第二章第二节噪声基础

1、 声波的形成一一 声波的基本物理量二二 声音的频谱三三 声音的波动方程四四 平面声波五五 球面波六六 声压级计算七七 声波的传播特性八八 声波的形成一一 声波的形成一一频率频率 声波的基本物理量二二波长波长 声速声速 fcc频率频率 ff1fTT2 f 描述声音特性的主要物理量！波长波长 cccTcf声速声速 cc00Pc声速声速 cn 声速是媒质特性函数声速是媒质特性函数20.05cT331.450.61ct00P声速声速 c表表2-1 2-1 常用媒质在室温下的声速近似值常用媒质在室温下的声速近似值 声音的频谱三三n n （一）频程及频谱（一）频程及频谱（二）频谱分析（二）频谱分析n （一

2、）频程及频谱（一）频程及频谱n （二）频谱分析（二）频谱分析线状谱线状谱连续谱连续谱复合谱复合谱线状谱线状谱 图图2-12-1（a a）连续谱连续谱 图图2-12-1（b b）复合谱复合谱 图图2-12-1（c c） 声音的波动方程四四n 声波传递的规律可以用基本物理定声波传递的规律可以用基本物理定 律来描述。律来描述。n 声波传递的基本方程：声波传递的基本方程：n（一）（一）运动方程运动方程n（二）连续性方程（二）连续性方程n（三）物态方程（三）物态方程（一）（一）运动方程运动方程 或或 (2-13)(2-13)222222222ppp1pxyzct22221ppctpct2222222xy

3、z pt（二）（二）连续性方程连续性方程 0()yxzuuutxyz 0ut t0 xyzuuu、u（三）物态（三）物态方程方程 2pctt2pcpct 平面声波平面声波五五n（一）声压波动方程（一）声压波动方程n（二）瞬时声压和有效声压（二）瞬时声压和有效声压n（三）质点振动速度和声阻抗率（三）质点振动速度和声阻抗率n（四）声能密度、声强和声功率（四）声能密度、声强和声功率n（五）声音的声压级、声强级和声功率级（五）声音的声压级、声强级和声功率级（一）声压波动方程（一）声压波动方程 222221ppxct12()()pctxctx121()ctx2()ctx（二）（二）瞬时声压和有效声压瞬时

4、声压和有效声压 （二）（二）瞬时声压瞬时声压和有效声压和有效声压 ( , )cos()Ap x tptkxpApk2k ( , )cos()Ap x tptkx()tkx()tkxkx初相位。初相位。xt图图2-2 2-2 声压随空间位置和时间的变化曲线声压随空间位置和时间的变化曲线（二）（二）瞬时声压瞬时声压和有效声压和有效声压 201tepp dtt2Aepp （二）（二）瞬时声压和瞬时声压和有效声压有效声压 一般用电子仪器测得的声压即是有效声压。一般用电子仪器测得的声压即是有效声压。（三）（三）质点振动速度质点振动速度和声阻抗率和声阻抗率 x0coscosAxAputkxutkxc0AA

5、pucx0coscosAxAputkxutkxc 0AApuc 2Aeuu 0AApuc 2Aeuu sZspZu0sZc（三）（三）质点振动速度和质点振动速度和声阻抗率声阻抗率 （四）（四）声能密度声能密度、声强和声功率、声强和声功率 220epDc20epIcII（四）声能密度、（四）声能密度、声强声强和声功率和声功率 IWIS2200eeeepWSSp uScuc（四）声能密度、声强和（四）声能密度、声强和声功率声功率 （2-342-34）（五）声音的（五）声音的声压级声压级、声强级和声功率级、声强级和声功率级pL020lgppLpp0p0p0p20lg94pLpIL010lgIILII

6、0I0I0I10lg120ILI（五）声音的声压级、（五）声音的声压级、声强级声强级和声功率级和声功率级010lgWWLWWLW0W0W（五）声音的声压级、声强级和（五）声音的声压级、声强级和声功率级声功率级 球面声波六六r 球面声波六六t( , )cos()cos()AAp r ttkrptkrrAAprApr01cos()cos()AAutkrutkrcr0AAucr 球面声波六六 声压级计算七七n声能量可以代数相加声能量可以代数相加n若干声源在某点的总声功率为若干声源在某点的总声功率为n若干声源在某点的总声强若干声源在某点的总声强n声压不能直接相加声压不能直接相加n几个噪声源同时存在时，

7、通常要计算声场中某点几个噪声源同时存在时，通常要计算声场中某点的总声压级，有时还需要计算一个噪声源发出各种的总声压级，有时还需要计算一个噪声源发出各种频率声波的总声压级、总声强级和总声功率级。频率声波的总声压级、总声强级和总声功率级。 123nWWWWW12nIIII22222121nniippppp 声压级计算七七（一）声压级相加（一）声压级相加 （二）声压级相减（二）声压级相减 （三）声压级平均（三）声压级平均 0.1110lg10pinLpiL（一）声压级相加（一）声压级相加 12PPPnPLLLL 101PPLLgnPLiPLn0.1110lg10pinLptiL（一）声压级相加：式（

8、一）声压级相加：式（2-51） 22222121ntniippppptp1p2p/20010pLpp12/10/10/10/1010101010ptpppnLLLL（一）声压级相加（一）声压级相加 【例例2-12-1】有7台机器工作时，每台在某测点处的声压级都是92dB，求该点的总声压级。 9210lg7100.4(dB) 101PPLLgn【例例2-22-2】在某测点处测得一台噪声源的声在某测点处测得一台噪声源的声压级如下表所示，试求测点处的总声压级。压级如下表所示，试求测点处的总声压级。=100.2(dB)0.1110lg10pinLpiL8.58.01

9、0lg(1010101010101010 )PL【图、表法图、表法】计算总声压级的计算总声压级的1PL2PL1PL2PL2PL1PL1PLPL2PL110.10.1()10lg1010PPPLLLPtL0.11= 10lg(1 10)PLPL120.10.1()10lg(1 10)10lg(1 10)PPPLLLPL1PtPPLLLPLPL【图、表法图、表法】若声源太多若声源太多, ,式式 (2-51)(2-51)计算总声压级较麻烦，通计算总声压级较麻烦，通过式过式 (2-51) (2-51) 得到相关图（图得到相关图（图2-42-4）和表（表）和表（表2-32-3）可简便计算。）可简便计算。

10、表表2-3 2-3 分贝和的附加值分贝和的附加值 PLPL图图2-4 分贝相加曲线分贝相加曲线PL【图、表法图、表法】计算总声压级的步骤计算总声压级的步骤 PLPL1PPPLLLn 很多情况下，由于存在背景噪声，被测很多情况下，由于存在背景噪声，被测 对象的噪声级无法直接测定，只能测到对象的噪声级无法直接测定，只能测到 它们合成的噪声级。此时，要确定被测它们合成的噪声级。此时，要确定被测 对象的声压级，可从测得的总声级中减对象的声压级，可从测得的总声级中减 去背景噪声级后得出。去背景噪声级后得出。（二）声压级相减（二）声压级相减 pBL（二）声压级相减二）声压级相减 pLpsL0.10.110

11、lg 1010ppBLLpsL【例例2-32-3】两台机器工作时，在某点测得声压级为两台机器工作时，在某点测得声压级为80dB80dB，其中一台停止工作后，在该点测得的声压级，其中一台停止工作后，在该点测得的声压级为为76dB76dB，求停止工作的机器单独工作时在该点的声，求停止工作的机器单独工作时在该点的声压级。压级。 pL=77.8(dB)pBL0.10.110lg 1010ppBLLpsL0.1 800.1 7610lg(1010)【图、表法图、表法】声压级相减简便计算。声压级相减简便计算。 表表 2-4 分贝分贝“相减的修正值相减的修正值”/PPBLLdBpsL 图图2-5 分贝相减计

12、算图分贝相减计算图【图、表法图、表法】声压级相减简便计算的声压级相减简便计算的psL psppsLLL0.1()10lg 1 10ppBLLpsL pLpsLpsLpsppsLLLpsLpsLpL【例例2-42-4】在某点测得机器运转时声压级为在某点测得机器运转时声压级为90dB90dB，当机器停止时声压级为当机器停止时声压级为86dB86dB，求机器真实的声压级。，求机器真实的声压级。 pLpBLpsLpsL（三）声压级平均（三）声压级平均 n计算平均声压级的目的计算平均声压级的目的n 计算指向性指数计算指向性指数n 一点多次测量的结果一点多次测量的结果n 计算公式计算公式或或 (2-57(

13、2-57) ) 0.1110lg1010lgpinLpiLn0.11110lg10pinLpiLn 声波的传播特性八八n（一）声波的叠加（一）声波的叠加n（二）声波的反射、透射和折射（二）声波的反射、透射和折射 n（三）噪声在传播中的衰减（三）噪声在传播中的衰减 n（四）声源的指向性四）声源的指向性 n（一）声波的叠加（一）声波的叠加pipi121nniipppppn（一）声波的叠加（一）声波的叠加 1.相干波相干波12ppp1122cos()cos()AAptpt0cos()Atptn（一）声波的叠加（一）声波的叠加2222221231nniippppppn（二）声波的反射、透射和折射（二）

14、声波的反射、透射和折射 pp1. 1. 垂直入射声波的反射和透射垂直入射声波的反射和透射iprptpirppp图图2-6 2-6 平面声波的反射和透射平面声波的反射和透射 uutpp1. 1. 垂直入射声波的反射和透射垂直入射声波的反射和透射rp2 21 12 21 1ArpAiPccrPcc声波在分界面上反射和透射的大小与入射、反射和声波在分界面上反射和透射的大小与入射、反射和透射声波声压大小无关。透射声波声压大小无关。2 22 21 12AtpAiPcPcc1. 1. 垂直入射声波的反射和透射垂直入射声波的反射和透射rp1 12 2cc2 21 1cc2 21 1cc1 12 2cc1 1

15、2 2cc2. 2. 斜入射声波的反射和折射斜入射声波的反射和折射 iprptpirt图图2-7 2-7 平面声波斜入射的反射和折射平面声波斜入射的反射和折射 2. 2. 斜入射声波的反射和折射斜入射声波的反射和折射反射定律反射定律 反射线与入射线在同一反射线与入射线在同一垂直平面内，且分别位垂直平面内，且分别位于界面法线的两侧，入于界面法线的两侧，入射角与反射角相等，即射角与反射角相等，即 （2-852-85）折射定律折射定律折射线与入射线在同一垂折射线与入射线在同一垂直平面内，入射角正弦与直平面内，入射角正弦与折射角正弦之比等于两种折射角正弦之比等于两种媒质中的声速之比，即媒质中的声速之比

16、，即 （2-862-86）ir12sinsinitcc2. 2. 斜入射声波的反射和折射斜入射声波的反射和折射it12cc12ccit12cctictctct3.3.温度温度及风速对声传播的影响及风速对声传播的影响白天白天夜晚夜晚图图2-8 2-8 温度对声传播的影响温度对声传播的影响 声线不能到达的区域声线不能到达的区域3.3.温度及温度及风速风速对声传播的影响对声传播的影响图图2-9 2-9 风速对声传播的影响风速对声传播的影响 顺风顺风逆风逆风n（三）噪声在传播中的衰减（三）噪声在传播中的衰减 1. 1. 扩散引起的衰减扩散引起的衰减 2. 2. 空气吸收引起的衰减空气吸收引起的衰减 3

17、. 3. 其他原因引起的衰减其他原因引起的衰减 1. 1. 扩散引起的衰减扩散引起的衰减 221120lgpprLLrn(1) 点声源辐射 1pL2pL1r2r221110lgpprLLrn(2) 线声源辐射 l0r0r/ l/ l0rn(3) 矩形面声源 2. 2. 空气吸收引起的衰减空气吸收引起的衰减 2. 2. 空气吸收引起的衰减空气吸收引起的衰减 n表表2-52-5：大气中噪声传播的衰减声压常数大气中噪声传播的衰减声压常数22121120lgpprLLrrr2. 2. 空气吸收引起的衰减空气吸收引起的衰减 22121110lgpprLLrrr1pL2pL1r2r3. 3. 其他原因引起

18、的衰减其他原因引起的衰减 p植被种类、高度、位置、配置、林带宽等密切相关。植被种类、高度、位置、配置、林带宽等密切相关。p树木越密、枝叶越茂盛、声波频率越高，衰减越明显。树木越密、枝叶越茂盛、声波频率越高，衰减越明显。p阔叶或针叶树林对噪声的衰减量约阔叶或针叶树林对噪声的衰减量约1 15dB/10 m5dB/10 m。p声波由空气投射到疏松地面大部分能量通过土壤孔声波由空气投射到疏松地面大部分能量通过土壤孔 隙传播并衰减。隙传播并衰减。p刚性表面，如水泥地面对声波的衰减较小。刚性表面，如水泥地面对声波的衰减较小。 p声波传播途径中遇到屏障和建筑物发生反射，噪声衰减。声波传播途径中遇到屏障和建筑物发生反射，噪声衰减。p空气中的尘粒、雾、雨、雪对声波的散射引起声能衰减。空气中的尘粒、雾、雨、雪