空调噪声原理分析与控制

+ 0 -
压力
声波
压力波段的组合 产生常见的谐波 或正谐波；
+ 0 -
压力
+ 0 -
波的幅值描述了 压力；
幅值与活塞从中 循环位置开始的 线性运动直接成 正比。
压力 压力 压力
+ 0 -
+ 0 -
频率
+ 振幅
•
•
完成一个循环所需要的时间是循环周期。
周期运动的频率是每秒钟循环的次数。
1 个周期
-
频率（HZ）
32
声压级 (LP)
P LP = 20 log Pref
• P = 声压的有效值 • Pref = 20 微Pa
33
Decibel (dB) Scale
Sound Power Sound Pressure
声功率 W
声压 Pa
Intensity Units (I.U) or N/Nref Decibels 强度单位 分贝(dB)
35
人耳的反应
感觉 大小级别
注意到人耳 对高频比低 频更敏感。 例如，对声 压为60分贝、 频率为100 赫兹的大小 与40分贝、 1000赫兹的 大小感觉一 样。 同时可注意 到高于100 分贝时，可 听范围内所 有频率的大 小感觉近似 一样。
频率
典型噪声级
37
评定方法
NC 级 ( 噪声标准) A-B-C 加权网络 A-B-C 加权网络法
但是用手按螺旋弹簧，手一离开，虽仍然产 生强烈的振动，但为何多数不发出可听的声 音呢？
14
人的听力范围




敲打物体会发出各种独特的声音。例如使劲敲大鼓，立即 用手接触鼓皮，就台感到鼓皮在很快地振动。由此得知， 发出声音时，通常存在有声腮振动体，声音就由此而起。 相反有振动体未必一定能发出可闻声。比如，按螺旋弹簧， 手一离开，虽仍然产生强烈的振动，而多数不发出可闻声。 要发出可闻声是有一定条件的，比如振动次数必须在每秒 20次到20000次的范围时，才能成为可闻声。 发音时，通常在其声源有振动机构存在，但也有振动本体 存在的时候。如压力气体喷射时的声音和爆炸时的声音， 并非有振动物体的存在。 发生噪声时，必须首先作声源调查，认真研究声源控制方 式使声源发生的躁声控制到最小程度，而后采取确切的控 制措施。
Octaves 八倍频
•
图示显示了一些声音和乐器的范围，说明了音调和敲击钢琴键时所产生的频率关系。
4096
120 128 144 160
240 256 280
480 512 576
768
192
384
30 32 36
48
60 64 72 80
96
倍频程带
倍频带
多数人的听力范围大约从20Hz到16000Hz。为便于声的研 究，可听频谱分为八度或倍频带。根据定义，一个倍频 带是任意一个频段，其高频（f2）为低频（f1）的两倍。
•能量的传播需要时间，因此，在观察远点的压缩和膨 胀相对于原点发生时滞，时滞的时间是传播媒质声速 的函数。 •声音的传播需要时间；68F，水平面上空气的声速为 每秒1127英尺；由于建筑物声学中所碰到的温度范围 相对较小，每秒1127英尺的值可以认为是一个常数。
声波
•声压力波由振动体交替压缩和膨胀空气分子所产生。 •空气中引起的压力变化能直接测量，而声功率不能。它 必须在知道声源特征和环境特征和环境的影响的情况下， 由声压计算得到。 •声压用来研究对人耳的生理影响，另一方面，声功率则 用来描述设备运行所产生的声。 •声压是一个在大气中可听的扰动，其强度受到环境和离 开声源的距离的影响。
选择用来研究建筑物声学的频率点是 63,125,250,500,1000,2000,4000,8000Hz。相邻点的频 率跨度叫做一个八度。
18
倍频程带中心频率
一个倍频带的中心频率（fc）定义为：
fc =
(f1 x f2)
fc =
(f1 x 2f1)
fc = f1 2
如第二倍频带，将f1＝88.5HZ代入公式得：fc＝125Hz
c l= f
=1127/200=5.6英尺（波长）
12
人耳
•声音引起振动； •声波通过耳道撞击耳膜； •振动最终转换为脉冲，沿着听 神经传到大脑，在那里被接收为 声音，大脑象计算机一样分析和 估计信号。
人的听力范围
多数人的听力范围大约为：20Hz~20000Hz
例：人耳能听到声音敲锣鼓声，是由于有声 源振动体；
I.U.
1000 794 631 501 398 316 251 200 159 126 100
dB
30 29 28 27 26 25 24 23 22 21 20
1 000 000 000 000 100 000 000 000 10 000 000 000 1 000 000 000 显示了分贝标度 与强度单位的比 100 000 000 较，强度单位是 10 000 000 分贝方程中所论 功率与参考值的 1 000 000 比值。 100 000 10 000 1 000 100 10 1
SOPRANO 女高音 ALTO 女低音 TENOR 男高音 BARITONE 男中音 BASS 男低音 ABCDEFGABCDEFGABCDEFGABCDEFGABCDEFGABCDEFGABCDEFGABC
1536
960 1024
1280
1920 2048 2304
3072
中央 C
频率 (Hz)
1414 - 2830 2830 - 5650
8
8000
5650 - 11300
宽带噪声
前面描述的纯正弦波形在建筑物声学中很少遇到，通 常遇到的噪声具有宽带性质。
宽带噪声由许多同时产生的、具有不同频率、幅度和 相位的成分组成。这叫做宽带噪声。
21
声功率与声压
•声功率是声能量，用瓦特度量，由声源辐射得到。它 用来描述设备运行所产生的声。 •声压是环境和距离的函数，而声功率不是，它是声源 声能的度量。声压用来研究对人耳的生理影响。声压 是一个在大气中可听的扰动，其强度受到环境和离开 声源的距离影响，声压是环境和距离的函数。
120 110 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0
人耳
• • • •
人耳象一个麦克风，声波通过耳道撞击耳膜，引起振动，振动最终转换为脉冲，沿 着听觉神经传到大脑，在那里接收为声音。大脑象计算机一样分析和估计信号。 大小感觉主要是声压的函数，但还取决于频率。 音调主要是频率的函数，但还取决于声压。 听力不是完全线性现象，其中大小和音调是声压和（或）频率的函数
4
声的一个实用定义
弹性媒质中分子振动导致的可听的辐射。
在建筑物声学中，媒质可以是空气或建筑物本身，然而， 建筑物传播的声变为可听时，首先必须变为空气传播。
5
声的传播
•空气传播的声通过分子之间的能量传递从振动物体传 播。
•振动物体以空气压力为手段，交替压缩和膨胀分子。
•声实质上是一个压力现象，简单声源产生交替的压缩 和膨胀，导致压力波动。
29
声 强
在单位时间里，通过单位面积(与声波前进 方向相垂直)的声能平均时间率，称为声能通量 或声强。 因声波的传播速度是c，所以声强还可称为 单位截面积长度为c 的容积内能。 媒质的一部分承受压缩功而储存位能，若处 在运动中还储有动能。随同声波的传播，媒质 中伤有这两种能量，以声速向前传递。
30
15
纯音和音调
纯音
所描述的正弦波是一个纯音。纯音有单个频率而不是一组频率。 例如，音符中C的频率是256赫兹，是一个纯音。
音调 声波频率建立起自己的音调，音调这词有时与频率相互交换使 用。然而音调是声的一个主观质量，而频率是一个可以客观测 量的数据。
16
纯音- 定调
BASS TUBA大号
PICCOLO 短笛 VIOLIN 小提琴
22
类比
功率 瓦数
距离；墙壁表面 处理；反射性
类似于照明灯泡，声源辐射的声功率不受环境影 响，而产生声源能量的声压则受到环境和离开声 源的距离的影响。
声学三个性质
建筑物声学的研究中，使用到三个性质： • • • 声强 声功率 声压
24
声级
• 人耳不受到损伤时，能听到的最大声压为最小声压的千 万倍。在这个范围内，测量声压的算术比例相当麻烦。 由于这个原因，提出了基于对数比的系统。它是一个无 因子参数，用分贝（dB）描述声级的测量。由于它是无 因子参数，必须指定一个参考值为防止使用测量单位时 产生混淆。 分贝定义为以10为底，2为指数的比率的对数的10倍。 10的对数是1，100的对数是2，1000,000的对数是6，等 等。对数是底的指数。这种情况下，底是10。
小型商用中央空调
噪声原理分析控制
声现象的三个方面
声源
传播途径
接收者
声源
传播途径 接收者
声音传播的主要途径
A.风机排气噪音通过送风管道在空气中传播，经过散流器 一个扩压管进入房间
B.风机排气噪音通过送风管壁传播到房间（屋顶结构）
C.风机的运转声通过回风系统传播 DE.风机运转声和压缩机声音是通过机组壳体辐射，通过 隔墙进入房间 最后，是声接收者，建筑物声学的声接收者是人耳，人对 声的反应取决于人耳如何感觉声的。

人耳：大小、音调 仪器：压力、频率 人耳在同一声压级下，对高频比低频更敏感， 当声压级增加时，人耳反应平化。 声测量仪通过一电子加权网来尝试模拟人耳 对不同压力和频率的声音的反应。
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Baidu Nhomakorabea
A-B-C 加权网络
相 关 反 应 分 贝
5 0
A C (5) B (10,5,2) B +C
-5 -10 -15
1 10-1 10-2 10-3 10-4 10-5 10-6 10-7 10-8 10-9 10-10 10-11 10-12
2.1013 2.1012 2.1011 2.1010 2.109 2.108 2.107 2.106 2.105 2.104 2000 200 20
1 000 000 000 000 100 000 000 000 10 000 000 000 1 000 000 000 100 000 000 10 000 000 1 000 000 100 000 10 000 1 000 100 10 1
120 110 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0
分贝计算
例如：设定所论功率与参考功率的比是 N/Nref ＝1000
代入方程：
dB＝10log10 1000=30dB 这表明分贝仅仅是一个基于功率比的计算值。
28
声压与大气压
媒质的质点受到声波作用时，不断地产生压力强弱变化，如 果这时媒质的静压为P时，声波作用的压力变化量为dP，则这个 dP就称为声压。 例加大气中受到声波的作用时，使大气压产生压力微弱变化， 这个变化量就是声压。 大气压静压力大约为1巴，而声压为 dP＝0．0002—200微巴 因为1微巴＝10-6巴，所以声压与大气压的关系，如同海面上 的微波与大洋的关系。
25
•
声级
一旦确定一个参考值，并放在比率的分母上，对于任 意输入的分子，可以算出以分贝为单位的级。 dB＝10log10 (N/Nref ） N = 要考察的功率 Nref＝参考功率
这表明分贝仅仅是一个基于功率比的计算值。
26
分贝(dB)刻度
Intensity Units (I.U) 强度单位 Decibels (dB)
19
八倍频程
倍频带频率
Octave Band 倍频 Center Frequency 中央频率
Band Edge Frequencies
频率分界
1 2
63 125
44.6 - 88.5 88.5 - 177
3
4
250
500
177 - 354
354 - 707
5
6 7
1000
2000 4000
707 - 1414
-20 -25
-30 -35
声强级 (LI)
I LI = 10 log Iref
•I = 声强 ( 单位面积特定方向通过的声能)
•Iref = 10-12 W/m2 或 10-12 W/cm2
31
声功率级 (LW)
W LW = 10 log Wref
• W = 声功率, 由声源产生的功率. • Wref = 10-12 W
=
1 循环周期 (秒)
例如：一个完整的循环要1/200秒（周期）,
计算频率得：
F=1/(1/200)=200循环/秒（赫兹）
10
波长
+ 振幅 1 个周期
-
波长 (l )

c l= f
l: 波长 (m)
c: 空气中声速 ( m/s) 1127英尺/秒 f: 频率 (Hz)
例如：在上例中风机的频率是200HZ，则波长是多少？ 计算波长得：