第二章-第五节噪声控制技术——隔声20100406

第二章噪声污染及其控制第一节概述第二节声学基础第三节噪声的评价和标准第四节噪声控制技术——吸声第五节噪声控制技术——隔声第六节噪声控制技术——消声第七节噪声控制技术——有源噪声控制简介第二章噪声污染及其控制第五节噪声控制技术——隔声隔声概述一单层匀质墙的隔声性能二多层墙的隔声特性三隔声间四五六隔声罩隔声屏(一)隔声原理(二)透声系数与隔声量隔声概述一1.透声系数2.隔声量3.插入损失具有隔声能力的屏蔽物称作隔声构件。如隔声墙、隔声屏障、隔声罩、隔声间。采用适当的隔声措施一般能降低噪声级15dB～20dB。图2-25隔声基本原理示意图(一)隔声原理声波在空气中传播，入射到匀质屏蔽物时，部分声能被反射，部分被吸收，还有部分声能可以透过屏蔽物。设置适当的屏敝物可阻止声能透过，降低噪声的传播。(一)隔声原理(二)透声系数与隔声量隔声概述一1.透声系数2.隔声量3.插入损失定义：透射声功率（Wt）与入射声功率（W）的比值，即或意义：表示隔声构件本身透声能力的大小。又称作传声系数或透射系数。通常所指的是无规则入射时各入射角度透声系数的平均值。22/=/=/tttWWIIpp透射声强/入射声强透射声压2/入射声压2(二)透声系数与隔声量1.透声系数(2-134)定义：等于透射系数的倒数取以10为底的对数的10倍，即或透声系数值愈小，R值越大，隔声性能愈好。R值的大小与与入射声波的频率有关。工程中常用125～4000Hz6个倍频程或100～3150Hz的16个1/3倍频程的隔声量作算术平均，来表示某一构件的隔声性能，称作平均隔声量()。2.隔声量（R）110lgR10lg20lgttIpRIp（2-135a）（2-135b）R一般隔声构件的透声系数1,约为10-1～10-5，为计算方便，采用隔声量来表示构件本身的隔声能力。＜＜定义：离声源一定距离某处测得的隔声构件设置前、后的声功率级和之差。插入损失通常在现场用来评价隔声罩、隔声屏等构件的隔声效果。（2-136）3.插入损失（）12WWILLL2WL1WLIL第二章噪声污染及其控制第五节噪声控制技术——隔声隔声概述一多层墙的隔声特性三隔声间四五六隔声罩隔声屏单层匀质墙的隔声性能二(一)单层匀质墙隔声的频率特性(二)单层匀质墙的隔声量单层匀质墙的隔声性能二图2-32单层匀质墙的隔声频率特性曲线(一)单层匀质墙隔声的频率特性隔声墙：板状或墙状的隔声构件。单层隔声墙：仅有一层墙板。双层或多层隔声墙：有两层或多层墙板，层间有空气或其它材料图2-26单层匀质墙的隔声频率特性曲线刚度控制单层匀质墙的隔声量与入射声波的频率关系很大刚度和阻尼控制区质量控制区吻合效应区第一共振频率临界吻合频率墙板的隔声量随着入射声波频率的增加而以每倍频程6dB的斜率下降。声波频率与墙板固有频率相同时，引起共振，隔声量最小。随着声波频率的增加，共振减弱，直至消失，隔声量总趋势上升。共振区的大小与墙板的面密度、形状、安装方式和阻尼有关。隔声构件，共振区越小越好。阻尼越大，对共振的抑制越强，一般采用增加墙板的阻尼来抑制共振现象。频率大于fn,共振影响消失,墙板的隔声量受墙板惯性质量影响。墙板的面密度愈大，即质量愈大，隔声量愈高。隔声量随入射声波频率的增加，而以斜率为6dB／倍频程直线上升。随入射声波频率继续升高，隔声量反而下降，曲线上出现低谷，这是吻合效应的缘故。越过低谷后，隔声量以每倍频程10dB趋势上升，接近质量控制的隔声量。增加板的厚度和阻尼，可使隔声量下降趋势得到减缓。一定频率的声波以入射角θ投射到墙板上，激起构件弯曲振动若入射声波的波长λ在墙板上的投影正好与墙板的固有弯曲波波长λb相等时，墙板弯曲波振动的振幅便达到最大，声波向墙板的另面辐射较强，墙板隔声量明显下降，此现象称为“吻合效应”。吻合效应图2-27吻合的成立条件吻合效应的条件bsin(2-137)入射角定义：产生吻合效应的最低频率，即时的频率的计算公式或临界吻合频率(2-138)cfcfb22ccmfB20.551mccftE墙板面密度，kg／m2墙板的弯曲劲度，N·m墙板密度，kg／m3墙板的弹性模量，N/m2墙板的厚度，m由式（2-138）可知，临界吻合频率受墙板厚度、密度、弹性影响墙板越厚，越低；轻而弹性模量大的隔板，常常降到听觉敏感的声频范围内，对隔声造成不利影响。cf材料名称/N·m-2/㎏·m-3/㎏·（N·m）-1铝7.15×10102.7×1030.38×10-7铸铁8.8×10107.8×1030.89×10-7钢19.6×10107.8×1030.40×10-7铅1.67×101011.3×1036.77×10-7砖2.45×10101.8×1030.73×10-7混凝土2.45×10102.6×1031.06×10-7玻璃8.5×10102.4×1030.28×10-7胶合板0.36×10100.5×1031.39×10-7EE表2-14几种常用材料的密度和弹性模量几种常用材料计算临界吻合频率的参数，可用于设计计算。轻质、高模隔声不利(一)单层匀质墙隔声的频率特性(二)单层匀质墙的隔声量单层匀质墙的隔声性能二单层匀质墙的隔声量公式建立条件为：(1)声波垂直入射到墙上；(2)墙将空间分成两个半无限大空间，且墙的两侧均为通常状况下的空气；(3)墙为无限大，即不考虑边界的影响；(4)将墙视为一个质量系统，即不考虑墙的刚性、阻尼；(5)墙上各点以相同的速度振动，则从透声系数的定义及平面声波理论，可以导出单层墙在质量控制区的声波垂直入射时的隔声量计算公式(二)单层匀质墙的隔声量(2-139)2010lg1fmRc墙板面密度，kg／m2入射声波频率，Hz空气密度，kg／m3，常温下取1.2㎏/m3。式(2-140)常称为隔声质量定律。它表明了单层匀质墙的隔声量与其面密度及入射声波频率的关系。面密度越大,隔声量越好，m或f增加1倍，隔声量都增加6dB。20lg20lg43Rmf(2-140)隔声质量定律18lg12lg25Rmf(2-141)一般情况下，，因此0fmc实际上，计算的结果与实测存在差异，修正的隔声量估算经验式由式(2-141)可知，实际上若频率不变，面密度每增加一倍，隔声量约增加5.4dB；当面密度不变时，频率每增加一倍，隔声量增加约3.6dB。工程估算单层墙对各频率的平均隔声量的经验公式按主要的入射声频率100～3200Hz范围内对隔声量求平均值。式（2-142）计算值和工程实测值良好一致（表2-15）。(2-142a)平均隔声量(2-142b)R13.5lg14Rm2200/mkgm16lg8Rm2200/mkgmR/dB结构名称面密度倍频程中心频率/Hz125250500100020004000测计定算1/4砖墙，双面粉刷11841414540464743421/2砖墙，双面粉刷22533373846525345461/2砖墙，双面木筋板条加粉刷280—52475754—50471砖墙，双面粉刷45744444553575649511砖墙，双面粉刷5304245495764625352100mm厚木筋板条墙双面粉刷701722354449483539150mm厚加气混凝土砌块墙双面粉刷1752836394654554343表2-15一些常用单层隔声墙的隔声量第二章噪声污染及其控制第五节噪声控制技术——隔声隔声概述一单层匀质墙的隔声性能二多层墙的隔声特性三隔声间四五六隔声罩隔声屏多层墙的隔声特性三(一)双层隔声墙(二)多层复合板隔声(一)双层隔声墙1.双层隔声墙的隔声原理2.双层墙的隔声特性曲线3.双层墙的共振频率及其隔声量的实际估算双层隔声墙：两层墙体间夹一定厚度的空气层。隔声原理：空气与墙板特性阻抗不同，当声波透过第一墙时，声波经空气与墙板两次反射衰减，且空气层的弹性和附加吸收作用增强声能衰减；声波传至第二墙，再经两次反射，透射声能再次衰减，总透射损失更大。1.双层隔声墙的隔声原理增加墙的厚度或面密度，可增加隔声量，但不经济，隔声效果也不理想。若将墙一分为二，中间夹一定厚度的空气层，墙的总质量不变，但隔声效果比单层实心结构好得多，经济。(一)双层隔声墙1.双层隔声墙的隔声原理2.双层墙的隔声特性曲线3.双层墙的共振频率及其隔声量的实际估算图2-28双层墙隔声特性2.双层墙的隔声特性曲线c—满铺吸声材料b—有少量吸声材料d—双层墙隔声量a—无吸声材料e—单层墙隔声量共振频率吻合频率双层隔声墙相当于一个由两层墙体与空气层组成的振动系统。当入射声波频率比双层墙共振频率低时，双层墙板将作整体振动，此时空气层不起作用，隔声能力与同样重量的单层墙没有区别。当入射声波达到共振频率时，隔声量出现低谷。超过以后，隔声曲线以每倍频程18dB的斜率急剧上升，充分显示出双层墙结构的优越性02f随着频率升高，两墙板间会产生一系列驻波共振，使隔声特性曲线上升趋势转为平缓，斜率为12dB倍频程；进入吻合效应区后，在临界吻合频率处又出现一隔声量低谷；双层墙的与吻合效应状况取决于两层墙的临界吻合频率。cfcf图2-28双层墙隔声特性2.双层墙的隔声特性曲线c—满铺吸声材料b—有少量吸声材料d—双层墙隔声量a—无吸声材料e—单层墙隔声量共振频率吻合频率【结论】双层墙隔声性能较单层墙优越的区域主要在共振频率以后，故在设计中尽量将移往人们不敏感的频率区域。0f0f(一)双层隔声墙1.双层隔声墙的隔声原理2.双层墙的隔声特性曲线3.双层墙的共振频率及其隔声量的实际估算是指入射声波法向入射时的墙板共振频率(2-143)3.双层墙的共振频率及其隔声量的实际估算双层墙的共振频率0f0f001211()2cfhmm1m2mh、——式中，、——双层墙两墙的面密度，kg／m3；——空气层的厚度，m。由式(2-143)可知，空气层越薄，双层墙的共振频率越高。工程估算双层墙隔声量的经验公式(2-145a)隔声量的实际估算1216lg()16lg30RmmfR(2-144)平均隔声量估算的经验公式1216lg()8RmmR212200/mmkgm1213.5lg()14RmmR212200/mmkgm()()(2-145b)空气层附加隔声量，由图2-29查得常用双层墙的隔声量见表2-16（p64）。图2-29双层墙附加隔声量与空气层厚度的关系双层加气混凝土墙双层无纸石膏板墙双层纸面石膏板墙多层墙的隔声特性三(一)双层隔声墙(二)多层复合板隔声多层复合板是由几层面密度或性质不同的板材组成的复合隔声构件.通常用金属或非金属的坚实薄板做面层，内侧覆盖阻尼材料，或填入多孔吸声材料或空气层等组成。多层复合板质轻和隔声性能良好，广泛用于多种隔声结构中，如隔声门(窗)、隔声罩、隔声间的墙体等。(二)多层复合板隔声第二章噪声污染及其控制第五节噪声控制技术——隔声隔声概述一单层匀质墙的隔声性能二多层墙的隔声特性三隔声间四五六隔声罩隔声屏隔声间（室）：由不同隔声构件组成的具有良好隔声性能的房间。结构：封闭式与半封闭式两种，一般多用封闭式。隔声间除需要有足够隔声量的墙体外，还需设置具有一定隔声性能的门、窗或观察孔等。隔声间四图2-30隔声间图2-30隔声间6—吸气管道（内衬吸声材料）7—隔振底座1—入口隔声门2—隔声墙3—照明器8—接头的缝隙处理4—排气管道（内衬吸声材料）和风扇5—双层窗9—内部吸声处理(一)组合墙平均隔声量计算(二)孔洞缝隙对墙板隔声的影响隔声间四(三)门（窗）的隔声和孔洞的处理(四)隔声间降噪计算(一)组合墙平均隔声量计算11223311231niiiniiSSSSSSSS组合墙：具有门、窗等不同隔声构件的墙板。