第7讲-汽车振动与噪声控制-声传播及结构声辐射

• 考虑赫姆霍兹共振吸声器的阻尼，则共振时 能量的消耗也最大。
2.4.3 噪声控制技术-------吸声降噪
常用共振吸声结构：
• 空气层吸声结构；
• 薄膜共振吸声结构、板共振吸声结构； • 穿孔板吸声结构； • 微穿孔板吸声结构；
2.4.3 噪声控制技术-------吸声降噪
空气层吸声结构
在多孔材料后留一定厚度的空气层， 形成空腔，可有效改善低频的吸声 性能。通常推荐的空气层厚度： 50~300mm。
2.4.3 噪声控制技术
噪声控制主要方法：
• 吸声降噪；
• 隔声技术；
• 消声器；
2.4.3 噪声控制技术-------吸声降噪
1.吸声评价； 2.多孔吸声材料；
3.共振吸声结构；
2.4.3 噪声控制技术-------吸声降噪 1.吸声评价：吸声系数和吸声量
吸收能量
吸声系数
入射能量
2.4.3 噪声控制技术-------吸声降噪 吸声评价：吸声系数和吸声量
2.3.2 声压级、声强级和声功率级
pe 1）声压级： L p 20 log10 pref
分贝（dB）
人耳听的声压级范围：0～120dB
2.3.2 声压级、声强级和声功率级
2）声强级： LI 10log10
I I ref
分贝（dB）
I ：被量度的声强 12 2 ：基准声强，空气中 I ref I ref 10 (W / m )
• 由穿孔板构成，分单孔和多孔两种 形式。 • 可以通过在小孔颈口部位加薄膜透 声材料或多孔性吸声材料以改善穿 孔板吸声结构的吸声特性，也可通 过加长小孔的有效颈长来改变吸声 特性。
2.4.3 噪声控制技术-------吸声降噪
穿孔板共振吸声结构
2.4.3 噪声被动控制技术 穿孔板吸声结构：吸声机理（课本P93）
2.4.3 噪声控制技术-------吸声降噪
2.4.3 噪声控制技术-------吸声降噪
2.4.3 噪声控制技术-------吸声降噪
薄膜、薄板共振吸声结构
在薄膜或薄板后面预留一定的空间， 形成共振声学空腔；有时为改善系 统的吸声性能，还在空腔中填充纤 维状多孔吸声材料。这一类结构统 称为薄膜（薄板）共振吸声结构。
c f0 2
B hLe
穿孔率
空有效长 度
板后空气层厚度
2.4.3 噪声控制技术-------吸声降噪
2.4.3 噪声控制技术-------吸声降噪
2.4.3 噪声控制技术-------吸声降噪
入口管面积 传播速度 入口长度
容器体积
2.4.3 噪声控制技术-------吸声降噪 赫姆霍兹共振器吸声机理：
•
赫姆霍兹共振吸声器达到共振时，声抗最小 （为零），振动速度最大，相当于吸收入射 声波的能力最强；
汽车振动与噪声控制
第7讲（2009-11-19） 09-10第1学期第12周 山东交通学院 邱绪云
第2章 声学理论基础
2.1 2.2 2.3 2.4 波动方程与声的基本性质 声传播及结构声辐射 声阻抗、声强及声功率 噪声及其控制技术
2.2.1 声波的反射、折射和透射
1）垂直入射声波的反射和透射
1c1
• 因薄膜刚度小，系统固有频率低，主要用于 低频噪音吸收。
2.4.3 噪声被动控制技术 • 薄膜共振吸声结构固有频率：
c f0 2
s D
薄膜密度
腔深度
2.4.3 噪声控制技术-------吸声降噪
薄膜、薄板共振吸声结构
2.4.3 噪声控制技术-------吸声降噪
穿孔板共振吸声结构
一般工厂车间墙壁坚硬，对声音反射能 力很强，如混凝土、抹灰的砖墙、背面 贴实的硬木板等。 由于混响作用，噪声源在车间内产生的 噪声级比在露天广场所产生的要提高近 10分贝。
2.4.3 噪声Байду номын сангаас制技术-------吸声降噪
•措施
• 1 安装吸声材料饰面
• 2 悬挂空间吸声体
•效果
• 1 只能减弱来自吸声面或吸声体的反射声，即混 响声； • 2 对于直达声没有降噪效果；
•特性：主要吸收中高频噪声； 增加厚度能改善吸收低频噪音；
2.4.3 噪声控制技术-------吸声降噪
常用吸声材料的吸声特性：
2.4.3 噪声控制技术-------吸声降噪
常用建筑材料的吸声特性：
2.4.3 噪声控制技术-------吸声降噪
常用建筑材料的吸声特性：
2.4.3 噪声控制技术-------吸声降噪 2.共振吸声结构 • 赫姆霍兹共振吸声器
2c2
①
2c2 >> 1c1 ：声波从软媒质进入硬媒质，产 2c2 << 1c1 ：声波从硬媒质进入软媒质，产
如声音从水到空气。
生全反射。如声音从空气到水。 反射速度相同，反向；反射声压同向，两倍。
②
生全反射。速度同向，两倍；声压反向。
2.2.1 声波的反射、折射和透射
2）斜入射声波的反射和透射
LI Lw 10log10 S
第2章 声学理论基础
2.1 2.2 2.3 2.4 波动方程与声的基本性质 声传播及结构声辐射 声阻抗、声强及声功率 噪声及其控制技术
2.4 噪声及其控制技术
2.4.1 噪声的概念
2.4.2 噪声源识别
2.4.3 噪声被动控制
2.4.1 噪声概念
1）响度级：采用1000Hz纯音的声压为标准响 度级。 LN ：单位为“方”，phon
吸声面积
吸声量
吸声系数
2.4.3 噪声控制技术-------吸声降噪 吸声量计算实例：
2.4.3 噪声控制技术-------吸声降噪
2.4.3 噪声控制技术-------吸声降噪
2.4.3 噪声控制技术-------吸声降噪
壁面材料的吸声系数越小，对声音的反 射能力越大，混响声相应越强，噪声源 产生的噪声级就提高的越多。
2.4.3 噪声控制技术-------吸声降噪
常用吸声材料（一般为多孔材料）：
•按成型分：制品类和沙浆类；
•按材料分：玻璃棉、岩棉和矿棉；
•按结构分：纤维状、颗粒状和泡沫塑料；
2.4.3 噪声控制技术-------吸声降噪
多孔吸声材料吸声机理与特性：
•条件：大量孔隙，孔孔相连；
•机理：多次反射损耗能量；
38.9℃空气中声压级
Lp
等于声强级
LI
2.3.2 声压级、声强级和声功率级 P88例2.4
W 3）声功率级： Lw 10 log10 Wref
W ：测量的声功率的平均值。
分贝（dB）
Wref ：参考声功率，空气中Wref
声强与声功率关系: 则声强级与声功率级关系：
10 (W )
12
I W / S
2.3.1 声阻抗、声强及声功率定义
2.3.2 声压级、声强级、声功率级
2.3.1 声阻抗、声强和声功率
P 1）声阻抗： Z 声源表面声压与声源体积 U
速度之比。
p 2）声阻抗率： Z u
声场某点声压与该点速度 之比。
平面声波的声阻抗率： Z c
2.3.1 声阻抗、声强和声功率 3）瞬时声强：单位时间、单位面积、垂直 于质点速度方向通过的声能。 4）声强：瞬时声强在一定时间T内的平均值。 符号I，单位：W/㎡ 5）声功率：单位时间内通过某一面积的声 能。单位：W
2.4.3 噪声控制技术-------吸声降噪
薄膜、薄板共振吸声结构吸声机理
• 薄膜的弹性和膜后空气层弹性共同构成共 振结构的弹性，而质量由薄膜结构的质量确 定，低频时可将共振结构理解为单自由度振 动系统，当膜受到声波激励且激励频率与薄 膜结构固有频率一致时，系统发生共振，薄 膜产生较大变形，该变形消耗能量，起到吸 收声波能量的作用。
2）等响曲线：各个频率的声音同1000Hz纯音 的作比较，找出同样响度的声压级，绘成的 曲线。
2.4.1 噪声概念
2.4.2 噪声源识别
1）噪声分类：机械噪声、空气动力噪声和电磁 噪声。
2）声源识别方法： • • • • 主观评价法 分别运行法 覆盖法 表面振速测量法 • • • 信号分析法 声强测量法 声全息法
i
1c1
2c2
t
r
Snell定律：
i r sin i c1 sin c t 2
t <=90°
第2章 声学理论基础
2.1 2.2 2.3 2.4 波动方程与声的基本性质 声传播及结构声辐射 声阻抗、声强及声功率 噪声及其控制技术
2.3 声阻抗、声强及声功率