噪声控制原理1

第二讲噪声控制原理1.噪声控制基本原理声学系统（1）在声源处抑制噪声（2）在声传播途径中控制噪声（3）接收器上加载保护措施隔离噪声声源传播途径接收器控制噪声的措施噪声控制的一般原则科学性先进性经济性噪声控制的基本程序噪声源测量和分析声源分布、频率特性、时变特性传播途径调查和分析传播途径有空气声、固体声受影响区域调查危害状况、本底噪声、允许标准降噪量确定总降噪量，声源、途径降噪量制定控制方案声源控制、途径控制设计施工工程评价声质量评价，经济性、适应性评价2.机械噪声源噪声源按其产生的机理可以分为机械噪声、空气动力性噪声和电磁噪声。按不同的激励情形，机械声源可分为稳态振动声源和瞬态冲击性声源。机械噪声振动体的声辐射稳态振动机械部件辐射的功率：radncSW20v0和c为空气的密度和声速，S为辐射面的面积，为辐射面法向振动速度的平方对时间及振动面的平均值，rad为辐射效率。2nvA计权的声功率级constlg10lg10lg102radnWAASLv为A计权函数在该振动频率上的值。脉动与往复振动体的辐射效率脉动球辐射效率2020)(1)(krkrrad为角频率，r0为脉动球半径k=/c=2/为波数。往复振动球的辐射效率4040)(4)(krkrrad板状机械部件的辐射效率（各板均沿板边简单支撑）17毫米厚板与矩形板的辐射效率梁与管状机械部件的辐射效率声效率因数EW/W为辐射的声功率，为角频率，E为总的振动能量声波的波数ckkkkbd/,0220kb=/cb为梁或管上弯曲波的波数。a与b为椭圆截面的两半轴长。ai与bi为中空管的两内半轴长。椭圆、矩形及其它形状截面的梁或管的声效率因数由不同的随时间变化的瞬变力引起的振动幅度力随时间变化波形平滑化、重复频率与所辐射的噪声关系撞击噪声的特点和分类特点：具有很高的峰值及很短的持续时间。发声的机理分：自鸣噪声和加速度噪声。加速度噪声源定义：物体由于撞击而在媒质中作加速运动，从而引起的媒质压力扰动。非球体加速度噪声峰值的上限45.143/103/100maxVctVcrpv0，c分别为空气的密度及声速；a为球半径；v0为撞击的相对速度；r为观测点到撞击点的距离；t0为撞击力持续时间；V为撞击物的体积。A计权峰值声压级的上限)1(,lg7lg20117lg200maxAVrLApv)1(,lg40lg7lg20117lg200maxAVrLApv辐射的声能归一化20021vVEaaEa为辐射的声能。无量纲的撞击持续时间3/10Vct)1(7.0)1(7.0212.3200vVEaa辐射的加速度噪声能量自鸣噪声：受撞击物体振动面辐射的噪声。能量计算02max0d)(ttcSEnv在频域中进行积分020d)()(1nradVcSEVn()为vn(t)的傅里叶变换。机械噪声控制的基本方法消除或减小引起振动的激励力；使激励力的频率不要接近机器的共振频率；调整或降低机械部件对外激发产生的响应；采用具有较高内耗系数的材料制作机械设备中噪声较大的另部件，或在振动部件的表面上附加外阻尼，降低其声辐射效率；避免运动部件的冲击和碰撞，降低撞击部件之间的撞击力和速度，延长撞击部件之间的撞击时间。3.气流噪声源单极子波动方程0)(1)(22222trpcrrp若球面作简谐振动)cos(1kxtArp)cos(1kxtrApA为与小球表面振幅及其面积有关的量。声强202021d1crAtpuTITu=p/0c为质点的振动速度。辐射的声功率cAIrWm02224假设喷注的喷口直径为D，气流速度为v，喷注密度为，脉动球的半径为a02320242MDcDWmvvM=v/c称为马赫数。偶极子定义：由两源强相同，相距l（l），位相差180的单极子组成。辐射声功率：0323230262MDvcDWdv四极子声源辐射的总功率0523250282MDcDWqvv三类基本声源辐射特性180相位差单极子偶极子四极子指向性指向性辐射声功率比例于声效率比例于MM3M5023200242MDcDvv03232300262MDcDvv05232500282MDcDvvM=v/c称为马赫数注：喷注结构喷注的湍流噪声湍流噪声功率cDKWV0282vW是噪声功率；KV为常数。对理想气体，能量守恒定律为1121121prrprrvp1是驻点压力，1是驻点喷注密度，p是环境压力，r是比热比。当流速v小于声速时2100100110122211111pppppprrpprrVrrCvVC是喷注的临界速度。喷注湍流噪声声功率的经验公式202012401)5.0()(pppDppKWp喷注90方向上，离喷口1m处的声压级DpppppLplg20)5.0()(lg2080001201令R=p1/p0，为驻点压力与环境压力比02lg205.0)1(lg2080DDRRLpD为喷口直径，以毫米计；D0=1mm。用喷注的压力表示的湍流速度40101)5.0()(322.1101ACpppppVv)(2112)(21011110110阻塞当阻塞前当prpprprppprrrrrrApA为喷口压力。喷注湍流噪声的归一化功率谱干扰噪声相对谱级ccDfWWyf05dd1vW是喷注的总声功率，Wf是频率f以下的声功率，c是喷注局部声速，D是喷口直径。功率谱曲线2114xxy噪声的A功率2101tan2dAAAxAxxxxyWWA是11200Hz的斯托罗哈尔数，阻塞时的xA=0.165DvcDxA165.0在喷注90方向上离喷口1m处的干扰噪声级211tan2lg10AAAAxxxLL在小喷注的情况234AAxWW阻塞喷注的冲击噪声定义：由于阻塞喷注时喷口处压力的不连续性而产生的冲击波互相干涉，形成一串冲击室，因而辐射额外的噪声，即冲击噪声。基频的斯托罗哈尔数与压力比的关系2/14/12/10)893.1()5.0()1(36.0RRRcDfShdd冲击噪声有明显的指向性归一化A声级理论曲线和实验结果喷注90方向上对喷口直径归一化以后声压与压力的关系各方向喷注噪声总声压级L作为驻压比R的关系不同驻压比时的啸叫声的斯托罗哈尔数冲击噪声的抑制冲击噪声受抑制前后噪声频谱的变化气流噪声控制的基本方法（l）选择合适的空气动力机械设计参数，减少气流脉动，减小周期性激发力；（2）降低气流速度，减小气流压力突变，以降低湍流噪声；（3）降低高压气体排放压力和流速；（4）安装合适的消声器。4.噪声控制中的声源识别声源识别噪声源识别，确定出主要噪声源。识别方法：分别运转法、选择隔声法、频率分析法、近场测量法、相关分析法、相干分析法、传递函数法、声强测量法、声全息摄影法、声通道法等。分别运转法原理：？优点：简单易行，直观性强，不要求采用先进设备与技术。缺点：机器是一个整体，相互之间有影响；且费工费时，且有一定的局限性。选择隔声法原理：？优点：只要覆盖严密，隔声较好，就能取得较高的精度；它不会产生由于某些零部件停止运转而带来的影响。缺点：仅适用于测量辐射中、高频声的声源;测量费时多，声学环境要求高，测试成本较高。用选择隔声法测得的某柴油机表面声辐射结果频率分析法原理：如果某组成声源频谱上的峰值频率与总噪声频谱上的某一峰值频率相对应时，就说明了总噪声中在该频率处的噪声能量是由上述某组成声源所作的贡献。优点：简单易行、非常有效。机油泵体振动功率谱及近场噪声功率谱(a)泵体振动功率谱(b)泵体近场噪声功率谱近场测量法原理：？优点：该方法法简单易行，不要求高级的仪器和技术。缺点：在混响严重的场所，使用该法就毫无意义；无法避免邻近表面辐射的影响。声导管结构相关分析法为时间位移（或称时延）；T为所取波形的时间过程。TTxydttytxTR0)()(1lim)(用相关分析法识别声源注：R21表示机床噪声在总噪声中所作的相对贡献相干分析法常相干函数)()()()(22fSfSfSfyyxxxyxy、为、的自功率谱,为它们间的互功率谱。)(fSxx)(fSyytx)(ty)(fSxy物理意义：适用于单输入单输出系统，表示频率f处，输出谱中有多少成份来自于输入谱。相干分析法重相干函数)()()()()()(:fSfSfSfSfSfryynnyyyyvvxy为、、…、引起的理想输出谱之和；为剩余输出噪声谱。)(fSvvtx1tx2txq)(fSnn物理意义：适用于多输入、单输出，且各输入彼此互不相关的系统，表示全部输入在输出中具有多大的分量。输入与输出间的常相干函数1)()(12:2qiiyxyff偏相干函数)()()()()!1()!1()!1(..2.)!1(2fSfSfSfiyyiiiiiyiiy(i=1,2,…,q)输入在总输出中的贡献)()(.)()()!1()!1(2fSfSffTyyiyyiiyi物理意义：适用于多输入、单输出，各输入之间是相关的系统，表示第i个输入对总输出所作的贡献。5.城市环境噪声控制环境噪声源工业生产噪声建筑施工噪声交通运输噪声社会生活噪声工业噪声工业噪声在我国城市环境噪声构成中占有相当的比例。工业噪声主要来自工厂生产车间动力、机器设备等辐射的声能。生产设备噪声的大小与设备种类、功率、型号、安装状况以及周围环境条件等有关。部分工厂车间的噪声级工厂（车间）噪声级\dB工厂（车间）噪声级\dB钢铁80～110铁道80～115石油80～110印刷70～90机械80～110食品70～90建工80～115造纸80～90电子70～90发电85～110纺织80～105水泥80～115常见工业设备噪声范围设备名称声级范围/dB设备名称声级范围/dB飞机发动机107～140轧机91～110振动筛93～130冲压机91～95球磨机87～128剪板机91～95织布机96～130粉碎机91～105鼓风机80～126磨粉机91～95引风机75～118冷冻机91～95空压机73～116抛光机96～100破碎机85～114锉锯机96～100蒸汽锤86～113挤压机96～100锻机89～110卷扬机80～90电动机75～107退火炉91～100发电机71～106拉伸机91～95水泵89～103细纱机91～95车床91～95木工机械85～120冲床74～98木工圆锯机93～101砂轮91～105木工带锯机95～105风铲（镐）91～110注：表中声级为现场实测值，测点距设备外壳1m。交通噪声主要是机动车辆、飞机、火车和轮船的噪声。地面运输噪声的来源主要是机动车辆和火车，其中尤以机动车辆噪声对环境影响最大。随着民用航空运输的发展，飞机噪声已成为主要交通噪声源之一。欧洲机动车辆噪声限值（dB）实行时间小轿车载重车1976-1982年82911982-1988年80881988-1995年77841995年以后7480一些民用飞机的噪声值注：*表示低于国际民航组织规定的最安静飞机级别标准机种认证年代噪声级（EPNL）BoeingB707－3001960123DC-8-201960118CoronadoCV9901964110TridentHS211965108BoeingB747-2001970105*DC10-10197199*MD80198093*AirbusA300B2198188*Boeing