1、NoiseNoise AndAnd Vibration Control TechnologyVibration Control Technology热能与动力工程系 罗毅涌 前前 言言课程性质课程性质 教学学时数为：32学时。本课程是建筑环境与设备工程专业的一门专业课。主要学习噪声与振动与振动控制基础知识、吸声技术、隔声技术、消声技术以及振动振动控制影响评价等内容，并通过噪声控制工程实例分析和实验，进一步学习和掌握噪声控制的方法和技术。课程内容课程内容 通过本门课程的学习:培养具有噪声控制方案选择与设计，噪声控 制设备的设计、使用、选型的能力，噪声控 制仪器的使用、选型的能力；掌握吸声、隔声、
2、消声等控制技术的原理、特点、计算及应用；学会噪声影响评价的原则方法。学习目的学习目的学习要求学习要求 本课程是一门本课程是一门理论性理论性和和实践性实践性非常强的课程，学习要求如下：非常强的课程，学习要求如下：掌握噪声的产生、传播和接收的原理、噪声的物理量度、噪声的传播特掌握噪声的产生、传播和接收的原理、噪声的物理量度、噪声的传播特 性、噪声的危害、噪声源的分类、噪声控制的基本途径；性、噪声的危害、噪声源的分类、噪声控制的基本途径；掌握噪声测量仪器的使用、测点的选择、测量方法的选择、噪声源声掌握噪声测量仪器的使用、测点的选择、测量方法的选择、噪声源声 功率级的测量和声压级差的测量；功率级的测量
3、和声压级差的测量；掌握隔声原理、隔声装置的类型、特点及选择；掌握隔声原理、隔声装置的类型、特点及选择；掌握消声原理、消声器的类型、特点及选择；掌握消声原理、消声器的类型、特点及选择；掌握吸声原理、吸声材料与结构、了解吸声设计的原则、程序、计算；掌握吸声原理、吸声材料与结构、了解吸声设计的原则、程序、计算；掌握噪声环境影响评价的评价对象、现状调查、评价标度、预测评价以掌握噪声环境影响评价的评价对象、现状调查、评价标度、预测评价以 及控制方案的选择；及控制方案的选择；熟练掌握有关噪声监测与控制的操作。熟练掌握有关噪声监测与控制的操作。学习方法学习方法 为了学好本门课程，建议采用以下学习方法：切实掌
4、握有关课程的相关知识，特别是物理学中的 声学知识。本课程还与机械原理、机械设备、材料 科学、建筑知识有密切关系，建议在学习时注意；本课程是实践性较强的课程，学习时要特别重视理 论联系实际，要多观察、多分析；在学习的过程中，应注意加强动手能力的培养，掌 握常见仪器设备的使用维护方法。第一章第一章 概述概述第二章第二章 声学基础声学基础第三章第三章 噪声的评价和标准噪声的评价和标准第四章第四章 噪声的测试与监测噪声的测试与监测第五章第五章 环境噪声影响评价环境噪声影响评价第六章第六章 吸声降噪技术吸声降噪技术第七章第七章 隔声降噪技术隔声降噪技术第八章第八章 消声器消声器第九章第九章 有源噪声控制
5、简介有源噪声控制简介第十章第十章 隔振技术与阻尼减振隔振技术与阻尼减振第十一章第十一章 空调系统的消声与减振空调系统的消声与减振第一章第一章 概述概述声音和噪声 一一噪声控制 四四三三噪声的特点与影响 噪声的分类二二声音声音l声音是一种物理现象声音是一种物理现象l声音以不同的方式和声音以不同的方式和途径传递信息，在人类途径传递信息，在人类活动中起着非常重要的活动中起着非常重要的作用；作用；l能够发声的物体称为能够发声的物体称为声源。声源。噪声噪声(Noise)l噪声是声的一种；噪声是声的一种；l具有声波的一切特性；具有声波的一切特性；l主要来源于固体、液体、主要来源于固体、液体、气体的振动；气
6、体的振动；l产生噪声的物体或机械产生噪声的物体或机械设备称为噪声源。设备称为噪声源。声音和噪声 一一1.1.声音的产生与传播声音的产生与传播 声音的本质就是气体、液体、固体介质中的质点振动。声音的本质就是气体、液体、固体介质中的质点振动。而这振动会在弹性介质中的而这振动会在弹性介质中的由近及远由近及远传播形式就是声波，传播形式就是声波，处于一定频率范围内（处于一定频率范围内（202020000Hz20000Hz）的声波作用于人耳就）的声波作用于人耳就产生了声音的感觉。产生了声音的感觉。声音的产生与传播，必须具备三个要素，首先要有产生声音的产生与传播，必须具备三个要素，首先要有产生振动的物体，即
7、振动的物体，即声源声源，其次要有能够传播声波的，其次要有能够传播声波的弹性介质弹性介质，最后还要有声的，最后还要有声的接受器接受器，如人耳、传声器等。，如人耳、传声器等。声源的振动声源的振动弹性媒介弹性媒介振动振动声波声波空气、固体、液空气、固体、液体体声源声源声音和噪声 一一 空气空气 纵波纵波声波声波 固体、液体固体、液体 纵波、横波纵波、横波 能量的传递能量的传递相邻质点间的动量传递来完成，相邻质点间的动量传递来完成，而不是而不是由物质的迁移来传播能量的。由物质的迁移来传播能量的。2.2.噪声的定义噪声的定义 物理学观点：物理学观点：噪声是指各种频率和声强噪声是指各种频率和声强杂乱无序组
8、合杂乱无序组合的声音。的声音。心理学观点：心理学观点：凡是人们凡是人们不需要不需要的声音都称之为噪声。的声音都称之为噪声。医学观点：医学观点：医学上认为医学上认为超过超过6060分贝分贝的声音是噪声。的声音是噪声。，噪声源交通噪声交通噪声 喇叭声喇叭声 工业噪声工业噪声 纺织厂纺织厂 建筑施建筑施工噪声工噪声 打桩机打桩机 叫卖声叫卖声 噪声的分类二二社会生活社会生活噪声噪声 汽笛声汽笛声 刹车声刹车声 印刷厂印刷厂 机械厂机械厂 搅拌机搅拌机 争吵声争吵声 交通噪声源交通噪声源工业噪声源工业噪声源建筑施工噪声源建筑施工噪声源社会生活噪声源社会生活噪声源工业生产噪声常见工业设备声级范围（常见工
9、业设备声级范围（dB）设备名称声级范围设备名称声级范围设备名称声级范围设备名称声级范围织布机96-106锻机89-110风铲91-110卷扬机80-90鼓风机80-126冲床74-98剪板机91-95退火炉91-100引风机75-118车床75-95粉碎机91-105拉伸机91-95空压机73-116砂轮91-105磨粉机91-95细纱机91-95破碎机85-114冲压机91-95冷冻机91-95整理机70-75球磨机87-128轧机91-110抛光机96-105木工圆锯93-101振动筛93-130发电机71-106锉锯机96-100木工带锯95-105蒸汽机86-113电动机75-107挤
10、压机96-100飞机发动机107-160建筑施工噪声建筑施工机械噪声（dB）机械名称距声源10m距离距声源30m距离范围平均范围平均打桩机93-11210584-10293混凝土搅拌80-968772-8779地螺钻68-827557-7063铆抡85-989174-8680压缩机82-988873-8678破土机80-928574-8076社会生活噪声家用电器噪声（dB）名称声级范围名称声级范围洗衣机50-80窗式空调50-65除尘器60-80缝纫机45-70钢琴60-95吹风机45-75电视55-80高压锅58-65电风扇40-60脱排油烟机55-60电冰箱40-50食品搅拌机65-75局
11、部性污染，不会造成区域或全球污染局部性污染，不会造成区域或全球污染 噪声污染无残余污染物，不会积累噪声污染无残余污染物，不会积累噪声源停止运行后，污染即消失噪声源停止运行后，污染即消失声能再利用价值不大，回收尚未被重视声能再利用价值不大，回收尚未被重视三三噪声的特点与影响 特特 点点 三三噪声的特点与影响 影响影响影响影响工作工作影响影响生活生活诱发诱发疾病疾病引起引起耳聋耳聋n 听觉疲劳听觉疲劳（暂时性听阈迁移）：（暂时性听阈迁移）：置身于较强噪声环置身于较强噪声环境中一段时间，耳鸣、听力减弱，但脱离噪声源听觉境中一段时间，耳鸣、听力减弱，但脱离噪声源听觉会恢复原状。会恢复原状。n 噪声性耳
12、聋噪声性耳聋（永久性听阈迁移）：（永久性听阈迁移）：长期在强噪声环长期在强噪声环境中，内耳听觉器官发生器质性病变，听觉疲劳就会境中，内耳听觉器官发生器质性病变，听觉疲劳就会固定下来，造成听力损失。固定下来，造成听力损失。n 暴振性耳聋暴振性耳聋：高强噪声（超过高强噪声（超过140dB140dB）使得内耳鼓）使得内耳鼓膜破裂，导致双耳完全失聪，成为永久性耳聋。膜破裂，导致双耳完全失聪，成为永久性耳聋。噪声引起耳聋听 力情 况正 常基 本正 常轻 度耳 聋中 度耳 聋重 度耳 聋 听力损失dB(A)151515-2515-2525-4025-4040-6540-656565与噪声性听力损有关的因素
13、：与噪声性听力损有关的因素：1.1.噪声的强度；噪声的强度；2.2.频率；频率；3.3.接触时间。接触时间。噪声引起耳聋n 噪声对大脑神经系统、心血管系统、视觉系噪声对大脑神经系统、心血管系统、视觉系统、消化系统等均有生理影响；统、消化系统等均有生理影响；n 主要症状头痛，脑胀，昏晕，耳鸣，多梦，主要症状头痛，脑胀，昏晕，耳鸣，多梦，失眠，心慌，记忆力减退，心跳加快，心律不失眠，心慌，记忆力减退，心跳加快，心律不齐，血管痉挛，血压升高，视力清晰度变差，齐，血管痉挛，血压升高，视力清晰度变差，食欲不振，恶心，肌无力，消瘦，体质减弱。食欲不振，恶心，肌无力，消瘦，体质减弱。n 噪声声级越高，对人体
14、的影响越大。噪声声级越高，对人体的影响越大。噪声诱发疾病n 睡眠睡眠n 连续噪声使熟睡时间缩短，出现多梦；连续噪声使熟睡时间缩短，出现多梦；n 经常性噪声导致睡眠不足，出现头昏、头痛现象；经常性噪声导致睡眠不足，出现头昏、头痛现象；n 40dB(A)40dB(A)影响睡眠较小；影响睡眠较小；55dB(A)55dB(A)严重干扰睡眠；严重干扰睡眠；60dB(A)60dB(A)突发噪声使突发噪声使70%70%睡觉的人惊醒。睡觉的人惊醒。n 交谈：交谈：n普通说话声一般为普通说话声一般为60dB(A)60dB(A)，两人相距，两人相距1.5m1.5m距离交谈，若此时环境噪声为距离交谈，若此时环境噪声
15、为50dB(A)50dB(A)，双方可轻松交谈；噪声到双方可轻松交谈；噪声到60dB(A)60dB(A)，还能满意地对话；当噪声到，还能满意地对话；当噪声到66dB(A)66dB(A)，须提高，须提高 声音，才能听得清楚；当噪声达到声音，才能听得清楚；当噪声达到90dB(A)90dB(A)以上时，则根本无法交谈。以上时，则根本无法交谈。60dB(A)140dB(A)90dB(A)20dB(A)噪声影响生活对语言交流的干扰对语言交流的干扰噪声级（dB（A）主观反应保证正常谈话距离（m）通讯质量45安静10很好55稍吵3.5好65吵1.2较困难75很吵0.3困难85太吵0.1不可能n 对工作的影响
16、广泛而复杂，对工作的影响广泛而复杂，很难定量反映很难定量反映。n噪声会使人心情烦躁、注意力分散、易疲劳、噪声会使人心情烦躁、注意力分散、易疲劳、反应迟钝，导致反应迟钝，导致工作效率降低工作效率降低，甚至发生工作，甚至发生工作过失行为。过失行为。n 高强度噪声还会掩藏运输音响信号，使行车高强度噪声还会掩藏运输音响信号，使行车安全受到威胁，易安全受到威胁，易发生交通事故发生交通事故。噪声影响工作（一）噪声控制的途径（一）噪声控制的途径 四四摩托车消声器摩托车消声器无声手枪无声手枪机器加外罩机器加外罩在机器下垫泡沫等减震在机器下垫泡沫等减震禁鸣喇叭禁鸣喇叭工业区和生活区分开工业区和生活区分开限制娱乐
17、场所营业时间限制娱乐场所营业时间隔音板隔音板植树造林植树造林关门窗关门窗戴隔音耳塞戴隔音耳塞捂住耳朵捂住耳朵1.1.声源控制声源控制 2.2.传播途径措施传播途径措施 3.3.接收点防护接收点防护（二）噪声控制的程序（二）噪声控制的程序 四四n 声源调查：声源调查：测量噪声，进行数据处理和噪声特性测量噪声，进行数据处理和噪声特性 分析；分析；n 标准选择：标准选择：根据声源及噪声所影响的环境，选择根据声源及噪声所影响的环境，选择 噪声允许标准；噪声允许标准；n 方案初设：方案初设：根据降噪量和噪声的频谱特性，设计根据降噪量和噪声的频谱特性，设计 控制方案；控制方案；n 方案论证：方案论证：论证
18、控制方案能否达标，包括声质量、论证控制方案能否达标，包括声质量、经济性、适应性评价；经济性、适应性评价；n 综合评价：综合评价：控制措施实施后，再进行测量，综合控制措施实施后，再进行测量，综合 分析评价是否达到控制目标，否则应分析评价是否达到控制目标，否则应 重新设计，直至达到标准。重新设计，直至达到标准。噪声控制的工作程序调查测定噪声现场设备正常运行条件确定噪声控制方案确定降噪量噪声控制标准噪声测试仪器调查噪声污染对象实施噪声控制方案加工、安装、调试技术指标测定技术鉴定与评价生产工艺和技术操作要求投资核算补加新措施查找原因未达到预期指标针对噪声传播要素的措施针对噪声传播要素的措施：在声源处抑
19、制噪声，这是最根本的措施，主要是改革生在声源处抑制噪声，这是最根本的措施，主要是改革生产工艺和技术革新，用低噪声工艺代替高噪声工艺，同时研产工艺和技术革新，用低噪声工艺代替高噪声工艺，同时研究降低噪声源辐射噪声的激振力和噪声辐射部件对激振力的究降低噪声源辐射噪声的激振力和噪声辐射部件对激振力的响应。响应。噪源对策技术如下表：噪源对策技术如下表：抑制噪声源噪声源按发声机理分类发声机理特性治理方法机械噪声机械设备运转时，不同部件间摩擦力、撞击力或非平衡力，使部件和壳体产生振动而辐射噪声与激发力特性、物体表面振动速度、边界条件、固有振动模式有关1.提高制造精度；2.改善机器传动系统，减少部件间的撞击
20、、摩擦；3.正确校准中心、调好平衡；4.提高机壳阻尼空气动力性噪声气体流动过程中的相互作用或气流和固体介质之间的相互作用与气流压力、流速有关1.降低流速；2.适当增加导流片，减少气流出口处的速度梯度；3.调解风扇叶片的角度形状；4.改进管道连接处的密封性。电磁噪声电磁场交替变化而引起的机械部件或空间容积振动而产生与交变电磁场特性、被迫振动部件、空间的大小、容积有关1.改进电机结构设计2.可选用隔声罩利用声学手段降噪实例（隔声）轻轨铁路两侧的声屏障利用声学手段降噪实例（隔声）隔声技术利用声学手段降噪实例（消声技术）利用声学手段降噪实例（吸声技术）常用噪声控制措施的原理与应用范围措施种类降噪原理应
21、用范围减噪效果吸声利用吸声材料或结构，降低厂房、室内反射声，如悬挂吸声体等。车间内噪声设备多且分散4-10分贝隔声利用隔声结构，将噪声源和接受点隔开，常用的有隔声罩、隔声间和隔声屏车间工人多，噪声设备少，用隔声罩，反之，用隔声间，二者都不行，用隔声屏10-40分贝消声器利用阻性、抗性、小孔喷注和多孔扩散等原理，削减气流噪声气动设备的空气动力性噪声，各类放空排气15-40分贝隔振减振将具有振动的设备，原与地板刚性接触改为弹性接触，隔绝固体声传播；利用内摩擦、耗能大的材料，减少振动设备振动厉害，固体声传播远，干扰居民，机械设备外壳、管道振动噪声严重5-25分贝对几种噪声可采取的控制措施对几种噪声可
22、采取的控制措施 情况情况声源降噪声源降噪隔振、阻尼隔振、阻尼包扎，消声器包扎，消声器隔声罩（屏）隔声罩（屏）隔声间隔声间吸声处理吸声处理个人防护个人防护一般噪声一般噪声次次次次 主主 声源少、人多声源少、人多次次次次主主 次次 声源分散、人多声源分散、人多次次次次次次 主主 声源少、人少声源少、人少次次次次 次次 主主声源多、人少声源多、人少 主主 次次内燃机和气动设备内燃机和气动设备次次主主次次 各种措施效果各种措施效果dB(A)dB(A)5 510105 530305 530305 540403 37 710104040对生产操作的影响对生产操作的影响无无无无稍有影响稍有影响无无无无无无费
23、用估计费用估计 202010001000元元台台5050150150元元m m2 2罩罩或屏面积或屏面积5050100100元元m m2 2隔声结构面积隔声结构面积10105050元元m m2 2吸声面积吸声面积0.10.11010元元人人在声传播途径中的控制v（1 1）远离噪声源人远离噪声源或者让噪声源远离人，）远离噪声源人远离噪声源或者让噪声源远离人，使噪声在远距离传播中衰减点声源、线声源和面声源随使噪声在远距离传播中衰减点声源、线声源和面声源随距离的衰减规律都可以用公式计算出来例如：点声源至距离的衰减规律都可以用公式计算出来例如：点声源至某两点之间的距离分别为某两点之间的距离分别为r1r
24、1和和r2r2，且：，且：即当距离由即当距离由r r1 1变为变为r r2 2时，其衰减量为时，其衰减量为LdBLdB若若r2=2r1r2=2r1，则由式可，则由式可以算出以算出L6(dB)L6(dB)v（2 2）改变噪声指向噪声在低频时，一般无指向性，但）改变噪声指向噪声在低频时，一般无指向性，但随着频率的增高，其指向性也随着增加因此，对于高频随着频率的增高，其指向性也随着增加因此，对于高频噪声，改变指向是一项控制噪声的、行之有效的对策。这噪声，改变指向是一项控制噪声的、行之有效的对策。这就象大气污染控制中要求考虑学年主导风向，办公楼、生就象大气污染控制中要求考虑学年主导风向，办公楼、生活区
25、建在上风向。活区建在上风向。（3 3）筑墙控制噪声的传播如所示，）筑墙控制噪声的传播如所示，S S、O O、R R分别为噪声源、分别为噪声源、墙顶端和接收点墙对噪声的衰减量可用下式表示：这就是声墙顶端和接收点墙对噪声的衰减量可用下式表示：这就是声屏障，道路声屏障工程渐成行业热点在降低交通干线噪声、工屏障，道路声屏障工程渐成行业热点在降低交通干线噪声、工业生产噪声和社会环境噪声中发挥着独特的作用。特别是随着业生产噪声和社会环境噪声中发挥着独特的作用。特别是随着近年来城市轨道交通和高等级公路的加速建设，各类道路声屏近年来城市轨道交通和高等级公路的加速建设，各类道路声屏障也得到日益广泛的普及，逐渐成
26、为环保行业的工程热点之一障也得到日益广泛的普及，逐渐成为环保行业的工程热点之一。由式（由式（l3l3）看出，衰减量与声频或波长有关，与墙高度也）看出，衰减量与声频或波长有关，与墙高度也有关筑墙衰减噪声，在实用中被考虑的限度为有关筑墙衰减噪声，在实用中被考虑的限度为25dB25dB若在墙若在墙上贴吸声材料或在房间挂吸声板，也能有效地衰减噪声上贴吸声材料或在房间挂吸声板，也能有效地衰减噪声（4 4）大气、树木和草地可消弱噪声的传播噪声由气温高处向）大气、树木和草地可消弱噪声的传播噪声由气温高处向气温低处折射、由上风处向下风处折射。根据这一规律，噪声气温低处折射、由上风处向下风处折射。根据这一规律，噪声源应设置在低温处和下风处绿化城市，不仅可以减弱噪声的源应设置在低温处和下风处绿化城市，不仅可以减弱噪声的传播，而且可以防止空气污染传播，而且可以防止空气污染 接收器的保护措施v耳塞v防声棉v耳罩、头盔v隔声岗亭
