闭孔泡沫铝声屏障的降噪效果研究(精)
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第 32 卷第 2 期 2 01 1 年 2 月
东 北 大 学 学 报 ( 自 然 科 学 版 ) Journal of Nort heastern U niversity( Natural Science)
Vol 32, No. 2 Feb. 2 0 1 1
闭孔泡沫铝声屏障的降噪效果研究
梁李斯, 姚广春 , 穆永亮 , 王
( 东北大学 材料与冶金学院 , 辽宁 沈阳
磊
110819)
摘
要 : 用闭孔泡沫铝板作为高速公路声屏障材料 , 以沈阳市东西快速干道珠林桥附近安装的几段声屏
障为例 , 对高速公路安装声屏障前后噪声的声压 级进行了实地测量 , 计算得出声屏障的插入损失 , 以此考察闭 孔泡沫铝板声 屏障的降噪效果 通过对闭孔泡沫铝声屏障和普通百 叶声屏障降 噪效果 的对比 分析 , 发现闭 孔 泡沫铝声屏障整体降噪效果优于普通百叶声屏障 , 在高速公路噪声较强的 20~ 630 Hz 频段降噪效果更佳 关 键 词 : 降噪 ; 闭孔泡沫铝 ; 频谱分析 ; 声屏障 ; 插入损失 文献标志码 : A 文章编号 : 1005 - 3026( 2011) 02 - 0274 - 03 中图分类号 : U 412. 366
Table 2 测量点 昼 夜 表 2 声屏障的插 入损失值 Inserti on loss values of sound barrier dB 1 13 15 2 12 14 3 4 5 4 5 6
测高速路上噪声高于 60 dB 的频段主要为 600 H z 以下, 所以取 20~ 630 Hz 频段计算噪声降低值 可以得出, 在该频段内普通百叶吸声型声屏障平 均降噪 5 dB, 闭孔泡沫铝吸声型声屏障平均降噪 15 dB, 后者约为前者的 3 倍
2
结果与讨论
城市区域环境噪声标准规定了城市五类区域
2. 1 A 计权声压级
276
东北大学学报 ( 自然科学版 )
第 32 卷
的噪声最高限值; 高速公路两侧地区属于其中的 第四类, 执行四类标准, 即昼间不超过 70 dB, 夜间 不超过 55 dB 由表 1 可以看出: 测点的昼夜声压 级值均超标, 尤其在夜间远高于标准值 安装声屏 障后 , 昼夜声压级均大幅降低 ; 安装泡沫铝声屏障 后昼间噪声 值已达标 , 夜间仍比标准 值高 3~ 4 dB; 普通百叶声屏障 昼夜均未能达标 , 泡沫铝声 屏障声压级值降低得更多 2. 2 插入损失值 由式 ( 1) 计算得出声屏障的插入损失值, 见表 2 由表 2 可见, 泡沫铝声屏障的插入损失达到 10 dB 以上 , 普通百叶声屏障在 5 dB 左右, 泡沫铝声 屏障的降噪能力更强 根据频带分析的插入损失 计算可看出 , 泡沫铝声屏障在低频的插入损失值 相对更高 , 针对交通噪声低频值较高的特点, 用于 降低此类噪声具有一定优势
第2期
梁李斯等: 闭孔泡沫铝声屏障的降噪效果研究
275
果对比来分析该声屏障的应用前景
3 和测点 4 的 D 值均为 1 72 m, h 为 1 17 m
1
实
验
1. 1 测量对象及测量方法 东西快速干道是沈阳城市总体规划 三环一 横两竖 快速干道系统中的 一横 , 其中包含 11 个主要交叉路口 , 形成桥上 4 车道, 地面不少于 4 车道的交通走廊 在穿越居民区的部分地段安装 了泡沫铝声屏障 , 对其降噪效果进行了测量, 并与 同期安装的百叶型吸声板声屏障的降噪效果进行 了对比 安装前的噪声水平及安装后的插入损失的测 定按照 GB 3096 2008 声环境质量标准 和 GB/ T 19884 2005 声学各种户外声屏障插入损失的 现场测定 进行 共选 4 处拟安装声屏障的位置进行插入损失 的测量 4 处测点分别为: 测点 1( 珠林路 31~ 33 号南侧) ; 测点 2( 珠林路 86~ 90 号北侧 ) ; 测点 3 ( 珠林路 75~ 79 号南侧 ) ; 测点 4( 珠 林路 236~ 240 号北侧) 具体位置如图 1 所示 测点 1 和测 点 2 安装泡沫铝声屏障 , 测点 3 和测点 4 安装普 通百叶声屏障
Study on Denoising Effect of Sound Barriers Made from Closed Cell Aluminum Foam
L IA N G L i -si , YA O Guang -chun, M U Y ong -l iang, WA N G Lei
( School of M ater ials & M etallur gy, N ortheastern U niv ersity, Shenyang 110819, China. Corresponding author: L IA NG Li si, E - mail: lianglisi414 @ 163. co m)
Βιβλιοθήκη Baidu
图 1 测点位置 标示图 Fig. 1 The location of test points schematic drawing
测量仪器 使用杭州爱华电 子研究所 研制的 AWA6270+ 型噪声分析仪, 符合标准 GB/ T 3785 和 GB/ T 17181 1 型, EC61672 2002 1 级 参考 传声器位置的选择 依据 HJ/ T 90 2004 声屏障 声学设计和测量规范 的规定, 即: 当离声屏障最 近的车道中心线与声屏障之间的距离 D > 15 m 时, 参考点应位于声屏障平面内上方 1 5 m 处; 当 距离 D < 15 m 时, 参考点的位置选在声屏障的平 面内上方, 并保证离声屏障最近的声源位置和参 考点的连线与参考点和声屏障顶端的连线夹角为 10 ( 图 2) 因本工程中安装声屏障的位置距离车 道中心线均小于 15 m, 所以参考点的选择采取第 二种 方 案 各 测 点 的 位 置 如 下: 测 点 1, D = 1 8 m, h = 1 14 m ; 测点 2, D = 3 m, h = 1 m; 测点
3
结
论
闭孔泡沫铝声屏障降噪效果明显 , 平均降噪 11 dB, 普通百叶声屏障仅为 5 dB; 600 Hz 以下频 率闭孔泡沫铝声屏障可降噪 15 dB, 普通百叶声屏 障仅为 5 dB 因此作为新型的高速公路声屏障, 闭 孔泡沫铝具有很好的应用前景 参考文献 :
Abstract: T he denoising ef fect of t he sound barriers made f rom closed - cell aluminum foam was invest igated taking some sect ions of the sound barriers locat ed nearby the Zhulin Overcross of t he East - West ex pressw ay in Shenyang City as ex amples, w here the sound pressure level of noise was measured wit h spect rum analysis before and after sett ing t he sound barriers t here. T he denoising eff ect of closed - cell aluminum foam w as evaluat ed via t he insertion loss calculat ed f or such sound barriers. A com parative denoising analysis of sound barrier was made betw een t he closed - cell aluminum foam and convent ional w indow shut ters, and the results show ed t hat t he denoising eff ect of t he former is superior to t hat of t he latt er, especially in t he highly - noisy frequency band from 20 t o 630 Hz beside t he ex pressw ay. Key words: deno ising; closed - cell aluminum f oam; spect rum analysis; sound barriers; insert ion loss 在以前的研究中, 对于已建成的高速公路降 低噪 声 的 方 法 多 采 用 两 类, 一 是 种 植 绿 化 带[ 1- 2] ; 二是在高速路两侧或受影响较严重的单 侧设立声屏障 种植绿化带的方法既可降噪又可 改善环境 , 在吸收噪声的同时也可以一定程度 上吸收 其他的 环境污 染, 是 一种理 想的降 噪措 施
但是, 绿化带的种植需要一定的空间 , 植
物的生长对其周围环境也有一定的要求 , 并非所 有的地区都可使用, 尤其在高速公路穿越城市的 地段, 在硬覆盖的路面种植大面积的树木难以实
收稿日期 : 2010- 07- 12 基金项目 : 国家高技术研究发展计划项目 ( 2008A A03Z512) ; 国家自然科学基金资助项目 ( 50774021) 作者简介 : 梁李斯 ( 1983- ) , 女 , 内蒙古呼伦贝尔人 , 东北大学博士研究生 ; 姚广春 ( 1947- ) , 男 , 辽宁沈阳人 , 东北大学教授 , 博 士 生导师
[ 4- 5] [ 3]
现
[ 6]
声屏障降 噪方法由于简 单、 实用、 有 效, 而
被广泛采用 [ 7] 用于 降噪 的声 屏障可 分为 两大 类, 即扩散反射型和吸 声共振型 [ 8] ; 前 者是利用 材料的表面漫反射减少到达受声点的噪声 , 后者 除了表面漫反射外还 利用吸声共振 结构吸收噪 声, 降噪效果相对更好 闭孔泡沫铝板是一种新型的吸声结构 , 在实 验室测量具有很好的吸声效果 本文将其应用到 高速公路吸声共振型声屏障的吸声结构中 , 通过 声屏障安装前后的测量比较和与其他声屏障的效
图 2 参考点 位置示意图 ( D < 15 m) Fi g. 2 Positi on of reference point( D < 15 m)
1. 2 插入损失测量 插入损失指在保持噪声源、 地形、 地貌、 地面 和气象条件不变的情况下 , 安装声屏障前后在某 特定位置上的声压级之差 测量分为直接法和间 接法[ 9] , 本 文在声屏障安 装之后进行测量 , 故使 用间接法 插入损失的计算公式如下: IL = ( L ref, a - L ref, b ) - ( L r , a - L r , b ) ( 1) 式中: L ref, a , L r, a 为声 屏障安装后参 考点和受声 点处的 A 计权声压级, dB; L ref, b , Lr, b 为等效场所 ( 未安装声屏障 ) 参考点和受声点处测量的 A 计 权声压级 , dB 测量采用 24 h 连续监测 , 结果取平均值 同 一地点选择待测声屏障处及等效场所进行测量, 两处场所分别测量受声点及参考点的 A 计权声 压级和 1/ 3 倍频程频谱分析声压级变化情况 测 量结果见表 1 对测量结果进行对比分析: 等效场 所和安装声屏障处的测量比较反映降噪效果 , 泡 沫铝声屏障和普通百叶声屏障的测量比较反映二 者降噪效果的差异
表 1 等效连 续 A 计权声压 级测量结果 Table 1 Results of A - weighted equivalent continuous sound pressure levels dB 声屏障安装处 等 效 场 所 测量点 时间 L r, a L ref, a L r, b L ref, b 1 2 3 4 昼 夜 昼 夜 昼 夜 昼 夜 66 53 67 54 70 63 71 58 78 67 76 66 74 67 74 65 78 66 75 67 76 67 75 64 77 65 74 65 75 66 73 65
东 北 大 学 学 报 ( 自 然 科 学 版 ) Journal of Nort heastern U niversity( Natural Science)
Vol 32, No. 2 Feb. 2 0 1 1
闭孔泡沫铝声屏障的降噪效果研究
梁李斯, 姚广春 , 穆永亮 , 王
( 东北大学 材料与冶金学院 , 辽宁 沈阳
磊
110819)
摘
要 : 用闭孔泡沫铝板作为高速公路声屏障材料 , 以沈阳市东西快速干道珠林桥附近安装的几段声屏
障为例 , 对高速公路安装声屏障前后噪声的声压 级进行了实地测量 , 计算得出声屏障的插入损失 , 以此考察闭 孔泡沫铝板声 屏障的降噪效果 通过对闭孔泡沫铝声屏障和普通百 叶声屏障降 噪效果 的对比 分析 , 发现闭 孔 泡沫铝声屏障整体降噪效果优于普通百叶声屏障 , 在高速公路噪声较强的 20~ 630 Hz 频段降噪效果更佳 关 键 词 : 降噪 ; 闭孔泡沫铝 ; 频谱分析 ; 声屏障 ; 插入损失 文献标志码 : A 文章编号 : 1005 - 3026( 2011) 02 - 0274 - 03 中图分类号 : U 412. 366
Table 2 测量点 昼 夜 表 2 声屏障的插 入损失值 Inserti on loss values of sound barrier dB 1 13 15 2 12 14 3 4 5 4 5 6
测高速路上噪声高于 60 dB 的频段主要为 600 H z 以下, 所以取 20~ 630 Hz 频段计算噪声降低值 可以得出, 在该频段内普通百叶吸声型声屏障平 均降噪 5 dB, 闭孔泡沫铝吸声型声屏障平均降噪 15 dB, 后者约为前者的 3 倍
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结果与讨论
城市区域环境噪声标准规定了城市五类区域
2. 1 A 计权声压级
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东北大学学报 ( 自然科学版 )
第 32 卷
的噪声最高限值; 高速公路两侧地区属于其中的 第四类, 执行四类标准, 即昼间不超过 70 dB, 夜间 不超过 55 dB 由表 1 可以看出: 测点的昼夜声压 级值均超标, 尤其在夜间远高于标准值 安装声屏 障后 , 昼夜声压级均大幅降低 ; 安装泡沫铝声屏障 后昼间噪声 值已达标 , 夜间仍比标准 值高 3~ 4 dB; 普通百叶声屏障 昼夜均未能达标 , 泡沫铝声 屏障声压级值降低得更多 2. 2 插入损失值 由式 ( 1) 计算得出声屏障的插入损失值, 见表 2 由表 2 可见, 泡沫铝声屏障的插入损失达到 10 dB 以上 , 普通百叶声屏障在 5 dB 左右, 泡沫铝声 屏障的降噪能力更强 根据频带分析的插入损失 计算可看出 , 泡沫铝声屏障在低频的插入损失值 相对更高 , 针对交通噪声低频值较高的特点, 用于 降低此类噪声具有一定优势
第2期
梁李斯等: 闭孔泡沫铝声屏障的降噪效果研究
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果对比来分析该声屏障的应用前景
3 和测点 4 的 D 值均为 1 72 m, h 为 1 17 m
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1. 1 测量对象及测量方法 东西快速干道是沈阳城市总体规划 三环一 横两竖 快速干道系统中的 一横 , 其中包含 11 个主要交叉路口 , 形成桥上 4 车道, 地面不少于 4 车道的交通走廊 在穿越居民区的部分地段安装 了泡沫铝声屏障 , 对其降噪效果进行了测量, 并与 同期安装的百叶型吸声板声屏障的降噪效果进行 了对比 安装前的噪声水平及安装后的插入损失的测 定按照 GB 3096 2008 声环境质量标准 和 GB/ T 19884 2005 声学各种户外声屏障插入损失的 现场测定 进行 共选 4 处拟安装声屏障的位置进行插入损失 的测量 4 处测点分别为: 测点 1( 珠林路 31~ 33 号南侧) ; 测点 2( 珠林路 86~ 90 号北侧 ) ; 测点 3 ( 珠林路 75~ 79 号南侧 ) ; 测点 4( 珠 林路 236~ 240 号北侧) 具体位置如图 1 所示 测点 1 和测 点 2 安装泡沫铝声屏障 , 测点 3 和测点 4 安装普 通百叶声屏障
Study on Denoising Effect of Sound Barriers Made from Closed Cell Aluminum Foam
L IA N G L i -si , YA O Guang -chun, M U Y ong -l iang, WA N G Lei
( School of M ater ials & M etallur gy, N ortheastern U niv ersity, Shenyang 110819, China. Corresponding author: L IA NG Li si, E - mail: lianglisi414 @ 163. co m)
Βιβλιοθήκη Baidu
图 1 测点位置 标示图 Fig. 1 The location of test points schematic drawing
测量仪器 使用杭州爱华电 子研究所 研制的 AWA6270+ 型噪声分析仪, 符合标准 GB/ T 3785 和 GB/ T 17181 1 型, EC61672 2002 1 级 参考 传声器位置的选择 依据 HJ/ T 90 2004 声屏障 声学设计和测量规范 的规定, 即: 当离声屏障最 近的车道中心线与声屏障之间的距离 D > 15 m 时, 参考点应位于声屏障平面内上方 1 5 m 处; 当 距离 D < 15 m 时, 参考点的位置选在声屏障的平 面内上方, 并保证离声屏障最近的声源位置和参 考点的连线与参考点和声屏障顶端的连线夹角为 10 ( 图 2) 因本工程中安装声屏障的位置距离车 道中心线均小于 15 m, 所以参考点的选择采取第 二种 方 案 各 测 点 的 位 置 如 下: 测 点 1, D = 1 8 m, h = 1 14 m ; 测点 2, D = 3 m, h = 1 m; 测点
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结
论
闭孔泡沫铝声屏障降噪效果明显 , 平均降噪 11 dB, 普通百叶声屏障仅为 5 dB; 600 Hz 以下频 率闭孔泡沫铝声屏障可降噪 15 dB, 普通百叶声屏 障仅为 5 dB 因此作为新型的高速公路声屏障, 闭 孔泡沫铝具有很好的应用前景 参考文献 :
Abstract: T he denoising ef fect of t he sound barriers made f rom closed - cell aluminum foam was invest igated taking some sect ions of the sound barriers locat ed nearby the Zhulin Overcross of t he East - West ex pressw ay in Shenyang City as ex amples, w here the sound pressure level of noise was measured wit h spect rum analysis before and after sett ing t he sound barriers t here. T he denoising eff ect of closed - cell aluminum foam w as evaluat ed via t he insertion loss calculat ed f or such sound barriers. A com parative denoising analysis of sound barrier was made betw een t he closed - cell aluminum foam and convent ional w indow shut ters, and the results show ed t hat t he denoising eff ect of t he former is superior to t hat of t he latt er, especially in t he highly - noisy frequency band from 20 t o 630 Hz beside t he ex pressw ay. Key words: deno ising; closed - cell aluminum f oam; spect rum analysis; sound barriers; insert ion loss 在以前的研究中, 对于已建成的高速公路降 低噪 声 的 方 法 多 采 用 两 类, 一 是 种 植 绿 化 带[ 1- 2] ; 二是在高速路两侧或受影响较严重的单 侧设立声屏障 种植绿化带的方法既可降噪又可 改善环境 , 在吸收噪声的同时也可以一定程度 上吸收 其他的 环境污 染, 是 一种理 想的降 噪措 施
但是, 绿化带的种植需要一定的空间 , 植
物的生长对其周围环境也有一定的要求 , 并非所 有的地区都可使用, 尤其在高速公路穿越城市的 地段, 在硬覆盖的路面种植大面积的树木难以实
收稿日期 : 2010- 07- 12 基金项目 : 国家高技术研究发展计划项目 ( 2008A A03Z512) ; 国家自然科学基金资助项目 ( 50774021) 作者简介 : 梁李斯 ( 1983- ) , 女 , 内蒙古呼伦贝尔人 , 东北大学博士研究生 ; 姚广春 ( 1947- ) , 男 , 辽宁沈阳人 , 东北大学教授 , 博 士 生导师
[ 4- 5] [ 3]
现
[ 6]
声屏障降 噪方法由于简 单、 实用、 有 效, 而
被广泛采用 [ 7] 用于 降噪 的声 屏障可 分为 两大 类, 即扩散反射型和吸 声共振型 [ 8] ; 前 者是利用 材料的表面漫反射减少到达受声点的噪声 , 后者 除了表面漫反射外还 利用吸声共振 结构吸收噪 声, 降噪效果相对更好 闭孔泡沫铝板是一种新型的吸声结构 , 在实 验室测量具有很好的吸声效果 本文将其应用到 高速公路吸声共振型声屏障的吸声结构中 , 通过 声屏障安装前后的测量比较和与其他声屏障的效
图 2 参考点 位置示意图 ( D < 15 m) Fi g. 2 Positi on of reference point( D < 15 m)
1. 2 插入损失测量 插入损失指在保持噪声源、 地形、 地貌、 地面 和气象条件不变的情况下 , 安装声屏障前后在某 特定位置上的声压级之差 测量分为直接法和间 接法[ 9] , 本 文在声屏障安 装之后进行测量 , 故使 用间接法 插入损失的计算公式如下: IL = ( L ref, a - L ref, b ) - ( L r , a - L r , b ) ( 1) 式中: L ref, a , L r, a 为声 屏障安装后参 考点和受声 点处的 A 计权声压级, dB; L ref, b , Lr, b 为等效场所 ( 未安装声屏障 ) 参考点和受声点处测量的 A 计 权声压级 , dB 测量采用 24 h 连续监测 , 结果取平均值 同 一地点选择待测声屏障处及等效场所进行测量, 两处场所分别测量受声点及参考点的 A 计权声 压级和 1/ 3 倍频程频谱分析声压级变化情况 测 量结果见表 1 对测量结果进行对比分析: 等效场 所和安装声屏障处的测量比较反映降噪效果 , 泡 沫铝声屏障和普通百叶声屏障的测量比较反映二 者降噪效果的差异
表 1 等效连 续 A 计权声压 级测量结果 Table 1 Results of A - weighted equivalent continuous sound pressure levels dB 声屏障安装处 等 效 场 所 测量点 时间 L r, a L ref, a L r, b L ref, b 1 2 3 4 昼 夜 昼 夜 昼 夜 昼 夜 66 53 67 54 70 63 71 58 78 67 76 66 74 67 74 65 78 66 75 67 76 67 75 64 77 65 74 65 75 66 73 65