噪声控制及隔音屏设计
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背景：一输变电工程机械设备运行时对周边居民生活 环境产生较大影响。针对设备运行中100Hz-1000Hz 频段噪声进行隔声降噪处理。
变电站主要噪声源来自发电机组： 尺寸：4x3x3.5 m 发电机组个数：3台 工作时间：24h
周边环境：
居民生活区距厂区设备500m，
呈一线排开
地面认为是平坦荒地
设高度H范围为1~5，r取值范围0~500 约束条件：function [c,ceq]=confuHale Waihona Puke Baidu3(x)
c=[-x(1); x(1)-500; 1-x(2); x(2)-5]; ceq=[];
求声程差最大值x0=[30,3];
lb=[0;1]; [x,fval]=fmincon('myfun3',x0,[],[],[],[],lb,[],'confun3')
声程差
6
5
4
3
2
1
0 5
4
3
2
声屏高度h
10
500 400 300 200 100
距离 r
隔音屏距离设计
假设H=3，分析声程差与隔音屏距离 的关系：
3.5
一阶导数函数曲线
0
3
-0.5
2.5
-1
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二阶导数函数曲线
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10 0
0
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其中 r R 500 即 r2 H 2 (500 r)2 H 2 500
声程差
利用matlab数学工具箱求声程差最大值 r2 H 2 (500 r)2 H 2 500
目标函数function f=myfun3(x)
f=-(sqrt((500-x(1))^2+x(2)^2)+sqrt(x(1)^2+x(2)^2)-500)
结果：x = 0.0000 5.0000
fval = -5.0250
声程差
xa=0:5:500; ya=1:0.04:5; [x,y]=meshgrid(xa,ya); z=sqrt((500-x).^2+y.^2)+sqrt(x.^2+y.^2)+500; mesh(x,y,z); xlabel('距离 r'),ylabel('声屏高度h'),zlabel('声程差')
噪声频谱（5 m外测试结果）
问题：
考虑以上设备工作因素和环境因素，提供隔音屏设计的基本方案 （位置、高度、厚度….）
讨论隔音屏对于抑制噪声线谱峰值的作用效果如何 针对本次课程内容，是否有其他噪声控制的手段 在实施噪声控制措施时，还需要注意哪些实际问题
声程差
声程差 与隔音屏位置几何关系
声程差与衰减量的关系
质量越大，隔声量越高机房墙板采用3mm厚瓦楞钢板制作，
2
0.3
0.2 1
0.1
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分析曲线可知，高度越高声程差越大，隔音效果越好，但是成本也就越高， 因此需要根据实际要求的减噪效果来设计高度。H一般取3米左右。
隔音屏长度设计
遮蔽率：隔音屏对受声点的张角与声源对受声点的张角之比 2
1
声源区200m
当遮蔽率小于85%时,声屏障的降噪量不大,超过85%以后,声屏障的降噪量随遮蔽率 的增大而降低较快。因此设计遮蔽率85%，保证隔声屏长度的经济性。
设定：居民区长度为200m，图中C点变化范围为200。
声源区长度：假设三组发电机组相距100m，即声源区长度200。 取隔音屏距离声源5m。
隔音屏长度设计
设隔音屏长度为 a
2 1
tan 2 a
2 10
tan 1 2 0.004
2 500
arctan a
10 85%
arctan(0.004)
隔音屏几何关系图
ABd
l12 (h p)2 (l l1)2 h2 p2 l 2
声程差
假设1、噪声源高1.5(发动机个高度3.5）， 假设2、受声点高度也为1.5（人耳朵距离地 面高度1.5） 因此，两点连线水平。 H为隔音屏最高点距离两点连线的长度。
几何简化图
那么声程差 r2 H 2 R2 H 2 (r R)
4
5
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7
8
9
10
r 分析曲线可知 ， 越小，即距离越近越好，在 r 5 后，声程差变化趋于平缓。
考虑到实际情况（安装空间，便于维修发动机），r取3~5之间。
隔音屏高度设计
假设 r 5 ，分析声程差与隔音屏
距离的关系：
7
一阶导数函数曲线：
1
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0.5
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二阶导数函数曲线
3 0.4
其他措施：发动机房
在发动机排气管上安装消声器：可根据排气噪声特点
来合理选择消声器种类，合理设计排气管使消声器达到最佳效果。
对发电机房进行吸声装修处理：吸声材料为离心玻璃棉。
吸声装修结构分为3层
消声风罩：数发电机房设计是在发电机组风扇侧使用双开门做排
风通道降低风扇与排风噪声
隔音墙板：墙板的隔声量主要取决于其单位面积质量，单位面积
解得 a 2.55
居民区长度为200m，图中C点变化范围为200。所以隔音屏 实际长度应该为202.55米
隔音屏材料方案
两种类型：1、全透明型隔声型
2、金属吸声型
全透明隔声型:特点：透明美观，价格较高。
隔音屏材料方案
1、金属吸声型：
考虑到隔声屏是建在变电站里，没有美观需求所以选择 金属吸声型。由于户外环境，需要耐腐蚀抗风雨，所以 选择质量较重耐腐蚀性好的价格略低的渡锌钢板。
变电站主要噪声源来自发电机组： 尺寸：4x3x3.5 m 发电机组个数：3台 工作时间：24h
周边环境：
居民生活区距厂区设备500m，
呈一线排开
地面认为是平坦荒地
设高度H范围为1~5，r取值范围0~500 约束条件：function [c,ceq]=confuHale Waihona Puke Baidu3(x)
c=[-x(1); x(1)-500; 1-x(2); x(2)-5]; ceq=[];
求声程差最大值x0=[30,3];
lb=[0;1]; [x,fval]=fmincon('myfun3',x0,[],[],[],[],lb,[],'confun3')
声程差
6
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0 5
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声屏高度h
10
500 400 300 200 100
距离 r
隔音屏距离设计
假设H=3，分析声程差与隔音屏距离 的关系：
3.5
一阶导数函数曲线
0
3
-0.5
2.5
-1
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二阶导数函数曲线
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其中 r R 500 即 r2 H 2 (500 r)2 H 2 500
声程差
利用matlab数学工具箱求声程差最大值 r2 H 2 (500 r)2 H 2 500
目标函数function f=myfun3(x)
f=-(sqrt((500-x(1))^2+x(2)^2)+sqrt(x(1)^2+x(2)^2)-500)
结果：x = 0.0000 5.0000
fval = -5.0250
声程差
xa=0:5:500; ya=1:0.04:5; [x,y]=meshgrid(xa,ya); z=sqrt((500-x).^2+y.^2)+sqrt(x.^2+y.^2)+500; mesh(x,y,z); xlabel('距离 r'),ylabel('声屏高度h'),zlabel('声程差')
噪声频谱（5 m外测试结果）
问题：
考虑以上设备工作因素和环境因素，提供隔音屏设计的基本方案 （位置、高度、厚度….）
讨论隔音屏对于抑制噪声线谱峰值的作用效果如何 针对本次课程内容，是否有其他噪声控制的手段 在实施噪声控制措施时，还需要注意哪些实际问题
声程差
声程差 与隔音屏位置几何关系
声程差与衰减量的关系
质量越大，隔声量越高机房墙板采用3mm厚瓦楞钢板制作，
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分析曲线可知，高度越高声程差越大，隔音效果越好，但是成本也就越高， 因此需要根据实际要求的减噪效果来设计高度。H一般取3米左右。
隔音屏长度设计
遮蔽率：隔音屏对受声点的张角与声源对受声点的张角之比 2
1
声源区200m
当遮蔽率小于85%时,声屏障的降噪量不大,超过85%以后,声屏障的降噪量随遮蔽率 的增大而降低较快。因此设计遮蔽率85%，保证隔声屏长度的经济性。
设定：居民区长度为200m，图中C点变化范围为200。
声源区长度：假设三组发电机组相距100m，即声源区长度200。 取隔音屏距离声源5m。
隔音屏长度设计
设隔音屏长度为 a
2 1
tan 2 a
2 10
tan 1 2 0.004
2 500
arctan a
10 85%
arctan(0.004)
隔音屏几何关系图
ABd
l12 (h p)2 (l l1)2 h2 p2 l 2
声程差
假设1、噪声源高1.5(发动机个高度3.5）， 假设2、受声点高度也为1.5（人耳朵距离地 面高度1.5） 因此，两点连线水平。 H为隔音屏最高点距离两点连线的长度。
几何简化图
那么声程差 r2 H 2 R2 H 2 (r R)
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r 分析曲线可知 ， 越小，即距离越近越好，在 r 5 后，声程差变化趋于平缓。
考虑到实际情况（安装空间，便于维修发动机），r取3~5之间。
隔音屏高度设计
假设 r 5 ，分析声程差与隔音屏
距离的关系：
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一阶导数函数曲线：
1
6
0.5
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0
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
4
二阶导数函数曲线
3 0.4
其他措施：发动机房
在发动机排气管上安装消声器：可根据排气噪声特点
来合理选择消声器种类，合理设计排气管使消声器达到最佳效果。
对发电机房进行吸声装修处理：吸声材料为离心玻璃棉。
吸声装修结构分为3层
消声风罩：数发电机房设计是在发电机组风扇侧使用双开门做排
风通道降低风扇与排风噪声
隔音墙板：墙板的隔声量主要取决于其单位面积质量，单位面积
解得 a 2.55
居民区长度为200m，图中C点变化范围为200。所以隔音屏 实际长度应该为202.55米
隔音屏材料方案
两种类型：1、全透明型隔声型
2、金属吸声型
全透明隔声型:特点：透明美观，价格较高。
隔音屏材料方案
1、金属吸声型：
考虑到隔声屏是建在变电站里，没有美观需求所以选择 金属吸声型。由于户外环境，需要耐腐蚀抗风雨，所以 选择质量较重耐腐蚀性好的价格略低的渡锌钢板。