文档介绍：声音在空气中的传播
(1)大气条件的影响
在安静、等方向性的空气中声音能量的吸收是通过分子激发、氧分子的松弛,在很低的温度下则是通过空气的热传导和粘性作用进行的。分子激发是噪声频率、湿度、温度的复杂函数。通常,我们可以说,湿度下降时,声音的吸收增加。当温度上升到约10~20℃时(与噪声的频率有关),声音的吸收会增加,超过25℃时则吸收下降。在较高的频率时,声音的吸收也较高。
温度的垂直分布会极大地改变声音的传播路径。如果有超绝热递减率存在,则声音传播线会向上弯曲并形成噪声阴影区。如果有逆温层存在,则声音传播线将折回地面,这样会导致声级增加。这种效应在短距离内可忽略;但在距离超过800m时,则声级增加会超过10dB。
类似地,风速梯度会改变噪声传播的途径。声音会随风弯曲向下行进,当声音逆风向时则会向上弯曲。当声波向下弯曲时,声级不增加或增加不大。但是,当声波向上弯曲时,声级会显著地降低。
(2)基本点声源模式
一个声功率级为Lw的方向性声源对接受体产生声压级,并可用下列方程式来估算:
Lp=Lw+DI-20lgr-11-Ae
这就是基本点声源方程式。除去最后一项(Ae)后,则是修正的反二次方定律。 Ae项是声波除发散外的附加衰减(excess attenuation),它由环境条件引起,单位为dB。
Ae项可进一步分为以下六项: ·
Ae1:当环境温度和压力引起c值与400kg/(m2·s)的值明显不同时,℃,c偏离400kg/(m2·s)的差值效应,单位为dB;
Ae2:在空气中吸收而造成的衰减,dB;
Ae3:由雨水、冰雹、雪或雾所造成的衰减,dB;
Ae4:由障碍物所造成的衰减,dB;
Ae5:由草皮、灌木和树木所造成的衰减,dB;
Ae6:由风、温度梯度、大气紊流、地面特征等造成的衰减和波动,dB。
通过计算由于温度和压力改变所造成的密度改变(见第5章“气体定律”),可以计算出c值偏离400kg/(m2·s)造成的差异效应。温度变化对声速(c)的影响可利用式
计算求得。
Ael可计算如下:Ae1=10lg(c/400)
温度为20C时,可利用下式计算Ae2:
式中:f - 波段的几何平均频率,Hz;r - 声源和受体间的距离,m;- 相对湿度。
在其他温度(20C10C)时,可利用下式近似解计算:
Ae2: 式**在20C和=50%时的衰减, dB;
: 对应于T的单位为C时,其值=410-6;
T:=T-20,C
因雨、雾、冰雹、雪等造成的过度衰减还没有得到深入研究。,但一般保守的估算中视其为零。
因障碍物造成的衰减Ae4是路径长度和声音波长的复杂函数。草皮、灌木及树木的吸声资料(Ae5)不易进行简单推算。其衰减范围为0~30dB/100m。这些方面的分析超出本书的范围。
风及其稳定度的影响可分为接受者在顺风处和逆风处来讨论。在顺风的情形下,可用“图7-32”来估算Ae6。
在逆风的情形下,“表7-8”考虑一个夜晚和两个白天的条件。X0的量是从噪声源到阴影区边缘距离的估计值,如“图7-33”所示。阴影区边缘表示声波因受风和温度影响而开始偏向的位置。
当X0确定后,可用“图7-34”来选择衰减值。
(3)未知的声功率级
很多噪声源的功率级Lw数据不容易得到,而在某些给定距离和角度的声压级数容易得到,利用现有的测量值,我们可以得到:
Lp1: 在距离声源r1、角度为处所测量的声压级,dB;
Lp2: 在距离声源r2、角度为处所测量的声压级,dB;
Ae:从距离r1到r2之间的衰减,dB。
噪声控制
-途径-接受者概念
如果你遇到一个噪声问题,并且要解决这个问题,你必须找出噪声形成什么样的干扰,噪声来自什么地方,噪声的传播方式以及如何控制它。一个直接的方法就是从三个基本要素,即噪声源、传播途径和对接受者或听众的影响来调查噪音问题。
噪声源可能是一台或多台辐射噪声或振动能的机械装置。几台家用电器或机器运行时就有可能产生噪声。噪声最明显的传播途径是在空气中以直线运动方式直接从声源传送到听众。接受者可以是一个人,一个班级的学生或整个社区。
解决一个给定的噪声问题,需要改变或改善以下三个基本要素或其中之一:
(1)改善噪声源以减少噪声的输出;
(2)改变或控制传播路径和环境以减小到达听众的噪声级;
(3)给接受者个人提供防护用具。
通过设计控制噪声源
(1)减少冲击力
许多机器和设备零件间会因强烈的碰撞而产生噪声,通常这些碰撞或撞击是机器工作所必需的。
(2)降低速度和压力
降低机器和机械系统的旋转和运动部件的速度,可以使其运行更平稳