声波衰减计算及噪声控制技术

声波在媒质中传播时，其声压或声强随离开声源距离的增加而逐渐衰减。造成这种衰减的原因：一是传播衰减，二是空气吸收。

2.1.3.1 传播衰减

按声源类型可以分为点声源、线声源及面声源三类。因声源类型不同，所发出的声波的波阵面也不相同。随着距离的增加，衰减的规律也不相同。下面分别予以阐述。

（1）点声源 如果声源尺寸比声源波长小得多，可以认为声源为点声源。点声源像一个球心，声波从球心以同样速度向四周辐射，其波前面积随传播距离的增加不断扩大，通过波前单位面积的声能不断减少。因此，声音的强度一般随传播距离的增加而衰减，如图2-3所示。

声压差为

式中 r₁、r₂——点声源的辐射半径。

（2）线声源 线声源可以认为是由大量的分布在同一条直线上，且十分靠近的点声源组成的，如公路上连续不断行驶的汽车产生的噪声，还有一长串火车噪声、输送管道噪声等，都可以看成是线声源。线声源发出的声波是一个柱面波。

图2-3 点声源的距离衰减

一个无限长的线声源，如图2-4所示，其声压级随距离的衰减量可按下式计算：

若是有限长的线声源，设长度为a（单位为m），如图2-5所示，则声压级随距离的衰减分为两种情况：

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图2-4 无限长的线声源距离的衰减

图2-5 有限长线声源的距离衰减

1）若时，声压级的距离衰减量近似于无限长线声源的距离衰减，则按式（2-33）计算。

2）若时，则近似于点声源的距离衰减量，可按式（2-32）计算。

（3）面声源 设边长分别为a、b的矩形（a＜b）声源中心的垂直距离为r₂，如图2-6所示，分三种情况讨论：

图2-6 面声源的距离衰减

1）若时，距离衰减的声压级为0。在面声源附近，声源发射的是平面波，距离变化，而声压级无变化。

2）若时，距离衰减近似于无限长声源计算，衰减量可按式（2-33）计算。

3）若时，距离衰减则近似于点声源，距离衰减量可按式（2-32）计算。

2.1.3.2 空气吸收

声音在空气中传播时，由于空气的黏滞阻力、热传导等影响，声能不断被空气吸收转化为其他形式的能。例如空气分子间的摩擦可使部分声能转化为热能，形成声衰减。空气吸收声能而引起的声衰减与声音频率、空气温度、空气湿度有关。其原因有两个方面：一是由于空气的黏性与热传导使部分声能转变成热能而损耗；二是由于声波通过空气时引起气体分子碰撞导致能量交换产生附加吸收作用。