湖大噪声控制工程讲义01噪声基础知识-1概述

噪声控制工程讲义目录TOC\o"1-4"\h\z绪论 5第一篇 噪声基础知识 5第一章概述 51.1噪声及其危害 51.1.1噪声 51.2噪声的控制 61.2.1控制的原则 61.2.2 控制的措施 6第二章：环境声学的基本概念 72.1声波的产生及描述方法 72.1.1声波的产生 72.1.2描述的物理量 72.2 声波类型和声场类型 72.2.1波动方程及其几个概念 72.2.2 声波类型 82.2.3声场的类型（各声场的特点） 9第三章声压级、声强级、声功率级及其计算 93.1声能量、声强、声功率 93.2级的概念 103.2.1声压级、声强级和声功率级 103.2.2声压级的相加 113.2.3声波的相减 113.2.4声压级的平均 11第四章噪声频谱特性和噪声传播过程中的一些现象 124.1噪声频谱特性 124.2声波的反射、透射、折射和衍射 124.2.1垂直入射声波的反射和透射 124.2.2斜入射声波的反射和折射 134.2.3大气中声波的折射 134.3声波的衍射 144.3 声波在传播中的衰减 144.3.1随距离的发散衰减（扩散衰减） 144.3.2 空气吸收衰减 144.3.3 声屏障引起的衰减 154.3.4其他衰减 154.4声源的指向性 154.5声波的叠加和驻波 15第五章 噪声的评价和标准 165.1 噪声的评价量 165.1.1等响曲线、响度级和响度 165.1.2斯蒂文斯响度 165.1.3计权声级和计权网络 165.1.4等效连续A声级和昼夜等效声级 175.1.5累计百分数声级 175.1.6更佳噪声标准（PNC）曲线和噪声评价数（NR）曲线 185.1.7 交通噪声指数 185.1.8噪声污染级 185.1.9噪声冲击指数 185.1.10噪声掩蔽 185.1.11语言清晰度指数和语言干扰级 195.2环境噪声评价标准和法规 195.2.1环境噪声污染防治法 195.2.2产品噪声标准 205.2.3噪声排放标准 205.2.4环境质量标准 20第六章 噪声与振动的测试和监测 206.1 常用噪声测量仪器 216.1.1声级计 216.1.2频谱分析仪和滤波器 226.1.3磁带记录仪 226.1.4读出设备 226.2 环境噪声监测方法 226.2.1城市区域环境噪声测量 226.2.2道路交通噪声测量 236.2.3城市环境噪声长期监测 246.2.4机动车辆噪声测量方法 246.2.5工业企业噪声测量 246.3振动及其测量方法 25第二篇 噪声控制技术 26第一章吸声和室内声场 261.1 室内声学的一些基本知识 261.1.1室内声场和扩散声场 261.1.2平均吸声系数与室内声音衰减 271.1.3扩散声场中的声能密度和声压级 281.1.4混响和混响时间的计算 291.1.5吸声降噪量 301.2吸声材料 311.2.1吸声基本知识 311.2.2吸声材料的分类 321.3吸声结构 331.3.1薄板共振吸声结构 341.3.2穿孔板共振吸声结构 341.3.3 微穿孔吸声结构 36第二章隔声 362.1隔声的基本知识 362.1.1几个基本概念 362.1.2隔声的评价 372.1.3插入损失 373. 2单层匀质墙的隔声性能 372.2.1隔声的质量定律 372.2.2单层匀质墙隔声的频率特性 382.2.3吻合效应 382.3多层墙的隔声 392.3.1双层墙的隔声 392.3.2多层复合墙的隔声 402.4隔声间 412.4.1隔声间的降噪量 412.4.2隔声门 412.4.3隔声窗 422.5隔声罩 422.5.1隔声罩的插入损失 422.5.2隔声罩的设计要点（见教材p166页面） 422.6声屏障 422.6.1声屏障的插入损失？以李教材为准 422.6.2声屏障的设计要点 42第三章消声器 433.1消声器的分类、评价和设计程序 433.1.1对消声器的基本要求 433.1.2消声器声学性能评价量 433.1.3消声器的分类 443.1.4消声器的压力损失 443.1.5设计程序 453.2阻性消声器 453.2.1声波在阻性管道中的衰减 453.2.1高频失效频率 453.2.2阻性消声器的种类 463.2.3气流对阻性消声器声学性能的影响 463.2.4阻性消声器的设计 473.3抗性消声器 483.3.1扩张室式消声器 483.3.2共振式消声器 523.4微穿孔板消声器 523.4.1消声原理及其结构 523.4.2消声量的计算 533.5扩散消声器 533.5.1小孔喷注消声器 533.5.2多孔扩散消声器 543.5.3节流减压消声器 543.5.4引射掺冷消声器 54第四章 隔振技术及阻尼减振 554.1振动对人体的影响和评价 554.1.1振动对人的影响 554.1.2振动的评价 554.2振动控制的基本方法 564.3隔振原理 574.3.1振动的传递和隔离 574.3.2隔振效果的评价 574.3.3隔振元件 574.3.4阻尼减振 58第三篇噪声治理工程设计规范与实例 593.1噪声控制设计程序和设计的一般规定 593.1.1噪声控制的工作程序 593.1.2工业企业噪声控制设计的一般规定 603.1.3民用建筑噪声控制设计的一般规定 623.1.4噪声治理工程设计中要注意的一些问题 63绪论当前的环境污染主要有水污染、大气污染、固体废物污染、噪声污染，因此噪声控制工程是环境工程中的一门重要专业课，第一篇噪声基础知识这篇是整个环境噪声控制工程的基础，后二篇都是以这篇为基础的，因此这一篇是此门功课的重中之重。本篇的特点是概念多，理论性强，数学公式多，计算多，为了学好后二篇我们有必要记忆一些概念与公式。第一章概述1.1噪声控制工程这门课在环境工程中的地位目前我国约有229家高校开有环境工程这个专业，排在前四位依次是的清华大学、浙江大学、哈尔滨工业大学、华南理工大学，它专业课一般由四部分组成：水污染控制工程、大气污染控制工程、固体废物的处理与处置、噪声控制工程，因此它是环境工程的一门重要的专业课，同时也是环境污染四大公害之一：水、气、渣、噪声。只是由于它是一种物理性污染，没有后续性、危害的作用时间长、人有较强的耐受性，它才没有引起人们的足够的重视。但目前由于城市化的加剧、交通运输业的飞速发展、第三产业的兴起，噪声污染越来越广泛和严重，目前它是环境污染投诉中的最多的。随着经济的发展，人们生活水平的提高，人们对生活环境的质量也越来越高，我认为学好噪声控制工程这门功课是大有可为的。目前噪声治理工程投资占环保投资的15—20%，而在“十五”期间环保投入占GDP的1.5%，特别是我国1997年颁布的《中华人民共和国噪声污染防治法》中列出的四大噪声（工业噪声、建筑施工噪声、交通噪声、社会生活噪声）还远未得到有效的控制，因此你们以后有广阔的舞台去发挥你们的聪明才智。这里讲一点题外话，你们要热爱环境工程这个专业，因为这是一个很有发展前途的专业，但目前的主要问题是就业率不是很高，但是随着世界环境的进一步恶化，环境保护已成为世界的一个主题。我国在环保领域的投资逐年提高，以湖南省建污水处理站为例说明另一个是环境保护的作用在生活中也日益体现出来，如在新建的高新技术区，达不到环境要求的项目就不能进入，如去年天津经济技术开发区在招商引资时，对项目入区申请实行“环保一票否决”，已连续有3个能耗高、污染大的项目被挡在开发区大门之外，涉及投资额为5700万元。最为能体现环境保护法规作用的是去年环境总局掀起的“环境风暴”—三件事件（所体现出来的是前所未有的）一是整顿环评人员，实行环境影响评论人员职业资格证，是砍掉不合格环评单位。2004年底，国家环保总局对全国的198家甲级和728家乙级环境影响评价单位进行考核。对考核不合格的68家环境影响评价单位严肃处理，吊销山西军工环保应用技术研究所等8家单位证书，降低内蒙古大学等4家单位评价范围，暂停山西临汾市环境保护应用技术研究所等11家单位业务并限期整改，通报批评16家，暂缓发证29家。二是，“两控区”——酸雨控制区和二氧化硫（SO2）控制区内的46家火电厂，因至今未启动脱硫项目工程而被通报。在其于次日出示的一份文件中，这些电厂被要求“在指定的时间表内完成脱硫项目建设，否则，项目所在地区、电力集团和企业的新建、改建、扩建火电项目将暂停审批。年内投入

数十亿元资金进行脱硫项目建设。”三是：叫停30个非法开工项目，主要是没有进行环境影响评价或没有通过几乎个个都是数亿乃至上百亿元的规模，如金沙江溪洛渡水电站，装机容量1260万千瓦，是中国仅次于三峡电站的第二大水电站(三峡电站的装机容量为1820万千瓦)，静态总投资446亿元；另一个被停建的电站——三峡地下电站，其装机容量也达到420万千瓦，静态总投资为69.97亿元。值得关注的是，这次曝光的违法工程绝大多数是电力项目，这其实向电力行业再次敲响警钟：“电荒”之后的电站项目建设，在一定程度上已处于无序状态。1.2噪声与振动控制行业的发展与展望噪声与振动控制行业作为环境保护相关产业的一个部分，得到了很大的发展。上个世纪六十年代只有几个生产厂家生产消声器等单件产品，产品只有数十种，产值仅几百万元，有关科研设计单位只有几个；七十年代生产厂家有几十家，产品上百种，产值上千万元；八十年代噪声与振动控制生产厂家一百三十多家，产品六百余种，产值约一亿元；九十年代，从事噪声与振动控制的生产、科研设计单位有四百余家，产品千余种，年产值约五亿元。到如今，噪声与振动控制行业更是有了突飞猛进的新发展，所生产的产品如消声器、吸声材料和结构、隔声构件、隔振器、阻尼减振材料、噪声与振动测量仪器等，已基本能满足国内噪声与振动控制的需要，有部分产品还出口国外。展望我国噪声与振动控制行业的今后发展动向，我以为会有如下特点：1随着我国城市对人居环境的要求不断提高，城市中的工业污染源也在走向外迁（如北京首钢的整体外行迁）、规范和集中的阶段，所以工业污染源的噪声与振动控制会从以往的环境治理的主导地位，退居到较次要的地位。就环境噪声而言，城市道路和城市铁路噪声将成为环境治理的重点，声屏障和隔声窗将可能成为治理手段中的热点产品。从开放式声屏障、局部封闭全封闭声屏障到高效隔声窗及通风隔声窗，各种各样的新型隔声、吸声材料都可能使用到这些产品中去，新的研究课题和实用技术将使噪声与振动控制行业创造出经济、实用、美观大方和具有高声学性能的相关产品。2由于我国正处于经济成长期，大兴土木建设阶段，大量的建筑不断涌现，这些建筑中有许多是安装集中式空调的，为保证使用时不污染声环境，就必须安装消声器。所以生产大量空调消声器是噪声与振动控制行业又一热点。改进传统空调消声器的材料、结构和进一步提高其消声性能，是摆在噪声与振动控制行业面前的又一新任务。3传统住宅的内墙是采用砖墙，隔声性能较好。近年来，由于砖墙的禁止使用，不得不用轻质隔墙代替，可是其隔声性能总不能尽人意。研制高隔声性能的轻质隔墙是噪声控制的新课题，噪声与振动控制行业要从开发新材料、新型隔声结构入手，尽快解决这一问题。4在现有住宅内，特别是高层住宅内，建筑配套设备如水泵、冷冻机、电梯等对住宅内的住户都可能造成噪声和振动污染。控制这些设备的噪声和振动对住宅的影响，是噪声与振动控制行业义不容辞的责任。5超低噪声冷却塔的研制和生产，一直是噪声与振动控制行业的追求，应该说，冷却塔的噪声在各方面的努力下，有一定程度的降低。然而离使用实际的要求尚有相当距离，这是我们进一步努力的目标。6生产低噪声产品，从声源来降低噪声是噪声与振动控制行业的长期愿望。为此，我们也进行了一些努力，取得了一些成绩，但是与国外相比差距还较大，这仍是我们要努力的方向。7从我国噪声与振动控制行业生产的产品来讲，其原理和技术上与国外产品差距并不大，但是从质量上，特别是工艺水平上尚有差距。解决这一问题，除须进一步提高产品质量，加强质量管理外，提高加工设备精度，改进加工工艺是重要的环节。另外，提高厂家整体管理水平，加大产品技术含量也是重要的途径。这从我国深圳中雅机电实业公司和上海申华声学装备有限公司不断扩大生产规模、提高产品质量的成长过程也可以得到充分证明。8噪声与振动控制行业的发展，必须依靠科学技术，采用新技术、新工艺、新材料，制造质量好、能耗低、价格合理的适合市场需求的产品，是我们追求的目标。当前，噪声与振动控制行业在产品的标准化、系列化和通用化方面还有许多工作要做，只有做好这些工作后，才可能提高噪声与振动控制行业的整体水平，这是我们要为之奋斗的共同目标。9随着我国改革开放力度不断加大，特别是进入WTO后，与国际的交流和联系也大大增强，有关噪声与振动控制的新技术、新工艺、新材料，也开始不断进入我国市场。一方面是对噪声与振动控制行业的竞争，但另一方面增加了我们学习的机会，增强我们改革的决心，我们要利用好这一大好机遇，促进我国噪声与振动控制行业的进一步发展。总之，我国噪声与振动控制行业经过历年的努力，已取得了长足的进步。今后，还须我们进一步努力，艰苦奋斗，去争取更大发展。任重而道远，前景是美好的。1.1噪声及其危害1.1.1噪声1.定义：噪声的定义可从生理学、物理学、环保的角度来定义，从生理学的观点来定义人们不需要的声音统称为噪声；从物理学的观点来定义是不和谐的声音叫做噪声，它是各种不同频率和强度的声音无规则的杂乱组合，它给人以烦躁的感觉，与乐音相比，它的波形曲线是无规则的。环保部门把危害人们身体健康、干扰学习、工作和睡眠的声音，统称噪声。2.特点：噪声定义的主观性很强、有着明显的相对性，例如音乐，你觉得很悦耳，他在思考问题时却觉得很讨厌，也就是它随人的心理、主观感觉等的不同而不同。3.噪声污染及其特点：被测试环境的噪声级超过国家或地方规定的噪声标准限值，并影响人们的正常生活、工作、或学习的声音，就形成噪声污染。它的特点有四个，其一是噪声污染属于物理性污染，它只会造成局部性污染，一般不会造成区域性和全球性污染，而象水污染和大气污染就会造成区域性和全球性污染，象美国的二氧化硫就随风飘到加大，而叛国又气拒绝在《京都义定书》上签字，该条约在今年的2月1日生效；噪声污染没有残余污染物，噪声源停止运行后，污染就立即消失；噪声的声能是噪声源能量中很小的部分，噪声再利用的价值不大，因此，人们对声能的回收不重视；噪声一般不直接致命或致病，它的危害是慢性的和间接的。3.噪声的种类：在噪声控制学的范畴里，噪声可以从很多方面来分类，例如为区分由于自然现象和人为产生的噪声，可分为自然噪声和人为噪声；又如按频率分布可把噪声分为低频（＜500Hz＝、中频（500～1000Hz）和高频（＞1000Hz）。（A）客观环境里的噪声，如果按其总的来源可大体划分为自然噪声和人为噪声两大类。前者是大自然里人为因素之外的所有噪声，比如风声、雨声等，而后者主要指随着工业和科学技术的发展，各种机械、电器和交通噪声等。（B）按噪声的发声机理可分为机械噪声、空气动力性噪声、电磁噪声。由于机械的撞击、磨擦、转动而产生的叫做机械性噪声，如织机、球磨机、电据等发出的声音；凡高速气流、不稳定气流以及气流与物体相互作用产生的噪声叫空气动力性噪声，如通风机、空压机等发出的声音；电磁噪声是由电磁场的交替变化，引起某些机械部件或空间容积振动产生的，如发电机、变压器等发出的声音。（C）按城市环境噪声分类：可分为交通噪声、工业噪声、建筑施工噪声、社会生活噪声。4噪声的危害1．噪声对于人耳的损害当进人噪声环境时，会感到噪声刺耳；离开噪声环境后，耳朵还嗡嗡作响，难以听清；过段时问后，可以逐渐恢复听力，这叫听觉适应，是人体对环境噪声的一种保护性反应．听觉适应是有一定限度的．在较强的噪声持续作用下，听觉敏感性可以下降15—50分贝；离开噪声环境后，听觉恢复时间需数小时，这种现象称为听觉疲劳，这是听觉器官的功能性变化．如果长时间遭受过强的噪声刺激，就会引起内耳的退行性变化，导致器质性损伤，形成噪声性耳聋．一般认为听力下降30分贝以上，就是产生噪声性耳聋的先兆．在极强烈的噪声作用下，可造成噪声外伤，鼓膜破裂出血，双耳完全失听．2．噪声对全身各系统的损害噪声长时间作用于中枢神经，可使神经失调，植物神经紊乱，产生头痛、头晕、耳鸣、心悸、失眠或嗜睡、神经衰弱症候群，严重者甚至精神错乱．噪声对于心血管系统有着明显的损害，据报导，不仅噪声级较高的车间工作人员高血压发病率很高，而且在闹市中被噪声困扰的居民高血压发病率也较高．噪声可致心肌损害（猝cu死）血液中白血球增加，据统计，在噪声较大的行业里工作的人胃溃疡病发病率高于安静环境者五倍．噪声可使视觉灵敏度降低20％、色觉灵敏度发生变化，对于视野也有影响，清晰度下降．噪声对于基础代谢、免疫力、内分泌、皮肤温度、皮肤电阻等都有影响．噪声还可以影响胎儿体重．可以使胎儿畸形等．3．噪声干扰生活、学习和工作．据研究结果，两组纺织工人在同一噪声环境中工作，只是其中一组戴上防止噪声的护耳器，而另一组不戴，结果，第一组的产量比第二组的高，当噪声级达80分贝时，绝大多数工人工作效率降低．噪声对于脑力工作干扰更甚，它使注意力不能集中，干扰甚至打断思路，影响作品创造，影响科学研究．有人对电话交换台进行调查，发现噪声从50分贝降至30分贝，差错率减少42％．在噪声严重的环境中工作，还容易产生工伤和交通事故．据测量，发现在40—45分贝噪声刺激下，脑电波呈觉醒反应．噪声对于睡眠深度有明显的影响．噪声对于谈话的干扰，是人们都有体会的，噪声级与谈话的声级接近时，可干扰正常谈话．超过10分贝交谈就很困难了．普遍谈话声是60分贝，噪声级若达65分贝