物理性污染控制_第二章_噪声污染及其控制_第2节声学基本知识

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 固体、液体 纵波 纵波、横波
传播形式：
2.2 声波的描述
2.2.1 描述声波的基本物理量
x sin( 2ft )
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。
声源真 实噪声
100.1 Lp 100.1 LpB LpS 10 lg
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
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。
由 Lp 10 lg 100.1 L
i 1
n
pi
仪器测 量噪声
背景 噪声
得
100.1 LpB 100.1 LpS Lp 10 lg
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。 c

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）
f
cT
f 1 T
媒质 空气 水 混凝土 玻璃 铁 铅 软木 硬木 名称 声速 344 1372 3048 3653 5182 1219 3353 4267
f2 n 2 f1
n倍频程
f1、f2—频程的上限频率和下限频率
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：
f0
f2 f1
n
f1 － f2 = Δf, 称为带宽
f ( 2
1 2
n
)f
【自学P19-22】 6. 总声压级的计算
【自学P19-22】 6.总声压级的计算
（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。
p ( P P0 )
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。
二者可以互相换算：
I
0c
Pe
2
式中： ，空气密度； C，声速；
0
（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：
I LI 10 lg I0
I 声强， W/m2； I 0 基准声强，I 0 1012 W m 2
声强级单位：dB。
3. 声功率和声功率级
' p ' p
P20例题1-2(展示用EXCEL解题2-2）
计算噪声值的图解方法
令： L L L p p p
1
2
则： Lp Lp Lp
2 1
代入下式：
100.1 Lp1 100.1 Lp2 Lp 10lg
100.1 Lp1 100.1 Lp1 Lp 得： Lp 10 lg
1. 周期（T）： 2. 声波频率（f）： 一秒钟内媒质质点振动的次数，单位：赫兹(Hz)
质点振动每往复一次所需要的时间，单位：秒（s）
频率范 围(Hz)
声音 定义
<20 20-500 次 声
20-20000 500-2000 200020000
>2000 0
超 声
低频声
中频声
音频声
高频
3. 波长：
Lp Lp1 L
'
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。
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
Li 10 L总 10 lg 10 i 1
n
10lg 10
环境
锅炉排气放空，距喷口1米 铆钉枪，大型罗茨风机 汽车喇叭，距人1米，大型球磨 机 柴油机 离心风扇
声压（Pa） 声压级（dB）
200 63 140 130
20
6.3 0.63
120
110 90
公共汽车上
城市噪声，街道上 普通说话Fra bibliotek0.20
0.063 0.020
80
70 60
电风扇，微电机附近
安静房间 轻声耳语
0.0063
0.0020 0.00063
50
40 30
树叶飘动声
0.00020
20
常见的声压级范 围如右图所示：
2. 声强和声强级：
（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， 用
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，声强是用
（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
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。
（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：
W LW 10 lg W0
W 声功率， W; W0 基准声功率；W0 1012W。
外弦a1(440Hz)空弦音
二 胡 声 音 的 频 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、
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，
（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。 LW 10lg W 10lg Wi
W0 W0
I Ii LI 10lg 10lg I0 I0
（2）声压级的相加
2 2 p 2 p12 p2 ... pn n个声源互不干涉(p24)
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 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 。
声速：固体>液体>气体
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速度。
2.2.2 声波的物理量度
1. 声压、声压级
第二节 声学基础知识
2.1 声音的产生和传播 2.2 声波的描述 2.3 声波的传播特性
2.4 声源的指向性
2.1 声音的产生和传播
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。 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。
形成一条连续的曲线谱线。 [大部分噪声属于连
续谱。]
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。
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
常见噪声的频谱图
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。 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。

97 10
10
95 10
10
100 10
10
80 10

=102.6 dB
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
101.8
△L’p=0.8
102.6
△L’p=0.1
97
102.7
95
合成声压级P总≈102.7 dB
80
(3) 声压级相减
100.1 Lp1 100.1 Lp1 Lp Lp 10 lg
Lp Lp1 10 lg 1 10
0.1 Lp

'
令：
L 10 lg 1 10
'

0.1L p

Lp Lp1 L
'
声压级差△Lp
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11、12 13、14
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。
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。 X 表达式： L logr X0