环保工程师辅导之噪声与振动的计量和评价

　　复习要求：

　　1、熟悉躁声与振动的主要物理量和单位

　　2、掌握躁声与振动控制工程中的常用评价量

　　一、噪声和振动的基本概念

　　声音在人们的生活、工作中起着非常重要的作用。声音的本质就是气体、液体、固体介质中的质点振动，声音的产生和传播都离不开介质的力学振动行为。声音有有利的一面，也有有害的一面。人们把不和谐的、令人反感的声音称为噪声。要抑制噪声的发生和传播，就必须了解噪声产生的原因和传播的规律，也就必须具备振动基本知识。

　　振动是声音的来源。噪声是声音的一种，判断一个声音是否属于噪声，主观因素起决定性作用。生理学将对人体有害或人们不需要的声音称为噪声。物理学将和谐的声音叫做乐音，不和谐的声音称为噪声。噪声是各种不同频率和不同强度声音无规则的杂乱组合，给人烦躁的感觉;噪声的波形曲线通常是无规则的。

　　1、声源：凡是能发出声音的振动体，都可以称为声源。声音是由于声源的振动而产生的。声源可以是固体，液体或气体。

　　2、声波：物体在弹性介质中的机械振动可引起介质密度的改变，这种介质密度变化由近及远的传播过程即为声波。声波产生和传播见332页图。声波产生的条件是声源(机械振动的物体)和弹性媒质。声波可分为横波和纵波。声音的传播是物体振动状态的传播过程，即传播的是状态和能量，不是媒质本身。

　　3、声场：由声波存在的媒质区域称为声场。可以分为自由声场、混响声场、扩散声场、远场和近场等。

　　自由声场：无反射声存在的声场，也表示那些在各向同性的均匀媒质中界面的影响可以忽略的声场，或者做了强吸声的消声室内的声场。

　　混响声场：在比较大的建筑围护结构内，各壁面存在多次强反射所形成的、以反射声为主的声场，称为混响声场。

　　扩散声场：声能密度分布均匀，反射的传播方向为无规律分布的声场，称为扩散声场。混响声越强烈的声场越接近扩散声场。

　　远场：指自由声场中到声源的距离每增加一倍，声压降低至一半的区域。远场内的媒质瞬时质点速度与声压的相位一致。

　　近场：远场之内的区域为近场。近场内媒质瞬时质点速度与声压的相位不相同。

　　4、频率( )：单位时间内媒质质点振动的次数，单位为Hz。

　　周期( )：质点振动每往复一次所需的时间称为周期。单位s。 声音的频段范围划分见333页表5-1-1。

　　5、波长( )：在波的传播方向上，相邻两波峰(或相邻两波谷)之间的距离称为波长。波长也是质点的振动经过一个周期声波传播的距离。单位是米(m)。

　　6、声速( )：声音在媒质中传播的速度。单位米/秒(m/s)。 或 声速是介质温度的函数，温度升高声速增加;声速还随大气压强的增加而增加;空气声速受空气湿度影响;声速和媒质的种类有关。声速表见334页。

　　7、声压：空气受到扰动时，空气压强就在大气压强 附近做迅速起伏变化的波动，并改变为 ，将声扰动产生的逾量压强 称为声压。声压一般是时间和空间的函数。分为瞬时声压和有效声压。单位 1Pa=1N/m2,微巴( )，1微巴=0.1Pa。

　　一定时间间隔内瞬时声压对时间的均方根值称为有效声压。 人耳对频率为1000Hz声音的可听阈(即人耳刚刚能察觉到声音的存在)约为 Pa;刚刚使人耳产生疼痛感觉的声压(痛阈声压)约为20Pa。

　　8、频带：把宽广的声音频率变化范围划分为若干较小的段落，叫做频带(频程)。任一频带都有上限频率 、下限频率 (这两个频率又称截至频率)和中心频率 ，上、下限频率之间的频率范围称为频带宽度，又称带宽。

　　倍频带(倍频程)：如果两个频率相差一倍，称这两个频率之间相差一个倍频带，即这两个频率之比为21，或 ;相差3个倍频带意味着两个频率之比为23，依此类推，相差n个倍频带就意味着两个频率之比为 。上限频率 、下限频率 和倍频带系数n有如下关系： 或 ，一般 越小，频带分的越细。

　　频带的中心频率 是上、下限频率的几何平均值， 在噪声测量中，通用的倍频带有n=1时的1/1倍频带，简称倍频带;有n=1/2时的1/2倍频带，有n=1/3时的1/3倍频带等。其上限频率值 、下限频率 和中心频率值 值分别见337页表。

　　9、声功率：单位时间内声源辐射出来的总声能量称为声功率。瞬时声功率 ，它的平均声功率为： 。

　　一个声源发出的声功率和声源做功发出的总功率是两个截然不同的概念，声功率只是声源总功率中以声波形式辐射出去的一小部分功率。声源声功率强度的范围很广。

　　10、振动的位移、速度和加速度

　　设在一简谐振动中，A为振动的振幅， 为角频率， 为时间，则可将振动的位移表为 、速度表为 、加速度表为 。

　　振动位移在研究机械结构强度和变形时有意义;加速度在研究机械疲劳、冲击和评价振动对人的影响时有重要意义;振动速度和结构辐射噪声大小有关联。

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