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1、第八章隔声技第八章隔声技术Chapter 8 隔声技术8.1 概述8.2 隔声结构8.3 隔声装置8.4 隔声设计8.1 概述o8.1.1 表示材料隔声性能的物理量o8.1.2 隔声结构的类型o8.1.3 隔声原理8.1.1 表示材料隔声性能的量1.透声系数2.隔声量3.隔声指数4.插入损失1.透声系数:定义：材料透射的声能与入射到材料上的总声能的比值。材料透射的声能与入射到材料上的总声能的比值。透射系数越小，表示透声性能越差，透射系数越小，表示透声性能越差，隔声性能越好。隔声性能越好。2.隔声量（透射损失、传声损失）a.表示方法：b.平均隔声量：在工程应用中，通常将中心频率为工程应用中，通常
2、将中心频率为125125至至4000 Hz4000 Hz的的6 6个倍频程或个倍频程或100100至至3150Hz3150Hz的的1616个个1 13 3倍频程的隔声量作算术平均倍频程的隔声量作算术平均,叫平均隔声量叫平均隔声量3.隔声指数（Ia）o1测得隔声结构的隔声量的频率特性曲线o2与参考折线比较，满足下列两个条件的最高一条折线的号数即为隔声指数值。o任何1/3倍频程上，曲线低于参考折线的数值不能大于8分贝；o全部16个1/3倍频程上，曲线低于参考折线的差值之和不能大于32分贝。4.插入损失插入损失定义为：离声源一定距离某处测得的隔声结构设置前的声功率级插入损失定义为：离声源一定距离某处
3、测得的隔声结构设置前的声功率级L LW1W1和设置后的声功和设置后的声功率级率级L LW2W2之差值，记作之差值，记作ILIL，即：，即：插入损失通常在现场用来评价隔声罩、隔声屏障等隔声结构的隔声效果8.1.2 隔声结构的类型o隔声墙o隔声罩o隔声间o隔声屏障一、声波透过单层匀质构件的传播一、声波透过单层匀质构件的传播入射声波和质点速度方程分别为：入射声波和质点速度方程分别为：空气反射声波和质点速度方程分别为：空气反射声波和质点速度方程分别为：1c11c12c2在固体媒质在固体媒质中的透射波及反射波的声压和质点速度分别为：中的透射波及反射波的声压和质点速度分别为：声波透过隔层后在另一侧的声压和
4、质点速度为：声波透过隔层后在另一侧的声压和质点速度为：由由x=0 x=0处界面上的声压连续和法向质点速度连续条件可得到：处界面上的声压连续和法向质点速度连续条件可得到：由由x=Dx=D处的声压连续和法向质点速度连续条件得：处的声压连续和法向质点速度连续条件得：将以上将以上4 4个等式联立求解，得到：个等式联立求解，得到：如果如果D，即，即k2D 1，则，则sink2Dk2D，cosk2D1，有由于，有由于1c1 2c2，上式可简化，上式可简化为：为：令令m m2D D为固体媒质的面密度，公斤为固体媒质的面密度，公斤/米米2 2，则有：，则有：所以该固体媒质的隔声量为：所以该固体媒质的隔声量为：
5、这即是隔声中常用的这即是隔声中常用的“质量定律质量定律”。公式表明：隔声量与墙体质量和声音频率有关。公式表明：隔声量与墙体质量和声音频率有关。8.1.3 隔声原理1.质量定律：声波垂直入射时，在一系列假设的条件下：可近似为：1.质量定律o物理意义：物理意义：单层墙的隔声量与其单位面积的质量的对数成正比；单层墙的隔声量与其单位面积的质量的对数成正比；声波的频率越高，隔声量越高声波的频率越高，隔声量越高。o将将1 1c c1 1=400=400代入代入：垂直入射质量定律共振基频共振基频临界吻合频率1.质量定律o无规入射时，经验公式：无规入射时，经验公式：o场入射隔声量的经验公式：场入射隔声量的经验
6、公式：o平均隔声量的经验公式：平均隔声量的经验公式：080度度主要入射频率主要入射频率1003200Hz2.吻合效应o吻合效应：因入射角度造吻合效应：因入射角度造成的声波作用与隔墙中弯成的声波作用与隔墙中弯曲波传播速度相吻合而使曲波传播速度相吻合而使隔声量降低的现象。隔声量降低的现象。o特殊的共振效应特殊的共振效应o固体介质既有纵向的弹性固体介质既有纵向的弹性压缩压缩,又有横向的弹性切变又有横向的弹性切变 如果一声波以一定角度如果一声波以一定角度投射到构件上时，若发生吻合效应，则有：投射到构件上时，若发生吻合效应，则有：1 1）当入射波频率高于）当入射波频率高于b b对应的频率时，均有其相应的
7、吻合角度产生吻合效应；对应的频率时，均有其相应的吻合角度产生吻合效应；2 2）当入射波频率低于）当入射波频率低于b b对应的频率时，即相应的波长对应的频率时，即相应的波长大于自由弯曲波长大于自由弯曲波长b b时，由于时，由于sinsin值不值不可能大于可能大于1 1，便不会产生吻合效应。，便不会产生吻合效应。b b为薄板自由弯曲波长为薄板自由弯曲波长o近似为：近似为：0.3 (1-2 2)1临界吻合频率：能产生吻合效应的最低入射频率。可表示为：临界吻合频率：能产生吻合效应的最低入射频率。可表示为：D墙厚度墙厚度 c声速声速 E杨氏模量杨氏模量 墙密度墙密度 泊松比泊松比,横向应变与纵向应变之比
8、横向应变与纵向应变之比问题问题o要使隔声量大，选择什么样的墙要使隔声量大，选择什么样的墙？密度？厚度？密度？厚度？答案答案o根据质量作用定律应选密度大，厚度大，这样一来，面密度就大根据质量作用定律应选密度大，厚度大，这样一来，面密度就大o但是，厚度大，吻合频率会降的很低，不利于隔声但是，厚度大，吻合频率会降的很低，不利于隔声o密度大要考虑是否声速是否也大密度大要考虑是否声速是否也大2.吻合效应共振基频临界吻合频率8.2 隔声结构o8.2.1 单层匀质隔声墙单层匀质隔声墙o8.2.2 双层隔声墙双层隔声墙o8.2.3 复合隔声结构复合隔声结构单层匀质隔声墙共振基频临界吻合频率8.2.2 双层隔声
9、墙1.隔声特性1.隔声特性aa双层墙无吸声材料双层墙无吸声材料b-b-双层墙有少量吸声材料双层墙有少量吸声材料cc双层墙铺满吸声材料双层墙铺满吸声材料dd双层墙双层墙e e 单层墙单层墙2.共振频率的确定产生共振时，共振频率为D D 两隔墙之间得距离两隔墙之间得距离 0 0 空气的密度空气的密度3.隔声量的估算:o入射声波频率低于共振频率入射声波频率低于共振频率：o入射声波频高于共振频率：入射声波频高于共振频率：o入射声波频高于共振频率：当kD=n时,即D是半波长整数倍当kD=(2n+1)/2时,即D是1/4波长奇数倍,比单独隔声量之和再加6dB3.隔声量的估算:o经验公式经验公式：o平均隔声
10、量：平均隔声量：TLTL为空气层附加隔声量为空气层附加隔声量 8.2.3 复 合 隔 声 结 构坚实薄板坚实薄板护面层护面层阻阻尼尼材材料料吸声吸声材料材料多层复合隔声结构特点多层复合隔声结构特点o分层材料的阻抗各不相同，使声波在各层界面上，产生多次反射，透射能量就小分层材料的阻抗各不相同，使声波在各层界面上，产生多次反射，透射能量就小o夹层材料的阻尼和吸声作用，致使声能衰减，并减弱共振与吻合效应；夹层材料的阻尼和吸声作用，致使声能衰减，并减弱共振与吻合效应；o使用厚度和材质不同的多层结构，可以错开共振与临界的吻合频率，改善共振区与吻合使用厚度和材质不同的多层结构，可以错开共振与临界的吻合频率
11、，改善共振区与吻合区的隔声低谷效应。区的隔声低谷效应。8.3 隔声装置o8.3.1 隔声间o8.3.2 隔声罩o8.3.3 隔声屏障8.3.1 隔声间o在高噪声环境下，建造一个具有良好的隔声性能的控制室，能有效地减少噪声对操作入在高噪声环境下，建造一个具有良好的隔声性能的控制室，能有效地减少噪声对操作入员的干扰；员的干扰；o另一种情况是声源较多，采取单一噪声控制措施不易奏效，或者采用多种措施治理成本另一种情况是声源较多，采取单一噪声控制措施不易奏效，或者采用多种措施治理成本较高，就把声源围蔽在局部空间内，以降低噪声对周围环境的污染。较高，就把声源围蔽在局部空间内，以降低噪声对周围环境的污染。8
12、.3.2 隔声间o这些由隔声构件组成的具有良好隔声性能的房间统称为隔声间或隔声室。这些由隔声构件组成的具有良好隔声性能的房间统称为隔声间或隔声室。o隔声间一般采用封闭式的，它除需要有足够隔声量的墙体外，还需要设置具有一定隔声隔声间一般采用封闭式的，它除需要有足够隔声量的墙体外，还需要设置具有一定隔声性能的门、窗等。性能的门、窗等。8.3.1 隔声间1.隔声间的结构 2.隔声门2.隔声门 3.隔声窗3.隔声窗o隔声窗与普通窗户相比有什么特点？隔声窗与普通窗户相比有什么特点？3.隔声窗设计隔声窗应该注意以下几方面：设计隔声窗应该注意以下几方面：o多层窗应选用厚度不同的玻璃板以消除调频吻合效应。多层
13、窗应选用厚度不同的玻璃板以消除调频吻合效应。o多层窗的玻璃板之间要有较大的空气层。多层窗的玻璃板之间要有较大的空气层。o多层窗玻璃板之间要有一定的倾斜度，朝声源一面的玻璃做成倾斜，以消除驻波。多层窗玻璃板之间要有一定的倾斜度，朝声源一面的玻璃做成倾斜，以消除驻波。o玻璃窗的密封要严，在边缘用橡胶条或毛毡条压紧，这不仅可以起密封作用，还能起有玻璃窗的密封要严，在边缘用橡胶条或毛毡条压紧，这不仅可以起密封作用，还能起有效的阻尼作用，以减少玻璃板受声激振透声。效的阻尼作用，以减少玻璃板受声激振透声。o两层玻璃间不能有刚性连接，以防止两层玻璃间不能有刚性连接，以防止“声桥声桥”。4.隔声间的声学评价a
14、.组合墙的平均隔声量：课堂习题例：某隔声间对噪声源一侧用一堵例：某隔声间对噪声源一侧用一堵22m22m2 2的隔声墙相隔，该的传声损失为的隔声墙相隔，该的传声损失为50dB50dB，在墙上开一个面，在墙上开一个面积为积为2m2m2 2的门，该门的传声损失为的门，该门的传声损失为20dB20dB，又开了一个面积为，又开了一个面积为4m4m2 2的窗户，该窗户的传声损的窗户，该窗户的传声损失为失为30dB30dB。求开了门窗之后使墙体的隔声量下降了多少？。求开了门窗之后使墙体的隔声量下降了多少？解：由传声损失可知，墙、门和窗的透射系数分别为解：由传声损失可知，墙、门和窗的透射系数分别为1010-5
15、-5、1010-2-2和和1010-3-3，所以隔声墙组合体的，所以隔声墙组合体的平均透射系数为：平均透射系数为：则组合体的隔声量比原墙的隔声量下降了：则组合体的隔声量比原墙的隔声量下降了：4.隔声间的声学评价隔声间的声学评价b.插入损失：插入损失：:隔声间的平均隔声量隔声间的平均隔声量：隔声间的总吸声量隔声间的总吸声量S:隔声间的隔声间的内表面总面积内表面总面积 4.隔声间设计要点合适的材料合适的材料孔洞和缝隙的影响孔洞和缝隙的影响通风换气口的设计通风换气口的设计8.3.2 隔声罩o 隔声罩是噪声控制设计中常被采用的设备，例如空压机、水泵、鼓风机等高噪声源，隔声罩是噪声控制设计中常被采用的设
16、备，例如空压机、水泵、鼓风机等高噪声源，o如果具体积小，形状比较规则或者虽然体积较大，但空间及工作条件允许，可以用隔声如果具体积小，形状比较规则或者虽然体积较大，但空间及工作条件允许，可以用隔声罩将声源封闭在罩内，以减少向周围的声辐射：罩将声源封闭在罩内，以减少向周围的声辐射：8.3.2 隔声罩1.主要结构形式：活动密封型固定密封型局部开敞型通风散热型1.隔声罩主要结构形式局部开敞型固定密封型1.隔声罩主要结构形式活动密封型通风散热型2.隔声罩的基本构造2.隔声罩的基本构造3.隔声罩的声学评价隔声罩的声学评价隔声罩的插入损失全封闭的隔声罩的插入损失：全封闭的隔声罩的插入损失：TL:隔声罩罩壁的
17、隔声量隔声罩罩壁的隔声量 ：内饰吸声材料的吸声系数：内饰吸声材料的吸声系数罩内吸声的影响罩内吸声的影响TLTLTL隔声罩的插入损失局部封闭的隔声罩的插入损失：局部封闭的隔声罩的插入损失：TL:隔声罩罩壁的隔声量隔声罩罩壁的隔声量：内饰吸声材料的吸声系数：内饰吸声材料的吸声系数S0:非封闭总面积，非封闭总面积，S:封闭总面积封闭总面积 4.隔声罩的设计要点选择适当的材料和形状（减少方形）选择适当的材料和形状（减少方形）罩壁采用轻薄材料时，壁面上适当处理罩壁采用轻薄材料时，壁面上适当处理 （减弱共振，吻合效应）（减弱共振，吻合效应）隔声罩的密封隔声罩的密封隔声罩的内表面隔声罩的内表面隔声罩得隔振措
18、施隔声罩得隔振措施课堂习题例：用例：用2mm2mm厚的钢板做一隔声罩。已知钢板的传声损失为厚的钢板做一隔声罩。已知钢板的传声损失为29dB29dB，钢板的平均吸声系数为，钢板的平均吸声系数为0.010.01。由于隔声效果不理想而进行了改进，在隔声罩内作了吸声处理，使平均吸声系数提高到由于隔声效果不理想而进行了改进，在隔声罩内作了吸声处理，使平均吸声系数提高到0.60.6。求改进后的隔声罩的实际隔声值提高了多少？。求改进后的隔声罩的实际隔声值提高了多少？解：罩内未做吸声处理时，根据公式：解：罩内未做吸声处理时，根据公式：罩内做吸声处理后，则：罩内做吸声处理后，则：所以，改进后隔声罩的实际隔声量比
19、改进前提高的所以，改进后隔声罩的实际隔声量比改进前提高的dBdB数为：数为：8.3.3 隔声屏障o在声源与接收点之间设置障板，阻断声波的直接传播，以降低噪声，这样的结构称声屏在声源与接收点之间设置障板，阻断声波的直接传播，以降低噪声，这样的结构称声屏障。障。o 噪声在传播送径中遇到障碍物，若障碍物尺寸远大于声波波长时，大部分声能被反射和噪声在传播送径中遇到障碍物，若障碍物尺寸远大于声波波长时，大部分声能被反射和吸收，一部分绕射，于是在障碍物背后一定距离内形成声影区吸收，一部分绕射，于是在障碍物背后一定距离内形成声影区o声屏障将声源和保护目标隔开，使保护目标落在屏障的声影区内声屏障将声源和保护目
20、标隔开，使保护目标落在屏障的声影区内 8.3.3 隔声屏障定义：8.3.3 隔声屏障8.3.3 隔声屏障a.有限长薄屏障：首先计算三个传播逾径的声程差和相应的菲涅尔数N1、N2、N3；8.3.3 隔声屏障声屏障引起的衰减量计算：声屏障引起的衰减量计算：当声屏障很长时：当声屏障很长时：8.3.3 8.3.3 隔声屏障隔声屏障8.3.3 隔声屏障隔声屏障b.b.无限长薄屏障：无限长薄屏障：首先计算菲涅尔数首先计算菲涅尔数N N；由图查出衰减量。由图查出衰减量。隔声屏障的基本形式隔声屏障的声学评价点声源无限长声屏障绕射声衰减点声源无限长声屏障绕射声衰减线声源无限长声屏障绕射声衰减绕射声衰减2.隔声屏
21、障的声学评价插入损失3.隔声屏障设计要点声屏障的隔声量应比设计目标值大声屏障的隔声量应比设计目标值大声屏障应有足够的高度声屏障应有足够的高度声屏障应尽量靠近噪声源声屏障应尽量靠近噪声源,主要用于阻断主要用于阻断直达声直达声应尽可能采用应尽可能采用吸声型声屏障吸声型声屏障 8.4 隔声设计隔声设计o8.4.1 隔声设计原则隔声设计原则o8.4.2 隔声设计程序隔声设计程序o8.4.3 隔声设计计算隔声设计计算 8.4.1 隔声设计原则按照室内室外噪声允许原则来计算噪声的隔声量按照室内室外噪声允许原则来计算噪声的隔声量进行隔声处理时要满足防火、防潮、防腐、防尘等要求进行隔声处理时要满足防火、防潮、
22、防腐、防尘等要求对隔声设计的构件的隔声数据，要进行修正对隔声设计的构件的隔声数据，要进行修正 8.4.1 隔声设计原则噪声源、环境情况噪声源、环境情况具体采取措施具体采取措施独立强的噪声源独立强的噪声源密封式隔声罩、活动密封式隔声罩以及局部密封式隔声罩、活动密封式隔声罩以及局部隔声罩隔声罩不宜对噪声源进行隔声处理时，允许操作人不宜对噪声源进行隔声处理时，允许操作人员不经常停留在设备附近时员不经常停留在设备附近时便于控制、观察、休息使用的隔声室便于控制、观察、休息使用的隔声室车间大、工人多、强噪声源比较分散，且难车间大、工人多、强噪声源比较分散，且难以封闭以封闭留有生产工艺开口的隔声墙或声屏障留
23、有生产工艺开口的隔声墙或声屏障隔声措施选择原则：隔声措施选择原则：8.4.2 隔声设计程序根据声源特性估算受根据声源特性估算受声点的声点的各频带声压级各频带声压级选择合适的隔结构与构件选择合适的隔结构与构件了解环境特点，选定噪声控制标准了解环境特点，选定噪声控制标准计算各频带所需隔声量计算各频带所需隔声量与构件的插入损失比较与构件的插入损失比较确定受声点允许的噪声确定受声点允许的噪声级和各频带声压级级和各频带声压级8.4.3 隔声设计计算(以室内声源为例)8.4.3 隔声设计计算(以室内声源为例)o首先计算出某个室内靠近围护首先计算出某个室内靠近围护(窗口窗口)结构处的倍频带声压级结构处的倍频
24、带声压级8.4.3 隔声设计计算(以室内声源为例)o计算出所有室内声源在靠近围护计算出所有室内声源在靠近围护(窗口窗口)结构处产生的总倍频带声压级：结构处产生的总倍频带声压级：8.4.3 隔声设计计算(以室内声源为例)计算出室外靠近围护结构计算出室外靠近围护结构(窗口窗口)处的声压级处的声压级8.4.3 隔声设计计算(以室内声源为例)(5)(5)等效室外声源的位置为围护结构的位置，其倍频带声功率级为等效室外声源的位置为围护结构的位置，其倍频带声功率级为由按室外声源方法计算等效室外声源在预测点产生的声压级。由按室外声源方法计算等效室外声源在预测点产生的声压级。8.4.3 隔声设计计算(以室内声源为例)