噪声污染控制工程

声波各物理量的基本关系
声压 p=(P-P0) 帕斯卡（Pa）
波长
周期
λ=c/f
T
米 （m）
秒 （ s）
频率
声速
f =1/T
c
赫兹 （Hz）
米每秒（m/s） 340 m/s
空气中 c=331.45+0.61t
2. 噪声的概念
振动所产生的声音是由各种不同频率的许多简谐 振动所组成的。 噪声的物理学定义：
气介质时，造成声波的多次反射，发生声波的衰
减，并且由于空气层的弹性和附加吸收作用，使
振动能量大大衰减。 双层间的空气层可看作与两板相连的弹簧，当 声波入射到第一层墙透射到空气层时，空气的弹性 形变具有减振作用，传递到第二层墙的振动减弱， 从而提高墙体的总隔声量。其隔声量等于两单层墙 的隔声量之和，再加上空气层的隔声量。
如Lp1=Lp2，则
Lp=10lg2.100.1Lp1
=10lg2+10lg100.1Lp1
=Lp1+3
如果有多个声压级相同的声源叠加，则
Lp=Lp1+10lgN
如果是多个不同声压级的声源叠加，则
Lp ＝ 10lg（ ∑ 10 0.1 Lpi ）
i=1
n
根据声源的声压级差值查表计算叠加声压级
1. 传播衰减 对于平面波: 传播几乎无衰减 对于球面波：声强与距离平方成反比
L2=L1-20lg（r2/r1）
2. 空气的吸声
I=I0 e-2ax
高频声音在空气中衰减快,低频声音衰
p1= pi +pr
0
Ⅱ ρ2c2
p2= pt pt
p2
x
p1=p2
3、吻合效应区 吻合效应：由于构件本身具有一定的弹性，当声波以某一
角度入射到构件上时，将激起构件的弯曲振动，当一定频率
的声波以某一角度投射到构件上正好与其所激发的构件的弯 曲振动产生吻合时，构件的弯曲振动及向另一面的声辐射都 达到极大，相应隔声量为极小，这一现象称为“吻合效应”， 相应的频率为“吻合频率”。
响度：利用响度级与响度之间的关系计算得到。响度级 大约每改变10phon，响度感觉就增减1倍

响度级LN与响度N之间有如下近似关系：
N＝2（LN-40）/10
LN=40+10.log 2N=40+33.22lgN
（2）计权声级 对不同频率给以适当增减的方法称为频率计权，
经频率计权后测量得到的分贝数称为计
固体隔墙中弯曲波的波长由固体本身的弹性性 质所决定，引起吻合效应的条件由声波的频率与入 射角决定。

小结 单层墙的隔声性能与入射波的频率有
关，其频率特性取决于隔声墙本身的单位
面积的质量、刚度、材料的内阻尼以及墙
的边界条件等因素。
二、双层隔声墙的隔声原理
当声波依次透过特性阻抗完全不同的墙体、空
第一章 噪声控制基础
第一节 噪声及其类型
1. 声音的产生
物体振动——产生声音
声源的振动
弹性媒介振动
空气、固体、 液体
声波
空气 声波 固体、液体
纵波
纵波、横波
能量的传递——相邻质点间的动量传递 来完成，而不是由物质的迁移来传播能 量的。
简谐振动：物体振动幅度随时间的变
化如正弦曲线
振幅：最大位移，大小决定声音的强弱 频率：频率越高，音调愈高。 次声——低于20Hz的声音 音频声——20～20000Hz的声音 超声——高于20000Hz的声音 声速：声速取决于传播煤质的弹性和密度 波长： 周期：
权声级
不同的修正规律
• A计权声级 • C计权声级 • D计权声级
1 1 n n
等效连续A声级
Lep=10lg(
1 n 10 0.1Lj n i 1
) ]
Lep=L0+10lg[
1 n ni 0.1(L -L ） i 0 10 n i 1 n
• 作业
已知有3个声源，声压级分别为40dB、
Ii Pi 1 R 10 lg 20 lg 10 lg It Pt
一、单层均质壁面的隔声原理
单层均质壁面的隔声量与入射声波有很大关系，安入 射频率由低到高，其吸声情况可分为三个区域，劲度与 阻尼控制区、质量控制区、吻合效应区
1. 劲度和阻尼控制区
劲度控制区
对相同频率的入射声波， 墙板壁面劲度越大，隔 声量越大；对相同板材，随入射频率增加，隔声量逐渐 下降 阻尼控制区（板共振区）
S1t1 S 2t2 S nt n ti S1 S 2 S n

t
i 1 n i 1
n
i
Si
i
S
例如：
在一垛总面积为22米2的砖墙上有一扇 2米2的普通木门，对中心频率为1000Hz的倍频 带声能，其透射系数分别为10-5和10-2，即隔 声量分别为50dB和20dB。此时组合墙的平均 透射系数为：
ti
22 2105 2 102
22
9.1104
因此，组合墙的总平均隔声量为：
1 Rti 10 lg 30.4 t
3. 隔声间内噪声级计算
各隔声构件的隔声性能 室外噪声级
各构件相应透声面积
隔声间内的总吸声量
• 透入室内的噪声级可用下式计算：
L p 10 lg Si 10
9 0. 5
10 0. 4
Δ L 3.
0
2. 噪声的主观评价
（1）响度与响度级
响度级：1kHz纯音声强的分贝数，单位为“方”， 可由等响曲线度查到。

图中黑色曲线为等 响曲线，表示线上 每一点的响度级都 相同。例如：30dB 1kHz的纯音与40dB 300Hz的纯音响度 级均为30phon ； 50dB 1kHz的纯音 与60dB 180Hz的纯 音响度级均为 50phon ，
• 乐音——其频率成分为基音以及频率为其整
的泛音（谐音）
数倍
• 噪音——由频率和强度都不同的各种声音杂乱地
组合而产生的声音
噪声的环境生理学定义：凡使人厌烦的、不愉快的和
不需要的声音都统称为噪声。
3. 噪声分类


工业噪声 交通噪声 生活噪声
4. 噪声的危害
损伤听力（>80dB）
干扰睡眠
对人体生理机能引起不良反应
如果障碍物表面的起伏程度与波长相当，或者 障碍物的大小与波长差不多，入射声波就会向 各个方向散射
第四节 噪声控制基本途径
一、治理噪声源
二、再传播途径上降低噪声 三、接受点防护
第二章 隔
常用隔声评价量
声
第一节 隔声原理
It 1、透射系数 Ii
2、传声损失：入射声功率级与透射声功率级之 差，也称隔声量。单位dB，同一隔 声结构，不同的频率具有不同的隔 声量。
50dB、60dB，求叠加总声压级
求120dB 500Hz的响度级和响度
第三节 噪声的传播特性
一、声场 1. 声场基本类型
自由声场 扩散声场 半自由声场
平面声波 2. 声波基本类型 声波 球面声波
（波阵面的形状）
柱面声波
波阵面是指空间同一时刻相位相同的各点的轨迹曲线
3. 声线
二、噪声在传播中的衰减
第一共振频率fr：当入射频率与墙板固有频率相同时，墙板发 生共振，隔声量出现最低值，成为第一共振频率fr
对一定墙体，阻尼控制区的宽度主要与阻尼大小 有关，阻尼大，隔声量大，并降低了该区的频率上 限，减小了该区的宽度（频率范围） 2、质量控制区 是隔声研究的重要区域。在这一区域，构件面密 度越大，其惯性阻力也越大，也就不易振动，所以隔 声量也越大。通常把隔声量随质量增大而递增的规律， 称为隔声的“质量定律”。

ti
)

实际应用中，上式可简化为：
ti IL 10 lg( 1 ) IL 10 lg( ) IL 10 lg( ) ti ti ti 1 IL 10 lg 10 lg ) IL R 10 lg ti

实际应用时，对不同类型隔声罩，有如下经验公式： 罩内无吸收时 罩内略有吸收时 罩内有强吸收时
Ir rI= I0 It tI= I0
rI=
[
ρ2c2－ ρ1c1 ρ2c2＋ ρ1c1
]
2
驻波
pi pr
Ⅰ ρ1c1
Ⅱ ρ2c2 pt
x
没有透 射声波
0
反射系数rI取决于特性阻抗：
当ρ2c2 >>ρ1c1时， Ⅱ硬，刚性反射体pi= pr ,
相位相同，p1≈2pi， 相位相反，p1≈0， 当ρ2c2 ≈ ρ1c1时，声波全透射， r=1
声强级 LI＝10lg（I/Io）
2
空气中 Io ＝10-12 W/m2
p2 I c
I p2 L I 10l g 10l g /I 0 I ρc 0 p2 p02 10l g 10l g 2 p ρcI 0 0 400 L p 10l g ρc L p ΔLp
一般情况下，
LI≈Lp
（3）声功率与声功率级
声功率
W SI
W s平面声波波阵面的面积 声功率级 LW＝10lg（W/Wo） 空气中 Wo ＝10-12 W
对于给定的声源，其声功率是不变的
（4）噪声的频谱与频带
频谱：横轴为频率，纵轴为各频率成分
的强度（声压级）
频带：一定的频率范围
f2/f1=2n
IL R 20 IL R 15 IL R 10
二、隔声间
类型：封闭式、半封闭式
组合墙：隔声墙、隔声门、隔声窗
1. 建造隔声间应注意事项
2. 组合墙平均隔声量
平均透声系数
隔声量由声能透射系数决定，组合件的隔 声量由组合件的平均声能透射系数决定。组合 件的平均透射系数为：
i 1
n
Li Ri / 10
10 lg Si i
i 1
n
Si——隔声室某一壁面的透声面积，m2 Li——对应与Si外壁空间某频率的噪声级， dB
S
i 1 i
n
Ri——壁面Si对某频率的隔声量， dB
i
坚实 薄板 护面 层
阻 尼 材 料
吸 声 材 料
多层复合隔声结构
第二节 隔声装置
一、隔声罩
组成：罩板、阻尼涂层、吸声层 类型：
1. 选择或制作隔声罩应注意事项 2. 隔声罩的隔声量
R Rs 10 lg
3. 隔声罩的插入损失
隔声罩设置前后，罩外同一接收点的声压级之差
IL 10 lg( 1
• 倍频带
n=2
• ½倍频带 • 1/3倍频带
n=1/2
n=1/3
(5) 噪声的叠加计算(声波不发生干涉)
根据声压级定义计算叠加值
p2=p12+p22+…+pn2
n=2时
2 ＝p 2.10 0.1 Lp1 2 2 p Lp1＝10lg（p1 /po ） 1 o 2 ＝p 2.10 0.1 Lp2 2 2 p Lp2＝10lg（p2 /po ） 2 o p2=p12+p22 ＝po2.（10 0.1 Lp1 + 10 0.1 Lp2） Lp＝10lg（p2/po2） ＝ 10lg（10 0.1 Lp1 + 10 0.1 Lp2）
干扰语言交谈和通讯联络
特强噪声损坏仪器设备和建筑结构
第二节 噪声的声学特征
1. 噪声的物理量度
（1）声压与声压级
听阈声压： 20μPa 痛阈声压： 20Pa （ po ）
声压级
Lp＝10lg（p2/po2）=20lg(p/po) 空气中po ＝20μPa
（2）声强与声强级
p 声强 I c
根据两个声源的声压级差值，从表中查出相应的叠加增 值，再加到两个声源中分贝数较高的声压级上即可得到叠 加后的总声压级；对于两个以上的声源叠加，也可依由高 到低的次序依次叠加。 分贝的叠加增值
δ dB dB
0
1 2. 5
2 2. 1
3 1. 8
4 1. 5
5 1. 2
6 1. 0
7 0. 8
8 0. 6
当ρ2c2 <<ρ1c1时， Ⅰ硬，刚性反射体pi= pr ,
r=1 r=0
四、声波的干涉 五、声波的折射
Ⅰ ρ1c1
θr
Ⅱ ρ2c2
θt
pr
θi
0
pt
pi sinθi c1 sinθr = c 1 sinθt = c 2
六、声波的绕射
频率低、波长较长、障碍物比波长小得多，可 继续传播 频率高，波长较短，障碍物比波长大得多，绕 射现象不明显
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：
b
sin
λb为薄板自由弯曲波长
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。