2013年環(huán)保工程師物理污染控制講義10

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　　5、表示材料吸聲特性的其他量

　　(1)聲阻抗

　　由于吸聲系數(shù)主要反映入射聲和反射聲能量的數(shù)值關系，它們的位相關系并沒有反映出來，在這方面聲阻抗可能更有價值。介質在某一表面上的聲阻抗由該介質表面上的平均有效聲壓 和通過該表面上的有效體積速度 的比值來表示： 聲阻抗是一個復數(shù)，其實部為聲阻，虛部為聲抗。介質中某一點的有效聲壓 和該點的有效質點速度 的比值稱為聲阻抗率： 吸聲材料的聲阻抗和吸聲系數(shù)一樣，可以利用駐波管進行測量，直接由測量結果畫出材料的聲阻抗圖。材料的表面聲阻抗 和垂直入射吸聲系數(shù) 關系如下： (2)流阻、空隙率

　　流阻、空隙率是表征多孔性吸聲材料的主要微觀物理參數(shù)，它可以幫助眾從材料的微觀結構入手，改進多孔性吸聲材料的吸聲特性。流阻表征氣流通過材料的阻力，也是俗稱的材料的透氣性。它定義為： ， 氣流通過材料時，兩邊的壓力差; 氣流通過材料的速度。單位厚度的流阻稱為流阻率，即： ; 材料厚度。

　　從根本上講，材料的流阻和聲阻有密切關系。一般說來對于低流阻材料，低頻范圍的吸聲系數(shù)較低，中高頻范圍明顯增加;高流阻材料相比較在調頻范圍吸聲系數(shù)較低，而低頻范圍有一定改善。

　　孔隙率也是經常采用的描述多孔材料特性的一個參數(shù)，定義為： 。 孔隙率; 材料中孔隙的體積; 材料總體積。

　　二、隔聲降噪

　　隔聲是噪聲控制工程中的主要技術措施之一。所謂隔聲，就是利用屏蔽物來改變從聲源至接受者之間途徑上的噪聲傳播。聲源由隔聲結構傳遞能量的主要途徑可以分為三個方面：

　　(1)通過結構傳播。聲波入射到隔聲結構上時，激發(fā)結構本身振動，再向外輻射聲音。

　　(2)通過空氣直接傳播。聲波遇到結構中一些孔洞和縫隙，直接向外輻射。

　　(3)聲源以振動直接激發(fā)結構振動，并以彈性波的形式在結構中傳播，在傳播中再向周圍輻射聲音。

　　1、空氣聲隔離

　　(1)空氣聲隔離的原理和評價方法

　　一個隔聲結構如墻壁和隔聲板的隔聲效果，可以由于測試方法和接收空間的聲學條件不同而有不同的表達方式和評價方法。

　　當聲波遇到一個墻壁時，將發(fā)生透射和反射。設入射聲波能量為 這個墻壁的隔聲效果可以用透射系數(shù) 來表示，它定義為： 對于大多數(shù)結構，透射系數(shù) 遠遠小于1。為了計算方便，在噪聲控制工程中，常采用隔聲量(又稱傳聲損失)表示隔聲結構的隔聲效果，它定義為： 一個隔聲結構的隔聲量與聲波入射角、頻率有關。

　　(2)隔聲測量方法

　　隔聲量的測量方法通常有實驗室測量方法和現(xiàn)場測量方法兩類。

　　①實驗室隔聲測量：實驗室測量要求在由兩個專門設計的混響室組成的隔聲試驗室進行。把試驗結構放在兩個互相隔聲的混響試驗室間壁上，一個混響室作為聲源室，另一個混響室作為接收室。

　　隔聲量為： ②現(xiàn)場聲壓級差測量：使用聲壓級差D來表征隔聲結構的實際隔聲效果，它定義為隔聲結構兩側空間內的聲壓級差： 現(xiàn)場測量可以在相鄰近的兩個房間的一個房間作為聲源室，放置聲源，另一個房間為接收室，測量兩個房間的平均聲壓級差，來表示現(xiàn)場測量的隔聲性能。如果考慮接收室混響時間的修正，則可以得到標準聲壓級差： ③插入損失 測量：用插入損失 來表征隔聲結構的實際隔聲效果，也是現(xiàn)場測量經常使用的一種方法。它定義為離聲源一定距離某固定測點，測得無隔聲構件(或隔聲罩、隔聲間等隔聲結構)時間的聲壓級 和有隔墻(或隔聲罩、隔聲間等隔聲結構)時的聲壓級 之差： 。插入損失經常被用來評價隔聲罩、隔聲間、隔聲屏障等的實際隔聲效果。

　　(3)隔聲指數(shù) 由于不同隔聲結構的隔聲頻率特性差別可能很大，因此用平均隔聲量來表征結構的隔聲性能就有一定的局限性。為克服平均隔聲量的這一缺點，對房屋圍護結構隔聲性能，國際標準化組織(ISO)推薦了隔聲指數(shù) 方法。

　　圖22給出了評價隔絕空氣聲的標準折線，其評價結果稱為空氣聲隔聲指數(shù) ，折線的斜率為100～400Hz，9dB/oct;400～1250Hz，3dB/oct;1250～3150Hz，0dB/oct。評價曲線位置應滿足下列條件：

　?、僭嚰?/3倍頻程隔聲量與相應標準折線的差值不大于8dB(即平均1/3倍頻程偏差數(shù)不大于2dB)。

　　②任意一個1/3倍頻程隔聲量小于相應標準折線的差值不大于8dB。

　　(4)插入損失 插入損失是經常用來在現(xiàn)場評價隔聲設備降低噪聲效果的一個評價量。插入損失 表示一個隔聲構件被插入前后(被使用前后)在同一接受點的聲壓級差或聲功率級差，即： 或 2、撞擊聲的隔離

　　(1)撞擊聲的隔離的測量和評價

　　在建筑隔聲測量中，為了衡量樓板撞擊聲的特性或樓板面層減弱撞擊聲的性能，普遍采用一種撞擊器作為聲源，用來模擬腳步、移動或敲打等產生的撞擊聲(或固體聲)，在另一個接受室測量接受到的平均聲壓級。

　　為了測量在接受室的撞擊聲壓級 ，一般都轉換為在標準撞擊下，經過混響時間修正之后，接收室內測得的標準撞擊聲壓級 ;

　　(2)撞擊隔聲指數(shù) 為了便于比較，通常希望用單值指標來表征樓板的撞擊隔聲效果，而不用各頻率下撞擊噪聲的整個測試曲線結果。國際標準ISO/R717推薦撞擊隔聲指數(shù)作為撞擊聲隔離的單一評價指數(shù)。

　　三、消聲降噪

　　采用消聲器降低噪聲是主要噪聲控制措施之一，對于大多數(shù)以氣流噪聲為主要噪聲源的設備和以氣流通道為主要噪聲傳播途徑的場所，消聲器往往是有效的控制措施。消聲器是控制氣流噪聲的有效裝置，它在允許氣流通過的同時，又減弱了噪聲的傳播和輻射。

　　1、 消聲器的分類和特征

　　根據(jù)其消聲機理和應用的對象，基本可以分成：阻性消聲器、抗性消聲器、微穿孔板消聲器和擴散消聲器等。

　　阻性消聲器是利用多孔性吸聲材料來實現(xiàn)消聲，它的特點是中、高頻消聲特性好，加工制造簡單。

　　抗性消聲器是通過管道系統(tǒng)的聲阻抗不匹配，反射聲波，實現(xiàn)消聲。

　　微穿孔板消聲器主要通過微穿孔板吸聲結構來實現(xiàn)消聲。如果設計合理，這種消聲器可以實現(xiàn)寬頻帶消聲和較低的阻損。

　　擴散消聲器的特點也是寬頻帶的消聲特性。

　　其他類型的消聲器還有噴霧消聲器、有源消聲器等。

　　2、 消聲器設計的基本要求

　　(1)聲學方面

　　(2)空氣動力性能方面

　　(3)結構方面

　　(4)外形方面

　　(5)經濟方面

　　消聲器的加工工藝和安裝質量對消聲器的性能均有較大影響。

　　3、 消聲器聲學性能的評價

　　消聲量越大，表示消聲器的消聲效果越好。

　　(1)插入損失 ：消聲器的插入損失是指在聲源與測點之間插入消聲器前后，排氣口輻射功率級之差。

　　或 (2)傳遞損失 ：消聲器的傳遞損失是指消聲器進口端入射聲的聲功率級與消聲器出口端透射聲功率級之差，單位是dB。傳遞損失的數(shù)學表達式為： 為了測量消聲器的傳遞損失中的消聲器進口端入射聲的聲功率級與消聲器出口端透射聲功率級，通常要在消聲器管道的末端設置一個消聲末端，以避免末端聲反射對測量的影響。

　　用插入損失作為評價量的優(yōu)點是比較直觀、實用、測量也簡單。但插入損失往往不僅決定于消聲器本身特有性能而且與聲源、末端負載以及系統(tǒng)總體裝置的情況緊密相關。因此，適于在現(xiàn)場測量中用來評價安裝消聲器前后的綜合效果。而傳遞損失僅僅反映了消聲器自身的特性，和聲源、末端負載等因素無關。

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