北京大学环境工程概论_第六章_噪声污染-2

6 5 4声音在空气中的传播 1 大气条件的影响在安静 等方向性的空气中声音能量的吸收是通过分子激发 氧分子的松弛 在很低的温度下则是通过空气的热传导和粘性作用进行的 分子激发是噪声频率 湿度 温度的复杂函数 通常 我们可以说 湿度下降时 声音的吸收增加 当温度上升到约10 20 时 与噪声的频率有关 声音的吸收会增加 超过25 时则吸收下降 在较高的频率时 声音的吸收也较高 温度的垂直分布会极大地改变声音的传播路径 如果有超绝热递减率存在 则声音传播线会向上弯曲并形成噪声阴影区 如果有逆温层存在 则声音传播线将折回地面 这样会导致声级增加 这种效应在短距离内可忽略 但在距离超过800m时 则声级增加会超过10dB 类似地 风速梯度会改变噪声传播的途径 声音会随风弯曲向下行进 当声音逆风向时则会向上弯曲 当声波向下弯曲时 声级不增加或增加不大 但是 当声波向上弯曲时 声级会显著地降低 2 基本点声源模式一个声功率级为Lw的方向性声源对接受体产生声压级 并可用下列方程式来估算 Lp Lw DI 20lgr 11 Ae这就是基本点声源方程式 除去最后一项 Ae 后 则是修正的反二次方定律 Ae项是声波除发散外的附加衰减 excessattenuation 它由环境条件引起 单位为dB Ae项可进一步分为以下六项 Ae1 当环境温度和压力引起 c值与400kg m2 s 的值明显不同时 例如温度为38 9 压力为101 325kPa时所引起的 c偏离400kg m2 s 的差值效应 单位为dB Ae2 在空气中吸收而造成的衰减 dB Ae3 由雨水 冰雹 雪或雾所造成的衰减 dB Ae4 由障碍物所造成的衰减 dB Ae5 由草皮 灌木和树木所造成的衰减 dB Ae6 由风 温度梯度 大气紊流 地面特征等造成的衰减和波动 dB 通过计算由于温度和压力改变所造成的密度改变 见第5章 气体定律 可以计算出 c值偏离400kg m2 s 造成的差异效应 温度变化对声速 c 的影响可利用式计算求得 Ael可计算如下 Ae1 10lg c 400 温度为20 C时 可利用下式计算Ae2 式中 f 波段的几何平均频率 Hz r 声源和受体间的距离 m 相对湿度 在其他温度 20 C 10 C 时 可利用下式近似解计算 Ae2 式 在20 C和 50 时的衰减 dB 对应于T的单位为 C时 其值 4 10 6 T T 20 C 因雨 雾 冰雹 雪等造成的过度衰减还没有得到深入研究 Ae3在雾中为0 5dB 1000m 但一般保守的估算中视其为零 因障碍物造成的衰减Ae4是路径长度和声音波长的复杂函数 草皮 灌木及树木的吸声资料 Ae5 不易进行简单推算 其衰减范围为0 30dB 100m 这些方面的分析超出本书的范围 风及其稳定度的影响可分为接受者在顺风处和逆风处来讨论 在顺风的情形下 可用 图7 32 来估算Ae6 在逆风的情形下 表7 8 考虑一个夜晚和两个白天的条件 X0的量是从噪声源到阴影区边缘距离的估计值 如 图7 33 所示 阴影区边缘表示声波因受风和温度影响而开始偏向的位置 当X0确定后 可用 图7 34 来选择衰减值 3 未知的声功率级很多噪声源的功率级Lw数据不容易得到 而在某些给定距离和角度的声压级数容易得到 利用现有的测量值 我们可以得到 Lp1 在距离声源r1 角度为 处所测量的声压级 dB Lp2 在距离声源r2 角度为 处所测量的声压级 dB Ae 从距离r1到r2之间的衰减 dB 6 6噪声控制6 6 1声源 途径 接受者概念如果你遇到一个噪声问题 并且要解决这个问题 你必须找出噪声形成什么样的干扰 噪声来自什么地方 噪声的传播方式以及如何控制它 一个直接的方法就是从三个基本要素 即噪声源 传播途径和对接受者或听众的影响来调查噪音问题 噪声源可能是一台或多台辐射噪声或振动能的机械装置 几台家用电器或机器运行时就有可能产生噪声 噪声最明显的传播途径是在空气中以直线运动方式直接从声源传送到听众 接受者可以是一个人 一个班级的学生或整个社区 解决一个给定的噪声问题 需要改变或改善以下三个基本要素或其中之一 1 改善噪声源以减少噪声的输出 2 改变或控制传播路径和环境以减小到达听众的噪声级 3 给接受者个人提供防护用具 6 6 2通过设计控制噪声源 1 减少冲击力许多机器和设备零件间会因强烈的碰撞而产生噪声 通常这些碰撞或撞击是机器工作所必需的 2 降低速度和压力降低机器和机械系统的旋转和运动部件的速度 可以使其运行更平稳 发出的噪声更小 同样地 降低空气 气体和液体循环系统的压力和流速 可以减小紊流度 使噪声辐射减少 3 降低摩擦阻力降低机械系统中转动 滑动和运动部件之间的摩擦 通常可以使运转更顺畅并降低噪声 同样 降低流体分配系统中的流动阻力也可以减少噪声 4 减少辐射面积一般而言 较大的振动部件会发出较大的噪声 安静的机械设计的首要法则就是在不损害其运行和结构强度的情况下 尽可能减少噪声辐射的有效表面积 以上要求可通过制造较小的元件 移去过多的材料或除去元件中的开口 沟槽或穿孔部分来实现 例如 用线网或金属织品来代替机器上较大 易振动的金属薄板安全装置 可大量减少表面积 从而降低噪声 5 减少噪声泄露降低机械系统中转动 滑动和运动部件之间的摩擦 通常可以使运转更顺畅并降低噪声 同样 降低流体分配系统中的流动阻力也可以减少噪声 6 隔离和减振元件在简单的机器中 从某个运动部件产生的振动能 会通过机械结构传递并作用到其他部件和表面 并使其产生振动 发出声响 通常产生的振动和声音 其强度比原来的还要大 一般而言 振动问题可分成两个部分来考虑 首先 必须防止在振源和辐射能量的表面之间进行能量传递 第二 必须分散或减弱机器结构中某处的能量 前者称作隔离 后者称作减振 7 消声器和弱声器消声器 muffler 和弱声器 silencer 之间没有明显的区别 通常它们可以互用 事实上 它们是声音过滤器 用于降低流体流动时产生的噪声 这些装置基本上分为两类 吸收消声器和反应消声器 吸收消声器的噪声降低方式主要由可吸收声音的纤维或多孔性材料决定 反应消声器则由其几何形状决定 即通过反射或扩散声波 使产生的声波自身破坏而降低噪声 6 6 3在声音传播途径上控制噪声可通过以下几种方法来实现 沿声音传播途径吸收声音 在传播途径上放置反射障碍物 使声音向其他方向偏转 将声音容纳在声音隔离系统内 6 6 4通过调整控制噪声 1 转动部件的平衡 机械噪声主要来自非平衡部件的转动 2 降低摩擦阻力 对于所有的转动 滑动或咬合部件的接触点 必须经常清洁和润滑 以减少噪声 3 应用减振材料 三种调整震动的减振材料包括 液体乳胶 橡胶衬垫 毛毡 粘性胶带或纤维板等 粘弹性金属薄板或复合材料等 4 将泄露噪声封闭 5 进行日常维护 比如路面的保养和维护有利于降低汽车轮胎的噪声 6 6 5保护接受者当需要暴露在强烈的噪声场所 且前面讨论的措施均不切合实际时 必须采取措施保护这些操作者