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噪声污染控制工程 1 5 噪声污染控制工程 2 5 1噪声 噪声污染及危害 5 1 1噪声是指各种不同频率和强度的声音无规则的组合 5 1 2噪声的来源工业噪声包括空气动力噪声 机械噪声和电磁噪声三种 交通噪声 施工噪声 社会噪声等 3 噪声的分类 从噪声产生的机理分 机械振动噪声 由于机械摩擦 撞击及动力不平衡等产生机械振动而辐射出的噪声 空气动力性噪声 凡高速气流 不稳定气流以及由于气流与物体相互作用产生的噪声 电磁噪声 由于电磁场的交替变化 引起某些机械部件或空间容积振动产生的噪声 4 按噪声来源分 交通运输噪声工业生产噪声社会生活噪声施工噪声 5 6 2002年城区环境噪声源构成情况 7 噪声污染的特点 物理污染随距离衰减再利用价值不大 8 5 1 3噪声的污染 噪声同工业 三废 一样 是一种危害人类健康的公害 但它有其特殊性 首先 噪声是一种物理污染 一般情况下不致命 其次 噪声对人起干扰作用 9 5 1 4噪声的危害 5 1 4 1噪声干扰人们的生活研究表明 A声级40分贝的噪声就可以对正常人的噪声产生影响5 1 4 2噪声可诱发疾病 1 噪声导致听力损伤耳蜗顶端对应于低频 耳蜗底端对应于高频 噪声性耳聋与噪声的强度 频率及接触时间有关 目前国际上以A声级85分贝作为制定工业噪声标准的依据 10 噪声的危害 11 噪声的危害 一 噪声对听力的损失暂时性听阈迁移永久性听阈迁移可听声频率范围 20 20000Hz噪声性耳聋噪声性耳聋的特点暴振性耳聋 12 听力损失的衡量 国际标准化组织规定 听力损失用500Hz 1000Hz 2000Hz三个频率上的听力损失的平均值来表示65dB 重度耳聋噪声性耳聋一般是指平均听力损失超过25dB 13 大量统计资料表明 80dB 长期工作不耳聋 85dB 10 可能耳聋 90dB 只能保护80 的人工作40年不耳聋 工作40年后噪声性耳聋发病率 14 2 噪声引起人体生理变化噪声导致神经系统疾病 会影响人的消化系统 噪声还会伤害人的眼睛 引起视力疲劳和视力减弱 15 连续噪声可以加快熟睡到轻睡的回转 使人熟睡时间缩短 40dB连续噪声 可使10 的人受影响70dB连续噪声 可使50 的人受影响突然的噪声可使人惊醒 40dB突发的噪声 可使10 的人惊醒60dB突发的噪声 可使70 的人惊醒 噪声影响人们的正常生活 噪声对睡眠的干扰 16 3 噪声对语言交流的干扰 4 噪声影响工作 5 对动物的影响 17 6 噪声损害设备和建筑物航空噪声对建筑物的影响很大 另外 由于噪声的掩蔽作用 使人不易察觉到危险信号 从而易造成工伤事故 18 5 2噪声测量 5 2 1测量仪器5 2 1 1仪器的选择环境噪声测量仪器的选用是根据测量的目的和内容确定的5 2 1 2常用仪器 1 声级计是使用最广泛的基本声学测量仪器之一 分两类 一类是精密声级计和普通声级计用于测量稳态噪声 另一类积分式声级计和脉冲声级计用于测量不稳态噪声和脉冲噪声 19 二 A声级A B C三种计权网络 20 声级计在使用前需要校准并配有以下主要附件 a声校准器每次测量前后或测量进行中必须对仪器进行校准 b防风罩为了防止较大风速对传声器干扰 c鼻型锥在稳定方向的高速气流中测量噪声时使用 为了降低因气流而产生的噪声 d屏蔽电缆为了避免测量仪器和监测人员对声场的干扰 21 2 传声器是一种将声压转换成电压的声电转换器 传声器是声学测量仪器中最重要的部件 传声器有晶体式 动圈式 电容式和驻极体式 传声器的频率响应有声压型和声场型两种 具有平直的声压响应的传声器称为声压型传声器 具有平直的自由场响应的传声器称为声场型传声器 在精度要求高时 使用声场型传声器 22 3 滤波器使声音中所需要的频段通过 而对其他不需要的频率成分滤去的仪器 4 频谱分析仪决定频谱分析仪性能的主要是滤波器 a具有倍频程和1 3倍频程滤波器的分析仪倍频程滤波器分析速度快 工作点稳定 1 3倍频程滤波器具有较高的分辨能力但对于高频范围的噪声仍不能做确切的分析 23 b外差式频率分析仪需要精确分析噪声的频率成分时采用 它具有恒定带宽滤波器的分析仪 c实时频率分析仪可以对瞬时信号进行实时分析 有两种类型 即并联滤波型实时分析仪和时间压缩型实时分析仪 并联滤波型实时分析仪不适于窄带分析 而时间压缩型实时分析仪可以用于窄带实时分析 24 d电平记录仪使用电平记录仪将信号的频谱记录下来 电平记录仪和磁带记录仪是噪声测量中最常用的仪器 电平记录仪可以记录声音的频谱分析 还可以记录噪声随时间变化 e噪声级分析仪是一种交 直流电两用电源的携带式测量噪声级的仪器 电路部分与声级计基本相同 不仅可以测得现场数据 而且可以同时分析和处理数据 25 5 2 2测量方法 5 2 2 1噪声测量的标准和规范5 2 2 2噪声测量的位置 1 对于一般的机械设备 应根据尺寸的大小作不同的处理 2 对于风机和压缩机等空气动力性机械 要测量进排气噪声 3 测点高度应以机器的一半高度为准 距离地面不得低于0 5米 测点 26 4 对于车间噪声测试 测点一般取在人耳处 5 对于厂区噪声测试 可以采用网格法布置 6 对于厂界噪声的测试 测点一般是沿厂界等间距布置 7 对于厂内外生活区环境噪声测试 测点一般选在室外距墙1米处 27 5 2 2 3影响噪声测量的环境因素 1 大气压力主要影响传声器的校准 2 温度典型的热敏元件是电池 3 风和气流环境噪声的测量一般在风速小于5m s的条件下进行 4 湿度若潮气进入电容式传声器并且凝结 则电容式传声器的极板与膜片就会产生放电现象 从而产生 破裂 与 爆炸 的声响 影响测量结果 28 5 传声器的指向性传声器在高频时具有较强的指向性 一般国产声级计 当在自由场条件下测量 传声器应指向声源 测试环境噪声时 可将传声器指向上方 6 反射原则上 测点位置应离开反射面3 5m以上 7 本底噪声现场测量时 应设法测量本底噪声 8 其他因素避免受强电磁场的影响 29 5 2 2 4噪声测量的度数与记录方法 1 对于稳态噪声和似稳态噪声 用慢挡直接读取表头指示值 若摆动超过5dB 则不能认为是稳态的 2 对于离散的冲击声 用脉冲声级计读取脉冲或脉冲保持值 3 对于间歇噪声 用快档读取每次出现的最大值 取平均 4 对无规则变动噪声 用积分式声极计直接读取等效声级和统计声级 30 5 2 2 5声学实验室 声学实验室 为了分析和研究噪声的特性及控制方法 需要建立配有可供实验使用的装置和仪器的声学环境 1 消声室和半消声室消声室相当于自由声场 声波沿着任意方向传播时接近于无反射状态 半消声室相当于半自由声场 31 消声室和半消声室主要用于噪声源的声功率级和指向性测定 传声器和扬声器自由场标定 灵敏度及频率特性的测试 磁带记录仪的重放分析 2 混响室混响室相当于扩散声场 与消声室完全相反 声波沿着任意方向的传播接近于全反射状态 主要用来测定材料的吸声和隔声性能 机械设备噪声的声功率级等 32 5 2 2 6材料吸声系数和声阻抗的测量 吸声系数和声阻抗是材料的重要声学性能 1 吸声系数的测量混响室法和驻波管法 混响室法测量材料的吸声系数是很复杂的 需要专用仪器和设备 所测的吸声系数是无规入射吸声系数 与实际使用情况比较接近 常为噪声控制工程所采用 33 驻波管法与混响室法相比 在使用仪器和设备 测量手续和计算方面都简便的多 不过 测量的吸声系数只限于声波垂直入射吸声材料表面上的吸收即正入射吸声系数 正入射吸声系数不能直接应用于实际工程中 对于有些材料 与无规入射吸声系数有一定换算 但与实际结果仍有差别 正入射吸声系数因取样面积小 测量结果稳定可靠 精度高 在选择吸声材料吸声性能时 常用作对比测量 2 材料声阻抗的测量在材料的声学性能方面 声阻抗率比吸声系数具有更重要的物理意义 34 5 2 2 7声功率级的测量方法 用声功率级来说明机械设备的声学性能 是比较客观和科学的 一般用声压级来表示机械设备的噪声 但声压级不但取决于检测者与声源之间的距离 也取决于声源所在的声学环境 声功率级是一个直接与机器本身有关而与所处具体环境无关的量 35 声功率级的测量方法主要有三种 自由场法 混响室法和标准声源法 1 自由场法国际标准ISO3744 3745 是利用消声室和半消声室的方法测定噪声源声功率级的标准 2 混响室法国际标准ISO3741 3742 3743 都是关于用混响室测定噪声源声功率级的标准 36 3 标准声源法标准声源是在一定频带内具有均匀声功率级的标准 特点是可用于各种声场 特别适用于现场设备的声功率测量 标准声源的使用方法有三种 置换法 并摆法和比较法 5 2 2 8频带声压级与A声级的换算可以通过查表换算 37 5 3噪声的控制技术 5 3 1吸声降噪5 3 1 1材料的声学分类和吸声结构 1 多孔吸声材料无机纤维材料 有机纤维材料 泡沫材料和吸声建筑材料 2 吸声结构常见的有穿孔板吸声结构 微穿孔板吸声结构 薄板和薄膜吸声结构 38 5 3 1 2吸声设计 1 设计原则吸声处理只能降低从噪声源发出的通过处理表面一次以上而到达接收点的反射声 2 基本设计公式 3 设计方法对受到已有声源干扰的房间进行改造 新建一个房间封闭噪声源 39 5 3 2隔声技术 隔声问题分两类 一是空气声的隔绝 一个是固体声的隔绝 影响隔声结构隔声性能的因素主要包括三个方面 一是隔声材料的品种 密度 弹性和阻尼等 二是构件的几何尺寸及安装条件 三是噪声源的频率特性 声场的分布及声波的入射角度 40 5 3 2 1隔声间 由不同隔声构件组成的具有良好隔声性能的房间即隔声间 隔声间一般采用封闭式的 要有足够隔声量的墙体及具有隔声性能的门窗 隔声间通常包括隔声 吸声 消声器 阻尼和减振等几种噪声处理设施的综合治理装置 是多声学构件的组合 41 1 隔声门 2 隔声窗多层窗应选用厚度不同的玻璃以消除吻合效应 多层窗的玻璃间要有较大的空气层 玻璃窗要严格密封 在边缘用橡胶条或毛毡条压紧 两层玻璃间不能有刚性连接 以防止 声桥 多层玻璃之间要有一定的倾斜度 朝声源一侧的玻璃要做成倾斜 以消除驻波 42 5 3 2 2隔声罩 隔声罩的技术措施简单 降噪效果好 在噪声控制工程中得到广泛应用 要注意 1 采用质轻 隔声性能良好 且应在结构上便于制造 安装和维修 2 用钢或铝板等轻薄材料作罩壁时 须在壁面上加筋 粘贴阻尼层 以抑制或减弱共振和吻合效应的影响 43 罩体与声源设备及其基座之间不能有刚性接触 以免形成 声桥 4 隔声门窗缝隙处必须密封 且有减振措施 5 罩内加吸声处理 可以用多孔松散材料 6 罩壳形状恰当 7 有些机器要考虑散热 罩壳不能全封闭 此时应增设消声器 44 5 3 2 3隔声屏障 是控制交通噪声污染的一个重要措施 声屏障的设计要注意 1 声屏障本身必须要有足够的隔声量 2 要配合吸声处理 3 主要用于阻断直达声 为防止声音发散 有多种形状 4 声屏障上开设观察窗时 注意密封 5 交通道路的声屏障 要注意视觉效果 6 对隔声要求不高的时候 可悬挂隔声门帘 45 5 3 2 4隔声设计 1 设计原则对车间内的独立强噪声源 可采用密封式隔声罩 活动密封式隔声罩以及局部隔声罩等 2 基本设计公式 3 设计方法 46 5 3 3消声器 消声器用来降低气流噪声的装置5 3 3 1阻性消声器阻性消声器是一种能量吸收性消声器 在气流通过的途径上固定的多孔性吸声材料对声波的摩擦和阻尼作用将声能转化为热能 达到消声的目的 阻性消声器适合于消除中高频率的噪声 消声范围较宽 对低频噪声的消声效果较差 47 1 直管消声器适用于管道截面尺寸不大的低风速管道 2 片式消声器适用于流量较大 需要足够大通风面积的通道 3 折板式消声器 4 迷宫式消声器 5 蜂窝式消声器 6 声流式消声器 7 盘式消声器 48 5 3 3 2抗性消声器 抗性消声器与阻性消声器不同 它不使用吸声材料 而是在管道上接截面突变的管段或旁接共振腔 利用声阻抗失配 使某些频率的声波在声阻抗突变的截面上发生反射 干涉等现象 从而降低由消声器向外辐射的声能 适合于消除低中频率的窄带噪声 对宽带高频噪声则效果较差 因此常用来消除内燃机排气噪声等 常用的抗性消声器主要有扩张室式和共振腔式两大类 49 5 3 3 3阻抗复合式消声器 阻性消声器的有效消声频率是中高频噪声 抗性消声器适用于消除低中频噪声 阻抗复合式消声器 是按阻性与抗性两种消声原理 通过适当结构组合而构成的 50 5 3 3 4微穿孔板消声器 微孔板消声器是我国研制成功的新型消声器 起到阻抗复合式消声器