隔声技术PPT课件

1、环境噪声控制工程 Chapter 8 隔声技术 8.1 概述 8.2 隔声结构 8.3 隔声装置 8.4 隔声设计 8.1 概述 o 8.1.1 表示材料隔声性能的物理量 o 8.1.2 隔声结构的类型 o 8.1.3 隔声原理 8.1.1 表示材料隔声性能的量 1.透声系数 2.隔声量 3.隔声指数 4.插入损失 1.透声系数: 定义： 材料透射的声能与入射到材料上的总声能的材料透射的声能与入射到材料上的总声能的 比值。比值。透射系数越小，表示透声性能越差，透射系数越小，表示透声性能越差， 隔声性能越好。隔声性能越好。 2 2 i t i t i t p p I I W W 2.隔声量（透射

2、损失、传声损失） a.表示方法： t i t i t i p p W W I I TL dBTL lg20lg10lg10 )( 1 lg10 b.平均隔声量：在工程应用中，通常将中心频率为工程应用中，通常将中心频率为125125 至至4000 Hz4000 Hz的的6 6个倍频程或个倍频程或100100至至3150Hz3150Hz的的1616个个1 13 3倍频程倍频程 的隔声量作算术平均的隔声量作算术平均, ,叫平均隔声量叫平均隔声量 3.隔声指数（Ia） o1测得隔声结构的隔声量的 频率特性曲线 o2与参考折线比较，满足下 列两个条件的最高一条折 线的号数即为隔声指数值。 o任何1/3倍

3、频程上，曲线低 于参考折线的数值不能大 于8分贝； o全部16个1/3倍频程上，曲 线低于参考折线的差值之 和不能大于32分贝。 4. 插入损失 2 1 0 2 0 1 21 lg10lg10lg10 W W W W W W LLIL WW 插入损失定义为：离声源一定距离某处测得的隔插入损失定义为：离声源一定距离某处测得的隔 声结构设置前的声功率级声结构设置前的声功率级L LW1 W1和设置后的声功率级 和设置后的声功率级 L LW2 W2之差值，记作 之差值，记作ILIL，即：，即： 插入损失通常在现场用来评价隔声罩、 隔声屏障等隔声结构的隔声效果 8.1.2 隔声结构的类型 o 隔声墙 o

4、 隔声罩 o 隔声间 o 隔声屏障 一、声波透过单层匀质构件的传播一、声波透过单层匀质构件的传播 入射声波和质点速度方程入射声波和质点速度方程分别为：分别为： 空气反射声波和质点速度方程空气反射声波和质点速度方程分别为：分别为： xkt c P u i i1 11 cos xktPp rr1 cos xktPp ii1 cos xkt c P u r r1 11 cos pi pp p p r 2i 2r t D a o b c 1c1 1c12c2 在在固体媒质固体媒质中的中的透射波透射波及及反射波反射波的声压和质点的声压和质点 速度分别为：速度分别为： xktPp ii222 cos xk

5、t c P u i i2 22 2 2 cos xktPp rr222 cos xkt c P u r r2 22 2 2 cos 声波透过隔层后在另一侧的声波透过隔层后在另一侧的声压和质点速度声压和质点速度为：为： xktPp tt1 cosxkt c P u t t1 11 cos 由由x=0 x=0处界面上的处界面上的声压连续声压连续和和法向质点速度连续法向质点速度连续 条件可得到：条件可得到： riri PPPP 22 22 2 22 2 1111 c P c P c P c P riri 由由x=Dx=D处的处的声压连续声压连续和和法向质点速度连续法向质点速度连续条件得：条件得： D

6、ktPDktPDktP tri12222 coscoscos Dkt c P Dkt c P Dkt c P trt 1 11 2 22 2 2 22 2 coscoscos 将以上将以上4 4个等式联立求解，得到：个等式联立求解，得到： Dk c c c c Dk I 2 2 2 22 11 11 22 2 2 sincos4 4 如果如果D，即，即k2D 1，则，则sink2Dk2D，cosk2D1， 有由于有由于1c1 2c2，上式可简化为：，上式可简化为： 2 2 11 22 4 4 Dk c c I 令令m m2D D为为固体媒质固体媒质的的面密度面密度，公斤，公斤/ /米米2 2，

7、则有：，则有： 2 11 2 1 1 c m I 所以该所以该固体媒质固体媒质的隔声量为：的隔声量为： 2 11 2 1lg10 1 lg10 c M TL I 这即是隔声中常用的这即是隔声中常用的“质量定律质量定律”。公式表明：。公式表明：隔隔 声量与墙体质量和声音频率有关声量与墙体质量和声音频率有关。 8.1.3 隔声原理 1.质量定律： 声波垂直入射时，在一系 列假设的条件下： 2 11 )(1lg10 c fm TL 可近似为： 11 2 11 lg20lg10 c fm c fm TL 1.质量定律 o 物理意义：物理意义： 单层墙的隔声量与其单位面积的质量的对数成正单层墙的隔声量与

8、其单位面积的质量的对数成正 比；比； 声波的频率越高，隔声量越高声波的频率越高，隔声量越高。 o 将将1 1c c1 1=400=400代入代入： 5 .42lg20lg20fmTL 垂直入射 质量定律 共振基频共振基频 临界吻合频率 1.质量定律 o 无规入射时，经验公式：无规入射时，经验公式： 5 .47lg5 .18mfTL o 场入射场入射隔声量的经验公式：隔声量的经验公式： o 平均隔声量的经验公式：平均隔声量的经验公式： 5 .47lg20mfTL )/200(8lg16 )/200(14lg5 .13 2 2 mkgmmLT mkgmmLT 080度度 主要入射频率主要入射频率1

9、003200Hz 2.吻合效应 o 吻合效应：因入吻合效应：因入 射角度造成的声射角度造成的声 波作用与隔墙中波作用与隔墙中 弯曲波传播速度弯曲波传播速度 相吻合而使隔声相吻合而使隔声 量降低的现象。量降低的现象。 o 特殊的共振效应特殊的共振效应 o 固体介质既有纵固体介质既有纵 向的弹性压缩向的弹性压缩, 又有横向的弹性又有横向的弹性 切变切变 如果一声波以一定角度如果一声波以一定角度投射到构件上时，若发生吻合效投射到构件上时，若发生吻合效 应，则有：应，则有： 频率是产生吻合效应最低得 相应得频率时当 或 0 , sin cb bb f 1 1）当入射波频率）当入射波频率高于高于b b对

10、应的频率时，均有其相应对应的频率时，均有其相应 的的吻合角度吻合角度产生吻合效应；产生吻合效应； 2 2）当入射波频率）当入射波频率低于低于b b对应的频率时，即相应的波对应的频率时，即相应的波 长长大于自由弯曲波长大于自由弯曲波长b b时，由于时，由于sinsin值不可值不可 能大于能大于1 1，便不会产生吻合效应。，便不会产生吻合效应。 b b为薄板为薄板自由弯曲波长自由弯曲波长 o 近似为：近似为：0.3 (1-2 2) ) 1 2 2 2 2 )1 (12 sin2ED c fc ED c ED c fc 22 556. 0 12 2 临界吻合频率：能产生吻合效应的最低入射频率。可表示

11、为：临界吻合频率：能产生吻合效应的最低入射频率。可表示为： D墙厚度墙厚度 c声速声速 E杨氏模量杨氏模量 墙密度墙密度 泊松比泊松比, ,横向应变与纵向应变之比横向应变与纵向应变之比 问题问题 o 要使隔声量大，选择什么样的墙要使隔声量大，选择什么样的墙？ 密度？厚度？密度？厚度？ 答案答案 o 根据质量作用定律应选密度大，厚度大，这根据质量作用定律应选密度大，厚度大，这 样一来，面密度就大样一来，面密度就大 o 但是，厚度大，吻合频率会降的很低，不利但是，厚度大，吻合频率会降的很低，不利 于隔声于隔声 o 密度大要考虑是否声速是否也大密度大要考虑是否声速是否也大 2.吻合效应 共振基频 临

12、界吻合频率 8.2 隔声结构 o 8.2.1 单层匀质隔声墙单层匀质隔声墙 o 8.2.2 双层隔声墙双层隔声墙 o 8.2.3 复合隔声结构复合隔声结构 8.2.1单层匀质隔声墙 共振基频 临界吻合频率 8.2.2 双层隔声墙 1.隔声特性 1.隔声特性 a a双层墙无吸声材料双层墙无吸声材料 b-b-双层墙有少量吸声材双层墙有少量吸声材 料料 c c双层墙铺满吸声材料双层墙铺满吸声材料 d d双层墙双层墙 e e 单层墙单层墙 2.共振频率的确定 21 0 0 11 D2mm c f 产生共振时， 共振频率为 D D 两隔墙之间得距离两隔墙之间得距离 0 0 空气的密度 空气的密度 3.隔

13、声量的估算: o 入射声波频率低于共振频率入射声波频率低于共振频率： 2 0 1lg10 c m TL o 入射声波频高于共振频率：入射声波频高于共振频率： )2lg(20)2(lg10 21 2 4 0 kDTLTLkD c m TL o 入射声波频高于共振频率： 2 0 1lg10 c m TL 2 0 2 2lg20 c m TL 当kD=n时,即D是半波长 整数倍 当kD=(2n+1)/2时,即D是 1/4波长奇数倍,比单独隔 声量之和再加6dB 3.隔声量的估算: o 经验公式经验公式： TLfmmTL30lg16lg16 21 o 平均隔声量：平均隔声量： 2 2121 2 212

14、1 /200,14lg16 /200,8lg16 mkgmmTLmm mkgmmTLmm LT TLTL为空气层附加隔声量为空气层附加隔声量 8.2.3 复 合 隔 声 结 构 坚实坚实 薄板薄板 护面护面 层层 阻阻 尼尼 材材 料料 吸吸 声声 材材 料料 多层复合隔声结构特点多层复合隔声结构特点 o 分层材料的阻抗各不相同，使声波在各层界面分层材料的阻抗各不相同，使声波在各层界面 上，产生多次反射，透射能量就小上，产生多次反射，透射能量就小 o 夹层材料的阻尼和吸声作用，致使声能衰减，夹层材料的阻尼和吸声作用，致使声能衰减， 并减弱共振与吻合效应；并减弱共振与吻合效应； o 使用厚度和材

15、质不同的多层结构，可以错开共使用厚度和材质不同的多层结构，可以错开共 振与临界的吻合频率，振与临界的吻合频率，改善共振区与吻合区的改善共振区与吻合区的 隔声低谷效应。隔声低谷效应。 8.3 隔声装置 o8.3.1 隔声间 o8.3.2 隔声罩 o8.3.3 隔声屏障 8.3.1 隔声间 o 在在高噪声环境下高噪声环境下，建造一个具有良好的隔声性，建造一个具有良好的隔声性 能的控制室，能有效地减少噪声对操作入员的能的控制室，能有效地减少噪声对操作入员的 干扰；干扰； o 另一种情况是另一种情况是声源较多声源较多，采取单一噪声控制措，采取单一噪声控制措 施不易奏效，或者采用多种措施治理成本较高，施

16、不易奏效，或者采用多种措施治理成本较高， 就把声源围蔽在局部空间内就把声源围蔽在局部空间内，以降低噪声对周，以降低噪声对周 围环境的污染。围环境的污染。 8.3.2 隔声间 o 这些由这些由隔声构件组成隔声构件组成的具有良好隔声性的具有良好隔声性 能的房间统称为隔声间或隔声室。能的房间统称为隔声间或隔声室。 o 隔声间一般采用封闭式的，它除需要有隔声间一般采用封闭式的，它除需要有 足够隔声量的墙体外，还需要设置具有足够隔声量的墙体外，还需要设置具有 一定隔声性能的门、窗等。一定隔声性能的门、窗等。 8.3.1 隔声间 1. 隔声间的结构 2. 隔声门 2. 隔声门 3. 隔声窗 3. 隔声窗

17、o 隔声窗与普通窗户相隔声窗与普通窗户相 比有什么特点？比有什么特点？ 3. 隔声窗 设计隔声窗应该注意以下几方面：设计隔声窗应该注意以下几方面： o 多层窗应选用厚度不同的玻璃板以消除调频吻多层窗应选用厚度不同的玻璃板以消除调频吻 合效应。合效应。 o 多层窗的玻璃板之间要有较大的空气层。多层窗的玻璃板之间要有较大的空气层。 o 多层窗玻璃板之间要有一定的倾斜度，朝声源多层窗玻璃板之间要有一定的倾斜度，朝声源 一面的玻璃做成倾斜，以一面的玻璃做成倾斜，以消除驻波消除驻波。 o 玻璃窗的密封要严，在边缘用橡胶条或毛毡条玻璃窗的密封要严，在边缘用橡胶条或毛毡条 压紧，这不仅可以起密封作用，还能起

18、有效的压紧，这不仅可以起密封作用，还能起有效的 阻尼作用，以减少玻璃板受声激振透声。阻尼作用，以减少玻璃板受声激振透声。 o 两层玻璃间不能有刚性连接，以防止两层玻璃间不能有刚性连接，以防止“声桥声桥”。 4. 隔声间的声学评价 a.组合墙的平均隔声量： n i i n i ii S S 1 1 n i TL i n i i i S S LT 1 1 . 0 1 10 lg10 1 lg10 i TL i i i 1 . 0 10 1 lg10TL 课堂习题 例：某隔声间对噪声源一侧用一堵例：某隔声间对噪声源一侧用一堵22m22m2 2的隔声的隔声 墙相隔，该的传声损失为墙相隔，该的传声损失为

19、50dB50dB，在墙上开一，在墙上开一 个面积为个面积为2m2m2 2的门，该门的传声损失为的门，该门的传声损失为20dB20dB， 又开了一个面积为又开了一个面积为4m4m2 2的窗户，该窗户的传的窗户，该窗户的传 声损失为声损失为30dB30dB。求开了门窗之后使墙体的隔。求开了门窗之后使墙体的隔 声量下降了多少？声量下降了多少？ 解解：由：由传声损失传声损失可知，可知，墙、门和窗墙、门和窗的透射系数分别为的透射系数分别为1010-5 -5、 、 1010-2 -2和 和1010-3 -3，所以 ，所以隔声墙组合体隔声墙组合体的的平均透射系数平均透射系数为：为： 总 窗窗门门墙墙 S S

20、SS 001101. 0 22 4102101610 325 dBTL6 .29 001101. 0 1 lg10 1 lg10 则组合体的隔声量比原墙的隔声量下降了：则组合体的隔声量比原墙的隔声量下降了： dBTLTL4 .216 .2950 墙 4. 隔声间的声学评价隔声间的声学评价 b.插入损失插入损失： lg10lg10 21 LT S A LTLLIL :隔声间的平均隔声量隔声间的平均隔声量 ：隔声间的总吸声量隔声间的总吸声量 S: : 隔声间的隔声间的内表面总面积内表面总面积 LT 4. 隔声间设计要点 合适的材料合适的材料 孔洞和缝隙的影响孔洞和缝隙的影响 通风换气口的设计通风换

21、气口的设计 8.3.2 隔声罩 o 隔声罩是噪声控制设计中常被采用的设备，隔声罩是噪声控制设计中常被采用的设备， 例如空压机、水泵、鼓风机等高噪声源，例如空压机、水泵、鼓风机等高噪声源， o 如果具体积小，形状比较规则或者虽然体积如果具体积小，形状比较规则或者虽然体积 较大，但空间及工作条件允许，较大，但空间及工作条件允许，可以用隔声可以用隔声 罩将声源封闭在罩内，以减少向周围的声辐罩将声源封闭在罩内，以减少向周围的声辐 射：射： 8.3.2 隔声罩 1.主要结构形式： 活动密封型 固定密封型 局部开敞型 通风散热型 1.隔声罩主要结构形式 局部开敞型 固定密封型 1.隔声罩主要结构形式 活动

22、密封型通风散热型 2. 隔声罩的基本构造 2. 隔声罩的基本构造 3. 隔声罩的声学评价隔声罩的声学评价 隔声罩的插入损失 全封闭的隔声罩的插入损失：全封闭的隔声罩的插入损失： lg10)lg(10 )1lg(10)101lg(10 1 . 0 TLIL IL TL TL :隔声罩罩壁的隔声量隔声罩罩壁的隔声量 ：内饰吸声材料的吸声系数：内饰吸声材料的吸声系数 罩内吸声的影响罩内吸声的影响 TL TL TL 隔声罩的插入损失 局部封闭的隔声罩的插入损失：局部封闭的隔声罩的插入损失： 1 1 . 0 0 10 101 1 lg10lg10 SS SS TLIL TL TL :隔声罩罩壁的隔声量隔

23、声罩罩壁的隔声量 ：内饰吸声材料的吸声系数：内饰吸声材料的吸声系数 S0: : 非封闭总面积，非封闭总面积，S : :封闭总面积封闭总面积 4. 隔声罩的设计要点 选择适当的材料和形状（减少方形）选择适当的材料和形状（减少方形） 罩壁采用轻薄材料时，壁面上适当处理罩壁采用轻薄材料时，壁面上适当处理 （减弱共振，吻合效应）（减弱共振，吻合效应） 隔声罩的密封隔声罩的密封 隔声罩的内表面隔声罩的内表面 隔声罩得隔振措施隔声罩得隔振措施 课堂习题 例：用例：用2mm2mm厚的钢板做一隔声罩。已知钢板的厚的钢板做一隔声罩。已知钢板的 传声损失为传声损失为29dB29dB，钢板的平均吸声系数为，钢板的平

24、均吸声系数为 0.010.01。由于隔声效果不理想而进行了改进，。由于隔声效果不理想而进行了改进， 在隔声罩内作了吸声处理，使平均吸声系数在隔声罩内作了吸声处理，使平均吸声系数 提高到提高到0.60.6。求改进后的隔声罩的实际隔声。求改进后的隔声罩的实际隔声 值提高了多少？值提高了多少？ 解解：罩内未做吸声处理时，根据公式：罩内未做吸声处理时，根据公式： aTL S A TLILlg10lg10 dBIL9202901. 0lg1029 1 罩内做吸声处理后，则：罩内做吸声处理后，则： dBIL272296 . 0lg1029 2 所以，改进后隔声罩的实际隔声量所以，改进后隔声罩的实际隔声量比

25、改进前提高比改进前提高的的dBdB数为：数为： dBILIL18927 12 8.3.3 隔声屏障 o 在声源与接收点之间设置障板，阻断声波的在声源与接收点之间设置障板，阻断声波的 直接传播，以降低噪声，这样的结构称声屏直接传播，以降低噪声，这样的结构称声屏 障。障。 o 噪声在传播送径中遇到障碍物，若障碍物噪声在传播送径中遇到障碍物，若障碍物 尺寸远大于声波波长时，尺寸远大于声波波长时，大部分声能被反射大部分声能被反射 和吸收，一部分绕射和吸收，一部分绕射，于是在障碍物背后一，于是在障碍物背后一 定距离内形成定距离内形成声影区声影区 o 声屏障将声源和保护目标隔开，使保护目标声屏障将声源和保

26、护目标隔开，使保护目标 落在屏障的声影区内落在屏障的声影区内 8.3.3 隔声屏障 定义： 2 N SPOPSO 8.3.3 隔声屏障 8.3.3 隔声屏障 2 333 222 111 N SPPOSO SPPOSO SPPOSO a.有限长薄屏障： 首先计算三个传播逾径的声程差和相应的菲 涅尔数N1、N2、N3； 8.3.3 隔声屏障 1 , 203 1 lg10 N A baroct 声屏障引起的衰减量计算：声屏障引起的衰减量计算： 当声屏障很长当声屏障很长 时：时： 321 , 203 1 203 1 203 1 lg10 NNN A baroct 8.3.3 8.3.3 隔声屏障隔声屏

27、障 8.3.3 隔声屏障隔声屏障 b.b.无限长薄屏障：无限长薄屏障： 首先计算菲涅尔数首先计算菲涅尔数N N； 由图查出衰减量。由图查出衰减量。 隔声屏障的基本形式 隔声屏障的声学评价 点声源无限长声屏障绕射声衰减点声源无限长声屏障绕射声衰减 线声源无限长声屏障绕射声衰减绕射声衰减 2. 隔声屏障的声学评价插入损失 max )(地吸地障 （反）（透）（绕） gs rtd LL LLLIL 3. 隔声屏障设计要点 声屏障的隔声量应比设计目标值大声屏障的隔声量应比设计目标值大 声屏障应有足够的高度声屏障应有足够的高度 声屏障应尽量靠近噪声源声屏障应尽量靠近噪声源,主要用于阻断主要用于阻断 直达声

28、直达声 应尽可能采用应尽可能采用吸声型声屏障吸声型声屏障 8.4 隔声设计隔声设计 o 8.4.1 隔声设计原则隔声设计原则 o 8.4.2 隔声设计程序隔声设计程序 o 8.4.3 隔声设计计算隔声设计计算 8.4.1 隔声设计原则 按照室内室外噪声允许原则来计算噪声的隔按照室内室外噪声允许原则来计算噪声的隔 声量声量 进行隔声处理时要满足防火、防潮、防腐、进行隔声处理时要满足防火、防潮、防腐、 防尘等要求防尘等要求 对隔声设计的构件的隔声数据，要进行修正对隔声设计的构件的隔声数据，要进行修正 8.4.1 隔声设计原则 噪声源、环境情况噪声源、环境情况具体采取措施具体采取措施 独立强的噪声源

29、独立强的噪声源密封式隔声罩、活动密封式密封式隔声罩、活动密封式 隔声罩以及局部隔声罩隔声罩以及局部隔声罩 不宜对噪声源进行隔声处理不宜对噪声源进行隔声处理 时，允许操作人员不经常停时，允许操作人员不经常停 留在设备附近时留在设备附近时 便于控制、观察、休息使用便于控制、观察、休息使用 的隔声室的隔声室 车间大、工人多、强噪声源车间大、工人多、强噪声源 比较分散，且难以封闭比较分散，且难以封闭 留有生产工艺开口的隔声墙留有生产工艺开口的隔声墙 或声屏障或声屏障 隔声措施选择原则：隔声措施选择原则： 8.4.2 隔声设计程序 根据声源特性估算受根据声源特性估算受 声点的声点的各频带声压级各频带声压

30、级 选择合适的隔结构与构件选择合适的隔结构与构件 了解环境特点，选定噪声控制标准了解环境特点，选定噪声控制标准 计算各频带所需隔声量计算各频带所需隔声量 与构件的插入损失比较与构件的插入损失比较 确定受声点允许的噪声确定受声点允许的噪声 级和各频带声压级级和各频带声压级 8.4.3 隔声设计计算(以室内声源为例) 8.4.3 隔声设计计算(以室内声源为例) o 首先计算出某个室内靠近围护首先计算出某个室内靠近围护(窗口窗口)结构处的倍结构处的倍 频带声压级频带声压级 栏距离室内某个声源与靠近围 1 2 1 1 ) 4 4 lg(10 r S R Rr Q LL octW oct p 8.4.3

31、 隔声设计计算(以室内声源为例) o 计算出所有室内声源在靠近围护计算出所有室内声源在靠近围护(窗口窗口)结构处产生结构处产生 的总倍频带声压级：的总倍频带声压级： 10lg10)( )(1 , 1 . 0 1 ioct L N i oct p TL 8.4.3 隔声设计计算(以室内声源为例) 计算出室外靠近围护结构计算出室外靠近围护结构(窗口窗口)处的声压级处的声压级 )6()()( 12, octoctoct TLTLTL 8.4.3 隔声设计计算(以室内声源为例) 透声面积 个倍频带的声功率级声源第 计算出等效算成等效的室外声源 和透声面积换将室外声级 S STLL Li TL octo

32、ctw woct oct lg10)( , )( 2 2 (5)(5)等效室外声源的位置为围护结构的位置，等效室外声源的位置为围护结构的位置， 其倍频带声功率级为其倍频带声功率级为 由按室外声源方法计算等效室外声源在预由按室外声源方法计算等效室外声源在预 测点产生的声压级。测点产生的声压级。 octw L 8.4.3 隔声设计计算(以室内声源为例) Chapter 8 隔声技术 8.1 概述 8.2 隔声结构 8.3 隔声装置 8.4 隔声设计 由由x=Dx=D处的处的声压连续声压连续和和法向质点速度连续法向质点速度连续条件得：条件得： DktPDktPDktP tri12222 coscoscos Dkt c P Dkt c P Dkt c P trt 1 11 2