吸声降噪处理PPT课件.ppt

环境噪声控制工程 1 Chapter7吸声降噪技术 7 1吸声材料的分类和吸声性能的评价7 2多孔性吸声材料7 3共振吸声结构7 4室内声场和吸声降噪7 5吸声设计 2 7 1吸声材料的分类和吸声性能的评价 7 1 1吸声材料的分类7 1 2吸声性能评价量 3 7 1 1吸声材料的分类 吸声材料 多孔性吸声材料 共振吸声结构 特殊吸声结构 纤维状 颗粒状 泡沫状 穿孔板共振吸声结构 单个共振器 空间吸声体 吸声尖劈 薄膜共振吸声结构 薄板共振吸声结构 4 多孔性吸声材料 共振吸声结构 只能降低室内噪声 可降低4 12分贝 吸声种类 多孔性吸声材料 共振吸声结构吸声性能 多孔性吸声材料 中高频噪声为主 共振吸声结构 低频噪声为主 5 7 1 2吸声性能评价量 1 吸声系数2 吸声系数的分类和测量3 吸声性能的单值评价量 6 1 吸声系数 定义 材料吸收的声能与入射到材料上的总声能的比值 7 声阻抗 a 声阻抗 媒质在一定表面上声阻抗是该表面上有效平均声压与通过该表面上的有效体积速度的比值 b 声阻抗率 媒质上某点的声阻抗率是媒质中某一点的有效声压与该点的有效质点速度的比值 8 声阻抗 声阻 反映材料阻性的影响 声抗 反映材料惯性和弹性的影响 和频率成一定的函数关系 声抗 声阻 表示材料的频率选择性 9 声阻抗 c 声学意义 对自由平面声波 平面声波从空气中入射到材料表面时 10 2 吸声系数的分类和测量 a 分类 考虑到入射方向的不同 分为 垂直入射吸声系数数斜入射吸声系数无规入射吸声系数 11 1 驻波管法测吸声系数的测试原理 12 1 驻波管法测吸声系数的测试原理 13 2 传递函数法垂直入射吸声系数测量原理 P164 3 混响室法测吸声系数的测试原理 混响时间 声压级衰减60分贝的时间 房间内吸声量与混响时间有关 式中 m 空场混响室条件下的声强衰减系数 s 试件的面积 14 3 混响室法测吸声系数的测试原理 安装吸声材料前后 房间的总吸声量的变化可表示为 若两次测量时间间隔短及室内温 湿度相差很小 可认为 所以 被测材料的吸声系数可表示为 15 3 混响室法测吸声系数的测试原理 被测材料的的吸声系数可表示为 16 材料吸声性能的测量 常用两种测量方法的比较 17 混响室法测吸声系数与驻波管法测吸声系数的换算 P166表7 2 18 3 吸声性能的单值评价量 考虑到频率特性 1 平均吸声系数 材料在不同频率的吸声系数的算术平均值 倍频程从125Hz 4000Hz共6个倍频程 1 3倍频程从100Hz 5000Hz共18个倍频程 2 降噪系数 是指250 500 1000和2000Hz的频率下测得 4个倍频带 的吸声系数的算术平均值 19 3 吸声量 表示方法 一个房间的总吸声量 房间的平均吸声系数 20 7 2多孔吸声材料 7 2 1多孔性吸声材料的吸声机理7 2 2多孔性吸声材料构造特性7 2 3多孔性吸声材料的吸声特性7 2 4影响多孔性吸声材料的吸声性能的因素 21 几种多孔性吸声材料 1 表面多孔 2 内部空隙率高 3 孔与孔相互连通 作为多孔吸声材料必须具备的条件 22 7 2 1吸声机理 粘滞性热传导效应 23 7 2 2多孔性吸声材料构造特性 材料的孔隙率要高 一般在70 以上 多数达到90 左右 孔隙应该尽可能细小 且均匀分布 微孔应该是相互贯通 而不是封闭的 微孔要向外敞开 使声波易于进入微孔内部 24 7 2 3多孔吸声材料的吸声特性 图吸声材料的频谱特性曲线 25 7 2 4影响多孔性吸声材料吸声性能的因素 1 材料的空气流阻 2 材料孔隙率与平均密度的影响 3 材料厚度的影响 4 材料后空气层的影响 5 材料装饰面的影响 6 温度 湿度的影响 26 1 材料的空气流阻 Rf 定义 在稳定气流状态下 吸声材料中的压力梯度与气流线速度之比 比流阻 指单位厚度材料的流阻 过高 空气穿透力降低 过低 因摩擦力 粘滞力引起的声能损耗降低 吸声性能下降 27 1 材料的空气流阻 Rf 1 低流阻3 高流阻 图7 7多孔性吸声材料流阻与吸声系数的关系 28 2 材料孔隙率与密度的影响 孔隙率 材料中的空气体积与材料的总体积的比值 1 孔隙率与材料的空气流阻有关2 孔隙率与空隙的组织结构有关 29 2 材料平均密度的影响 图7 95cm厚超细玻璃棉的密度变化对吸声系数的影响 30 3 材料厚度的影响 31 4 材料后空气层的影响 1空气层厚度为0 2空气层厚度为100mm 3空气层厚度为300mm 32 5 材料装饰面的影响 作用 保护吸声材料 防止污染环境 种类 护面网罩 纤维布 塑料薄膜和穿孔板等 要求 要有良好的通气性 33 6 温度 湿度的影响 34 常用吸声材料的使用情况 35 7 3共振吸声结构 特点 低频吸收性能好 装饰性强 强度足够 声学性能易于控制 7 3 1概述 36 7 3 2常用共振吸声结构 1 薄板与薄膜共振吸声结构 2 穿孔板吸声结构 3 微穿孔板吸声结构 37 1 薄板与薄膜共振吸声结构 结构 吸声机理系统共振频率 吸声频带 80 300Hz 用于低频吸声吸声系数 0 2 0 5薄板厚度 3 6mm空气层厚度D 3 10cm 空气层 薄板材料 薄板吸声结构 38 薄膜吸声结构 系统共振频率 空气层 膜状材料 吸声频带 200 1000Hz 吸声系数 0 3 0 4作为中频范围的共振吸声结构 39 薄板或薄膜共振吸声结构设计基本方法 40 薄板或薄膜共振吸声结构设计基本方法 1 根据需要确定最大吸声频率 以其为共振频率 确定选用材料及空气层厚度 板厚取3 6mm 空气层厚度取30 100mm 共振吸声频率约在80 300Hz之间 吸声系数一般为0 2 0 5 2 薄板的种类 41 吸声性能的改善方法有哪些 42 2 穿孔板吸声结构 单腔共振吸声结构 43 单孔时系统共振频率 式中 C 声波速度 m s S 颈口面积 V 空腔体积 开口末端修正量 m 颈的有效长度 m 可用下式求得 圆孔 式中 t 颈的实际长度 m d 孔口直径 m 当空腔内壁贴多孔材料时 44 式中 单个空腔共振吸声结构的最大吸声量 共振频率时 45 2 穿孔板吸声结构 多孔时系统共振频率 46 3 穿孔板吸声结构 穿孔率 P 穿孔面积 总面积穿孔面积越大 吸声频率越高 吸声频带 低中频噪声 吸声系数 0 4 0 7薄板厚度 2 5mm孔径 2 4mm穿孔率 1 10 空腔深度 10 25cm 47 3 微穿孔板吸声结构 系统共振频率 共振时最大吸声系数 式中 D 腔深 穿孔板与后壁的距离 mm m 相对声质量 r 相对声阻 C 声速 m s 48 2020 1 8 49 3 微穿孔板吸声结构 特点 吸声频带较宽 可用于高温 潮湿 腐蚀性气体或高速气流等其它材料及结构不适合的环境中 结构简单 设计理论成熟 吸声结构的理论计算与实测值接近 50 7 3特殊吸声结构 7 3 1空间吸声体7 3 2吸声尖劈 51 7 3 1空间吸声体 特点 悬空悬挂 吸声性能好 节约吸声材料 便于安装 装拆灵活 52 7 3 2吸声尖劈 53 7 3 2吸声尖劈 54 7 4室内声场和吸声降噪 自由声场 扩散声场 房间内声能密度处处相同 而且在任一受声点上 声波在各个传播方向作无规分布的声场叫扩散声场 室内声场 直达声场 混响声场 55 7 4 1室内声的声能密度和声压级 1 直达声场距点声源r处的声强为 声源的指向性因数 点声源位于自由场空间 1 置于无穷大刚性平面上 2 声源置于两个刚性平面的交线上 4 声源置于三个刚性反射面的交角上 8 距点声源r处的声压及声能密度为 56 声源的指向性因数 57 1 直达声场 声压级的计算 58 2 混响声场 自由程 声波每相邻两次反射所经过的路程称作自由程 平均自由程 室内自由程的平均值 声速为c时 声波传播一个自由程所需的时间为 单位时间内平均反射次数为 59 2 混响声场 单位时间声源向室内贡献的混响声为 混响声的声能密度为 反射一次 壁面吸收的声能为 单位时间内壁面吸收的声能为 稳态时 60 2 混响声场 室内的混响声能密度为 设 混响声场中的声压为 61 2 混响声场 相应声压级为 62 3 总声场 室内声场的总声能密度 室内声场的声压 室内声场的声压级 63 室内声压级的计算 64 4 混响半径 当直达声与混响声的声能相等时的距离称为临界半径 1时的临界半径称为混响半径 意义 当受声点与声源的距离小于临界半径时 吸声处理的降噪效果不大 当受声点与声源的距离大大超过临界半径时 吸声处理才有明显的效果 65 7 4 2室内声衰减和混响时间 1 室内声衰减 2 混响时间 定义 当声源停止发声后声能密度衰减到原来的百万分之一 即声压级下降60dB所需的时间 叫做混响时间 Sabine公式 当 0 2时 V 房间容积 m3A 室内总吸声量 m2 66 设稳态声场的平均声能密度为 声源停止时刻t 0 房间的平均吸声系数为 则声音经第一次反射后的平均声能密度降低为 第二次反射后为 经n次反射后 单位时间反射的次数 t秒时间内发生反射的总次数为 此时室内平均声能密度为 67 根据混响时间的定义得 由此解得 取c 344m s 得C F Eyring公式 当平均吸声系数 0 2时 上式可简化为 Sabine公式 68 以上公式只考虑了房间壁面的吸收作用 如果考虑空气的吸声 经空气吸收后 声能密度降低为原来的 则 69 根据混响时间的定义得 70 由此解得 Eyring Millington公式 71 4 混响时间计算 C F Eyring公式 赛宾公式 Eyring Millington公式 当 0 2时 当 0 2时 72 7 4 3吸声降噪 设R1 R2分别为室内设置吸声装置前后的房间常数 则距声源r处相应的声压级分别为 吸声前后的声压级之差 即吸声降噪量为 73 7 4 3吸声降噪 吸声前后的声压级之差 即吸声降噪量为 在声源附近 直达声占主要地位 即 当受声点离声源较近时 降噪量很小 74 7 4 3吸声降噪 当受声点离声源较远时 混响半径以外 降噪量可简化为 由于房间内吸声系数均较小 上式可简化为 75 7 4 3吸声降噪 由于 76 7 4 3吸声降噪P192 表数据反映了什么问题 77 7 4 4吸声减噪设计 7 4 4 1吸声设计原则7 4 4 2吸声设计程序7 4 4 3吸声设计举例 78 吸声降噪效果的计算 1 室内的声压级 2 吸声降噪的计算a一个声源 b 多个声源 79 7 4 4吸声减噪设计 7 4 4 1吸声设计原则 1 先对声源进行隔声 消声等处理 如改进设备 加隔声罩 消声器或建隔声墙 隔声间等 2 只有当房间内平均吸声系数很小时 采取吸声处理才能达到预期效果 单独的风机房 泵房 控制室等房间面积较小 所需降噪量较高 宜对天花板 墙面同时作吸声处理 车间面积较大时 宜采用空间吸声体 平顶吸声处理 声源集中在局部域时 宜采用局部吸声处理 并同时设置隔声屏障 噪声源比较多而且较分散的生产车间宜作吸声处理 80 7 4 4 1吸声设计原则 3 在靠近声源直达声占支配地位的场所 采取吸声处理措施 不能达到理想的降噪效果 4 通常吸声处理只能取得4 12的降噪效果 通过吸声处理 想得到更大的降噪效果 往往是不现实的 5 一般若噪声中 高频成分很强 可选用多孔吸声材料 若中 低频成分很强 可选用薄板共振吸声结构或穿孔板共振吸声结构 若噪声中各个频率成分都很强 则可选用复合穿孔板或微穿孔板吸声结构 这都不是绝对的 常常要把几种方法结合在一起 力争达到最好的吸声效果 81 7 4 4 1吸声设计原则 6 在选择吸声材料或结构时 还必须考虑到防火 防潮 防腐蚀 防尘等工艺要求 7 在选择吸声处理方式时 必须兼顾通风 采光 照明及装修 施工 安装的方便要求 同时还要省工 省料 考虑经济因素 82 7 4 4 2吸声设计程序 根据声源特性估算受声点的各频带声压级 确定各吸声面的吸声系数 了解环境特点 选定噪声控制标准 计算各频带所需吸声量 计算室内应有的吸声系数 确定受声点允许的噪声级和各频带声压级 选择合适的吸声材料 83 7 4 4 2吸声设计程序 1 确定吸声处理前室内的噪声级和各倍频带的声压级并了解噪声源的特性 选定相应的噪声标准 2 确定降噪地点的允许噪声级和各倍频带的允许声压级 计算所需吸声降噪量 Lp 3 根据降噪量值 计算吸声处理后应有的室内平均吸声系数 2 4 由室内平均吸声系数 2和房间可供设置吸声材料的面积 确定吸声面的吸声系数 5 由确定吸声面的吸声系数 选择合适的吸声材料或吸声结构 类型 材料厚度 安装方式等 84 7 4 4 3吸声设计举例 例1 工程名称 某车间房间情况 8m 6m 4m 内墙均为砖墙 表面粉刷 混凝土平顶 水磨石地面 墙上装有玻璃窗12 木门4 噪声源 在靠近6m 4m墙的中间部位 控制要求 距噪声源4m处符合NR60曲线 85 86 设计计算步骤 87 计算实例 例2 某厂控制室 房间尺寸为14m 10m 3m 房间在各个倍频程中心频率处的平均吸声系数列于下表中 噪声源为房间内的空调设备 位于10m 3m墙壁的中心部位 控制要求 距该空调7m处符合NR 50曲线 88 89 设计计算步骤为 90 设计计算步骤为 记录房间尺寸 体积 总表面积 噪声源的种类和位置等事项 在表的第一行记录噪声的倍频程声压级测量值 在表的第二行记录NR 50的各个倍频程声压级 对各个倍频程声压级由第一行减去第二行 当出现负值时记为0 混响时间的测量值记录在第四行