1、第六章第六章 吸声和室内声场吸声和室内声场吸声和吸声系数吸声和吸声系数多孔吸声材料多孔吸声材料吸声结构吸声结构室内声场与吸声减噪处理室内声场与吸声减噪处理第一节第一节 吸声和吸声系数吸声和吸声系数吸声吸声 利用吸声材料和吸声结构降低室内噪声利用吸声材料和吸声结构降低室内噪声的方法。的方法。吸声系数吸声系数：上式中：上式中：E为入射总声能；为入射总声能；E被材料或结构吸收的声能；被材料或结构吸收的声能；Er被材料或结构反射的声能；被材料或结构反射的声能；r为反射系数。为反射系数。1rE ErE 吸声量：等效吸声面积，即吸声系数与吸声量：等效吸声面积，即吸声系数与吸声面积的乘积。吸声面积的乘积。A
2、 S不同材料的总吸声量为：不同材料的总吸声量为：niiiniiSAA11吸声系数的测量吸声系数的测量l混响室方法混响室方法 把被测吸声材料按一定要求放入混响室，将不同频把被测吸声材料按一定要求放入混响室，将不同频率的声波以相同几率从各个角度入射到材料表面，率的声波以相同几率从各个角度入射到材料表面，根据混响室内放进吸声材料前后混响时间的变化来根据混响室内放进吸声材料前后混响时间的变化来确定材料的吸声特性。确定材料的吸声特性。l驻波管方法驻波管方法 被测材料置于驻波管一端，用声频信号发生器从驻被测材料置于驻波管一端，用声频信号发生器从驻波管一端向另一端发射平面波，声波垂直入射到材波管一端向另一端
3、发射平面波，声波垂直入射到材料表面，部分吸收，部分反射。反射波与入射波相料表面，部分吸收，部分反射。反射波与入射波相互叠加产生驻波，根据测得的驻波声压的极大值和互叠加产生驻波，根据测得的驻波声压的极大值和极小值，就可以计算垂直入射系数。极小值，就可以计算垂直入射系数。第二节第二节 多孔吸声材料多孔吸声材料吸声原理吸声原理吸声材料种类吸声材料种类l纤维型：毛、木丝、玻璃棉、矿渣棉纤维型：毛、木丝、玻璃棉、矿渣棉l泡沫型：聚氨酯泡沫塑料，微孔橡胶泡沫型：聚氨酯泡沫塑料，微孔橡胶l吸声建筑材料：膨胀珍珠岩、多孔陶土吸声建筑材料：膨胀珍珠岩、多孔陶土吸声特性及影响因素吸声特性及影响因素 空气流阻：吸声
4、材料中压力梯度与气流限空气流阻：吸声材料中压力梯度与气流限速度之比。反映空气通过多孔材料时阻力大速度之比。反映空气通过多孔材料时阻力大小。小。比流阻：单位厚度材料的流阻。比流阻：单位厚度材料的流阻。l材料密度与厚度材料密度与厚度l背后空气层背后空气层l护面层护面层吸声体：所有护面的多孔吸声结构做成吸声体：所有护面的多孔吸声结构做成各种形状的单块。悬吊的立体多面吸声各种形状的单块。悬吊的立体多面吸声结构称作空间吸声体。结构称作空间吸声体。l空间吸声体吸声的影响因素：空间吸声体吸声的影响因素：l吸声材料的吸声系数吸声材料的吸声系数l空间吸声体的面积比值空间吸声体的面积比值l空间吸声体吊装高度与悬挂
5、间距空间吸声体吊装高度与悬挂间距第三节第三节 吸声结构吸声结构薄膜和薄板共振吸声结构薄膜和薄板共振吸声结构l构造构造l吸声机理：声能转化为热能吸声机理：声能转化为热能l薄膜共振频率薄膜共振频率上式中上式中c为声速，为声速，0为空气密度，为空气密度，m为膜的面密度，为膜的面密度，L为为板后空气层厚度。板后空气层厚度。006002cfMLMLl薄板共振结构薄板共振结构 共振频率共振频率 上式中，上式中，f0为固有频率，为固有频率，0为空气密度，为空气密度，K为结构刚为结构刚度，度，M为振动物体的质量。为振动物体的质量。龙骨龙骨空气层空气层垫衬垫衬薄板薄板20012cKfMLM 已知薄板劲度：已知薄
6、板劲度：上式中上式中E为板材的动态弹性模量，为板材的动态弹性模量，为泊松比，为泊松比，a、b为板的边长，为板的边长，h为板材厚度。为板材厚度。2222212 1EhKab单孔共振吸声结构单孔共振吸声结构l结构结构l吸声机理吸声机理 l吸声特性吸声特性 上式中，上式中，S为小孔截面积，为小孔截面积，V为空腔体积，为空腔体积，t为小孔颈为小孔颈长，长，为开口末端修正量，若小孔为圆形，则可近似为开口末端修正量，若小孔为圆形，则可近似等于为：等于为：02cSfV t0.84ddVtd多孔穿孔板共振吸声结构多孔穿孔板共振吸声结构l构造：单孔共振器的并联组合构造：单孔共振器的并联组合l吸声机理：同单孔共振
7、结构吸声机理：同单孔共振结构l吸声特性吸声特性 上式中上式中h为空气层厚度，为空气层厚度，P为穿孔率为穿孔率,PS/F，S为小孔的面积，为小孔的面积，F为每一共振单元所占薄板为每一共振单元所占薄板的面积。的面积。02cPfL tl穿孔率的计算：穿孔率的计算：设孔间距为设孔间距为B，孔径为，孔径为d，小孔为正三角形，小孔为正三角形排列排列 小孔按正方形排列小孔按正方形排列232BdP24BdPl吸声带宽吸声带宽 假设在假设在f0处的最大吸声系数为处的最大吸声系数为，则在，则在f0附近能附近能保持吸声系数为保持吸声系数为/2的频带宽度的频带宽度f为吸声带宽。为吸声带宽。吸声系数高于吸声系数高于0.
8、5的频带宽度：的频带宽度：004ffL 已知穿孔板厚度为已知穿孔板厚度为1.5毫米，穿孔率为毫米，穿孔率为3%，空腔厚度空腔厚度L10cm，孔颈，孔颈d0.8mm，求，求共振频率共振频率f0。解：解：2.34kltdmm 02cPfL t微穿孔板吸声结构微穿孔板吸声结构l结构结构 厚度小于厚度小于1mm薄板钻以孔径小于薄板钻以孔径小于1mm的小的小孔，薄板固定在壁面上，板后留适当厚度的孔，薄板固定在壁面上，板后留适当厚度的空气层空气层l共振频率共振频率 D为腔深，为腔深，m为相对声质量，为相对声质量，c为声速为声速0123DDfmccl半吸收频率的相对半宽度半吸收频率的相对半宽度l共振时的最大
9、吸声系数共振时的最大吸声系数10/1tan/Bffrq r 0241rr第五节第五节 室内声场与吸声减噪室内声场与吸声减噪扩散声场扩散声场 室内声能密度处处相同，在任何一点上，从各个方向室内声能密度处处相同，在任何一点上，从各个方向传来的声波几率，声波相位是无规则的，这样的声场传来的声波几率，声波相位是无规则的，这样的声场称作扩散声场。称作扩散声场。l直达声场直达声场 声强声强 24dQWIr声压声压Pd声能密度声能密度Dd声压级声压级Lpd224dcQWpr24dQWDr c210lg4dpWQLLrl混响声场混响声场 假定混响声场为理想的扩散声场假定混响声场为理想的扩散声场l平均自由程：单
10、位时间内，声波在房间边界平均自由程：单位时间内，声波在房间边界面上两次相邻反射间总路程的平均值。面上两次相邻反射间总路程的平均值。SVd4 声速为声速为c时，声波传播一个平均自由程的时间为：时，声波传播一个平均自由程的时间为：单位时间内，声波在壁面上反射的次数单位时间内，声波在壁面上反射的次数n为：为：cSVt4VcSn4 平均吸声系数平均吸声系数l室内声场达到稳定状态时，声源提供的混响室内声场达到稳定状态时，声源提供的混响声能等于被吸收的混响声能，即：声能等于被吸收的混响声能，即：14WVcSVDRniiniiiSS11 令令 为房间常数，则得：为房间常数，则得：而某点的直达声能密度而某点的
11、直达声能密度1SRcRWScWDr414crWQDd24 室内某点的声能密度应为直达声能密度与混响室内某点的声能密度应为直达声能密度与混响声能密度之和，所以有：声能密度之和，所以有：最后得到室内某点的声压级为：最后得到室内某点的声压级为：RrQLLWp44lg102rdDDD室内声场衰减室内声场衰减l增长过程：增长过程：l稳态过程：声源提供的声能等于被吸收的声稳态过程：声源提供的声能等于被吸收的声能能l衰减过程（混响过程）衰减过程（混响过程）44SAtVWD tecA4/DWcA 441SAtVWD tecA室内声场的声能密度室内声场的声能密度 由于室内声能密度因空气吸收而衰减的规律是指数由于
12、室内声能密度因空气吸收而衰减的规律是指数关系，所以经过时间关系，所以经过时间t后声能密度为：后声能密度为：上式中的上式中的m为空气衰减系数为空气衰减系数401cStVtDD41ln4411cStmctmctVttcSmV tVteDD eDeDD混响时间：当室内声场达到稳定后，声源突然混响时间：当室内声场达到稳定后，声源突然停止发声，室内声能密度衰减到原来的百万分停止发声，室内声能密度衰减到原来的百万分之一，即声压级衰减之一，即声压级衰减60dB，记作，记作T60。当室内声音频率低于当室内声音频率低于2000Hz时，时，衰减系数衰减系数m可可忽略不计，则上式可简化为忽略不计，则上式可简化为mV
13、SVT41ln161.060600.161ln 1VTS吸声减噪量的计算吸声减噪量的计算l混响半径混响半径l吸声减噪量：吸声处理前的声压级和处理后吸声减噪量：吸声处理前的声压级和处理后声压级之差。声压级之差。2212214444lg10RrQRrQLLLpppQRrc14.0l对于处于混响半径以外的区域，上式可简化对于处于混响半径以外的区域，上式可简化为：为：l对于一般室内稳态声场，可用下式计算其吸对于一般室内稳态声场，可用下式计算其吸声降噪量声降噪量12211211lg10lg10RRLp12lg10pL21lg10TTLp第第 七七 章章 隔隔 声声v隔声的评价隔声的评价v单层匀质墙的隔声
14、性能单层匀质墙的隔声性能v双层墙的隔声双层墙的隔声v隔声间隔声间v隔声罩隔声罩v声屏障声屏障第一节第一节 隔声的评价隔声的评价隔声概述隔声概述l隔声：用构件将噪声源和接收者分开，阻断空气声隔声：用构件将噪声源和接收者分开，阻断空气声的传播，从而达到降噪目的的措施。的传播，从而达到降噪目的的措施。l隔声原理：声波在通过空气的传播途径中，碰到匀隔声原理：声波在通过空气的传播途径中，碰到匀质屏蔽物时，由于两分界面特性阻抗的改变，只有质屏蔽物时，由于两分界面特性阻抗的改变，只有一部分声能可以透过屏蔽物传到另一个空间中。一部分声能可以透过屏蔽物传到另一个空间中。l隔声构件：具有隔声能力的屏蔽物隔声构件：
15、具有隔声能力的屏蔽物透声系数透声系数 It为透过隔声构件的声强；为透过隔声构件的声强；I i为入射到隔声构件上的声为入射到隔声构件上的声强强隔声量隔声量平均隔声量平均隔声量隔声指数隔声指数 tiII110 lg10 lg20 lgiittIpTLIp第二节第二节 单层匀质密实墙的隔声单层匀质密实墙的隔声隔声的质量定律隔声的质量定律l定律的推导定律的推导 xktPpxktPpxktPpxktPpxktPpttrriirrii122222211coscoscoscoscos pt pr pi1 c12 c2Do p2i p2r1 c1质点振动速度质点振动速度xktcPuxktcPuxktcPuxk
16、tcPuxktcPuttrriirrii1112222222222111111coscoscoscoscos在在 x0处，有声压连续，质点振动速度连续处，有声压连续，质点振动速度连续 在在 xD处，有声压连续，质点振动速度连续处，有声压连续，质点振动速度连续 ririPPPP22ririPPcPPc22221111DktcPDktcPDktcPDktPDktPDktPtritri1112222222211212coscoscoscoscoscos 由此可求得透射波在由此可求得透射波在x=D界面上的声压和在界面上的声压和在x=0界面上界面上的声压之比的声压之比 DktccccDktDktcccc
17、rp2221111222222111122sinsincoscos2sinsinDkccccDkrpI22222111122222sincos441声波垂直入射时的隔声量：声波垂直入射时的隔声量：一般情况下，上式可简化为一般情况下，上式可简化为1lg10TLDkccccDk2222211112222sin41coslg1022112221lg10DkccTL 对于一般重隔墙，通常有对于一般重隔墙，通常有 所以上式可简所以上式可简化为：化为：1211cm5.42lg20lg202lg10211fmTLcmTL或21121lg10cmTLl无规入射条件下，估算隔声量的经验公式；无规入射条件下，估算
18、隔声量的经验公式；l无规入射角在无规入射角在0o到到80o之间之间l在频率在频率1003000Hz范围内，估算平均隔声量的经范围内，估算平均隔声量的经验公式；验公式；5.47lg5.18mfTL22/2008lg16/20014lg5.13mkgmmTLmkgmmTL5.47lg20mfTL吻合效应：由于墙板自身的弹性性质，当声波吻合效应：由于墙板自身的弹性性质，当声波以某一角度入射到构件上时，激起构件的弯曲以某一角度入射到构件上时，激起构件的弯曲振动，当入射声波以某一角度入射到构件上时，振动，当入射声波以某一角度入射到构件上时，正好与构件的弯曲振动发生吻合时，构件的弯正好与构件的弯曲振动发生
19、吻合时，构件的弯曲振动及向另一面的声辐射发生吻合时，构件曲振动及向另一面的声辐射发生吻合时，构件的弯曲振动及向另一面的生辐射都达到极大，的弯曲振动及向另一面的生辐射都达到极大，相应隔声量为极小。相应隔声量为极小。由平面声波激发的自由弯曲波sin 入射入射反射反射透射透射弯曲波的方向弯曲波的方向l发生吻合效应的条件发生吻合效应的条件 发生吻合效应时，墙板弯曲波的波长发生吻合效应时，墙板弯曲波的波长B与入射角与入射角之间之间存在如下关系存在如下关系 由于由于sin 小于等于小于等于1，可以得到发生吻合效应的条件是：，可以得到发生吻合效应的条件是：sinBBcBcf或 式中的式中的E 为杨氏模量，为
20、杨氏模量，为泊松比为泊松比l临界吻合频率：临界吻合频率：sin 1，B 时的入射声波的时的入射声波的频率为发生吻合效应的最低频率，即临界吻合频率。频率为发生吻合效应的最低频率，即临界吻合频率。EDcfc20556.02222112sin2EDcfc单层匀质墙隔声频率特性单层匀质墙隔声频率特性 单层匀质墙的隔声量的变化规律单层匀质墙的隔声量的变化规律l劲度控制区：随入射声波的频率的增加，墙板的隔劲度控制区：随入射声波的频率的增加，墙板的隔声量逐渐下降。频率每增加一个倍频，隔声量下降声量逐渐下降。频率每增加一个倍频，隔声量下降6dB。l阻尼控制区：入射声波的频率与墙板的固有频率相阻尼控制区：入射声
21、波的频率与墙板的固有频率相同时，引起共振，隔声量曲线呈显著低谷。同时，引起共振，隔声量曲线呈显著低谷。l质量共振区：隔声量随入射声波的频率直线上升。质量共振区：隔声量随入射声波的频率直线上升。l吻合效应区：隔声量有较大下降，形成吻合谷。吻合效应区：隔声量有较大下降，形成吻合谷。第三节第三节 双层隔声结构双层隔声结构双层墙的隔声特性双层墙的隔声特性l结构：两层匀质墙之间夹一定厚度的空气层所组成结构：两层匀质墙之间夹一定厚度的空气层所组成的结构的结构l隔声机理：当声波透过第一层墙时，由于空气层与隔声机理：当声波透过第一层墙时，由于空气层与墙板特性阻抗的差异，造成声波的两次反射，形成墙板特性阻抗的差
22、异，造成声波的两次反射，形成衰减，并且由于空气层的弹性和附加吸收作用，使衰减，并且由于空气层的弹性和附加吸收作用，使振动的能量衰减较大，然后再传给第二层墙，又发振动的能量衰减较大，然后再传给第二层墙，又发生声波的两次反射，使透射声能再次减少，因而总生声波的两次反射，使透射声能再次减少，因而总的透射损失更多。的透射损失更多。l共振频率共振频率l当声波以当声波以角入射时：角入射时：l单位面积质量不相等的两隔层单位面积质量不相等的两隔层mDcf0022mDcf0,02cos20012112cfDmml双层墙的隔声特性双层墙的隔声特性lf f0 时，双层墙板作整体振动，隔声量等同同时，双层墙板作整体振
23、动，隔声量等同同样重量的单层墙；样重量的单层墙；lf 比比 f0 稍大时稍大时201lg10cmTL4201210 lg220 lg2mTLkDcTLTLkDl当频率更高，不能满足当频率更高，不能满足kD f0 时才具有较好的隔声效果；时才具有较好的隔声效果；l可用两种厚度不同的单墙以避免吻合效应使隔声量下降多可用两种厚度不同的单墙以避免吻合效应使隔声量下降多层复合板的隔声层复合板的隔声多层复合隔声结构多层复合隔声结构l分层材料的阻抗各不相同，故声波在分界面上产生分层材料的阻抗各不相同，故声波在分界面上产生反射。反射。l夹层材料的阻尼和吸声作用。夹层材料的阻尼和吸声作用。l材料的厚度和材质不同
24、，改善共振区与吻合区的隔材料的厚度和材质不同，改善共振区与吻合区的隔声低谷。声低谷。2第四节第四节 隔隔 声声 间间隔声间的降噪量隔声间的降噪量 插入损失插入损失IL 式中式中A为隔声间的内表面总吸声量；为隔声间的内表面总吸声量；S为隔声间内表面为隔声间内表面的总面积；的总面积；Si为第为第i种构件的面积；种构件的面积；TLi为第为第i个构件的个构件的隔声量。隔声量。SATLLLILlg1021niTLiniiSSTL11.0110lg10隔声门隔声门l构造构造 双层轻便门，在两层间加吸声处理，采用多层复合双层轻便门，在两层间加吸声处理，采用多层复合结构结构l门缝密封门缝密封隔声窗：采用双层和
25、多层玻璃隔声窗：采用双层和多层玻璃 第五节第五节 隔隔 声声 罩罩隔声罩的插入损失隔声罩的插入损失 插入损失插入损失IL 式中：式中：为内吸声材料的吸声系数；为内吸声材料的吸声系数；TL为隔声罩罩壁为隔声罩罩壁的隔声量。的隔声量。对于局部封闭的隔声罩，插入损失为：对于局部封闭的隔声罩，插入损失为：式中：式中：S0和和S1分别为非封闭面和封闭面的总面积。分别为非封闭面和封闭面的总面积。隔声罩的设计要点隔声罩的设计要点 TLIL1.0101lg1011.0010/1011lg10lg10SSSSTLILTL柴油发电机隔声罩柴油发电机隔声罩粉碎机隔声罩粉碎机隔声罩第六节第六节 声声 屏屏 障障声屏障
26、的降噪原理声屏障的降噪原理 具有较大隔声量，且尺寸大于入射声波波长的具有较大隔声量，且尺寸大于入射声波波长的障碍物，可以反射大部分声能，在其后形成声障碍物，可以反射大部分声能，在其后形成声影区，该区域内仅能接收到很少的投射声能和影区，该区域内仅能接收到很少的投射声能和衍射声能。衍射声能。声屏障的插入损失声屏障的插入损失l对点声源，无限长声屏障的插入损失对点声源，无限长声屏障的插入损失 220 lg50tanh250 220 lg50.20tanh200.22NNNNLNNNNN abdccd接收者abl对于线声源，其插入损失要比上式计算出的对于线声源，其插入损失要比上式计算出的降低降低2223
27、110 lg114 arctan1 3110 lg12 ln1ttttLtttt 4 0/3tfc声屏障设计要点声屏障设计要点l声屏障本身要具有足够的隔声量声屏障本身要具有足够的隔声量l声屏障必须配合一定的吸声处理声屏障必须配合一定的吸声处理l声屏障主要用于阻断直达声声屏障主要用于阻断直达声l声屏障与其他构件的连接处，要密封声屏障与其他构件的连接处，要密封l声屏障的设计要符合力学要求声屏障的设计要符合力学要求l声屏障的高度和长度的计算要有现场实际情况计算声屏障的高度和长度的计算要有现场实际情况计算确定确定第九章第九章 消消 声声 器器消声器的分类、评价和设计程序消声器的分类、评价和设计程序阻性
28、消声器阻性消声器抗性消声器抗性消声器阻抗复合式消声器阻抗复合式消声器微穿孔板消声器微穿孔板消声器扩散消声器扩散消声器应用实例应用实例第一节 消声器的分类、评价和设计程序对消声器的基本要求对消声器的基本要求l声学性能声学性能l空气动力性能空气动力性能l机械结构性能机械结构性能l外形和装饰外形和装饰l价格费用要求价格费用要求消声器声学性能评价量消声器声学性能评价量l插入损失：系统中插入消声器前后在系统外某定点插入损失：系统中插入消声器前后在系统外某定点测得的声功率级之差。测得的声功率级之差。l传声损失传声损失TL：消声器进口端与出口端声功率级之差。：消声器进口端与出口端声功率级之差。l减噪量：进口
29、端面的平均声压级与出口端面的平均减噪量：进口端面的平均声压级与出口端面的平均声压级之差。声压级之差。21pApAAILLLLtiitptpiSSKKLLTLlg1021ppNRLLLl衰减量衰减量LA：消声器内部两点间的声压级的差值。：消声器内部两点间的声压级的差值。l消声器的分类消声器的分类消声器的设计程序消声器的设计程序l噪声源现场调查及特性分析噪声源现场调查及特性分析l噪声标准的确定噪声标准的确定l消声量的计算消声量的计算l选择消声器的类型选择消声器的类型l检验检验消声器的压力损失消声器的压力损失l局部阻力损失局部阻力损失Hel沿程阻力损失沿程阻力损失l消声器总压力损失消声器总压力损失2
30、2vHe22DlvHfnjfjmieiHHH11第二节第二节 阻阻 性性 消消 声声 器器阻性消声器原理阻性消声器原理l声波在阻性管道内的衰减声波在阻性管道内的衰减 经验计算式经验计算式l高频失效频率高频失效频率l当频率高于失效频率时，每增高一个频带，其消声当频率高于失效频率时，每增高一个频带，其消声量损失为：量损失为：lSLLA0lSLLA4.103.1Dcfn85.1RNR33阻性消声器的种类阻性消声器的种类l直管式消声器直管式消声器l片式消声器片式消声器l蜂窝式消声器蜂窝式消声器l折板式消声器折板式消声器l迷宫式消声器迷宫式消声器l盘式消声器盘式消声器l弯头式消声器弯头式消声器气流对阻性
31、消声器性能的影响气流对阻性消声器性能的影响l气流对声传播规律的影响气流对声传播规律的影响 上式中的上式中的M为马赫数，等于气流速度与声速的比值。为马赫数，等于气流速度与声速的比值。M=v/c 气流方向与声传播方向一致时气流方向与声传播方向一致时lM0，（）变大，对消声有利）变大，对消声有利l由于折射，声波向管道中心弯曲，对吸声不利由于折射，声波向管道中心弯曲，对吸声不利NNM211气流再生噪声的影响气流再生噪声的影响l气流再生噪声的产生原因气流再生噪声的产生原因l振动噪声振动噪声l湍流噪声湍流噪声气流再生噪声的气流再生噪声的A声级声级阻性消声器的设计阻性消声器的设计l确定消声量确定消声量l选定
32、消声器的结构形式选定消声器的结构形式l正确选用吸声材料正确选用吸声材料l确定消声器的长度确定消声器的长度l选择吸声材料选择吸声材料l选择吸声材料的护面结构选择吸声材料的护面结构l验算消声效果验算消声效果vALAlg60应 用 实 例某型号风机，风量为40m3/min，进气管口直径为200mm。在距进气口3m处测得的噪声频谱如表所列，要求消声后在距进气口3m出达到NR90，试对进气口作阻性消声器设计。序序号号项目项目倍频程中心频率倍频程中心频率/Hz63 125 250 500 1000 2000 4000 80001进气口噪声进气口噪声109 112 104 115 116 108 104 9
33、42降噪要求降噪要求107 100 95 92 90 87 86 843消声器应有消声量消声器应有消声量2 12 9 23 26 21 18 104消声器周长与截面比消声器周长与截面比 20 20 20 20 20 20 20 205材料吸收系数材料吸收系数0.03 0.52 0.78 0.86 0.85 0.83 0.80 0.786消声系数消声系数0.4 0.7 1.1 1.3 1.3 1.2 1.2 1.17消声器所需长度消声器所需长度0.25 0.86 0.86 0.89 1.00 0.88 0.75 0.45解：解：l根据噪声频谱，确定所需的消声量。根据噪声频谱，确定所需的消声量。l
34、根据风机的风量和管径，选择直管阻性消声根据风机的风量和管径，选择直管阻性消声器。器。l根据适用环境和噪声频谱，选择吸声材料，根据适用环境和噪声频谱，选择吸声材料，并查表得消声系数。并查表得消声系数。l计算各频带所需的消声器长度。计算各频带所需的消声器长度。l计算高频失效频率计算高频失效频率HzDcf314585.1第三节第三节 抗抗 性性 消消 声声 器器扩展室式消声器扩展室式消声器l消声原理消声原理 声压方程声压方程p pt t s s2 20 0 x xp pi ip pr rs s1 1kxtPpkxtPpkxtPpttrriicoscoscos质点速度方程质点速度方程在在x0处，根据声
35、压连续条件有处，根据声压连续条件有在在x0处，体积速度连续，即流入的流量率和流出的相等处，体积速度连续，即流入的流量率和流出的相等kxtcPukxtcPukxtcPuttrriicoscoscosritpppcPScPcPStri21由上式得到声压反射系数为：由上式得到声压反射系数为：同样得到声强的反射系数和透视系数：同样得到声强的反射系数和透视系数：声功率透射系数为声功率透射系数为2121SSSSpprirp22121SSSSrI221214SSSSI2212211224SSSSISIW单节扩张式消声器的声强透射系数单节扩张式消声器的声强透射系数klSSSSklI2212212sin41co
36、s1lS1S2l消声量的计算消声量的计算单节消声器的传声损失：单节消声器的传声损失：式中：式中：mS2/S1为抗性消声器的扩张比为抗性消声器的扩张比当当 ，TL达最大值达最大值当当 ，TL0klmmTL221sin1411lg101lg1021411lg10mmTL4/)12(nl2/nl l改善消声频率特性的方法改善消声频率特性的方法l设计多节扩张室设计多节扩张室l将单节将单节 扩张式改进为内插管式扩张式改进为内插管式l上截止频率：当上截止频率：当m增大到一定数值后，波长很短的增大到一定数值后，波长很短的高频声波以窄束形式从扩张室中央通过，使消声量高频声波以窄束形式从扩张室中央通过，使消声量
37、急剧下降。急剧下降。l下截止频率下截止频率Dcfu22.111022VlScffw共振式消声器共振式消声器l消声原理与计算公式消声原理与计算公式当声波波长大于共振消声器最大尺寸的当声波波长大于共振消声器最大尺寸的3倍时，其倍时，其 共振吸收频率共振吸收频率 上式中的上式中的G为传导率，其值为：为传导率，其值为：式中，式中，S0为孔颈的截面积，为孔颈的截面积，d为小孔直径，为小孔直径，t为小孔为小孔颈长。颈长。VGcfr2dtddtSG8.048.020l共振消声器的消声量共振消声器的消声量 式中，式中，S为气流通道的截面积，为气流通道的截面积，V为空腔体积。为空腔体积。噪声源为连续的宽频带时：
38、噪声源为连续的宽频带时：倍频带倍频带 对对1/3倍频带倍频带l多孔共振消声器：总传导率等于各孔传导率之和多孔共振消声器：总传导率等于各孔传导率之和22/1lg10ffffKTLrrSGVK2221lg10KTL2191lg10KTLl改善消声性能的方法改善消声性能的方法l选定较大的选定较大的K值值l增加声阻增加声阻l多节共振腔串联多节共振腔串联l共振消声器的设计共振消声器的设计l根据消声量和主要频率，确定相应的根据消声量和主要频率，确定相应的K值值l求出共振腔的体积和传导率求出共振腔的体积和传导率l设计消声器的几何尺寸设计消声器的几何尺寸设计时应注意的问题设计时应注意的问题在管径为在管径为10
39、0mm的常温气流管道上，设的常温气流管道上，设计一单腔共振消声器，要求使其中的计一单腔共振消声器，要求使其中的125Hz的倍频程上有的倍频程上有25dB的消声量。的消声量。解：l计算通流面积为0.00785m2l根据消声量 求得K3.913l确定共振腔体积221lg10KTLmVcfGmKSfcVrrr144.02027.023l确定设计方案为与管道同轴的圆筒形共振腔，确定设计方案为与管道同轴的圆筒形共振腔，其内径是其内径是100mm，外径是，外径是400mm，则共振，则共振腔的长度为腔的长度为0.23m。l选用选用2mm厚的钢板，孔径为厚的钢板，孔径为0.5cm，由，由 求得求得n为为44l
40、验算验算dtnSG8.00HzDcfHzVGcfr103722.11252上共振频率的波长：共振频率的波长：设计的共振腔消声器的最大几何尺寸小于共设计的共振腔消声器的最大几何尺寸小于共振波长的振波长的1/3，符合要求。，符合要求。mmmfcrrr910372.2干涉式消声器干涉式消声器l无源干涉式消声器无源干涉式消声器 抵消频率抵消频率l有源消声器：对于一个待消除的声波，人为地产生有源消声器：对于一个待消除的声波，人为地产生一个幅值相同而相位相反的声波，使它们在一定空一个幅值相同而相位相反的声波，使它们在一定空间区域内相互干涉而抵消。间区域内相互干涉而抵消。21021212212llCnfnl
41、ln第四节第四节 阻抗复合式消声器阻抗复合式消声器阻性扩张室复合消声器阻性扩张室复合消声器式中：式中：为粗管中吸声材料单位长度的声衰减。为粗管中吸声材料单位长度的声衰减。阻性共振腔复合消声器阻性共振腔复合消声器eeeeeekllmmlkllmmlTL2222cos7.8cosh1217.8sinhcos7.8sinh1217.8coshlg10第五节第五节 微穿孔板消声器微穿孔板消声器消声原理消声原理消声量的计算消声量的计算 式中：式中：r为相对声阻；为相对声阻；S为通道截面积；为通道截面积；V为板后空腔体积；为板后空腔体积；fr为微穿孔板的共振频率为微穿孔板的共振频率。222/25.01lg
42、10rrffffbaTLVfScbrSar2,式中：式中：t为微穿孔板厚度；为微穿孔板厚度；P为穿孔率；为穿孔率；D为板后空为板后空 腔深度；腔深度；d为穿孔直径。为穿孔直径。对于高频噪声，其消声量可用以下经验公式计算对于高频噪声，其消声量可用以下经验公式计算 式中：式中：v为气流速度，适用于为气流速度，适用于20120 m/sDtPcfr2PDdtt3/18.0vTLlg3475 第六节第六节 扩散消声器扩散消声器小孔喷注消声器小孔喷注消声器l消声原理：消声原理：l喷注噪声的峰值频率为：喷注噪声的峰值频率为：l插入损失插入损失 式中式中xA为为11200Hz的斯托罗哈尔数；的斯托罗哈尔数；v
43、为喷注速度；为喷注速度；D为喷口直径。为喷口直径。DvfP2.0vcDxxxxLAAAAIL165.0 1tan2lg1021其中 当当xA1时，上式可简化为：时，上式可简化为：多孔扩散消声器多孔扩散消声器节流减压消声器节流减压消声器l消声原理：把压力突变排空改为渐变排空以获得消消声原理：把压力突变排空改为渐变排空以获得消声效果。声效果。l消声量消声量DxLAILlg302.2734lg10320120217.3lg10pnpppaLIL其他类型消声器其他类型消声器l喷雾消声器喷雾消声器l引射掺冷消声器引射掺冷消声器第十章第十章 隔振技术及阻尼减振隔振技术及阻尼减振振动对人体的影响和评价振动对
44、人体的影响和评价振动控制的基本方法振动控制的基本方法隔振原理隔振原理隔振元件隔振元件阻尼减振阻尼减振第一节第一节 振动对人体的影响和振动对人体的影响和评价评价振动对人体的危害振动对人体的危害振动速度级振动速度级Lu（分贝）（分贝）式中式中u为振速的有效值，为振速的有效值，为参考振速。为参考振速。局部振动标准（图局部振动标准（图10-2）整体振动标准（图整体振动标准（图10-3、4）环境振动标准环境振动标准dBuuLu0lg20scmu/10560第二节第二节 振动控制的基本方法振动控制的基本方法振动的传播规律振动的传播规律振动控制的基本方法振动控制的基本方法l减少振动源的扰动减少振动源的扰动l
45、防止共振防止共振l采用隔振技术采用隔振技术振动源振动源传递介质传递介质接受者接受者第三节第三节 隔隔 振振 原原 理理振动的传递和隔离振动的传递和隔离根据牛顿第二定律，系统的运动方程为：根据牛顿第二定律，系统的运动方程为：式中，式中，阻尼系数；阻尼系数；K为弹性系数为弹性系数设外激励力为简谐力，即设外激励力为简谐力，即FF0 cost定义衰减系数定义衰减系数 ；固有角频率；固有角频率MFF0 cost单自由振动系统单自由振动系统yFKydtdydtydM22M2/MK/0振动系统的运动方程可写为：振动系统的运动方程可写为：上式的解为：上式的解为：式中的式中的Zm为力阻抗，其值为：为力阻抗，其值
46、为：tMFydtdydtydcos202022tZFteAymtcoscos00022KMZm 有阻尼的振动系统在简谐策动力的作用下，振动持续有阻尼的振动系统在简谐策动力的作用下，振动持续一个很短时间后，即成为简谐振动。一个很短时间后，即成为简谐振动。其振幅为：其振幅为：tZFymcos02200/KMFZFAm 进一步将上式变形为：进一步将上式变形为：并令并令 为隔振系统的临界阻尼；为隔振系统的临界阻尼；为为阻尼因子，得到：阻尼因子，得到：220220222001/KMKKFZFAm2202001/2/KFA002M0/当当 ，Zm为极小值，这时系统的振幅为极小值，这时系统的振幅为：为：隔振
47、的力传递率隔振的力传递率l力传递率力传递率Tf：通过隔振装置传递到基础上的力：通过隔振装置传递到基础上的力Ff的幅的幅值值Ff0与作用于振动系统上的激励力的幅值与作用于振动系统上的激励力的幅值F0之比。之比。通过弹簧和阻尼传递给基础的力：通过弹簧和阻尼传递给基础的力：MK/00FA dtdyKyFf 其幅值为：其幅值为：根据力传递率的定义，得到：根据力传递率的定义，得到：tZFtZFKFmmfsincos00201KKAFf202220202004141ffffffFFTff 当系统为单自由度无阻尼振动时，上式简化为：当系统为单自由度无阻尼振动时，上式简化为：l振动级：振动级：l隔振效率隔振效
48、率隔振设计图隔振设计图2011ffTfffTFFL1lg20lg2000%1001fT第四节第四节 隔隔 振振 元元 件件金属弹簧隔振器金属弹簧隔振器l优点：能承受各种环境因素；设计加工简单，能保优点：能承受各种环境因素；设计加工简单，能保持稳定的性能；允许位移大，在低频可保持较好的持稳定的性能；允许位移大，在低频可保持较好的各种性能。各种性能。l缺点：在共振频率附近有较高的传递率；在高频区缺点：在共振频率附近有较高的传递率；在高频区域，隔振效果差。域，隔振效果差。l使用和设计程序使用和设计程序l确定机器设备的重量和可能的最低激振力频率，预期的隔振确定机器设备的重量和可能的最低激振力频率，预期
49、的隔振效率和安装支点的数目；效率和安装支点的数目；l确定钢弹簧的静态压缩量确定钢弹簧的静态压缩量x（根据图（根据图10-8）；）；l确定弹簧的劲度确定弹簧的劲度K 螺旋弹簧的竖向劲度螺旋弹簧的竖向劲度 式中，式中，G为弹簧的剪切系数，对于钢弹簧取为弹簧的剪切系数，对于钢弹簧取8106；n0为弹为弹簧有限工作圈数；簧有限工作圈数；D为弹簧圈平均直径；为弹簧圈平均直径；d为弹簧条直径为弹簧条直径NxWK 3048DnGdK 计算弹簧条直径计算弹簧条直径d 式中，式中，CD/d，一般取，一般取410；W0为弹簧上的载荷；为弹簧上的载荷；r为弹簧材为弹簧材料的容许扭应力，对钢弹簧，取料的容许扭应力，对
50、钢弹簧，取4104；计算弹簧的圈数包括有效工作圈数计算弹簧的圈数包括有效工作圈数n0和不工作圈数和不工作圈数n 计算弹簧高度，一般计算弹簧高度，一般 H与与 D 的比值应不大于的比值应不大于2。rCkWd06.175.275.10000nnnnnn 3424CCkxdnndH41例：某风机重量为例：某风机重量为4600N，转速，转速1000r/min，由，由重量为重量为1300N的电机拖动（电机的激励力不的电机拖动（电机的激励力不计）。电机与风机安装在重量为计）。电机与风机安装在重量为1000N的公共的公共台座上，采用钢螺旋隔振器台座上，采用钢螺旋隔振器4点支撑。要求隔点支撑。要求隔振效率振效
