目前,噪声的控制方法主要包括噪声被动控制方法与噪声主动控制方法。所谓的噪声被动控制方法是指噪声控制过程中除噪声源外没有其他外加能量输入的控制方法;而所谓的噪声主动控制方法是指噪声控制过程中除噪声源以外,人为加入能量来控制噪声的方法。例如,传统的隔声、消音、吸声等措施均为噪声的被动控制方法。具体的噪声控制技术如下。
1)吸声降噪
吸声降噪技术通常分为共振吸声结构和多孔吸声材料。
从能量守恒的角度考虑,将噪声的能量转化成其他形式的能量可达到降噪的目的。共振吸声结构利用声波激发系统或结构振动,通过合理的设计使结构或系统的固有频率与声源的频率相一致,从而通过系统或结构的共振最大限度地吸收噪声能量,达到吸声降噪的目的。目前,工程实践中常用到的共振吸声结构主要包括薄膜共振吸声结构、穿孔板式吸声结构、微穿孔板吸声机构等。
吸声材料能够绝大部分吸收入射到其上的噪声能量。工程实践中常常用多孔材料作为吸声材料,如玻璃棉、毛毡等。多孔吸声材料的表面有很多细孔,孔与孔之间贯通相连,并深入到材料的内部。声波在其中传播时较易从表面透入,且在进入到孔隙材料内部时,会引起孔隙内空气和材料的细小纤维波动,在摩擦和阻尼的作用下,噪声的能量转化成了热能。
2)隔声结构
噪声控制的主要方法之一是隔声,所谓的隔声是指在噪声的传播路径上设置障碍以阻止声波的传播。声强投射系数和隔声量是衡量隔声效果的两个重要的指标。采用隔声法控制噪声的主要设备包括隔声罩、隔声屏及隔声室等。基本的隔声结构包括单层壁隔声结构和双层壁隔声结构两种。
最简单的单层隔声结构为单层均质壁,如钢板、铅板、混凝土墙等。研究表明,单层壁的隔声效果与壁的单位面积质量关系密切,单位面积的质量越大,隔声效果越好。当声波垂直入射到单层壁上时,忽略壁的弹性,则单层壁在声波的作用下产生振动,从而引起壁另一侧的空气振动。这样,声波的能量一部分被单层壁吸收,而另外一部分则以声波的形式继续向前传播。
相较单层壁而言,双层壁在总重量一定的情况下隔振效果更好。双层壁之所以能提高隔振效果,主要是由于当声波激发起第一层壁振动后,第一层壁先将隔离后的振动传递给空气层,然后再传递给第二层壁,经过第二层壁的隔声后才继续向另一侧传递。由于空气层的弹性变形具有缓冲减振效果,使得空气层传递给第二层壁的声波能量显著下降,因此提高了整个设备的隔声效果。通常情况下,双层壁之间空气层厚度增加,双层壁的隔振效果会随着增加,但当空气层的厚度超过10 cm后,隔声效果随厚度的增加就不明显了,所以一般双层壁的空气层厚度取8～10 cm。
3)消声器
所谓的消声器是指允许气流通过,但阻止或降低噪声的特殊装置。消声器广泛应用于噪声的控制工程中,如汽车发动机、枪械等。消声器的种类很多,主要包括阻性消声器和抗性消声器等。
阻性消声器是在消声器的气流通道中安装吸声材料,当噪声在传播过程中通过消声器管道时,由于摩擦和黏滞作用,因此噪声中的一部分能量转化为热能消耗掉,从而达到降噪的目的。由于消声器中的吸声材料类似于电路中的电阻作用,故称其为阻性消声器。阻性消声器对中、高频噪声的消声效果好。
抗性消声器是利用截面突变造成噪声传播通道的阻抗失配,产生声波的反射,从而达到消除或减弱噪声的目的。抗性消声器一般为全金属结构,构造简单、耐腐蚀、耐高温、成本低且使用寿命长,主要用于中、低频噪声的控制。
一、判断题
1.介质质点的机械振动由近及远的传播过程为声振动的传播或声波。( )
2.声波的传播方式即是介质的移动,又是能量的传递。( )
3.声波的产生需要两个必要的条件:声源和介质。( )
4.声波可以在真空中传播。( )
5.介质振动方向平行于声波传播方向的波称为横波。( )
6.介质振动方向垂直于声波传播方向的波称为纵波。( )
7.空气中的声波为纵波。( )
8.声波在气体介质和液体介质中的传播为纵波。( )
9.声波在固体介质中的传播既有横波也有纵波。( )
10.声音传播经过的介质空间或声波所到达的空间或存在声压的空间称为声强。( )
11.人们用电子仪表测量得到的声压通常是瞬态声压。( )
12.介质质点振动速度是指声波在介质中的传播速度。( )
13.声强通常用该处的声压与介质质点的振动速度的乘积来表示。( )
14.声强为标量。( )
15.根据声波传播过程的物理特性,建立声压与空间位置及时间的函数关系并用函数形式表达即为声场的波动方程。( )
17.根据声波传播过程中波阵面的形式不同,可将声波分为平面声波、球面声波和柱面声波等。( )
18.在理想的介质中,声压和介质质点的速度值随距离而变化。( )(www.xing528.com)
19.对于球面声波,在任一位置处的声强值与其距声源的距离的平方成反比,其声压值与其距声源的距离成反比。( )
20.在声压级的测量过程中还需要考虑背景噪声的影响,若噪声的测量值与背景噪声相差3 dB以上,可忽略背景噪声的影响。( )
21.在日常生活中,人耳可以听到的频率范围约为20～20 000 Hz。( )
22.某70 Hz声源的声音听起来与60 dB的1 000 Hz纯音一样,则该声源的响度级为70 phon。( )
23.A计权相当于70 phon等响曲线的倒置。( )
24.B计权相当于40 phon等响曲线的倒置。( )
25.C计权相当于100 phon等响曲线的倒置。( )
二、填空题
1.声波实际是声场在空间内介质的状态量随时间的扰动量变化和传递,如果这种变化是时间的谐波函数,则称之为________。
2.在一定时间间隔中将瞬时声压对时间求均方根值即为该时间间隔内的________。
3.________是指界面上平均有效声压对通过该界面的有效体积速度之比。
4.________是指单位时间内通过与声波传播方向垂直的单位面积上的能量值。
5.________为声源在单位时间内向外辐射的声能。
6.理想流体介质中的声波传递过程必须满足三个基本方程,即________、________及________。
7.一维的波动方程可以表示为________。
8.所谓________是指声传播过程中,运动状态在某瞬时完全相同的介质质点形成的面。
9.当声波的波阵面垂直于声波的传播方向时,称该声波为________。
10.当声波的波阵面为同心球面时,称该声波为________。
11.当声波的波阵面为同轴圆柱面时,称该声波为________。
12.声源表面声压与声源体积速度之比称为________。
13.声强级与声功率级之间的关系可以表示为________。
14.低于20 Hz的声波称为________,高于20 000 Hz的声波称为________。
15.对各个频率的声音做同样的试听得到同样响度级时频率与声压级的关系曲线,称为________。
16.由于人的主观感觉受到频率的影响,为了与人的主观感觉相对应,在噪声的测量过程中对噪声信号进行了模拟人耳作用的滤波过程,该过程称为________。
三、简答题
1.试列举常用的3种噪声控制方法。
2.吸声降噪技术通常分为哪几类?
3.理想介质中声场波动方程的推导是基于哪几个假设的基础上的?
4.何为“级”,其单位是什么?
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