噪声控制概论ppt课件

第一章噪声控制概论,太原理工大学,机械工程学院,本讲内容,工程噪声,控制学,第一章 噪声控制概论,本章提要,本章简要介绍一些声学术语，在此基础上讲述噪声的定义、噪声的危害以及噪声控制的一般步骤和方法。通过本章的学习，应该掌握声波的产生及其基本特性，熟知什么是噪声，噪声有那些危害，掌握噪声控制的原则与方法。,1.1,噪声的基本知识,1.1.1,声音及其物理特性,1.,声音的产生,在日常生活中充满着各种各样的声音，有谈话声、广播声、各种车辆运动声、工厂的汽笛声和各种机器声等等。人们的一切活动离不开声音，正因为有了声音，人们才能进行交谈，才能从事生产和社会实践活动。如果没有声音，整个世界将处于难以想象的寂静之中。可见声音对人类是非常重要的。那么，声音是怎样产生的呢,?,空气中的各种声音，不管它们具有何种形式，它们都是由于物体的振动所引起的。敲鼓时听到了鼓声，同时能摸到鼓面的振动。喇叭发出声音是由于纸盆或膜片在振动。人能讲话是由于喉头声带的振动。汽笛声、喷气飞机的轰鸣声，是因为排气时气体振动而产生的。,1.,声音的产生,1.,声音的产生,1.1.1,声音及其物理特性,1.,声音的产生,总之，,物体的振动是产生声音的根源,。,发出声音的物体称为,声源,。,声源发出的声音必须通过中间媒质才能传播出去。人们最熟悉的传声媒质就是空气。除了气体外，液体和固体也都能传播声音。,声音通过媒质的传播,是振动带动了它相邻近的空气层质点，使它们产生压缩或膨胀运动。,这种向前推进着的空气振动称为声波,。,有声波传播的空间叫,声场,。,当声振动在空气中传播时，空气质点并不被带走，它只是在原来位置附近来回振动，所以声音的传播是指振动的传递。,声音的产生及传播,声音的产生及传播,1.1.1,声音及其物理特性,2.,声音的物理特性,简谐振动位移与时间的关系可表示为：,x,asin(2ft+),其中，,f,为频率，,(2ft+),叫简谐振动的相位角，它是决定物体运动状态的重要物理量，,表示,t=0,时的相位角叫初相位。振幅,a,的大小决定了声音的强弱。,(1),声音的频率,物体在,1s,内振动的次数称为,频率,，单位为赫兹,(Hz),，简称赫。每秒钟振动的次数愈多，其频率愈高，人耳听到的声音就愈尖，或者说音调愈高。,人耳并不是对所有频率的振动都能感受到的。一般说来，人耳只能听到频率为,20-20000Hz,的声音，通常把这一频率范围的声音叫,可听声,；低于,20Hz,的声音叫,次声,，高于,20000Hz,的声音叫,超声,。,次声和超声人耳都不能听到，仅有一些动物却能听到，例如老鼠能听到次声，蝙蝠能感受到超声。,【,通常将频率低于,500Hz,的声音称做低频声，,500-1000Hz,的声音称做中频声，,1000Hz,以上的声音称做高频声。,】,(1),声音的频率,(1),声音的频率,(1),声音的频率,(2),声音的速度,振动在媒质中传播的速度叫,声速,。,在任何一种媒质中的声速取决于该媒质的弹性和密度。,声音在不同媒质中传播的速度也是不同的，在液体和固体中的传播速度一般要比在空气中快得多，例如在水中声速为,1450m/s,，而在钢中则为,5000m/s,。,声音在空气中的传播速度，还随空气温度的升高而增加。如在,0,时空气中的声速为,331.5m/s,，在,20,是则为,343m/s,。,(2),声音的速度,(3),声音的波长,声波中两个相邻的压缩区或膨胀区之间的距离称为波长,，单位为,m,。,波长、频率和速度间存在如下的关系：,=c/f=,cT,其中,T,为周期,是物体来回振动一次所需的时间。,因此波长是声音在一个周期的时间中所行进的距离。波长和频率成反比，频率愈高，波长愈短，频率愈低，波长愈长。,(3),声音的波长,(3),声音的波长,(4),声音的强度,声音的大小也即声音的强弱。物体振动幅度越大，产生的声音就越强。声音的强度常用,声压级,或,响度,表示。声压级越高，声音强度越大；响度越大，可听声越大。,(5),声音的传播形式,声源的振动通过介质使声能向外传播，没有媒质声音不能传播。,声波在传播过程中，遇到障碍物会产生反射、透射、折射和衍射等现象。声波波长是影响传播的一个重要参数。频率越低，波长越长，绕过障碍物继续传播的能力就越强。,声波的反射,声波的传播形式,1.1.2,噪声及噪声污染,1.,噪声的定义,最早的噪声定义：,出自,说文,和,玉篇,，“扰也，群呼烦扰也”,物理学观点：,噪声是指各种频率和声强杂乱无序组合的声音。,心理学观点：,凡是使人烦恼的、讨厌的、不需要的声音都称之为噪声。,环境学观点：,凡是影响人们正常学习、工作和休息的声音都称为噪声。,医学观点：,医学上认为超过,60,分贝的声音是噪声。,因此，,凡是人们不需要的声音都是噪声,。,1.,噪声的定义,2.,噪声污染,某一环境中所有噪声的组合统称为,环境噪声,。,超过国家规定的排放标准，并干扰他人正常生活、工作和学习的现象称为,环境噪声污染,，简称,噪声污染,。,噪声污染与大气和水污染一起被列为当今世界三大污染。,噪声污染是一种物理污染，其特点：,(1),污染面积大，到处都有，高低不等；,(2),没有污染物，无累计，其能量转化为热能；,(3),声源停止，污染就消失，无后效。,噪声也不可完全消除，人不可生活在毫无声息的环境里。,3.,噪声的来源,噪声,主要来源于,交通,运输、车辆鸣笛、工业噪音、建筑施工、社会噪音如音乐厅、高音喇叭、人的大声说话等。,交通噪声,:,主要指的是机动车辆、飞机、火车和轮船等交通工具在运行时发出的噪声。这些噪声的噪声源是流动的，干扰范围大。,工业噪声,:,主要指工业生产劳动中产生的噪声。主要来自机器和高速运转设备。,建筑施工噪声,:,主要指建筑施工现场产生的噪声。在施工中要大量使用各种动力机械，要进行挖掘、打洞、搅拌，要频繁地运输材料和构件，从而产生大量噪声。,社会生活噪声,:,主要指人们在商业交易、体育比赛、游行集会、娱乐场所等各种社会活动中产生的喧闹声，以及收录机、电视机、洗衣机等各种家电的嘈杂声，这类噪声一般在,80,分贝以下。如洗衣机、缝纫机噪声为,50-80,分贝，电风扇的噪声为,30-65,分贝，空调机、电视机为,70,分贝。,噪声的来源、大小,1.2,噪声的危害,1.2.1,噪声对人们生活的干扰,噪声影响人们的身心健康，干扰人们的正常生活、学习、工作，降低劳动效率，甚至会导致各种事故的发生。,干扰休息和睡眠。,噪声使人不得安宁，难以休息和入睡。导致心态紧张，呼吸急促，脉搏跳动加剧，第二天就会感到疲倦，或四肢无力。长久就会导致神经衰弱症，表现为失眠、耳鸣、疲劳。人进入睡眠之后，即使是,4050,分贝较轻的噪声干扰，也会从熟睡状态变成半熟睡状态。,降低学习、工作效率。,研究发现，噪声超过,85,分贝，会使人感到心烦意乱，人们会感觉到吵闹，使注意力不能集中，干扰甚至打断思路，因而无法专心地学习、工作。结果会导致学习、工作效率降低。,噪声对于谈话的干扰。,噪声级与谈话的声级接近时，可干扰正常谈话。超过,10,分贝交谈就很困难了。普遍谈话声是,60,分贝，噪声级若达,65,分贝，就得提高嗓门才能交谈，如果噪声高过,90,分贝，就是大声喊也听不清。在打电话时，噪声,65,分贝以上就很困难了。,1.2.2,噪声对听觉系统的影响,强的噪声可以引起耳部的不适，如耳鸣、耳痛、听力损伤。这种感觉与人的听阈、痛阈有关。,听觉适应,：,当进入噪声环境时，会感到噪声刺耳；离开噪声环境后，耳朵还嗡嗡作响，难以听清；过段时间后，可以逐渐恢复听力。,听觉疲劳,(,暂时性听力阈移,),：,在较强噪声持续作用下，听觉敏感性可以下降,1530,分贝；离开噪声环境后，听觉恢复时间需数小时。,噪声性耳聋,(,永久性听力阈移,),：,如果长时间遭受过强的噪声刺激，就会引起内耳的退化性变化，导致器质性损伤。,一般认为听力下降,30,分贝以上，就是产生噪声性耳聋的先兆。,完全丧失听力,：,在极强烈的噪声作用下，可造成噪声外伤，鼓膜破裂出血，双耳听力完全丧失。,据统计资料表明，,80dB(A),以下的噪声不会引起噪声性耳聋；,80-85dB(A),的噪声会造成轻微的听力损伤；,85-100dB(A),的噪声会造成一定数量的噪声性耳聋；而在,100dB(A),以上时，则造成相当大数量的噪声性耳聋。人在没有思想准备的情况下，强度极高的暴震性噪声,(,如突然放炮、爆炸时,),可使听力在一瞬间永久丧失，即产生爆震性耳聋,(,急性噪声性耳聋,),，这时，人的听觉器官将遭受严重创伤。,1.2.3,噪声的生理效应,噪声对人体健康的影响是多方面的。噪声作用于人的中枢神经系统，使人们大脑皮层的兴奋与抑制平衡失调，导致条件反射异常，使脑血管张力遭到损害。,这些生理变化，在早期能够恢复原状，但时间一久，就会导致病理上的变化，使人产生头痛、脑胀、耳鸣、失眠、心慌、记忆力衰退和全身疲乏无力等症状。噪声作用于中枢神经系统还会影响胎儿发育，造成胎儿畸形，并且妨碍儿童智力发育。,噪声对消化系统、心血管系统也有严重不良影响，会造成消化不良、食欲不振、恶心呕吐，从而导致胃病及胃溃疡病的发病率提高，使高血压、动脉硬化和冠心病的发病率比正常情况高出,2-3,倍。,噪声对视觉器官也会造成不良影响。,据调查，在高噪声环境下工作的人常有眼病、视力减退、眼花等症状,。,1.2.4,噪声对工业产品质量的影响,产品的噪声大，质量就低。良好的设计，精密的制造，噪声也低。,1.3,噪声控制的一般步骤和方法,1.3.1,噪声控制的一般方法,1.,从声源上降低噪声,所谓从声源上降噪，就是通过采取改进机器设备的结构、改变操作工艺方法、提高加工精度或装配精度等措施，将发声的机器设备的噪声控制在所允许的范围内的方法。主要有以下措施：,噪声系统一般是由声源、传播途径、接受者三个环节组成的。因此，噪声控制的基本原理，就是根据这三环节的特点，采取相应的措施，以达到降低噪声的目的。,声源,传播途径,接收器,1),选用内阻尼大、内摩擦大的低噪声材料,采用内摩擦的高分子材料或高阻尼合金，由于内摩擦将引起振动滞后损耗效应，使振动能转化为热能而耗损。从而减小机器设备的噪声辐射。,2),采用低噪声结构形式,在保证机器功能的前提下，改变或选取合理的结构形式，以降低噪声的产生。,3),提高加工精度和装配精度,提高机器设备的加工精度，以减小零件之间的冲击、摩擦。提高机器的装配精度，调整好运动部件的平衡，减小偏心振动。这样可以降低声源的噪声。,4),调整机器的结构参数，抑制共振,设计中，应使结构的固有频率和机器的运转频率,(,或激振频率,),错开，以免发生结构共振。,2.,从传播途径上降低噪声,（,1,）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。,（,2,）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，对于高频噪声，改变指向是一项控制噪声的、行之有效的对策。,（,3,）控制噪声的传播,采取隔声、吸声、隔振、消声等方法，阻断或减小传播中的噪声。,安装消声器,利用声的吸收、反射、干涉等设备，对空气声最有效。,吸声处理,吸收声的能量，对空气反射声最有效,隔 声,反射声的能量，对二次固体声有效,减振处理,吸收振动能量，对一次固体声有效,隔 振,反射振动能量，对一次固体声有效,3.,接受者个人防护,采用护耳器具进行保护。如耳塞、耳罩、头盔等。,1.3.2,噪声控制、设计的程序,对已有设备噪声的降低，其噪声控制步骤为：,(1),声源分析测试，确定主要声源。,(2),根据工况及标准，确定降噪目标。,(3),根据降噪目标及声源情况，确定方案，进行结构设计。,(4),实施降噪措施，测试分析，未达要求时，采取补救。,对新产品，在设计阶段进行噪声的降低，其噪声控制步骤为：,(1),了解同类产品的现状，如声源类型、分布及强度等。,(2),根据标准，确定总体降噪要求及零部件的要求。,(3),从产品结构、材料、加工、装配等方面进行低噪声设