物理性污染控制第二章噪声污染及其控制第2节声学基

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区别于声强与声功率 声强:单位时间单位面积的平均声能量 声功率:单位时间内辐射的总的声能量
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5. 频谱与频谱分析
§ 频谱:指组成声音的各种频率的分布图形。
§ 频谱分析:对噪声源发出声音的声压级
(声强
级、声功率级)在各频率的分布特性进行分
析,考察频谱特征。这种对噪声频谱特征的
2. 声波频率(f): 一秒钟内媒质质点振动的次数,单位:赫兹(Hz)
频率范 围(Hz)
<20
声音 次 定义 声
20-20000
>2000 0
20-500 500-2000 2000-
20000

低频声 中频声 高频 声
音频声
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3. 波长: 在一列波中,偏离平衡位置的位移和速度总是 相同的两个相邻质点间的距离叫做波长,或 声源每振动一次,声波的传播距离。
本量,表征声源的特性,反映了声源 的
本质,可用于鉴定各种声源。
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(2)声功率级:该声音的声功率与参考声 功率的比值取以10为底的对数再乘10, 即:
声功率级单位:dB
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声4. 声能能密密度度::单位体积介质所含的声波能量, 常采用一个周期内声能密度的平 均值表示。
4. 声速(c):振动在媒质中传播的速度。
室温时声速近似值(m/s)
媒质 名称
空气
水 混凝土 玻璃

铅 软木 硬木
声速 344 1372 3048 3653 5182 1219 3353 4267
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声速与温度关系
§ 气体中的声速: § c=(331.45+0.61t/℃)m•s-1 § 其中331.45是0度时声音在空气中速度, 就是说地面上温度每升高一度,声速增加 约0.61米/秒
(1)声强:在声波传播方向上单位时间内垂直 通过
单位面积的平均声能量,称为声强,

I=W/A
I 表示,单位:瓦每平方米 。
声压和声强都是度量声音大小、强弱的物理量。 声压是用力的关系说明声音的强弱,声强 物理性污染控制第二章噪声污染及其 是
控制第2节声学基
§ 二者可以互相换算:
式中: ,空气密度; C,声速;
解二:查表法
计算时先将声压级从大到小排列,再按由大到小 的顺序进行计算。
100
△L’p=1.8
97
101.8
△L’p=0.8
95
102.6
△L’p=0.1
102.7
合成声压级P总≈102.7 dB
80
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(3) 声压级相减
§ 用仪器测出的声源的声压级实际上是声源与 背景噪声的总声压级。所以在有背景噪声的 环境中,声源的声压级无法直接测得,只能 根据总声压级和背景声压级求得。
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§ 液体分子运动:在平衡位置附近振动,但由于 液体的流动性,平衡位置也可以移动。由于分 子间结合也很紧密,振动也容易从一个分子传 递给另一个分子,导致声音在液体中的速度较 大,传播较快 。
§ 气体分子运动:气体分子间距大,只有在相互 碰撞时才考虑作用力。一般情况下,分子运动 是自由运动,这就使气体不容易传递振动,因 此,声音在气体中的速度小于液体和固体中的 物理性污染控制第二章噪声污染及其
周期或间断振动的声源产生的声音。]
与振动相同的声波频率称为基频;频率等于 基频整数倍的称为谐波频率。
§ 连续谱:声能连续分布在宽广的频率范围内, 形成一条连续的曲线谱线。[大部分噪声属于连
续谱。]
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复合谱:既有连续声音频谱,又有离散线谱。 听起来有明显的音调,称为有调噪声。
80
城市噪声,街道上
0.063
70
普通说话
0.020
60
电风扇,微电机附近
0.0063
50
安静房间
0.0020
40
轻声耳语
0.00063
30
树叶飘动声
0.00020
20
物理性污染控制第二章噪声污染及其
控制第2节声学基
常见的声压级范 围如右图所示:
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2. 声强和声强级:
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(2)声强级:该声音的声强与参考声强的比值 取以10为底的对数再乘以10,即:
声强级单位:dB。
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3. 声功率和声功率级
(1)声功率:声源在单位时间内辐射的总能量, 单位:瓦。
意义:声功率是衡量声源输出声能量大小的 基
两个不同频率的声音作相对比较,有决定意 义的是两个频率的比值,而不是它们的差值。
n倍频程
f1、f2—频程的上限频率和下限频率
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n=1,倍频程;n=2,2倍频程; n=1/3,1/3倍频程。 各倍频程的中心频率: f1 - f2 = Δf, 称为带宽
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平面波:面声源形成的声波,如活塞在气缸中 推拉
球面波:点声源形成的声波,波阵面为同心球 面
柱面波:波阵面为同轴柱面。声压振幅沿轴向 分布均匀,沿径向与距轴的距离平方根成反比
痛阈声压是20 N·m-2。
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(2)声压级
§ 为什么要用“级”表征声音的大小? § 用声压绝对值表示声音强弱不方便。从闻 阈声压2×10-5Pa到痛阈声压2×101Pa,声 压绝对值相差100万倍。采用与基准值的 相对值较方便。
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线声源:如一列较长的列车;公路上长的车队等。 面声源:如透过一个壁面向开阔空间传播。
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声波:向前推进着的振动称为声波。 声场:有声波传播的空间叫声场。 声音传播:声源、介质 声音传播实质:是物体振动形式的传播。
空气 传播形式:
纵波
固体、液体 纵波、横波
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仪器测 量噪声

背景 噪声
声源真 实噪声
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2.2.3 声波的类型
§ 波阵面(波的基本几何形状):指空间同一 时刻相位相同的各点组成的轨迹曲线。 根据波振面的形状可将声波分为不同的类型。
§ 声线:常称为声射线,就是子声源发出的代 表能量传播方向的直线,在各向同性的媒质 中,声线就是代表波的传播方向且处处与波 阵面垂直的直线。
0.8
值 表
8
0.6

9
0.5
10
0.4
11、12
0.3
13、14
0.2 物理性污染控制第二章噪声污染及其 控制第2节声学基
课本p20-21
△Lp’
△Lp
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图表法计算总声压级
1. 把要相加的分贝值从大到小排列,按由大到小的顺 序进行计算;
2. 用第一个分贝值减第二个分贝值,得△Lp; 3. 由△Lp查上图或上表得△L’p,然后按下式计算出第
分析叫做频谱分析。
§ 频谱图:以频率为横坐标,声压级(声强
级、声功率级)为纵坐标,描述噪声强度与
频谱关系的图。
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外弦a1(440Hz)空弦音






谱 图
内弦d1(293.67Hz)空弦音
声音频谱类型:
§ 线状谱:一系列离散频率的纯音组成的频谱, 频谱图是离散的竖直线段。[一些乐器的声音、
一、二个分贝值之和;
4. 用第一、二个分贝和之值再与第三个分贝值相加, 依次加下去。
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Biblioteka Baidu
例 :某车间四台机床单独运转时声压级分别为97dB 、95dB、100dB、80dB,试求车间内合成声压 级。
§ 解一、计算法
=102.6 dB
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(2)声压级的相加
n个声源互不干涉(p24)
几种声音同时发生,则总的声压级不是各声压级 的简单算术和,而是按照能量的叠加规律,即压 力的平方进行叠加。
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代入上式:
P20例题1-2(展示用EXCEL解题2-2)
级的概念:1个量的级是这个量与同类基准值 之比的对数,用L表示。
表达式:
r=10时,级的单位为贝(耳),工程上常用分 贝表示级,符号为dB。 r=e时,级的单位为奈培(Np), 1Np=8.686dB
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声压级:该声音的声压与参考声压的比值取以10 为底的对数再乘20,即:
§ 气体分子运动的快慢和温度有关系,温度越 高,运动越快,传递振动越快。 也就是: 温度越高,声速越大 。
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声速:固体>液体>气体
§ 声速是介质特性的函数,不同介质中声速不 同。
气体中的声速:
§ 固体分子运动:分子之间力的作用使分子在 各自的平衡位置附近振动,平衡位置不能改 变。由于分子间结合紧密,振动很容易从一 个分子传递给另一个分子,导致声音在固体
值 有效声压(pe):在一定时间间隔(周期的整
数倍)中,瞬时声压对时间的均方根值。
电子仪器测得的声压即有效声物理压性污。染控制第二章噪声污染及其 控制第2节声学基
§ 闻阈声压:正常人耳刚能听到声音的声压。 § 痛阈声压:刚刚引起正常人耳疼痛感觉的声
音的声压。 § 对1000Hz的声音,闻阈声压是 2×10-5 N·m-2 ,
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2.2.2 声波的物理量度
1. 声压、声压级
(1)声压:受声波的传播扰动,局部空气产生 压缩或膨胀,压缩的地方压强增大,膨胀 的地方压强缩小,这样在原来的大气压上 产生压强的变化,此压强变化称声压。
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瞬时声压:声场中某一瞬时的声压值 峰值声压:一定时间间隔内最大一瞬时声压
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6. 总声压级的计算【自学P19-22】
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6.总声压级的计算【自学P19-22】
(1)声强级和声功率级的相加:声强和声功 率表征的是能量,由于能量可以相加,所 以,总声强或总声功率可以由各声源的代 数相加得到,然后计算声强级和声功率级。
声压级单位:分贝,用dB表示。
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某些环境下的声压和声压级
环境
声压(Pa) 声压级(dB)
锅炉排气放空,距喷口1米
200
140
铆钉枪,大型罗茨风机
63
130
汽车喇叭,距人1米,大型球磨 机
20
120
柴油机
6.3
110
离心风扇
0.63
90
公共汽车上
0.20
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2.2 声波的描述
2.2.1 描述声波的基本物理量
位移 振幅
相位
位移:物体离开静止位置的距离称为位移,最大 的位移叫振幅,振幅的大小决定了声音的大小。
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1. 周期(T): 质点振动每往复一次所需要的时间,单位:秒(s)
在噪音控制中,频谱图中声压级较突出的部分及 其所对应的频率是重点控制的目标。
线状谱
连续谱
复合谱
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常见噪声的频谱图
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频程:为方便起见,通常将宽广的音频变化 范围划分为若干个较小的频段,称为频程、 频带或带宽。
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计算噪声值的图解方法
令: 则:
代入下式:
得:
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令:
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声压级差△Lp 0
增值△L’p 3
1
2.5
2
2.1
3
1.8

4
1.5
贝 和
5
1.2

6
1.0

7
物理性污染控制第二章 噪声污染及其控制第2节
声学基
2020/11/22
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2.1 声音的产生和传播
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物体的振动是产生声音的根源。
声源:把产生声音的振动物体称作声源。
点声源:声源尺寸远小于测点到声源距离时,声波 以球面波形状较均匀地向各个方向辐射。
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