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1、噪声测试及防治北京科技大学申焱华1 噪声n噪声是指不需要的声音。n噪声是由许多不同频率和强度的声波，杂乱无章组合而成的。21.1 噪声的分类n自然噪声（雷声，风声），人为噪声；n低频噪声（500Hz)，中频噪声（5001000Hz)，高频（大于1000Hz)；n稳态噪声，非稳态噪声和瞬时噪声。31.1 噪声的分类稳态噪声:噪声强度波动范围在 5dB以内连续噪声，或重复频率大于10HZ脉动噪声；非稳态噪声:噪声强度波动范围超过 5dB的连续噪声脉冲噪声:持续时间小于1s,波动范围大于10dB,或重复频 率小于10Hz的间歇性噪声。41.1 噪声的分类按城市环境噪声源分类：n交通噪声：道路机动车辆
2、，铁路车辆n工业噪声：工厂的动力设备，加工机械，生产设备n建筑施工噪声：建筑机械n社会生活噪声：人们社会活动，家电设备51.1 噪声的分类按发声机理分类:n机械噪声：机械部件之间在摩擦力，撞击力和非平衡力的作用下振动产生的。n空气动力性噪声：高速气流，不稳定气流以及由于气流与物体相互作用产生的噪声。n电磁噪声：电磁场的交替变化。61.2 噪声的危害n噪声致聋n噪声可能诱发疾病n噪声影响正常生活n噪声降低劳动生产率，影响安全生产n噪声损害建筑物72 噪声测量噪声测量 随着现代工业的发展，噪声污染已成为主要公害之一。控制噪声、保护环境已成为人们的共识。其中，噪声测量是重要的一环，具有举足轻重的地位
3、。82.1 噪声的度量噪声的度量 声源、传播途径（弹性媒质）、受者n声源声源：振动的物体n声场：媒质中有声波存在的区域。分为：自由声场，扩散声场和半扩散声场92.1.1 描述声波的基本物理量n声压声压是指声波引起的媒质压力的波动量，它是声波传播时的瞬时压强P与大气压P0（平衡压力）之差值。声压p的单位为帕(Pa)。n1Pa=1N/m2n有效声压：102.1.1 描述声波的基本物理量n声压越大，声音越强。n声功率W(W):某个声源在单位时间内辐射出的总声能，反映声源的振动辐射能量的大小，是标量.n声强I(W/m2):单位面积通过与声波传播方向垂直的声功率.矢量:其方向就是声传播的方向.112.1
4、.1 描述声波的基本物理量频率f：物体在1秒钟内的振动的次数。n周期T：物体每振动一次需要的时间。f=1/Tn 人耳听到的频率：2020000Hz。低于20Hz的为次声，高于20000Hz的为超声。噪声不包括次声和超声。噪声不包括次声和超声。122.1.2 声压、声强和声功率n声学中常用成倍比关系的对数标度来度量声压、声强和声功率。n声压级Lp:Lp=20lg(p/pr)n基准声压pr=2*10-5Pa(频率1000Hz的人耳听到的最弱声压).听阈声压:0dB(声压级)痛阈声压:20Pa-120dB(声压级)132.1.2 声压、声强和声功率n声强级LI:LI=20lg(I/Ir)n基准声强I
5、r=1*10-12W/m2n声功率级LW:LW=10lg(W/Wr)n基准声功率 Wr=1*10-12W14分贝分贝n分贝:表示两种信号比例关系的一种表达式。功率比表达式：功率比表达式：幅值比表达式幅值比表达式：152.2 噪声的频谱噪声的频谱n声音的高低主要与其频率有关，噪声的频谱可反映该噪声在不同频率范围内的分布情况。对噪声进行频谱分析时，通常采取多个较宽的频带来分析噪声的声级（声压级、声强级和声功率级），最常用的频带宽度是倍频程和1/3倍频程。16172.2 噪声的频谱噪声的频谱n可听声频率范围:2020000Hz.n频带:上限频率fu，下限频率fl fu=2nfln倍频带:n=1；1/
6、3倍频带:n=1/3n频带宽度:B=fu-fl182.2 噪声的频谱噪声的频谱n频谱分析:分析某一声音在可听频率范围内声音强度随 频率变化的规律.n低频噪声:500Hz，如汽车的噪声n中频噪声:5001000Hz，如水泵的噪声n宽带噪声:分布在1252000Hz范围内，如柴油机的噪声19频谱分析n对一个噪声源发出的声音，将它的声压级、声强级、或者声功率级按频率顺序展开，使噪声的强度成为频率的函数，并考查其形状。202.2 噪声的频谱噪声的频谱213 噪声的主观评价n噪声与人的主观感觉之间的关系十分复杂，不是简单的正比关系.n频率计权网络对所接受的声音按频带设一定的衰减，模拟人耳对不同声压和频率
7、声音有不同感觉而设置的。223.1 A声级 主要有A、B、C、D计权网络，所测得的声压级分别为：A，B，C和D声级。它们的频率特性曲线 如图如图 所示。233.1 A声级n其中最常用的是A计权网络。n它对低频段有较大的衰减，比较符合人耳对低频声的敏感程度比高频声差的听觉特点。多数噪声经A计权网络滤波后，与人耳的感觉有较好的相关性。243.1 A声级n等效声级：以A声级为基础建立起来的关于非稳态噪声的噪声评价量。n等效声级：在声场中一定点位置上，用某一段时间内能量平均的方法，将间隙暴露的几个不同的A声级，以一个A声级表示该段时间内噪声大小。253.2 噪声测试常用仪器 n噪声测试常用的仪器有传声
8、器、声级计、磁带记录仪、校准器和谱分析仪。263.2.1 声级计n模拟了人耳对声波的反应特性，是一种主观性仪器。274 噪声标准n工业企业噪声控制设计284.1 噪声标准n工业企业厂界噪声限值294.1 噪声标准n城市区域环境噪声标准单位：dB(A)304.1 噪声标准n机动车辆允许噪声314.2 工业企业噪声测量n测量仪器精度为级以上的声级计或环境噪声自动监测仪，其性能符合GB 3875声级计电声性能及测量方法之规定，应定期校验。测量时传声器加风罩。324.2.1 厂界噪声测量n采样方式 2.4.1 用声级计采样时，仪器动态特性为“慢”响应，采样时间间隔为5s。2.4.2 用环境噪声自动监测
9、仪采样时，仪器动态特性为“快”响应，采样时间间隔不大于1s。2.5 测量值2.5.1 稳态噪声测量1min的等效声级。2.5.2 周期性噪声测量一个周期的等效声级。2.5.3 非周期性非稳态噪声测量整个正常工作时间的等效声级。2.6 测点位置的选择 2.6.1 测点(即传声器位置。下同)应选在法定厂界外1m，高度1.2m以上的噪声敏感处。如厂界有围墙，测点应高于围墙。2.6.2 若厂界与居民住宅相连，厂界噪声无法测量时，测点应选在居室中央，室内限值应比相应标准值低10dB(A)。334.2.2 生产环境噪声测量n将传声器置于操作人员耳朵附近，或在工人经常活动的范围内，以人耳高度为准选择数个测点
10、进行测量。344.2.3 车间内机器噪声测量 现场机器噪声测量的测点距离，视机器尺寸而定。n小型机器（1m）：距表面1mn机器四周布置48个测点。355 吸声n吸声系数：吸声材料或吸声能力的大小通常用吸声系数表示。n吸声系数的变化一般在01之间。=0：入射声完全被反射，材料不吸声；=1：声能完全被吸收，无声能声反射。365.1 多孔性吸声材料n无机纤维材料：短棉（直径1013m）超细绵（直径0.14m），中级纤维棉（直径1013m）。n多孔吸声材料内部具有大量的微孔和间隙，孔隙间彼此相互贯通，且通过表面与外界相通。375.1 多孔性吸声材料n传播过程中，引起孔隙中的空气振动，使相当一部分声能转
11、化为热能而消耗掉。n多孔吸声材料对中高频声波吸声系数大，对低频吸声系数小。38多孔吸声材料的影响因素：n合理选择材料的厚度n合理控制材料的容重n增设空气层n温湿度的影响395.2 共振吸声结构n共振吸声机构增加对低频声的吸收。n薄板共振吸声结构（80300Hz）薄板和板后的空气层构成振动系统，薄板相当于质量，板后的空气相当于弹簧。*中薄板厚度：36mm *空气层厚度：310cm 405.3 微穿孔板吸声结构n吸声机理同共振吸声结构相同。n吸声系数很高，有的可达0.9以上。n吸收低频：空腔宜深；吸收中高频，空腔宜浅。415.4 吸声处理注意事项：n车间壁面都是坚硬的反射性能较强的材料，室内的混响
12、声比较明显。n操作工人离开声源大的机器较远，反射声较强。n车间内噪声源比较多且分散。n车间内的噪声源尺寸较大且分散，同其他方法量和使用。426 隔声n用构件把声源与接受者分开，阻断空气声的传播，从而达到降噪的措施。n空气声：在空气中传播的隔声 固体声：在固体中传播隔振，阻尼n透声系数：透射声功率与入射声功率之比。436.1 多层复合板的隔声n利用声波在不同界面上阻抗的变化而使声波反射，减小了声能透射，n选择：1。合理选择材料和复合次序。2。为减小由共振频率和吻合效应引起的隔声低谷。3。轻质多孔材料本身的隔声能力很差。446.2 隔声间n具有门、窗的组合墙平均隔声量的 1。提高门、窗隔声量；2。
13、减少门窗的面积；3。门缝密封456.3 隔声罩n将噪声源封闭在一个相对小的空间，减少想周围辐射噪声的罩状结构。1 罩壳材料有足够的隔声量，便于安装2 罩体与声源设备及其机座之间不能有刚性接触。3 罩内要作吸声处理。4 罩壳与设备之间应由较大的空间，通风口装消声器。466.4 隔声屏n对隔声要求不高，又不便于安装隔声罩。n应用：道路，车间，临时作业场所n隔声屏对于2000Hz以上的高频声比中频声的歌声效果要好。而对于频率低于250Hz以下的声音，由于声波的波长比较长，容易绕过屏障，效果差。476.4 隔声屏n应有足够的隔声量，声损失应高出10dB n配合吸声处理，减少反射声能及绕射声能。n主要用
14、于控制直达声n与其他构件的连接处，注意米粉n声屏障的高度和长度应根据现场情况计算确定487 消声器n用于降低气流噪声的装置，它既能允许气流顺利通过又能阻止声能或减弱声能向外传播。n安装：紧靠空气动力性机械设备的进、出口。n气流噪声降低2040dB（A），相应的响度降低7593%。497 消声器n阻性消声器：借助装在管壁上的吸声材料或吸声结构的吸声作用来吸收声能。n阻性消声器：对中、高频消声性能良好，对低频性能较差，可通过增加吸声材料的厚度和密度进行改善。507.1 阻性消声器n种类：直管式消声器，片式消声器，折板式消声器，蜂窝式消声器及迷宫式消声器。517.2 抗性消声器n通过控制声抗的大小来
15、消声，它不使用吸声材料，而是在管道上接截面突变的在管道上接截面突变的管道或旁接共振腔管道或旁接共振腔，使某些频率的声波在声阻抗突变的界面处发生反射、干涉等现象，从而达到消声目的。527.2 抗性消声器1。将某些特定频率范围的噪声滤掉，达到 消声目的。2。它适用于消除中、低频噪声。3。与阻性消声器的最大区别：没有多孔性吸声材料。537.3 抗性消声器扩张式消声器扩张式消声器 利用横断面积的扩张，收缩引起的声反射和干涉来消声的。n适用于消除中频噪声。n消声量与扩张室的扩张比、连接管的长度及消声器的总长度有关。547.3 抗性消声器共振式消声器n利用共振结构的阻抗引起的反射而产生消声效果的。557.
16、4 微穿孔板消声器n声阻与穿孔板上的孔径成反比。n厚度小于1mm的金属板上钻许多孔径为0.51mm的微孔，穿孔率一般在1%3%。567.5 消声器的选型n由噪声的频谱，选定消声器种类.1.阻性消声器高频性噪声2.低中频噪声抗性消声器3.噪声频带比较宽（低、中、高频噪声较强）阻抗复合式消声装置 4.噪声中突出的峰值共振腔消声器577.5 消声器的选型n根据管道截面，确定消声器通道结构。n根据降噪要求，决定消声器的长度。n验算消声频率范围。588 噪声频谱分析在诊断中的应用8.1 钢球磨煤机噪声的测量分析n使用声级计，测量等效A声级。n噪声是各声源在测量点上的综合反映。60测点的布置n2台磨煤机同
17、时开动，周围噪声不超过92dB（A）n隔声量的实际隔声量不低于16dB（A）61隔声罩的材料n噪声为中低频n吸声材料为：超细玻璃棉62隔声罩的效果n隔声罩与本体没有任何刚性联系，由地面的钢架支撑。638.2 提升减速箱的噪声特征 n为减少环境的干扰，测点选在减速箱盖中间，且距箱盖5mm处，噪声测试效果较佳。64频谱分析真正常噪声功率谱：只有基频和二次谐波部分异常噪声功率谱：基频到四次谐波成分都有；二次谐波超过基频的幅值。故障：减速箱第一级齿轮出现磨损故障。658.3 斜轴式轴向柱塞泵n其噪声主要由：泵内运动部件的振动和液压振动及其振动辐射而产生的。66噪声频谱n声级计的传声器头正对泵的中心，距离为1m。噪声的自功率谱连杆换杆的撞击噪声67噪声源识别n用相干分析识别噪声源。n将振动信号作为噪声源信号，声场信号作总噪声信号。n相干值越大，该噪声源对测量点噪声的影响越大。688.4 利用噪声信号诊断液压泵的故障n声级计不需要与液压泵的壳体接触非接触式故障诊断n回转机械振动和噪声信号有明显的周期性特征。69频谱分析n功率谱中的干扰比较大。n倒频谱的干扰小，即系统传递对特征量的影响不大。70