2025年大学《声学》专业题库- 声学与消声技术研究

2025年大学《声学》专业题库——声学与消声技术研究考试时间：______分钟总分：______分姓名：______一、选择题（每题2分，共20分。请将正确选项的字母填在括号内）1.以下哪个物理量表示声音的强度？（）A.声压B.声强C.声功率D.声速2.在空气中，频率为1000Hz的声音，其波长约为多少米？（空气中声速取340m/s）（）A.0.34B.0.34C.0.34D.0.343.声压级从80dB增加到100dB，声压有效值增加了多少倍？（）A.2倍B.10倍C.20倍D.100倍4.以下哪种消声器主要利用声波在共振腔中发生衰减来降低噪声？（）A.阻性消声器B.抗性消声器C.阻抗复合式消声器D.隔声罩5.材料的吸声系数越大，表示其（）。A.反射声能越多B.吸收声能越多C.透射声能越多D.传播衰减越快6.对于低频噪声，哪种隔声结构通常效果更好？（）A.单层隔声结构B.双层隔声结构C.穿孔板隔声结构D.阻尼隔声结构7.穿孔率越高，穿孔板吸声结构的低频吸声特性（）。A.越好B.越差C.无影响D.不确定8.振动通过弹性连接传递到支撑结构的过程称为（）。A.惯性B.隔振C.传声D.阻尼9.在噪声控制中，吸声材料通常具有的多孔、疏松的结构是为了（）。A.增强反射B.增强透射C.存储空气动能D.提供空气流动阻力10.国际标准化组织（ISO）规定的A声权重的目的是什么？（）A.使测量结果更接近人耳听觉B.简化计算C.专门测量低频噪声D.专门测量高频噪声二、填空题（每空1分，共15分。请将答案填在横线上）1.声波在传播过程中，能量会逐渐衰减，这种现象称为__________。2.噪声级（SPL）是用__________的对数来表示声压的大小。3.阻性消声器是利用声波在多孔材料中传播时，由于材料的__________将声能转化为热能而降低噪声的。4.两个相同频率的声音相位差为180度时，它们会相互__________。5.隔声结构的基本原理是利用其质量、刚度和内部阻尼来阻止声波的__________。6.计算隔声结构的隔声量时，通常需要考虑频率因素，因为材料的隔声性能随__________的变化而变化。7.为了在较宽的频率范围内获得良好的吸声效果，常采用__________吸声结构。8.声波在遇到障碍物时，一部分能量会被反射回来，形成__________。9.减振降噪的主要途径包括降低振动源的振动幅度、改善弹性连接的__________和增加接收端的阻尼。10.噪声控制工程中，常需要根据噪声源特性、传播途径和接收环境，综合运用__________、隔声、吸声和减振等多种技术。三、简答题（每题5分，共20分）1.简述声压和声压级之间的区别与联系。2.简述共振吸声的原理及其主要应用场合。3.简述阻性消声器、抗性消声器的主要结构特点和工作原理的区别。4.在进行噪声控制方案设计时，通常需要考虑哪些主要因素？四、计算题（每题10分，共30分）1.某工厂车间内噪声测量得到A声级为90dB，频谱分析显示其主要噪声频率为500Hz。为了将A声级降低到85dB，拟采用插入损失为10dB（在500Hz处）的阻性消声器。问：该消声器在该频率下的降噪效果是否足够？车间内噪声是否满足某项职业噪声卫生标准（假设为85dB）？2.一隔声墙的厚度为240mm，材料密度为800kg/m³，杨氏模量为1.6x10^11Pa。假设墙两侧的空气压力差为100Pa。试估算该隔声墙在1000Hz频率下的隔声量（Rw）。（提示：可使用隔声量估算公式，并考虑Rayleigh配振条件，忽略质量定律和刚度定律的影响）3.一个体积为0.5m³的密闭箱体，内壁铺设吸声材料，吸声系数在100Hz、500Hz、1000Hz频率下分别为0.2、0.5、0.7。假设箱体内部无噪声源，试估算该箱体在上述三个频率下的吸声量（A）。如果箱体开口面积为1m²，试估算其声衰减量（dB）。五、论述题（15分）结合你所学的声学与消声技术知识，论述在工业环境中，针对一台产生连续稳态噪声的风机，应该如何设计一个有效的噪声控制方案？请说明需要考虑哪些因素，并简述可能采用的主要技术及其原理。试卷答案一、选择题1.B2.C3.D4.B5.B6.B7.B8.B9.D10.A二、填空题1.衰减2.响度级3.抵抗4.抵消5.传递6.频率7.薄板共振8.回声9.刚度10.消声三、简答题1.解析思路：声压是声波传播过程中介质质点偏离平衡位置的最大位移所引起的压力变化量，是一个瞬时值或峰值。声压级是声压相对于参考声压（通常为2x10^-5Pa）的对数标度，反映人耳对声音响度的主观感受，是一个表示声音强弱的量级。两者都是描述声音能量大小，但声压是物理量，声压级是标量，且声压级能更好地反映人耳听觉特性。2.解析思路：共振吸声原理是利用亥姆霍兹共振器或薄板共振吸声体的共振特性。当声波频率与吸声体的共振频率相匹配时，吸声体内的空气发生剧烈振动，导致空气与孔道壁或板面之间的摩擦以及空气的粘滞阻力，将声能转化为热能，从而在特定频率附近产生很大的吸声效果。主要应用于消除低频噪声。3.解析思路：阻性消声器主要由多孔吸声材料（如玻璃棉、岩棉）填充或包裹在管道外构成。其原理是声波进入材料层时，克服材料内部纤维的摩擦和粘滞阻力，将声能转化为热能。结构简单，适用于中高频噪声。抗性消声器由管道和扩张室（或共振腔）组成。其原理是声波在扩张室或共振腔中传播时，因波程差变化发生干涉，导致声波压力波相互抵消，从而降低噪声。结构形式多样，适用于中高频噪声，尤其对特定频率有较好衰减效果。4.解析思路：设计噪声控制方案时需考虑：①噪声源特性（频率、声功率级、位置）；②噪声传播途径（距离、传播介质、障碍物）；③接收点要求（允许噪声标准）；④环境条件（室内外、空间限制）；⑤经济性（成本、维护）；⑥技术可行性（现有技术、效果预期）；⑦安全性、美观性等。四、计算题1.解析思路：插入损失（IL）表示消声器插入前后，在消声器下游同一测点处的声压级差。题目给出消声器在500Hz处的插入损失为10dB，表示消声器对该频率噪声的降噪效果为10dB。要将车间A声级从90dB降低到85dB，意味着需要在该频率（或其他相关频率）有足够的降噪量。虽然题目只给出500Hz的数据，但可以判断，仅靠一个在500Hz处提供10dB插入损失的消声器，对于将A声级降低5dB的目标是不够的。另外，需注意A声级是综合频率的加权平均值，单一频率的插入损失不能直接等同于对A声级的贡献，但可以说明该消声器对500Hz噪声有一定处理能力。关于是否满足标准，仅凭90dB降至85dB，降低了5dB，若原标准为90dB，则降至85dB满足，但题目未明确原标准，无法确定是否完全满足。2.解析思路：估算隔声量Rw。首先计算墙的单位面积质量m（m=ρ*t，ρ=800kg/m³,t=0.24m），m=192kg/m²。计算墙的面密度平方根（√m），√m=√192≈13.86。根据简正频率公式f≈c/2√(l₁l₂/t)，其中c为声速（340m/s），l₁l₂为墙的特征尺寸（此处可近似为厚度），t为厚度。估算基频f≈(340/2)*2√(0.24/0.24)≈170Hz。题目要求1000Hz，远高于估算基频，可认为在1000Hz处墙的隔声性能主要受质量定律控制。质量定律近似公式R≈20*log(√m*√f)+47。代入f=1000Hz，R≈20*log(13.86*√1000)+47≈20*log(13.86*31.62)+47≈20*log(438)+47≈20*2.641+47≈52.82+47=99.82dB。由于忽略了刚度（1000Hz远高于估算的刚度控制频率）和内部阻尼的影响，此结果是一个近似值，反映了在质量控制主导下的隔声水平。3.解析思路：计算吸声量A。吸声量A=S*α，其中S为吸声面积，α为吸声系数。题目未直接给出面积S，但提到了箱体体积V=0.5m³。假设箱体内壁（包括顶、底、侧面）的总面积为S。吸声量计算需要针对每个频率分别计算。A_100Hz=S*0.2；A_500Hz=S*0.5；A_1000Hz=S*0.7。总吸声量A_total=A_100Hz+A_500Hz+A_1000Hz=S*(0.2+0.5+0.7)=S*1.4。声衰减量ΔL与吸声量A和开口面积S_0的关系近似为ΔL≈8.68*A/S_0。代入A=S*1.4和S_0=1m²，ΔL≈8.68*(S*1.4)/1=12.152*SdB。此结果表示声衰减量与内壁总面积成正比。五、论述题解析思路：设计风机噪声控制方案需系统考虑。首先，必须进行详细的现场噪声测量与评估，获取风机噪声的频谱特性（主要是哪些频率成分占主导）和声功率级，确定主要的噪声源和传播途径。其次，根据噪声特性和环境要求（如厂区或车间允许的噪声标准），选择合适的控制技术。针对连续稳态噪声的风机，主要控制技术包括：1.消声器：风机出口通常是高频噪声的主要来源。可选用阻性消声器（如玻璃棉管式、蜂窝式）处理中高频噪声，或抗性消声器（如扩张管式）处理特定频率噪声。对于包含低频成分的风机噪声，可考虑阻抗复合式消声器。选择时需根据风机的工况（气流速度、温度）和噪声频率特性。2.隔声：将风机本体或其噪声辐射部分（如进/出口管道）用隔声罩或隔声室包裹起来，是降低辐射噪声的有效方法。隔声结构需满足足够的隔声量，罩体或室体的设计要考虑散热、维护方便性以及隔声门的设计。3.隔振：如果风机安装基础是振动源，或振动通过基础传播，需要进行隔振处理。可使用弹性隔振器（如弹簧、橡胶垫）将风机与基础隔离，减少振动传递。隔振系统需根据风机的振动特性设计和选用。4.吸声：对于从隔声