環(huán)保工程師輔導(dǎo)之噪聲污染防治工程原理

　　復(fù)習(xí)要求：

　　1、掌握吸聲、隔聲和消聲降噪的基本方法。

　　2、熟悉主要吸聲、隔聲和消聲器材的性能與評(píng)價(jià)。

　　一、吸聲降噪

　　1、吸聲材料(結(jié)構(gòu))及其應(yīng)用

　　具有較高吸聲能力的材料(結(jié)構(gòu))，可稱為吸聲材料(結(jié)構(gòu))。原則上可以分為多孔性吸聲材料、共振吸聲結(jié)構(gòu)和由它們組合的復(fù)合吸聲結(jié)構(gòu)。多孔性吸聲材料的吸聲機(jī)理是進(jìn)入多孔性吸聲材料的聲波使材料的筋絡(luò)和氣泡等微觀結(jié)構(gòu)振動(dòng)和互相作用，通過介質(zhì)的黏滯性和熱傳導(dǎo)作用，使聲能轉(zhuǎn)化為熱能。共振吸聲結(jié)構(gòu)的吸聲機(jī)理是和共振吸聲結(jié)構(gòu)共振頻率一致的聲波使得結(jié)構(gòu)的聲質(zhì)量產(chǎn)生強(qiáng)烈的振動(dòng)，通過結(jié)構(gòu)的聲阻耗損聲能。

　　(1)降低含有聲源的房間和其他封閉空間的內(nèi)部噪聲;

　　(2)降低由外部傳遞到房間和其他封閉空間內(nèi)的噪聲;

　　(3)降低聲屏障等噪聲控制設(shè)備對(duì)于某一特定方向的反射聲;

　　(4)使用在消聲器中降低噪聲的傳遞;

　　(5)使用在隔聲結(jié)構(gòu)中，提高復(fù)合結(jié)構(gòu)的隔聲量。

　　在一個(gè)有聲源的房間，房間內(nèi)任何一點(diǎn)的噪聲能量來(lái)自兩部分，一部分來(lái)自聲源的直達(dá)聲，另一部分來(lái)自房間內(nèi)反射物反射產(chǎn)生的混響聲。

　　2、吸聲材料(結(jié)構(gòu))基本類型

　　(1)多孔吸聲材料，包括纖維類材料、泡沫類材料和顆粒類材料等;

　　(2)共振吸聲結(jié)構(gòu)，包括穿孔板共振吸聲結(jié)構(gòu)、薄板共振吸聲結(jié)構(gòu)、薄膜共振吸聲結(jié)構(gòu)等;

　　(3)復(fù)合吸聲結(jié)構(gòu)，包括把多孔吸聲材料和共振吸聲結(jié)構(gòu)按需要組合的材料。

　　3、吸聲材料(結(jié)構(gòu))的吸聲系數(shù)

　　(1)吸聲系數(shù)定義：是表征吸聲性能最常用的參數(shù)，它表征材料(結(jié)構(gòu))吸收的聲能(包括透射的聲能)和入射到材料(結(jié)構(gòu))聲能的比值。 吸聲系數(shù)和聲波的入射條件、聲波頻率等因數(shù)有關(guān)。

　　(2)吸聲系數(shù)的測(cè)量

　　吸聲系數(shù)和聲波的入射方向有很大關(guān)系，聲波的入射方向不同，相應(yīng)采用的吸聲系數(shù)的測(cè)量方法也不同。

　?、俅怪比肷湮曄禂?shù) ：垂直入射是指聲波垂直地入射到材料表面，實(shí)際上是一種特殊的入射情況，與實(shí)際情況有一定的差異。

　　垂直入射吸聲系數(shù)通常采用駐波管法進(jìn)行測(cè)量。 為聲壓極大值和聲壓極小值的比值， 如果直接測(cè)量出聲壓極大值和聲壓極小值的聲壓級(jí)差 ，可以利用下列關(guān)系計(jì)算出比值N： ，這種測(cè)量方法要保證在管內(nèi)形成平面波，測(cè)試的最高頻率應(yīng)和管徑相適應(yīng)，即存在一個(gè)上限頻率，對(duì)于圓形管道，它的上限頻率為： 。 為管道截面半徑; 為管內(nèi)聲速。矩形管道，上限頻率為： 。 為管道最大尺寸邊長(zhǎng)。

　　為了保證至少能測(cè)量一對(duì)聲壓極大值和聲壓極小值，駐波管的長(zhǎng)度要滿足測(cè)量最低頻率的要求，即存在一個(gè)下限頻率： 。 為管道長(zhǎng)度。

　?、跓o(wú)規(guī)入射吸聲系數(shù) ：無(wú)規(guī)入射是指聲波從所有方向以相同的概率入射到材料的表面，和大多數(shù)實(shí)際情況比較接近。

　　無(wú)規(guī)入射吸聲系數(shù)的測(cè)量采用混響室法，主要原理是根據(jù)混響室內(nèi)放進(jìn)吸聲材料(或吸聲結(jié)構(gòu))前后混響時(shí)間的變化來(lái)確定其吸聲特性。混響室的體積，應(yīng)滿足下列要求： ， 測(cè)量最低頻率聲波的波長(zhǎng)。

　　在混響室測(cè)量的無(wú)規(guī)入射吸聲系數(shù)可按下式計(jì)算： 為混響室體積; 未裝試件時(shí)的混響時(shí)間; 裝試件時(shí)的混響時(shí)間; 試件的總面積。

　?、鄞怪比肷湮曄禂?shù)和無(wú)規(guī)入射吸聲系數(shù)的關(guān)系：在混響室法中，試件的安裝可以模擬現(xiàn)場(chǎng)條件，能夠較為確切地反映試件在房間內(nèi)的吸聲性能。

　　4、房間平均吸聲系數(shù)和吸聲量

　　在一個(gè)房間內(nèi)如果布置有幾種不同吸聲系數(shù)、不同面積的材料時(shí)，人們常采用平均吸聲系數(shù)來(lái)評(píng)價(jià)整個(gè)房間的吸聲特性，其定義為： ; 面積為 材料的吸聲系數(shù)。

　　吸聲量也稱等效吸聲面積，以吸聲系數(shù)乘以相應(yīng)的面積，即為該材料的吸聲量，即 5、表示材料吸聲特性的其他量

　　(1)聲阻抗

　　由于吸聲系數(shù)主要反映入射聲和反射聲能量的數(shù)值關(guān)系，它們的位相關(guān)系并沒有反映出來(lái)，在這方面聲阻抗可能更有價(jià)值。介質(zhì)在某一表面上的聲阻抗由該介質(zhì)表面上的平均有效聲壓 和通過該表面上的有效體積速度 的比值來(lái)表示： 聲阻抗是一個(gè)復(fù)數(shù)，其實(shí)部為聲阻，虛部為聲抗。介質(zhì)中某一點(diǎn)的有效聲壓 和該點(diǎn)的有效質(zhì)點(diǎn)速度 的比值稱為聲阻抗率： 吸聲材料的聲阻抗和吸聲系數(shù)一樣，可以利用駐波管進(jìn)行測(cè)量，直接由測(cè)量結(jié)果畫出材料的聲阻抗圖。材料的表面聲阻抗 和垂直入射吸聲系數(shù) 關(guān)系如下： (2)流阻、空隙率

　　流阻、空隙率是表征多孔性吸聲材料的主要微觀物理參數(shù)，它可以幫助眾從材料的微觀結(jié)構(gòu)入手，改進(jìn)多孔性吸聲材料的吸聲特性。流阻表征氣流通過材料的阻力，也是俗稱的材料的透氣性。它定義為： ， 氣流通過材料時(shí)，兩邊的壓力差; 氣流通過材料的速度。單位厚度的流阻稱為流阻率，即： ; 材料厚度。

　　從根本上講，材料的流阻和聲阻有密切關(guān)系。一般說(shuō)來(lái)對(duì)于低流阻材料，低頻范圍的吸聲系數(shù)較低，中高頻范圍明顯增加;高流阻材料相比較在調(diào)頻范圍吸聲系數(shù)較低，而低頻范圍有一定改善。

　　孔隙率也是經(jīng)常采用的描述多孔材料特性的一個(gè)參數(shù)，定義為： 。 孔隙率; 材料中孔隙的體積; 材料總體積。

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