2014噪声课件（教学课件）.zip

环境物理性污染与控制主讲：杨珊Email：282330303@qq.com物理性污染类别噪声污染振动污染放射性污染电磁辐射污染热污染光污染第一章噪声污染噪声污染学科发展史萌芽：铁匠聋起步：二次世界大战枪炮引起大范围的耳聋酝酿：笫一个综合性的国家噪声标准－工业企业噪声卫生标准－79年诞生：《工业企业噪声控制设计规范》（GBJ87-1985）的颁布参考资料马大猷等.噪声与振动控制工程手册(第1版).北京：机械工业出版社，2002年马大猷主编.噪声控制学(第1版).北京：科学出版社，2001年罗辉等.环境设备设计与应用(第1版).北京：高教出版社，1997年国家环保局编.工业噪声治理技术(第1版).北京：中国环境科出版社，1993年1.1.1噪声的来源与分类声音的本质：物体的振动分类：稳态、非稳态；高频、中频、低频；1.1.2噪声的危害对人的影响诱发疾病影响睡眠降低工作效率干扰交流对物的影响损坏仪器和建筑1.1.3声波的基础知识声波的产生描述声波的基本物理量频程和频谱声波的反射、透射和衍射声源的辐射声波在传播过程中的衰减1.1.3.1声波的产生声波产生和传播的必要条件：振动的物体（声源）声源周围存在弹性媒质声音传播的实质：物体振动形式的传播1.1.3.2描述声波的基本物理量频率f：媒质质点每秒钟振动的次数，单位为赫兹（Hz）。

周期T：振动一次所需要的时间，单位为秒（s）。f=1/T声速c：振动状态或它具有的振动能量在媒质中自由传播的速度。（声速由介质的性质决定，弹性和密度）c=λfc=331.4+0.61t℃t为摄氏温标下的温度。下面是人们所列的影响声音传播速度的可能因素,其中不会影响传播速度的是：①媒介物质的种类②媒介物质存在状态③媒介物质的温度④振动频率的大小波长：同一时刻，由于声波引起的传播媒质中密度最稠密（稀疏）的地点到邻近的最稠密（稀疏）的对应地点的距离，或者说两个声压最大（小）值地点之间的距离。相位：任一时刻t的质点振动状态，包括振动的位移及运动方向或者压强的变化。例:可听声的频率范围为20~20000Hz，试求500Hz，5000Hz，10000Hz的声波波长。解：由，得340/500=0.68m340/5000=0.068m340/10000=0.034m例:频率为500Hz的声波，在空气中、水中和钢中的波长分别为多少？(空气中声速为340m/s，水1483m/s，钢6100m/s)解：空气340/500=0.68m水1483/500=2.966m钢6100/500=12.2m声压：声波传播时大气中压强随着声波作周期性的变化，声扰动所产生的逾量压强就叫做声压。

而波动,振源的振动形式和能量是靠介质中的一个点依次带动相邻的另一个点而传播开来的.对于每一个质元的能量就应该是不守恒的.当质元在平衡位置时动能最大,同时被拉伸的最厉害或是说形变最厉害.所以对应的形变势能最大（看图就看那点的斜率,斜率越大,就可看出被拉伸形变最大）.若运动到波峰或波谷,则动能最小,形变也最小,即形变势能最小（图中,该点斜率为零,即几乎没形变）.。(2)声压 声音在空气中能够传播出去，是由于振动物体通过振动造成周围空气的局部压强变化，这个压强变化使周围空气产生局部的密度变化，局部密度变化又造成较远部分空气压强的变化，如此下去，就把这个压强变化向更远的部分传递出去，这样就造成了声音的传播。于是必有括号内部分为零，又因微摆动，sinθ≈θ， 故有 解（2）若已知圆柱体的摆动为简谐，只要求固有频率ωn，则设 在最低点o处势能为零，动能最大 则 在摆动到θmax位置时动能为零，势能最大 由tmax＝umax 有： 于是 则 例2.2-2 杆ab是无质量刚性杆，静平衡时水平，又知k0及尺寸a，l，质量块m，求振动微分方程及周期。

声屏障就是在声源与受声点之间插人一个设施，用以隔断并吸收声源到达受声点的直达声波，使部分声波受阻反射，部分声波则经吸收衰减后通过屏体透射（极小）和屏顶绕射等附加衰减形式到达受声点，达到减轻受声...详情»。设有样品池、样品池架和l型拉杆,样品池设有入射面、出射面和反射面,入射面与出射面垂直,反射面与入射光呈45°角,反射面上嵌入反射镜,样品池的入射面、出射面和反射面为石英材料制成,样品池的其它部分为普通玻璃制成,样品池镶嵌于样品池架的卡槽上,l型拉杆的竖杆嵌入设于样品池架中心凹槽内,l型拉杆的横杆设于样品池下方。对内，此段声波在箱内各反射面产生多次反射声波，会对振膜产生调制振动，干扰了电信号还原声波的振动，背辐射声波的干扰振动，是箱内各反射面上一二三四五……等无数次反射声波的混合体，是一种复杂混杂声波的干扰振动，它对振膜所产生的干扰振动与电信号产生的还原声波的正常振动互相叠加的结果，使正面辐射声波的清晰度打了折扣，造成解析度降低，使原本因该听到的音乐细节被淹没掉，不同材质的振膜，不同阻尼系数的振膜，不同复合工艺的振膜，对消除背辐射干扰振动的能力是不同的，在设计振膜时必须考虑到这一重要因素。

求：1)声波由空气入射到水面时的反射角和折射角；2)声波由水入射到水与空气交界面时的反射角和折射角。问哪种情况存在全反射临界角，其值为多少。例：空气密度为1.21kg/m3，空气中声速为340m/s，水的密度998kg/m3，声速1483m/s，声波斜入射时的入射角为10o。求：1)声波由空气入射到水面时的反射角和折射角；2)声波由水入射到水与空气交界面时的反射角和折射角。问哪种情况存在全反射临界角，其值为多少。思考题为什么声音在晚上要比晴朗的白天传播得更远一些？垂直入射的反射和透射假设分界面是无限薄，声压在边界处连续，所以在x＝0处，有已知uA=pA/ρc，得声压反射系数rp：反射声波声压幅值PAr入射声波声压幅值PAi之比声压透射系数τp：透射声波声压幅值PAt与入射声波声压幅值PAi之比通常把r值小的材料称为吸声材料，把τ值小的材料称为隔声材料。衍射声波的衍射：声波在传播过程中遇到障碍物或者带有小孔的障板时，能够绕过障碍物或小孔的边缘前进，并引起声波传播方向的改变，称为声波的衍射或绕射。影响声波的绕射的因素与障碍物或孔洞的大小声波的频率隔声屏障对高频声有较好的降噪效果，而低频声可以绕过屏障传到很远的地方，降噪效果差。

1.1.6声压级、声强级和声功率级级的概念与意义计算公式声强级、声功率级与声压级的关系对于1000Hz的纯音，人耳刚能感觉到的声强：10-12W/m2声压：2×10-5Pa人耳能承受的最大声强：1W/m2声压：20Pa人耳对声音大小的感觉与声强或声压的对数值相关。用声强或声压的对数值来表示声音的大小，称为声强级或声压级。声强级：声压级：声功率级：例：噪声的声压分别为2.97Pa,0.332Pa,0.07Pa,2.7×10-5Pa,问他们的声压级各为多少？例：噪声的声压分别为2.97Pa,0.332Pa,0.07Pa,2.7×10-5Pa,问他们的声压级各为多少？解：声强级和声压级的关系因为，在一个大气压下，ρc=400。在一般情况下，，因此可以认为特性阻抗：声强级与声功率级的关系声压级的叠加现实中任意两个声波通常都是不相干的，此时，它们的声强符合叠加原理，有效声压的平方也符合叠加原理。因此，声压级叠加公式为：测得空气中某一点的声压级为20dB,求此处的声强为多少？测得空气中某一点的声压级为20dB,求此处的声强为多少？解：例：假设一个人在房间内讲话时平均声强级为40dB，若房间内有20个人在讲话，声强级为多少？（假设每个人的声强级都相同）例：假设一个人在房间内讲话时平均声强级为40dB，若房间内有20个人在讲话，声强级为多少？（假设每个人的声强级都相同）解：22.某车间内装有8台同样的风机马大猷 噪声与振动控制工程手册。

当只有一台风机开启时，室内平均声压级为62dB，当有两台、4台及8台同时开启时，室内平均声压级各为多少？22.某车间内装有8台同样的风机。当只有一台风机开启时，室内平均声压级为62dB，当有两台、4台及8台同时开启时，室内平均声压级各为多少？解：11.在车间内测得某机器的噪声，在机器运转时测得噪声声压级为87dB，该机器停止运转时背景噪声为79dB，求被测机器的噪声声压级。11.在车间内测得某机器的噪声，在机器运转时测得噪声声压级为87dB，该机器停止运转时背景噪声为79dB，求被测机器的噪声声压级。解:1.1.7声源的辐射点声源假设声源是点声源，发出球面波假设声源是点声源，发出半球面波当声音从距离r1传播到r2时，声强级或声压级衰减量为例：在半自由声场空间中离点声源2m处测得声压级的平均值为85dB。（1）求其声功率级和声功率；（2）求距声源10m处的声压级。解：线声源半自由空间中当线声源无限长，且P点与线声源的垂直距离远小于线声源长度时，Lw——线声源上单位长度的声功率级。假设任意一点P，线声源上任意一小段对P点的声压贡献为p如何将声压p与声功率建立关系？要得到声压级，必须求出声压的平方p2，对上式左边积分可得到p2，对右边积分可得线声源的长度l，但右式中还有一个不确定的数r1。

r1为多少呢？因为对于任意一小段，其与P点的距离r1是不确定的，但是P点确定后，垂直距离r0是一定的，如何将r1与r0联系起来？r1=r0/cosθ（式1）如何将dx与θ联系起来？dx乘以cosθ等于r1乘以sindθ，因为dθ非常非常的小，故sindθ等于dθdxcosθ=r1dθ（式2）由式2，得cosθ=r1dθ/dx（式3），将式3代入式1得r12=r0dx/dθ对上式两边进行积分，得：当P点离线声源的垂直距离远大于线声源长度时，线声源近似于点声源。当声波传播距离从距离r1传播到r2时，声强级或声压级衰减量为分别计算在点声源、无限长线声源的声场中，距离增加一倍时声压级的降低值马大猷 噪声与振动控制工程手册。分别计算在点声源、无限长线声源的声场中，距离增加一倍时声压级的降低值。解：面声源的衰减量车间内的生产性噪声通过车间墙体向外辐射声能，假设墙体表面辐射的声能分布是均匀的，则可近似把厂房的大面积墙面看作面声源。设墙体高为a，长为b。当距面声源a/3以内，不衰减；距离在a/3~b/3的范围内，其衰减规律相当于线声源的衰减；在b/3以外，可将其视为点声源，按点声源的衰减规律衰减。例.一点声源在气温30℃、相对湿度70%的自由声场中辐射噪声，已知距声源20m处，500Hz和4000Hz的噪声声压级均为90dB，求在1000m处两频率噪声的声压级。

解：1.1.8声波的频率和噪声的频谱频率：反应物体振动快慢的物理量，在声音上则表现为音调的高和低。频谱：声音的频率成分与能量分布的关系称为声音的频谱。频谱图：各个频率上声能量分布绘成的图形。通常频谱图以频率为横坐标，以声压级为纵坐标。频程：把宽广的声频范围划分为若干连续小区间，每一区间以它的中心频率为代表，称其为频带或频程。频带划分方法恒定宽频带划分方法：保持频带宽度Δf＝f2－f1不变倍频程频带划分方法：保持频带的上下限之比为常数令每一频带的上限频率f2与下限频率f1之比为一固定常数当n=1时，称作倍频程；当n=1/3时，称作1/3倍频程。常见的噪声频谱图课后作业4.试问在夏天40℃时空气中的声速比冬天0℃时快多少？在这两种温度情况下1000Hz声波的波长分别是多少？解：c=331.45+0.61t40℃时,c=355.85m/s0℃时,c=331.45m/s快24.4m/s15.两声波的声强分别为10uW/m2和5000uW/m2，求他们的声强级之差。17.一个小型声源均匀地向各方向发射声波，在2.0m处声强级为100dB，求声源的发射功率和50m处的声强级。15.两声波的声强分别为10uW/m2和5000uW/m2，求他们的声强级之差。

解：16.某测量点处的声压为2.5Pa、3Pa，分别计算相应的声压级。解：17.一个小型声源均匀地向各方向发射声波，在2.0m处声强级为100dB，求声源的发射功率和50m处的声强级。解：18.一段交响乐的声强级为70dB，人正常说话时声强级为40dB，每平方米面积内，交响乐的声功率是人说话时的多少倍？解：19.求四个声功率级分别为70dB、70dB、70dB、70dB的声源的总声功率级。解：23.某居住小区与工厂相邻。该工厂10台同样的机器运转时的噪声级为50dB，如果夜间的噪声允许值为45dB，问夜间只能允许几台机器同时运转？28.某工厂有甲、乙两台相同的风机（点声源），相距40m。在甲、乙的中点测得的噪声级为67dB。厂界两测量点A、B分别位于两声源的中垂线及连线上，距甲、乙均为40m。厂界噪声标准限值为60dB。问厂界噪声是否超标？29.一测量点距公路边界线20m，测量点噪声级58dB。试求距边界线200m处的噪声级。若在路旁建一座医院（要求噪声级不超过45dB），试问至少应离公路边界的距离为多少？22.某车间内装有8台同样的风机。当只有一台风机开启时，室内平均声压级为62dB，当有两台、4台及8台同时开启时，室内平均声压级各为多少？解：23.某居住小区与工厂相邻。

该工厂10台同样的机器运转时的噪声级为50dB，如果夜间的噪声允许值为45dB，问夜间只能允许几台机器同时运转？解：24.在半自由声场中，一点声源辐射半球面波。在距声源1m处，测得声压级为90dB。若空气吸收衰减忽略不计，试求10m和20m处的声压级。解：25.一点声源在半自由声场中辐射声波，气温20℃，相对湿度20%，在距声源10m处，测得1000Hz声波的声压级为100dB。求100m处该频率声波的声压级。解：26.一点声源在气温30℃，相对湿度70%的自由声场中辐射噪声。已知距声源20m处的500Hz和4000Hz声波的声压级均为100dB，求距声源120m处两频率声波的声压级。解：28.某工厂有甲、乙两台相同的风机（点声源），相距40m。在甲、乙的中点测得的噪声级为67dB。厂界两测量点A、B分别位于两声源的中垂线及连线上，距甲、乙均为40m。厂界噪声标准限值为60dB。问厂界噪声是否超标？解：甲、乙分别对中点的噪声贡献为67-3=64dB。29.一测量点距公路边界线20m，测量点噪声级58dB。试求距边界线200m处的噪声级。若在路旁建一座医院（要求噪声级不超过45dB），试问至少应离公路边界的距离为多少？解：