第二章_第五節(jié)噪聲控制技術(shù)——隔聲

.,第五節(jié)噪聲控制技術(shù)隔聲,單層勻質(zhì)墻的隔聲性能,二,多層墻的隔聲特性,三,隔聲間,四,五,六,隔聲罩,隔聲屏,.,(一)隔聲原理,(二)透聲系數(shù)與隔聲量,隔聲概述,一,.,具有隔聲能力的屏蔽物稱作隔聲構(gòu)件。如隔聲墻、隔聲屏障、隔聲罩、隔聲間。采用適當(dāng)?shù)母袈暣胧┮话隳芙档驮肼暭?5dB20dB。,圖隔聲基本原理示意圖,(一)隔聲原理,聲波在空氣中傳播，入射到勻質(zhì)屏蔽物時(shí)，部分聲能被反射，部分被吸收，還有部分聲能可以透過屏蔽物。設(shè)置適當(dāng)?shù)钠帘治锟勺柚孤暷芡高^，降低噪聲的傳播。,.,(一)隔聲原理,(二)透聲系數(shù)與隔聲量,隔聲概述,一,.,定義：透射聲功率（Wt）與入射聲功率（W）的比值，即或意義：表示隔聲構(gòu)件本身透聲能力的大小。又稱作傳聲系數(shù)或透射系數(shù)。通常所指的是無規(guī)則入射時(shí)各入射角度透聲系數(shù)的平均值。,透射聲強(qiáng)/入射聲強(qiáng),透射聲壓2/入射聲壓2,(二)透聲系數(shù)與隔聲量,1.透聲系數(shù),.,定義：等于透射系數(shù)的倒數(shù)取以10為底的對數(shù)的10倍，即或透聲系數(shù)值愈小，R值越大，隔聲性能愈好。R值的大小與與入射聲波的頻率有關(guān)。工程中常用1254000Hz6個(gè)倍頻程或1003150Hz的16個(gè)1/3倍頻程的隔聲量作算術(shù)平均，來表示某一構(gòu)件的隔聲性能，稱作平均隔聲量()。,2.隔聲量（R）,一般隔聲構(gòu)件的透聲系數(shù)1,約為10-110-5，為計(jì)算方便，采用隔聲量來表示構(gòu)件本身的隔聲能力。,.,定義：離聲源一定距離某處測得的隔聲構(gòu)件設(shè)置前、后的聲功率級和之差。插入損失通常在現(xiàn)場用來評價(jià)隔聲罩、隔聲屏等構(gòu)件的隔聲效果。,3.插入損失（）,.,第八章噪聲控制技術(shù)隔聲,多層墻的隔聲特性,三,隔聲間,四,五,六,隔聲罩,隔聲屏,.,(一)單層勻質(zhì)墻隔聲的頻率特性,(二)單層勻質(zhì)墻的隔聲量,.,圖2-32單層勻質(zhì)墻的隔聲頻率特性曲線,(一)單層勻質(zhì)墻隔聲的頻率特性,隔聲墻：板狀或墻狀的隔聲構(gòu)件。單層隔聲墻：僅有一層墻板。雙層或多層隔聲墻：有兩層或多層墻板，層間有空氣或其它材料,.,圖單層勻質(zhì)墻的隔聲頻率特性曲線,剛度控制,單層勻質(zhì)墻的隔聲量與入射聲波的頻率關(guān)系很大,剛度和阻尼控制區(qū),質(zhì)量控制區(qū),吻合效應(yīng)區(qū),第一共振頻率,臨界吻合頻率,墻板的隔聲量隨著入射聲波頻率的增加而以每倍頻程6dB的斜率下降。,聲波頻率與墻板固有頻率相同時(shí)，引起共振，隔聲量最小。隨著聲波頻率的增加，共振減弱，直至消失，隔聲量總趨勢上升。共振區(qū)的大小與墻板的面密度、形狀、安裝方式和阻尼有關(guān)。隔聲構(gòu)件，共振區(qū)越小越好。阻尼越大，對共振的抑制越強(qiáng)，一般采用增加墻板的阻尼來抑制共振現(xiàn)象。,頻率大于fn,共振影響消失,墻板的隔聲量受墻板慣性質(zhì)量影響。墻板的面密度愈大，即質(zhì)量愈大，隔聲量愈高。隔聲量隨入射聲波頻率的增加，而以斜率為6dB倍頻程直線上升。,隨入射聲波頻率繼續(xù)升高，隔聲量反而下降，曲線上出現(xiàn)低谷，這是吻合效應(yīng)的緣故。越過低谷后，隔聲量以每倍頻程10dB趨勢上升，接近質(zhì)量控制的隔聲量。增加板的厚度和阻尼，可使隔聲量下降趨勢得到減緩。,.,一定頻率的聲波以入射角投射到墻板上，激起構(gòu)件彎曲振動(dòng)若入射聲波的波長在墻板上的投影正好與墻板的固有彎曲波波長b相等時(shí)，墻板彎曲波振動(dòng)的振幅便達(dá)到最大，聲波向墻板的另面輻射較強(qiáng)，墻板隔聲量明顯下降，此現(xiàn)象稱為“吻合效應(yīng)”。,吻合效應(yīng),圖吻合的成立條件,吻合效應(yīng)的條件,入射角,.,定義：產(chǎn)生吻合效應(yīng)的最低頻率，即時(shí)的頻率的計(jì)算公式或,臨界吻合頻率,墻板面密度，kgm2,墻板的彎曲勁度，Nm,墻板密度，kgm3,墻板的彈性模量，N/m2,墻板的厚度，m,由式可知，臨界吻合頻率受墻板厚度、密度、彈性影響墻板越厚，越低；輕而彈性模量大的隔板，常常降到聽覺敏感的聲頻范圍內(nèi)，對隔聲造成不利影響。,.,表幾種常用材料的密度和彈性模量,幾種常用材料計(jì)算臨界吻合頻率的參數(shù)，可用于設(shè)計(jì)計(jì)算。,輕質(zhì)、高模隔聲不利,.,(一)單層勻質(zhì)墻隔聲的頻率特性,(二)單層勻質(zhì)墻的隔聲量,.,單層勻質(zhì)墻的隔聲量公式建立條件為：(1)聲波垂直入射到墻上；(2)墻將空間分成兩個(gè)半無限大空間，且墻的兩側(cè)均為通常狀況下的空氣；(3)墻為無限大，即不考慮邊界的影響；(4)將墻視為一個(gè)質(zhì)量系統(tǒng)，即不考慮墻的剛性、阻尼；(5)墻上各點(diǎn)以相同的速度振動(dòng)，則從透聲系數(shù)的定義及平面聲波理論，可以導(dǎo)出單層墻在質(zhì)量控制區(qū)的聲波垂直入射時(shí)的隔聲量計(jì)算公式,(二)單層勻質(zhì)墻的隔聲量,墻板面密度，kgm2,入射聲波頻率，Hz,空氣密度，kgm3，常溫下取1.2/m3。,.,式常稱為隔聲質(zhì)量定律。它表明了單層勻質(zhì)墻的隔聲量與其面密度及入射聲波頻率的關(guān)系。面密度越大,隔聲量越好，m或f增加1倍，隔聲量都增加6dB。,隔聲質(zhì)量定律,一般情況下，因此,實(shí)際上，計(jì)算的結(jié)果與實(shí)測存在差異，修正的隔聲量估算經(jīng)驗(yàn)式,由式可知，實(shí)際上若頻率不變，面密度每增加一倍，隔聲量約增加5.4dB；當(dāng)面密度不變時(shí)，頻率每增加一倍，隔聲量增加約3.6dB。,.,工程估算單層墻對各頻率的平均隔聲量的經(jīng)驗(yàn)公式按主要的入射聲頻率1003200Hz范圍內(nèi)對隔聲量求平均值。計(jì)算值和工程實(shí)測值良好一致。,平均隔聲量,.,表一些常用單層隔聲墻的隔聲量,.,第八章噪聲控制技術(shù)隔聲,單層勻質(zhì)墻的隔聲性能,二,隔聲間,四,五,六,隔聲罩,隔聲屏,.,(一)雙層隔聲墻,(二)多層復(fù)合板隔聲,.,(一)雙層隔聲墻,1.雙層隔聲墻的隔聲原理,2.雙層墻的隔聲特性曲線,3.雙層墻的共振頻率及其隔聲量的實(shí)際估算,.,雙層隔聲墻：兩層墻體間夾一定厚度的空氣層。隔聲原理：空氣與墻板特性阻抗不同，當(dāng)聲波透過第一墻時(shí)，聲波經(jīng)空氣與墻板兩次反射衰減，且空氣層的彈性和附加吸收作用增強(qiáng)聲能衰減；聲波傳至第二墻，再經(jīng)兩次反射，透射聲能再次衰減，總透射損失更大。,1.雙層隔聲墻的隔聲原理,增加墻的厚度或面密度，可增加隔聲量，但不經(jīng)濟(jì)，隔聲效果也不理想。若將墻一分為二，中間夾一定厚度的空氣層，墻的總質(zhì)量不變，但隔聲效果比單層實(shí)心結(jié)構(gòu)好得多，經(jīng)濟(jì)。,.,(一)雙層隔聲墻,1.雙層隔聲墻的隔聲原理,2.雙層墻的隔聲特性曲線,3.雙層墻的共振頻率及其隔聲量的實(shí)際估算,.,圖雙層墻隔聲特性,2.雙層墻的隔聲特性曲線,c滿鋪吸聲材料,b有少量吸聲材料,d雙層墻隔聲量,a無吸聲材料,e單層墻隔聲量,共振頻率,吻合頻率,雙層隔聲墻相當(dāng)于一個(gè)由兩層墻體與空氣層組成的振動(dòng)系統(tǒng)。,當(dāng)入射聲波頻率比雙層墻共振頻率低時(shí)，雙層墻板將作整體振動(dòng)，此時(shí)空氣層不起作用，隔聲能力與同樣重量的單層墻沒有區(qū)別。,當(dāng)入射聲波達(dá)到共振頻率時(shí)，隔聲量出現(xiàn)低谷。,超過以后，隔聲曲線以每倍頻程18dB的斜率急劇上升，充分顯示出雙層墻結(jié)構(gòu)的優(yōu)越性,隨著頻率升高，兩墻板間會(huì)產(chǎn)生一系列駐波共振，使隔聲特性曲線上升趨勢轉(zhuǎn)為平緩，斜率為12dB倍頻程；,進(jìn)入吻合效應(yīng)區(qū)后，在臨界吻合頻率處又出現(xiàn)一隔聲量低谷；雙層墻的與吻合效應(yīng)狀況取決于兩層墻的臨界吻合頻率。,.,圖雙層墻隔聲特性,2.雙層墻的隔聲特性曲線,c滿鋪吸聲材料,b有少量吸聲材料,d雙層墻隔聲量,a無吸聲材料,e單層墻隔聲量,共振頻率,吻合頻率,【結(jié)論】雙層墻隔聲性能較單層墻優(yōu)越的區(qū)域主要在共振頻率以后，故在設(shè)計(jì)中盡量將移往人們不敏感的頻率區(qū)域。,.,(一)雙層隔聲墻,1.雙層隔聲墻的隔聲原理,2.雙層墻的隔聲特性曲線,3.雙層墻的共振頻率及其隔聲量的實(shí)際估算,.,是指入射聲波法向入射時(shí)的墻板共振頻率,3.雙層墻的共振頻率及其隔聲量的實(shí)際估算,雙層墻的共振頻率,、,式中，、雙層墻兩墻的面密度，kgm3；空氣層的厚度，m。,由式可知，空氣層越薄，雙層墻的共振頻率越高。,.,工程估算雙層墻隔聲量的經(jīng)驗(yàn)公式,隔聲量的實(shí)際估算,平均隔聲量估算的經(jīng)驗(yàn)公式,(),(),空氣層附加隔聲量，由圖查得,.,常用雙層墻的隔聲量見表,.,(一)雙層隔聲墻,(二)多層復(fù)合板隔聲,.,多層復(fù)合板是由幾層面密度或性質(zhì)不同的板材組成的復(fù)合隔聲構(gòu)件.通常用金屬或非金屬的堅(jiān)實(shí)薄板做面層，內(nèi)側(cè)覆蓋阻尼材料，或填入多孔吸聲材料或空氣層等組成。多層復(fù)合板質(zhì)輕和隔聲性能良好，廣泛用于多種隔聲結(jié)構(gòu)中，如隔聲門(窗)、隔聲罩、隔聲間的墻體等。,(二)多層復(fù)合板隔聲,.,第八章噪聲控制技術(shù)隔聲,單層勻質(zhì)墻的隔聲性能,二,五,六,隔聲罩,隔聲屏,.,隔聲間（室）：由不同隔聲構(gòu)件組成的具有良好隔聲性能的房間。結(jié)構(gòu)：封閉式與半封閉式兩種，一般多用封閉式。隔聲間除需要有足夠隔聲量的墻體外，還需設(shè)置具有一定隔聲性能的門、窗或觀察孔等。,.,圖隔聲間,.,圖隔聲間,6吸氣管道（內(nèi)襯吸聲材料）,7隔振底座,1入口隔聲門,2隔聲墻,3照明器,8接頭的縫隙處理,4排氣管道（內(nèi)襯吸聲材料）和風(fēng)扇,5雙層窗,9內(nèi)部吸聲處理,.,(一)組合墻平均隔聲量計(jì)算,(二)孔洞縫隙對墻板隔聲的影響,(三)門（窗）的隔聲和孔洞的處理,(四)隔聲間降噪計(jì)算,.,(一)組合墻平均隔聲量計(jì)算,組合墻：具有門、窗等不同隔聲構(gòu)件的墻板。組合墻的透聲系數(shù)：各組成部件的透聲系數(shù)的平均值，稱作平均透聲系數(shù),組合墻的平均隔聲量：,墻體第i種構(gòu)件的透聲系數(shù),墻體第i種構(gòu)件的面積，m2,.,【例】某隔聲間有一面25m2的墻與噪聲源相隔，該墻透聲系數(shù)為10-5；墻上開一面積為3m2的門和一面積為4m2的窗，其透聲系數(shù)均為10-3，求此組合墻的平均隔聲量。,解：,計(jì)算結(jié)果表明，開門窗后，墻的隔聲量顯著下降。,.,分析可知，單純提高墻的隔聲量對提高組合墻的隔聲量作用不大，也不經(jīng)濟(jì)，因此常采用雙層或多層結(jié)構(gòu)來提高門窗的隔聲量。一般使墻體的隔聲量比門、窗高出1015dB已足夠，比較合理的設(shè)計(jì)是用“等透射量”的方法。,設(shè)墻和門(窗)的透聲系數(shù)與面積分別為,按“等透射量”原則，墻與門(窗)的隔聲量、的關(guān)系為,為計(jì)算方便,僅考慮組合墻由兩種不同隔聲性能的構(gòu)件組成的情況,此時(shí),對應(yīng)的隔聲量為,.,圖中曲線表示隔聲量之差。知道組合墻的兩種構(gòu)件的面積比與隔聲量，可以在圖中查出這一附加隔聲量損失；計(jì)算出組合墻的隔聲量。對于兩種以上部件組成的組合墻，可以利用圖2-31先求出其中兩種部件組合的隔聲量，再與第三個(gè)部件合并求取，其余類推，直至求出總的隔聲量。,圖組合件隔聲量計(jì)算圖,式中第二項(xiàng)繪成圖所示曲線，稱之為“組合件隔聲量計(jì)算圖”。,11,.,(一)組合墻平均隔聲量計(jì)算,(二)孔洞縫隙對墻板隔聲的影響,(三)門（窗）的隔聲和孔洞的處理,(四)隔聲間降噪計(jì)算,.,.,(一)組合墻平均隔聲量計(jì)算,(二)孔洞縫隙對墻板隔聲的影響,(三)門（窗）的隔聲和孔洞的處理,(四)隔聲間降噪計(jì)算,.,假設(shè)：在一個(gè)理想的隔聲墻（墻=0）上，有一個(gè)占墻面積的1%的孔隙（孔=1）,墻體的平均透聲系數(shù)：,墻的隔聲量為：,結(jié)論：一個(gè)理想的隔墻，如果有1%的孔隙，其隔聲量不會(huì)超過20分貝。對隔聲結(jié)構(gòu)上的孔隙必須做密封處理。,R,.,(三)門（窗）的隔聲和孔洞的處理,圖兩種雙層窗的結(jié)構(gòu)形式,1門（窗）的隔聲,(a)雙層木窗,(b)雙層鋼窗,隔聲窗常采用雙層或多層玻璃制作，中間夾空氣層的結(jié)構(gòu)來提高隔聲效果,相鄰兩層玻璃不宜平行布置，朝聲源一測的玻璃有一定傾角，以減弱共振效應(yīng),選用不同厚度的玻璃，可錯(cuò)開吻合效應(yīng)的頻率，削弱吻合效應(yīng)的影響,嚴(yán)格密封，玻璃板緊嵌在彈性墊襯中，以防止阻尼板面的振動(dòng),層間四周邊框宜做吸聲處理,.,隔聲窗,.,2.孔洞的處理,圖兩種門縫處的鏟口形式,（a）斜鏟口,（b）插入式鏟口,門窗與邊框的交接處應(yīng)盡量加以密封，密封材料可選用柔軟而富有彈性的材料，如細(xì)軟橡皮、海綿乳膠、泡沫塑料、毛氈等，橡膠類密封材料老化應(yīng)及時(shí)更換。,.,隔聲要求很高的場合，可采用雙層或多層密封門窗。在土建工程中注意磚墻灰縫的飽滿，混凝土墻的沙漿搗實(shí)。隔聲間的通風(fēng)換氣口應(yīng)有消聲裝置。隔聲間的各種管線通過墻體結(jié)構(gòu)需打孔時(shí)，應(yīng)在孔洞周圍用柔軟材料包扎封緊。,2.孔洞的處理,.,(一)組合墻平均隔聲量計(jì)算,(二)孔洞縫隙對墻板隔聲的影響,(三)門（窗）的隔聲和孔洞的處理,(四)隔聲間降噪計(jì)算,.,(四)隔聲間降噪計(jì)算,1.隔墻的噪聲衰減,圖發(fā)聲室和接收室,定義：隔墻兩邊的聲壓級差為隔墻的噪聲衰減，或稱作隔墻的噪聲降低量。,隔墻的面積，m2,接收室的房間常數(shù),m2,.,【例】某操作室與聲源的隔墻面積為20m2，操作室內(nèi)表面積為100m2，平均吸聲系數(shù)為0.02，隔墻上開一觀察窗，此組合墻的隔聲量為30dB，求此墻操作室一側(cè)近處的噪聲衰減。如對操作室進(jìn)行吸聲處理后，平均吸聲系數(shù)增至0.4，再求其噪聲衰減。,解：由題意，操作室的房間常數(shù),進(jìn)行吸聲處理后，設(shè)房間常數(shù)記作，則,得,2.04,.,設(shè)發(fā)聲室與受聲室皆為擴(kuò)散聲場，則隔聲間的噪聲衰減NR為,隔聲墻的平均隔聲量，dB,隔聲墻的吸聲量，m2,隔聲墻的面積，m2,1.隔聲間的噪聲衰減,式是設(shè)計(jì)隔聲間確定傳聲墻面積的依據(jù)；是測量隔聲構(gòu)件隔聲量的計(jì)算依據(jù)。隔聲間的噪聲衰減約在2050dB,.,第八章噪聲控制技術(shù)隔聲,單層勻質(zhì)墻的隔聲性能,二,.,將噪聲源封閉在一個(gè)相對小的空間內(nèi)，以減少向周圍輻射噪聲的罩狀殼體,.,隔聲罩技術(shù)簡單、投資少、隔聲效果好，主要用于控制機(jī)器噪聲，如空壓機(jī)、鼓風(fēng)機(jī)、內(nèi)燃機(jī)、發(fā)電機(jī)組等。兼有隔聲、吸聲、阻尼、隔振和通風(fēng)、消聲等功能有密封型與局部開敞型、固定型與活動(dòng)型。根據(jù)噪聲源具體要求采用適當(dāng)?shù)母袈曊中问?。隔聲罩上可設(shè)置觀察孔，可采用對流通風(fēng)或強(qiáng)制通風(fēng)散熱。隔聲罩的降噪量一般在1040dB之間。,.,(一)隔聲罩的插入損失,(二)隔聲罩設(shè)計(jì),.,(一)隔聲罩的插入損失,定義：隔聲罩設(shè)置前后，同一接收點(diǎn)的聲壓級之差。,或,式中,隔聲罩總內(nèi)表面的平均吸聲系數(shù)；,隔聲罩壁與頂面的平均透聲系數(shù)；,隔聲罩壁與頂板的平均隔聲量，dB。,意義：表示隔聲罩的降噪效果。一般采用上式作為工程上設(shè)計(jì)隔聲罩的依據(jù)。,.,例題：某隔聲罩要求對1000赫茲的聲音有30分貝的隔聲量，罩的平均透射系數(shù)為2104，求：隔聲罩內(nèi)壁貼襯的吸聲材料的平均吸聲系數(shù)應(yīng)取多大合適？,由公式,得,由公式,得,解得,IL,IL,R,R,R,R,.,用3mm厚的鋼板作一隔聲罩，平均隔聲量為32分貝，罩內(nèi)無吸聲措施時(shí)，=0.01，襯吸聲材料后，=0.1，隔聲量有何變化？,實(shí)際隔聲量由12分貝變成22分貝，提高10分貝,.,(一)隔聲罩的插入損失,(二)隔聲罩設(shè)計(jì),.,(二)隔聲罩設(shè)計(jì),根據(jù)現(xiàn)場情況進(jìn)行隔聲罩結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，依據(jù)式計(jì)算隔聲罩的插入損失。一般固定密封型的插入損失可為3040dB(A)；活動(dòng)密封型的為1530db(A)；局部敞開型的為1020dB(A)；帶通風(fēng)散熱消聲器的則約為1525dB(A)。,.,局部敞開型1020dB,固定密封型3040dB,.,活動(dòng)密封型1530dB,通風(fēng)散熱型1525dB,.,(1)隔聲罩應(yīng)選用適當(dāng)?shù)牟牧虾托螤睿ㄓ凶銐虻母袈暳浚?。材料?.52mm厚的鋼材或鋁板等輕薄、密實(shí)的材料大而固定的場合用磚或混凝土等厚重材料形狀：曲面體，盡量少用方形平行罩壁(2)用剛性輕薄材料制作時(shí)，須在壁面上加筋，涂貼阻尼層，阻尼材料層厚度通常為罩壁的23倍。避免共振和吻合效應(yīng)。(3)罩內(nèi)須進(jìn)行吸聲處理（多孔或纖維狀犧牲材料），表面敷設(shè)護(hù)面層。(4)罩內(nèi)所有縫隙應(yīng)密封嚴(yán)實(shí)，管線周圍應(yīng)減振。,(二)隔聲罩設(shè)計(jì),注意點(diǎn),.,(5)罩體與聲源設(shè)備及其機(jī)座之間不能有剛性接觸，與地面間應(yīng)隔振處理。避免形成聲橋。(6)便于操作、安裝與檢修，需要時(shí)可做成能拆卸的拼裝結(jié)構(gòu)。須考慮聲源設(shè)備的通風(fēng)、散熱要求，通風(fēng)口應(yīng)安裝有消聲器，其消聲量要與隔聲罩的插入損失相匹配。,.,.,第八章噪聲控制技術(shù)隔聲,單層勻質(zhì)墻的隔聲性能,二,.,設(shè)置在聲源與接收點(diǎn)之間阻斷聲波直接傳播的擋板。,用于車間、辦公室或道路兩側(cè)。簡單、經(jīng)濟(jì)，便于拆裝與移動(dòng)，應(yīng)用較廣。,.,(一)隔聲屏的插入損失,(二)隔聲屏設(shè)計(jì)要點(diǎn),.,降噪原理：阻擋聲波直接通過并將高頻聲反射回去，在屏障后形成的聲影區(qū)內(nèi)噪聲明顯降低。隔聲屏對聲影區(qū)的降噪效果通常用插入損失來衡量；隔聲屏插入損失的計(jì)算方法：,(一)隔聲屏的插入損失,1.算圖法,2.計(jì)算法,.,1.算圖法,圖隔聲屏的衰減值計(jì)算圖,菲涅耳數(shù)N,設(shè)點(diǎn)聲源S和接收點(diǎn)