级相等的声源叠加到一起，总声压级可表示为：

不同声压级叠加则看课本公式2-23

平均声压级

10、声音的传播与衰减特性

一、声场分为自由声场、扩散声场、半自由声场

二、声波的散射、绕射、干涉

三、1、扩散衰减

见公式2-43和2-48、2-53

•2、声波的吸收衰减

具体例子可参见习题13

噪声的评价和标准（重点是二三八）

一、响度级、等响曲线和响度

1、响度级——某一频率的纯音和1000Hz的纯音听起来同样响时，这时1000Hz纯音的声压级就定义为该待定声音的响度级，phon；

2、等响曲线——响度级与声压级、频率的关系曲线。

反映人耳对各频率的敏感程度；

响度级——表示声音响度的主观量，将声压级和频率用一个单位统一起来。

3、响度

人耳对声音强弱的主观感受，其定义是1kHz的纯音、声压级40dB时的响度叫1sone（宋）。

响度和响度级——评价人对噪声的主观感受，响度级增加或减少10phon，则主观感觉的响度增加或减少1倍。

4、斯蒂文斯响度

二、A声级和等效连续A声级

1、A声级

ⅰA计权网络——对低频声（500Hz以下）有较大的衰减

ⅱB计权网络——对低频声有一定的衰减；

ⅲC计权网络——对可听声所有频率基本不衰减；

ⅳD计权网络——对高频声音做了补偿。

重点是可能出计算题公式

可参见习题3

2、等效连续A声级LA

在声场中的某定点位置，取一段时间内能量平均的方法，将间歇暴露的几个不同的A声级噪声，用一个在相同时间内声能与之相等的连续稳定的A声级来表示该段时间内噪声的大小。

三、昼夜等效声级Ldn

整个特定时间内公共噪声暴露的单一数值量度。

主要用于预计人们昼夜长时间暴露在环境噪声中所受的影响。

四、累计百分数声级

用统计方法，以噪声级出现的时间概率或者累积概率来表示噪声随机的起伏程度；

测量时间内高于Ln声级所占的时间为n%；

如某声级的统计特性符合正态分布，则等效声级可用下式累积百分声级近似得出为

五、噪声评价数NR及曲线

A声级、等效连续A声级——对噪声的所有频率的综合反映，但不能代替频带声压级来评价噪声；

噪声评价数NR——评价不同声级、不同频率的噪声对听力损伤、语言干扰和烦恼的程度；评价办公室、建筑室内、其他稳态噪声的场所。

见公式4-12p71关于NR的求法

六、更佳噪声标准（PNC）曲线（P68）

适用条件——室内活动噪声场所稳态环境噪声的评价，也可用于设计控制噪声为主要目的许多场合。

使用方法——对实际存在的或是建筑设计中将出现的环境噪声，取频率31.5~8000Hz共8个倍频带的声压级，由PNC曲线分别得到对应的PNC号数，其中，最大的号数即为该环境噪声的评价值。

（P68例）

七、语言清晰度指数AI和语言干扰级SIL（P77）

ⅰAI——一个正常语音信号能为听者听懂的百分数；

ⅱSIL——作为一种对清晰度指数的简易转换，是600-4800Hz之间的倍频带声压级的算术平均值；

ⅲPSIL——以500、1000、2000Hz为中心频率的三个倍频带的平均声压级。

PSIL=SIL+3

八、噪度和感觉噪声级PN（P71）

可能出计算题

九、交通噪声指数TNI（P74）

十、噪声污染级NP（P74）

十一、噪声冲击指数NII（P75）

•第四章噪声测试与监测

一、传声器

•1、基本概念

传声器也叫话筒，是一种可把声能转换为电能的换能器。

作为测量仪器，它是把声音信号换成电信号的传感器。

2、种类

传声器种类

频率响应

灵敏度

动态范围

结构和体积

受温度影响

稳定性

用途

晶体式

较平直

较高

较窄

结构简单

较大

一般

一般用于普通声级计

电动式

不够平直

较低

较宽

体积大

较小

较差

一般用于普通声级计

电容式

较平直

较高

较宽

体积小

较小

良好

用于精密或标准声级计

驻极

体式

不够平直

较低

较窄

结构简单

较小

一般

用于精密声级计

•

（二）声级计

•1、基本概念

•ⅰ声级计是最基本的噪声测量仪器；

•ⅱ在把声信号转换成电信号时，可以模拟人耳对声波反应速度的时间特性；对高低频有不同灵敏度的频率特性以及不同响度时改变频率特性的强度特性；

•ⅲ声级计是一种主观性的电子仪器。

•声级计的工作原理

•工作原理——由传声器将声音转换成电信号，由前置放大器变换阻抗，使电容式传声器与衰减器匹配，放大器将输出信号加到计权网络，对信号进行频率计权（或外接倍频程、1/3倍频程滤波器），然后再经衰减器及放大器将信号放大到一定的幅值，送到有效值检波器（或外接电平记录仪），在指示表头上给出噪声声级的数值。

•（三）滤波器

•滤波器主要用来测量频带声压级。

在噪声测量中最常用的是倍频程滤波器和1/3倍频程滤波器，这两种滤波器是频带为一定倍频程数的滤波器，属于恒定百分比带通滤波器。

•在噪声测量中，一般只需要测量31.5~8000Hz范围内的8个倍频程和25个1/3倍频程频带的声压级就可以了。

•（四）频谱分析仪

•频谱分析仪主要由放大器和滤波器组成，是一种分析声音频率成分的仪器。

用声级计和倍频程滤波器或1/3倍频程滤波器连接，可以组成便携式频谱分析仪。

•决定频谱分析仪性能的主要是滤波器。

分析噪声时，通常使用具有倍频程滤波器或1/3倍频程滤波器的分析仪。

此外，还可以使用外差式频率分析仪和实时频率分析仪。

噪声测试与监测

一、噪声测量的环境

（1）大气压力，大气压力主要影响传声器的校准。

（2）温度，在现场测量系统中，典型的热敏元件是电池。

温度的降低会使电池的使用寿命也随之降低

（3）风和气流，当有风和气流通过传声器时，在传声器顺流的一侧会产生湍流，使传声器的膜片压力发生变化而产生风噪声，风噪声的大小与风速成正比。

（4）湿度，若潮气进入电容式传声器并且凝结，则电容式传声器的极板与膜片之间就会产生放电现象，从而产生“破裂”与“爆炸”的声响，影响测量结果

（5）传声器的指向性，传声器在高频时具有较强的指向性，膜片越大，产生指向性的频率就越低

（6）反射，在现场测量环境中，被测机器周围往往可能有许多物体，这些物体对声波的反射会影响测量结果

（7）本底噪声，本底噪声是指待测机械设备停止运转时的周围环境噪声。

ⅰ若本底噪声级与被测噪声级的差值大于10dB，则本底噪声不会影响测量结果；

ⅱ若差值小于3dB，则本底噪声对测量影响很大，不可能进行精确地测量，其测量结果没有意义，

（8）其他因素，除上述因素（大气压力、温度、风和气流、湿度、传声器指向性、反射、本底噪声）以外，在测量时还应避免受强电磁场的影响，并选择设备处于正常状态（或合理状态）下时进行测试。

二、噪声测量的标准和规范

仅了解见ppt

三、噪声测量的位置

1、尺寸2、距离3、个数4、高度5、布置原则

四、消声室

消声室相当于一个自由声场

声波在这个自由声场中沿着任意方向传播时都接近于无反射的状态。

消声室的6个内表面全部都铺设了具有高吸声性能的吸声尖劈；

五、混响室

混响室相当于一个扩散声场

与消声室完全相反，声波在这个扩散声场中沿着任意方向的传播都接近于全反射的状态。

混响室的6个内表面都用吸声系数很小的材料制成，

六、读数记录方法

七、声功率级的测量方法主要有三种：

自由场法、混响室法和标准声源法。

八、噪声影响评价

影响评价的基本内容

•1、根据拟建项目多个方案的噪声预测结果和环境噪声评价标准，评述拟建项目多方面情况，后择优推荐合适的方案；

•2、分析受噪声影响的人口分布（包括受超标和不超标噪声影响的人口分布）；

•3、分析拟建项目的噪声源和引起超标的主要噪声源和主要原因；

•4、分析拟建项目的选址、设备布置和设备选型的合理性；分析建设项目设计中已有的噪声防治对策的适用性和效果；

•5、为使拟建项目的噪声达标，评价必须提出需要增加的、适用于该项目的噪声防治对策、并分析其经济、技术可行性；

•6、提出针对该拟建项目的有关噪声污染管理、噪声监测和城市规划方面的建议。

九、噪声环境影响评价的技术工作程序和要求

一、技术工作程序（P117）

二、评价等级的划分和工作要求（P118）

三、评价工作范围

十、噪声环境影响预测

１、工程分析和噪声现状调查

2、环境噪声现状监测

3、环境噪声现状评价

4、预测范围和预测点布置

吸声

一、吸声机理及吸声系数

吸声机理当声波进入吸声材料孔隙后，立即引起孔隙中的空气和材料的稀少纤维振动。

由于摩擦和粘滞阻力，声能转变为热能，而被吸收和耗散掉。

吸声系数吸声系数α——声波入射材料表面时，材料的吸收声能和透射声能与入射到材料表面的声能之比，即：

二、吸声系数的测定方法（P163）

1、驻波比法

驻波比法用于测量吸声材料或吸声结构的垂直入射吸声系数α0。

2、混响室法

混响室法要求试件的面积为10m2，试件的边缘距混响室墙面至少1m。

声源可用白噪声，发声与接收均经过1/3倍频程滤波器或倍频程滤波器。

测量室内放置吸声材料前后的混响时间T1和T2，再用下式求出吸声材料在无规入射吸声系数αS，即：

三、多孔吸声材料

（一）影响多孔吸声材料性能的因素

1、多孔材料的流阻、孔隙率和结构因子；

2、吸声材料厚度；

3、吸声材料密度；

4、吸声材料背后空腔；

5、温度、湿度、高速气流。

（二）多孔吸声材料种类

1、无机纤维材料——超细玻璃棉、玻璃丝、矿渣棉等；

2、泡沫材料——泡沫塑料和泡沫玻璃；

3、有机纤维材料——棉麻、甘蔗、稻草等；

4、建筑吸声材料——微孔吸声砖、膨胀珍珠岩等。

选择吸声材料时，一要多孔；二是孔和孔之间要相互贯通；三是这些贯通孔要与外界连通。

（三）多孔吸声材料的吸声结构

1、吸声板结构

由多孔吸声材料与穿孔板组成的板状吸声结构。

2、空间吸声体

吸声体是由框架、吸声材料和护面结构制成的，可以悬挂在声场的空间。

3、吸声劈尖

吸声劈尖是利用好的吸声材料做成劈尖状，使声音在相邻两个劈尖之间多次反射，使绝大部分声音在多次反射中被吸收，只有极弱的声音被反射。

四、共振吸声结构

多孔材料的吸声结构对中高频噪声吸声效果较好，对低频噪声吸收性能差，共振吸声结构能弥补这一不足。

共振吸声结构主要有薄板共振吸声结构、单腔（亥姆霍兹共振腔）吸声结构以及穿孔板共振吸声结构等。

•

（一）薄板共振吸声结构

（二）单腔共振吸声结构

P179公式7-21

•（三）穿孔板共振吸声结构

（四）、微穿孔板共振吸声结构

五、吸声减噪量的计算

如果某房间墙面装饰几种材料时，它们对应的吸声系数分别为α1，α2，α3，…和S1，S2，S3，…，则该房间的总吸声量为

关于混响时间的求法见公式7-487-497-50注意他们的使用条件可能会出计算题

隔声

一、透声系数与隔声量

1、透声系数ז

噪声在传播过程中，如遇到一个很大的屏障（障碍物）时，一部分声能被吸收，一部分声能被反射回去，其余部分声能透过屏障另一侧。

ז的特性

是无量纲的量，与声波入射角有关，一般所指的ז是无规则入射的，各入射角度透射系数的平均值、材料的隔声能力可用透声系数衡量；

ז值介于0和1之间；

ז值愈小，表明材料隔声性能愈好

2、隔声量TL（传声损失）

3、平均隔声量（dB）

用中心频率为125、250、500、1000、2000、4000Hz的六个倍频程下的隔声量相加，取其算术平均值表示某一隔墙的隔声性能。

二、单层匀质构件的隔声性能

1、隔声频率特性曲线（P214）

图见课本Ⅰ劲度和阻尼控制区：

构件随f的增加而下降，在共振频率f0处，隔声量最小，主要阻尼控制；

Ⅱ质量控制区：

构件振动速度受惯性质量的控制，构件面密度越大，其惯性阻力也越大，也就不易振动，隔声量也越大，频率越高，隔声量也越大；

Ⅲ吻合效应和质量控制延续区：

临界频率fc处，隔声量下降，出现吻合效应。

2、质量定律

3、吻合效应吻合效应——当声波的某一频率以一定角度入射到构件表面时，若入射波的波长在构件表面上的投影恰好等于构件的自由弯曲波长（构件被激发振动产生的沿板面传播的波），即空气中的声波在构件上的投影与构件的变曲波相吻合，引起构件的振动。

三、双层墙的隔声性能

四、隔声罩

1、隔声罩的选材及型式

一般分为全封闭、局部封闭和消声箱式隔声罩。

2、隔声罩的插入损失

3、隔声罩的设计要点

1、隔声罩的设计必须与生产工艺的要求相吻合；

2、隔声罩板要选择具有足够隔声量的材料制成，如铝板、铜板、砖和混凝土等；

3、防止隔声罩共振和吻合效应的其他措施；

4、罩壁内加衬吸声材料吸声系数要大，否则，不能满足隔声罩所要求的隔声量；

5、隔声罩各连接要密封；

6、为了满足隔声罩的设计要求，做到经济合理，可设计几种隔声罩结构。

五、声屏障

声屏障的插入损失

对于点声源，P236公式（9-1）；

对于线声源，P238公式（9-2）

声屏障的设计

1、室内应用的隔声屏要考虑室内的吸声处理；

2、隔声层材料的选择及构造，要考虑本身的隔声性能；

3、声屏障设计要注意构造的刚度；

4、声屏障要有足够的高度、长度；

5、声屏障主要用于阻挡直达声。

六、隔声间

1、组合墙体的隔声量

2、孔洞和缝隙对隔声的影响

消声器

一、消声器

1、消声器能够阻挡声波的传播，允许气流通过，是控制噪声的有效工具。

2、消声器的基本要求

⑴消声性能，即消声器的消声量和频谱特性；

⑵良好的空气动力性能，即阻损或阻力系数要小；

⑶结构性能，具有同样的消声性能和空气动力性能的消声器；

⑷外形和装饰；

⑸价格费用要求

3、消声器的声学性能评价

消声量——表征消声器降噪能力；

（1）插入损失——Di，插入消声器前后在系统外某点测得的声功率级之差；

（2）传递损失——Dt，消声器进口端与出口端声功率级之差；

（3）传递声压级差——Dtp，消声器进口端与出口端平均声压级之差；

（4）插入声压级差——Dip，插入消声器前后在系统外某点测得的平均声压级之差；

二、消声器的分类

可以把它们分为6种主要类型，即阻性消声器、抗性消声器、阻抗复合式消声器、微穿孔板消声器以及小孔消声器和有源消声器。

详见ppt14-15

三、消声器的测量技术

对消声器的性能除了从理论上进行估算以外，一般还需要根据实际测量来定。

需测定消声器的静态插入损失、气流再生噪声和阻力系数（阻力损失）等

四、消声器的设计（可能考简答题）

一、设计原则

（1）根据噪声源所需要的消声量（A声级和倍频程声级）、空气动力性能要求以及空气动力设备管道中的防潮、耐油、防火、耐高温等要求，选择消声器的类型。

1）对以低、中频为主的噪声源（如离心通风机等），可以采用阻性或阻抗复合式消声器；

2）对宽带噪声源（如高速旋转的鼓风机、内燃机等），可以采用阻抗复合式消声器或微穿孔板消声器；

3）对脉动性低频噪声源（如空压机、内燃机等），可以采用抗性消声器或微穿孔板消声器；

4）对高压、高速排气放空噪声，可以采用小孔消声器；

5）对潮湿、高温、油雾、有火焰的空气动力机械设备，可以采用抗性消声器或微穿孔板消声器。

（2）根据噪声源空气动力性能的要求，考虑消声器的空气动力性能，把消声器的阻力损失控制在能使该机械设备正常工作的许可范围之内。

（3）设计消声器时，应该考虑消声器可能产生的气流再生噪声的影响，使消声器的气流再生噪声级低于该环境允许的噪声级。

（4）为了降低消声器的阻力损失和气流再生噪声，保证消声器的正常使用，必须降低消声器和管道中的气流速度。

另外，消声器的设计还应考虑到隔声以及坚固耐用，并使其体积大小与空气动力机械设备相匹配。

二、设计方法

⑴设计消声器时，必须首先查找、估算及测量需要作消声处理的空气动力机械设备的噪声数据（如A声级和倍频带声压级等），并确定辐射噪声的部位和传播噪声的主要途径，从而选择消声器安装的最佳位置。

⑵然后再根据国家有关标准的具体要求，确定允许噪声的标准数值，计算消声器所需要的消声量。

⑶最后根据所需要的消声量、空气动力性能以及其他要求，确定消声器的类型，设计出符合要求的消声器。

三、消声器的设计计算表

项目

A声级/dB

倍频程声压级/dB

63

125

250

500

1000

2000

4000

8000

机械设备噪声

设备传至控制点的噪声

控制地点允许的噪声

消声器所需消声量

消声器的设计消声量

消声后的噪声

例题参见ppt14-15