第八章隔声技术

环境噪声控制工程Chapter8隔声技术8.1概述8.2隔声结构8.3隔声装置8.4隔声设计8.1概述8.1.1表示材料隔声性能的物理量8.1.2隔声结构的类型8.1.3隔声原理8.1.1表示材料隔声性能的量1.透声系数2.隔声量3.隔声指数4.插入损失1.透声系数:定义：材料透射的声能与入射到材料上的总声能的比值。透射系数越小，表示透声性能越差，隔声性能越好。22itititppIIWW2.隔声量（透射损失、传声损失）a.表示方法：tititippWWIITLdBTLlg20lg10lg10)(1lg10b.平均隔声量：在工程应用中，通常将中心频率为125至4000Hz的6个倍频程或100至3150Hz的16个1／3倍频程的隔声量作算术平均,叫平均隔声量3.隔声指数（Ia）1测得隔声结构的隔声量的频率特性曲线2与参考折线比较，满足下列两个条件的最高一条折线的号数即为隔声指数值。任何1/3倍频程上，曲线低于参考折线的数值不能大于8分贝；全部16个1/3倍频程上，曲线低于参考折线的差值之和不能大于32分贝。4.插入损失21020121lg10lg10lg10插入损失定义为：离声源一定距离某处测得的隔声结构设置前的声功率级LW1和设置后的声功率级LW2之差值，记作IL，即：插入损失通常在现场用来评价隔声罩、隔声屏障等隔声结构的隔声效果8.1.2隔声结构的类型隔声墙隔声罩隔声间隔声屏障一、声波透过单层匀质构件的传播入射声波和质点速度方程分别为：空气反射声波和质点速度方程分别为：xktcPuii111cosxktPprr1cosxktPpii1cosxktcPurr111cospippppr2i2rtDⅠⅠⅡaobcρ1c1ρ1c1ρ2c2在固体媒质Ⅱ中的透射波及反射波的声压和质点速度分别为：xktPpii222cosxktcPuii22222cosxktPprr222cosxktcPurr22222cos声波透过隔层后在另一侧的声压和质点速度为：xktPptt1cosxktcPutt111cos由x=0处界面上的声压连续和法向质点速度连续条件可得到：ririPPPP222222221111cPcPcPcPriri由x=D处的声压连续和法向质点速度连续条件得：DktPDktPDktPtri12222coscoscosDktcPDktcPDktcPtrt11122222222coscoscos将以上4个等式联立求解，得到：DkccccDkI2222211112222sincos44如果Dλ，即k2D1，则sink2D≈k2D，cosk2D≈1，有由于ρ1c1ρ2c2，上式可简化为：22112244DkccI令m＝ρ2D为固体媒质的面密度，公斤/米2，则有：211211cmI所以该固体媒质的隔声量为：21121lg101lg10cMTLI这即是隔声中常用的“质量定律”。公式表明：隔声量与墙体质量和声音频率有关。8.1.3隔声原理1.质量定律：声波垂直入射时，在一系列假设的条件下：211)(1lg10cfmTL可近似为：11211lg20lg10cfmcfmTL1.质量定律物理意义：单层墙的隔声量与其单位面积的质量的对数成正比；声波的频率越高，隔声量越高。将ρ1c1=400代入：5.42lg20lg20fmTL垂直入射质量定律共振基频临界吻合频率1.质量定律无规入射时，经验公式：5.47lg5.18mfTL场入射隔声量的经验公式：平均隔声量的经验公式：5.47lg20mfTL)/200(8lg16)/200(14lg5.1322mkgmmLTmkgmmLT0~80度主要入射频率100~3200Hz2.吻合效应吻合效应：因入射角度造成的声波作用与隔墙中弯曲波传播速度相吻合而使隔声量降低的现象。特殊的共振效应固体介质既有纵向的弹性压缩,又有横向的弹性切变如果一声波以一定角度θ投射到构件上时，若发生吻合效应，则有：频率是产生吻合效应最低得相应得频率时当或0,sincbbbf1）当入射波频率高于λb对应的频率时，均有其相应的吻合角度产生吻合效应；2）当入射波频率低于λb对应的频率时，即相应的波长λ大于自由弯曲波长λb时，由于sinθ值不可能大于1，便不会产生吻合效应。λb为薄板自由弯曲波长近似为：σ≈0.3(1-σ2)≈12222)1(12sin2EDcfcEDcEDcfc22556.0122临界吻合频率：能产生吻合效应的最低入射频率。可表示为：D墙厚度c声速E杨氏模量ρ墙密度σ泊松比,横向应变与纵向应变之比问题要使隔声量大，选择什么样的墙？密度？厚度？答案根据质量作用定律应选密度大，厚度大，这样一来，面密度就大但是，厚度大，吻合频率会降的很低，不利于隔声密度大要考虑是否声速是否也大2.吻合效应共振基频临界吻合频率8.2隔声结构8.2.1单层匀质隔声墙8.2.2双层隔声墙8.2.3复合隔声结构8.2.1单层匀质隔声墙共振基频临界吻合频率8.2.2双层隔声墙1.隔声特性1.隔声特性a—双层墙无吸声材料b--双层墙有少量吸声材料c—双层墙铺满吸声材料d—双层墙e–单层墙2.共振频率的确定210011D2mmcf产生共振时，共振频率为D两隔墙之间得距离ρ0空气的密度3.隔声量的估算:入射声波频率低于共振频率：201lg10cmTL入射声波频高于共振频率：)2lg(20)2(lg1021240kDTLTLkDcmTL入射声波频高于共振频率：201lg10cmTL2022lg20cmTL当kD=nπ时,即D是半波长整数倍当kD=(2n+1)π/2时,即D是1/4波长奇数倍,比单独隔声量之和再加6dB3.隔声量的估算:经验公式：TLfmmTL30lg16lg1621平均隔声量：2212122121/200,14lg16/200,8lg16mkgmmTLmmmkgmmTLmmLT△TL为空气层附加隔声量8.2.3复合隔声结构坚实薄板护面层阻尼材料吸声材料多层复合隔声结构特点分层材料的阻抗各不相同，使声波在各层界面上，产生多次反射，透射能量就小夹层材料的阻尼和吸声作用，致使声能衰减，并减弱共振与吻合效应；使用厚度和材质不同的多层结构，可以错开共振与临界的吻合频率，改善共振区与吻合区的隔声低谷效应。8.3隔声装置8.3.1隔声间8.3.2隔声罩8.3.3隔声屏障8.3.1隔声间在高噪声环境下，建造一个具有良好的隔声性能的控制室，能有效地减少噪声对操作入员的干扰；另一种情况是声源较多，采取单一噪声控制措施不易奏效，或者采用多种措施治理成本较高，就把声源围蔽在局部空间内，以降低噪声对周围环境的污染。8.3.2隔声间这些由隔声构件组成的具有良好隔声性能的房间统称为隔声间或隔声室。隔声间一般采用封闭式的，它除需要有足够隔声量的墙体外，还需要设置具有一定隔声性能的门、窗等。8.3.1隔声间1.隔声间的结构2.隔声门2.隔声门3.隔声窗3.隔声窗隔声窗与普通窗户相比有什么特点？3.隔声窗设计隔声窗应该注意以下几方面：多层窗应选用厚度不同的玻璃板以消除调频吻合效应。多层窗的玻璃板之间要有较大的空气层。多层窗玻璃板之间要有一定的倾斜度，朝声源一面的玻璃做成倾斜，以消除驻波。玻璃窗的密封要严，在边缘用橡胶条或毛毡条压紧，这不仅可以起密封作用，还能起有效的阻尼作用，以减少玻璃板受声激振透声。两层玻璃间不能有刚性连接，以防止“声桥”。020200104800/6013.33120lg200.1113.330.14.021111(4.02*6.28)*200012746.8/2N=42000*9.8=0.38444*12746.8182000*9.8*41341.61.61.24300*9.8ffffHzLdBTTTfHzffKfKNcmMMgNKxxcmkWCdr，取445403330,0848*10*9.8*1.2482.91888*12746.8*42.911.54.414.5dH=nd+(n-1)4.5*1.2843.5*1.284/40.38447.28594/7.2859/41.822cmGdGdKnnDKDnnnxcmHD取满足条件4.隔声间的声学评价a.组合墙的平均隔声量：niiniiiSS11niTLiniiiSSLT11.0110lg101lg10iTLiii1.0101lg10TL课堂习题例：某隔声间对噪声源一侧用一堵22m2的隔声墙相隔，该的传声损失为50dB，在墙上开一个面积为2m2的门，该门的传声损失为20dB，又开了一个面积为4m2的窗户，该窗户的传声损失为30dB。求开了门窗之后使墙体的隔声量下降了多少？解：由传声损失可知，墙、门和窗的透射系数分别为10-5、10-2和10-3，所以隔声墙组合体的平均透射系数为：总窗窗门门墙墙＋＋SSSS001101.0224102101610325＋＋＝dBTL6.29001101.01lg101lg10则组合体的隔声量比原墙的隔声量下降了：dBTLTL4.216.2950－墙4.隔声间的声学评价b.插入损失：lg10lg1021LTSALTLLIL:隔声间的平均隔声量Α：隔声间的总吸声量S:隔声间的内表面总面积LT4.隔声间设计要点合适的材料孔洞和缝隙的影响通风换气口的设计8.3.2隔声罩隔声罩是噪声控制设计中常被采用的设备，例如空压机、水泵、鼓风机等高噪声源，如果具体积小，形状比较规则或者虽然体积较大，但空间及工作条件允许，可以用隔声罩将声源封闭在罩内，以减少向周围的声辐射：8.3.2隔声罩1.主要结构形式：活动密封型固定密封型局部开敞型通风散热型1.隔声罩主要结构形式局部开敞型固定密封型1.隔声罩主要结构形式活动密封型通风散热型2.隔声罩的基本构造2.隔声罩的基本构造3.隔声罩的声学评价隔声罩的插入损失全封闭的隔声罩的插入损失：lg10)lg(10)1lg(10)101lg(101.0TLILILTLTL:隔声罩罩壁的隔声量：内饰吸声材料的吸声系数罩内吸声的影响TLTLTL隔声罩的插入损失局部封闭的隔声罩的插入损失：11.00101011lg10lg10SSSSTLILTLTL:隔声罩罩壁的隔声量α：内饰吸声材料的吸声系数S0:非封闭总面积，S:封闭总面积4.隔声罩的设计要点选择适当的材料和形状（减少方形）罩壁采用轻薄材料时，壁面上适当处理（减弱共振，吻合效应）隔声罩的密封隔声罩的内表面隔声罩得隔振措施课堂习题例：用2mm厚的钢板做一隔声罩。已知钢板的传声损失为29dB，钢板的平均吸声系数为0.01。由于隔声效果不理想而进行了改进，在隔声罩内作了吸声处理，使平均吸声系数提高到0.6。求改进后的隔声罩的实际隔声值提高了多少？解：罩内未做吸声处理时，根据公式：aTLSATLILlg10l