▏噪声控制技术：隔声[优质内容]

1、第五节 噪声控制技术隔声,单层匀质墙的隔声性能,二,多层墙的隔声特性,三,隔声间,四,五,六,隔声罩,隔声屏,1,高级培训,(一)隔声原理,(二)透声系数与隔声量,隔声概述,一,2,高级培训,具有隔声能力的屏蔽物称作隔声构件。如隔声墙、隔声屏障、隔声罩、隔声间。 采用适当的隔声措施一般能降低噪声级15dB20dB。,图 隔声基本原理示意图,(一)隔声原理,声波在空气中传播，入射到匀质屏蔽物时，部分声能被反射，部分被吸收，还有部分声能可以透过屏蔽物。设置适当的屏敝物可阻止声能透过，降低噪声的传播。,3,高级培训,(一)隔声原理,(二)透声系数与隔声量,隔声概述,一,4,高级培训,定义：透射声功率

2、（Wt）与入射声功率（W）的比值，即 或 意义：表示隔声构件本身透声能力的大小。 又称作传声系数或透射系数。通常所指的是无规则入射时各入射角度透声系数的平均值。,透射声强/入射声强,透射声压2/入射声压2,(二)透声系数与隔声量,1.透声系数,5,高级培训,定义：等于透射系数的倒数取以10为底的对数的10倍，即 或 透声系数 值愈小， R 值越大，隔声性能愈好。 R 值的大小与与入射声波的频率有关。工程中常用1254000Hz 6个倍频程或1003150Hz的16个1/3倍频程的隔声量作算术平均，来表示某一构件的隔声性能，称作平均隔声量( )。,2.隔声量（R）,一般隔声构件的透声系数 1,约

3、为10-110-5，为计算方便，采用隔声量来表示构件本身的隔声能力。,6,高级培训,定义：离声源一定距离某处测得的隔声构件设置前、后的声功率级 和 之差。 插入损失通常在现场用来评价隔声罩、隔声屏等构件的隔声效果。,3.插入损失（ ）,7,高级培训,第八章 噪声控制技术隔声,多层墙的隔声特性,三,隔声间,四,五,六,隔声罩,隔声屏,8,高级培训,(一)单层匀质墙隔声的频率特性,(二)单层匀质墙的隔声量,9,高级培训,图2-32 单层匀质墙的隔声频率特性曲线,(一)单层匀质墙隔声的频率特性,隔声墙：板状或墙状的隔声构件。 单层隔声墙：仅有一层墙板。 双层或多层隔声墙：有两层或多层墙板，层间有空气

4、 或其它材料,10,高级培训,图 单层匀质墙的隔声频率特性曲线,刚度控制,单层匀质墙的隔声量与入射声波的频率关系很大,刚度和阻尼控制区,质量控制区,吻合效应区,第一共振频率,临界吻合频率,墙板的隔声量随着入射声波频率的增加而以每倍频程6dB的斜率下降。,声波频率与墙板固有频率相同时，引起共振，隔声量最小。 随着声波频率的增加，共振减弱，直至消失，隔声量总趋势上升。 共振区的大小与墙板的面密度、形状、安装方式和阻尼有关。 隔声构件，共振区越小越好。 阻尼越大，对共振的抑制越强，一般采用增加墙板的阻尼来抑制共振现象。,频率大于fn,共振影响消失,墙板的隔声量受墙板惯性质量影响。 墙板的面密度愈大，

5、即质量愈大，隔声量愈高。 隔声量随入射声波频率的增加，而以斜率为6dB倍频程直线上升。,随入射声波频率继续升高，隔声量反而下降，曲线上出现低谷，这是吻合效应的缘故。 越过低谷后，隔声量以每倍频程10dB趋势上升，接近质量控制的隔声量。 增加板的厚度和阻尼，可使隔声量下降趋势得到减缓。,11,高级培训,一定频率的声波以入射角投射到墙板上，激起构件弯曲振动 若入射声波的波长在墙板上的投影正好与墙板的固有弯曲波波长b相等时，墙板弯曲波振动的振幅便达到最大，声波向墙板的另面辐射较强，墙板隔声量明显下降，此现象称为“吻合效应” 。,吻合效应,图 吻合的成立条件,吻合效应的条件,入射角,12,高级培训,定

6、义：产生吻合效应的最低频率，即 时的频率 的计算公式 或,临界吻合频率,墙板面密度，kgm2,墙板的弯曲劲度，Nm,墙板密度，kgm3,墙板的弹性模量，N/m2,墙板的厚度，m,由式可知，临界吻合频率受墙板厚度、密度、弹性影响 墙板越厚， 越低； 轻而弹性模量大的隔板，常常降到听觉敏感的声频范围内，对隔声造成不利影响。,13,高级培训,表 几种常用材料的密度和弹性模量,几种常用材料计算临界吻合频率的参数，可用于设计计算。,轻质、高模隔声不利,14,高级培训,(一)单层匀质墙隔声的频率特性,(二)单层匀质墙的隔声量,15,高级培训,单层匀质墙的隔声量公式建立条件为： (1)声波垂直入射到墙上；

7、(2)墙将空间分成两个半无限大空间，且墙的两侧均为通常状况下的空气； (3)墙为无限大，即不考虑边界的影响； (4)将墙视为一个质量系统，即不考虑墙的刚性、阻尼； (5)墙上各点以相同的速度振动， 则从透声系数的定义及平面声波理论，可以导出单层墙在 质量控制区的声波垂直入射时的隔声量计算公式,(二)单层匀质墙的隔声量,墙板面密度，kgm2,入射声波频率，Hz,空气密度，kgm3，常温下取1.2/m3。,16,高级培训,式常称为隔声质量定律。它表明了单层匀质墙的隔声量与其面密度及入射声波频率的关系。 面密度越大,隔声量越好，m 或f 增加1倍，隔声量都增加6dB。,隔声质量定律,一般情况下， ，

8、因此,实际上，计算的结果与实测存在差异，修正的隔声量估算经验式,由式可知， 实际上若频率不变，面密度每增加一倍，隔声量约增加5.4dB； 当面密度不变时，频率每增加一倍，隔声量增加约3.6dB。,17,高级培训,工程估算单层墙对各频率的平均隔声量的经验公式 按主要的入射声频率1003200Hz范围内对隔声量求平均值。 计算值和工程实测值良好一致。,平均隔声量,18,高级培训,表 一些常用单层隔声墙的隔声量,19,高级培训,第八章 噪声控制技术隔声,单层匀质墙的隔声性能,二,隔声间,四,五,六,隔声罩,隔声屏,20,高级培训,(一)双层隔声墙,(二)多层复合板隔声,21,高级培训,(一)双层隔声

9、墙,1.双层隔声墙的隔声原理,2.双层墙的隔声特性曲线,3.双层墙的共振频率及其隔声量的实际估算,22,高级培训,双层隔声墙：两层墙体间夹一定厚度的空气层。 隔声原理：空气与墙板特性阻抗不同，当声波透过第一墙时，声波经空气与墙板两次反射衰减，且空气层的弹性和附加吸收作用增强声能衰减；声波传至第二墙，再经两次反射，透射声能再次衰减，总透射损失更大。,1.双层隔声墙的隔声原理,增加墙的厚度或面密度，可增加隔声量，但不经济，隔声效果也不理想。若将墙一分为二，中间夹一定厚度的空气层，墙的总质量不变，但隔声效果比单层实心结构好得多，经济。,23,高级培训,(一)双层隔声墙,1.双层隔声墙的隔声原理,2.

10、双层墙的隔声特性曲线,3.双层墙的共振频率及其隔声量的实际估算,24,高级培训,图 双层墙隔声特性,2.双层墙的隔声特性曲线,c满铺吸声材料,b有少量吸声材料,d双层墙隔声量,a无吸声材料,e单层墙隔声量,共振频率,吻合频率,双层隔声墙相当于一个由两层墙体与空气层组成的振动系统。,当入射声波频率比双层墙共振频率低时，双层墙板将作整体振动，此时空气层不起作用，隔声能力与同样重量的单层墙没有区别。,当入射声波达到共振频率时，隔声量出现低谷。,超过 以后，隔声曲线以每倍频程18dB的斜率急剧上升，充分显示出双层墙结构的优越性,随着频率升高，两墙板间会产生一系列驻波共振，使隔声特性曲线上升趋势转为平缓

11、，斜率为12dB倍频程；,进入吻合效应区后，在临界吻合频率 处又出现一隔声量低谷； 双层墙的 与吻合效应状况取决于两层墙的临界吻合频率。,25,高级培训,图 双层墙隔声特性,2.双层墙的隔声特性曲线,c满铺吸声材料,b有少量吸声材料,d双层墙隔声量,a无吸声材料,e单层墙隔声量,共振频率,吻合频率,【结论】双层墙隔声性能较单层墙优越的区域主要在共振频率 以后，故在设计中尽量将 移往人们不敏感的频率区域。,26,高级培训,(一)双层隔声墙,1.双层隔声墙的隔声原理,2.双层墙的隔声特性曲线,3.双层墙的共振频率及其隔声量的实际估算,27,高级培训,是指入射声波法向入射时的墙板共振频率,3.双层墙

12、的共振频率及其隔声量的实际估算,双层墙的共振频率,、,式中， 、 双层墙两墙的面密度，kgm3； 空气层的厚度，m。,由式可知，空气层越薄，双层墙的共振频率越高。,28,高级培训,工程估算双层墙隔声量的经验公式,隔声量的实际估算,平均隔声量估算的经验公式,( ),( ),空气层附加隔声量，由图查得,29,高级培训,常用双层墙的隔声量见表,30,高级培训,(一)双层隔声墙,(二)多层复合板隔声,31,高级培训,多层复合板是由几层面密度或性质不同的板材组成的复合隔声构件. 通常用金属或非金属的坚实薄板做面层，内侧覆盖阻尼材料，或填入多孔吸声材料或空气层等组成。 多层复合板质轻和隔声性能良好，广泛用

13、于多种隔声结构中，如隔声门(窗)、隔声罩、隔声间的墙体等。,(二)多层复合板隔声,32,高级培训,第八章 噪声控制技术隔声,单层匀质墙的隔声性能,二,五,六,隔声罩,隔声屏,33,高级培训,隔声间（室）：由不同隔声构件组成的具有良好隔声性能的房间。 结构：封闭式与半封闭式两种，一般多用封闭式。 隔声间除需要有足够隔声量的墙体外，还需设置具有一定隔声性能的门、窗或观察孔等。,34,高级培训,图 隔声间,35,高级培训,图 隔声间,6吸气管道（内衬吸声材料）,7隔振底座,1入口隔声门,2隔声墙,3照明器,8接头的缝隙处理,4排气管道（内衬吸声材料）和风扇,5双层窗,9内部吸声处理,36,高级培训,

14、(一)组合墙平均隔声量计算,(二)孔洞缝隙对墙板隔声的影响,(三)门（窗）的隔声和孔洞的处理,(四)隔声间降噪计算,37,高级培训,(一)组合墙平均隔声量计算,组合墙：具有门、窗等不同隔声构件的墙板。 组合墙的透声系数：各组成部件的透声系数的平均值，称作平均透声系数,组合墙的平均隔声量：,墙体第i种构件的透声系数,墙体第i种构件的面积，m2,38,高级培训,【例】某隔声间有一面25m2的墙与噪声源相隔，该墙透声 系数为10-5；墙上开一面积为3m2的门和一面积为4m2的窗，其 透声系数均为10-3，求此组合墙的平均隔声量。,解：,计算结果表明，开门窗后，墙的隔声量显著下降。,39,高级培训,分

15、析可知，单纯提高墙的隔声量对提高组合墙的隔声量作用不大，也不经 济，因此常采用双层或多层结构来提高门窗的隔声量。一般使墙体的隔声量比门、窗高出1015dB已足够，比较合理的设计是用“等透射量”的方法。,设墙和门(窗) 的透声系数与面积分别为,按“等透射量”原则， ，墙与门(窗)的隔声量 、 的关系为,为计算方便,仅考虑组合墙由两种不同隔声性能的构件组成的情况, 此时,对应的隔声量为,40,高级培训,图中曲线表示隔声量之差。 知道组合墙的两种构件的面积比与隔声量，可以在图中查出这一附加隔声量损失； 计算出组合墙的隔声量。 对于两种以上部件组成的组合墙，可以利用图2-31先求出其中两种部件组合的隔

16、声量，再与第三个部件合并求取，其余类推，直至求出总的隔声量。,图 组合件隔声量计算图,式中第二项绘成图所示曲线，称之为“组合件隔声量计算图” 。,11,41,高级培训,(一)组合墙平均隔声量计算,(二)孔洞缝隙对墙板隔声的影响,(三)门（窗）的隔声和孔洞的处理,(四)隔声间降噪计算,42,高级培训,43,高级培训,(一)组合墙平均隔声量计算,(二)孔洞缝隙对墙板隔声的影响,(三)门（窗）的隔声和孔洞的处理,(四)隔声间降噪计算,44,高级培训,假设：在一个理想的隔声墙（墙=0）上，有一个占墙面积的1%的孔隙（ 孔=1 ）,墙体的平均透声系数：,墙的隔声量为：,结论：一个理想的隔墙，如果有1%的

17、孔隙，其隔声量不会超过20分贝。对隔声结构上的孔隙必须做密封处理。,R,45,高级培训,(三)门（窗）的隔声和孔洞的处理,图 两种双层窗的结构形式,1 门 （窗） 的 隔 声,(a)双层木窗,(b)双层钢窗,隔声窗常采用双层或多层玻璃制作，中间夹空气层的结构来提高隔声效果,相邻两层玻璃不宜平行布置，朝声源一测的玻璃有一定倾角，以减弱共振效应,选用不同厚度的玻璃，可错开吻合效应的频率，削弱吻合效应的影响,严格密封，玻璃板紧嵌在弹性垫衬中，以防止阻尼板面的振动,层间四周边框宜做吸声处理,46,高级培训,隔声窗,47,高级培训,2.孔洞的处理,图 两种门缝处的铲口形式,（a）斜铲口,（b）插入式铲口

18、,门窗与边框的交接处应尽量加以密封，密封材料可选用柔软而富有弹性的材料，如细软橡皮、海绵乳胶、泡沫塑料、毛毡等，橡胶类密封材料老化应及时更换。,48,高级培训,隔声要求很高的场合，可采用双层或多层密封门窗。 在土建工程中注意砖墙灰缝的饱满，混凝土墙的沙浆捣实。 隔声间的通风换气口应有消声装置。 隔声间的各种管线通过墙体结构需打孔时，应在孔洞周围用柔软材料包扎封紧。,2.孔洞的处理,49,高级培训,(一)组合墙平均隔声量计算,(二)孔洞缝隙对墙板隔声的影响,(三)门（窗）的隔声和孔洞的处理,(四)隔声间降噪计算,50,高级培训,(四)隔声间降噪计算,1.隔墙的噪声衰减,图 发声室和接收室,定义：

19、隔墙两边的声压级差为隔墙的噪声衰减，或称作隔墙的噪声降低量。,隔墙的面积，m2,接收室的房间常数, m2,51,高级培训,【例】某操作室与声源的隔墙面积为20m2，操作室内表面积 为100m2，平均吸声系数为0.02，隔墙上开一观察窗，此组合墙的 隔声量为30dB，求此墙操作室一侧近处的噪声衰减。如对操作室 进行吸声处理后，平均吸声系数增至0.4，再求其噪声衰减。,解：由题意，操作室的房间常数,进行吸声处理后，设房间常数记作 ，则,得,2.04,52,高级培训,设发声室与受声室皆为扩散声场，则隔声间的噪声衰减NR为,隔声墙的平均隔声量，dB,隔声墙的吸声量，m2,隔声墙的面积，m2,1.隔声间

20、的噪声衰减,式是设计隔声间确定传声墙面积的依据； 是测量隔声构件隔声量的计算依据。 隔声间的噪声衰减约在2050dB,53,高级培训,第八章 噪声控制技术隔声,单层匀质墙的隔声性能,二,54,高级培训,将噪声源封闭在一个相对小的空间内，以减少向周围辐射噪声的罩状壳体,55,高级培训,隔声罩技术简单、投资少、隔声效果好，主要用于控制机器噪声，如空压机、鼓风机、内燃机、发电机组等。 兼有隔声、吸声、阻尼、隔振和通风、消声等功能 有密封型与局部开敞型、固定型与活动型。根据噪声源具体要求采用适当的隔声罩形式。 隔声罩上可设置观察孔，可采用对流通风或强制通风散热。 隔声罩的降噪量一般在1040dB之间。

21、,56,高级培训,(一)隔声罩的插入损失,(二)隔声罩设计,57,高级培训,(一)隔声罩的插入损失,定义：隔声罩设置前后，同一接收点的声压级之差。,或,式中,隔声罩总内表面的平均吸声系数；,隔声罩壁与顶面的平均透声系数；,隔声罩壁与顶板的平均隔声量，dB。,意义：表示隔声罩的降噪效果 。 一般采用上式作为工程上设计隔声罩的依据。,58,高级培训,例题：某隔声罩要求对1000赫兹的声音有30分贝的隔声量， 罩的平均透射系数为2104，求：隔声罩内壁贴衬的吸声材料的平均吸声系数应取多大合适？,由公式,得,由公式,得,解得,IL,IL,R,R,R,R,59,高级培训,用3mm厚的钢板作一隔声罩，平均

22、隔声量为32分贝，罩内无吸声措施时， =0.01，衬吸声材料后， =0.1，隔声量有何变化？,实际隔声量由12分贝变成22分贝，提高10分贝,60,高级培训,(一)隔声罩的插入损失,(二)隔声罩设计,61,高级培训,(二)隔声罩设计,根据现场情况进行隔声罩结构设计，依据式 计算隔声罩的插入损失。一般 固定密封型的插入损失可为3040dB(A)； 活动密封型的为1530db(A)； 局部敞开型的为1020dB(A)； 带通风散热消声器的则约为1525dB(A)。,62,高级培训,局部敞开型 1020dB,固定密封型 3040 dB,63,高级培训,活动密封型 1530 dB,通风散热型 1525

23、dB,64,高级培训,(1)隔声罩应选用适当的材料和形状（有足够的隔声量）。 材料： 0.52mm厚的钢材或铝板等轻薄、密实的材料 大而固定的场合用砖或混凝土等厚重材料 形状：曲面体，尽量少用方形平行罩壁 (2)用刚性轻薄材料制作时，须在壁面上加筋，涂贴阻尼层，阻尼材料层厚度通常为罩壁的23倍。避免共振和吻合效应。 (3)罩内须进行吸声处理（多孔或纤维状牺牲材料），表面敷设护面层。 (4)罩内所有缝隙应密封严实，管线周围应减振。,(二)隔声罩设计,注意点,65,高级培训,(5)罩体与声源设备及其机座之间不能有刚性接触，与地面间应隔振处理。避免形成声桥。 (6)便于操作、安装与检修，需要时可做成

24、能拆卸的拼装结构。须考虑声源设备的通风、散热要求，通风口应安装有消声器，其消声量要与隔声罩的插入损失相匹配。,66,高级培训,67,高级培训,第八章 噪声控制技术隔声,单层匀质墙的隔声性能,二,68,高级培训,设置在声源与接收点之间阻断声波直接传播的挡板。,用于车间、办公室或道路两侧。 简单、经济，便于拆装与移动，应用较广。,69,高级培训,(一)隔声屏的插入损失,(二)隔声屏设计要点,70,高级培训,降噪原理：阻挡声波直接通过并将高频声反射回去，在屏障后形成的声影区内噪声明显降低。 隔声屏对声影区的降噪效果通常用插入损失来衡量； 隔声屏插入损失的计算方法：,(一)隔声屏的插入损失,1.算图法,2.计算法,71,高级培训,1.算图法,图 隔声屏的衰减值计算图,菲涅耳数N,设点声源S和接