《物理性污染控制》 噪聲評(píng)價(jià)及標(biāo)準(zhǔn)

1、第一章噪聲評(píng)價(jià)及標(biāo)準(zhǔn)物理性污染控制1. 噪聲污染防治研究內(nèi)容2. 聲波的基礎(chǔ)知識(shí)3. 噪聲的特性和計(jì)算4. 噪聲的評(píng)價(jià)和測(cè)量方法5. 噪聲評(píng)價(jià)第一章 噪聲評(píng)價(jià)及標(biāo)準(zhǔn)1.1.1噪聲1.1 噪聲源及噪聲污染規(guī)律研究 凡是人們不需要的聲音，稱為噪聲（心理學(xué)） 由許多不同頻率和強(qiáng)度的聲波無規(guī)則地雜亂無章組合而成（物理學(xué)）危害人們身體健康，干擾學(xué)習(xí)、工作和睡眠的聲音，統(tǒng)稱噪聲(環(huán)境學(xué))第一章 噪聲評(píng)價(jià)及標(biāo)準(zhǔn)（1）定義：噪聲特點(diǎn)：噪聲定義的主觀性很強(qiáng)，帶有明顯的相對(duì)性物體（固體、液體、氣體）的振動(dòng)。能夠發(fā)聲的物體稱為聲源；產(chǎn)生噪聲的物體或機(jī)械設(shè)備稱為噪聲源。第一章 噪聲評(píng)價(jià)及標(biāo)準(zhǔn)1.1 噪聲源及噪聲污染規(guī)

2、律研究1.1.1噪聲（2）噪聲源：噪聲只會(huì)造成局部性污染，不會(huì)造成區(qū)域性和全球性污染；無殘余污染物，不會(huì)積累；噪聲源停止運(yùn)行后，污染即消失；噪聲的聲能是噪聲源能量中很小的部分，再利用價(jià)值不大。第一章 噪聲評(píng)價(jià)及標(biāo)準(zhǔn)1.1 噪聲源及噪聲污染規(guī)律研究1.1.1噪聲（3）噪聲污染特點(diǎn)：物理性污染（局部）無殘留危害間接慢性能量小第一章 噪聲評(píng)價(jià)及標(biāo)準(zhǔn)1.1 噪聲源及噪聲污染規(guī)律研究1.1.1噪聲（4）噪聲分類：頻率低頻中頻高頻發(fā)聲機(jī)理機(jī)械噪聲空氣動(dòng)力學(xué)噪聲電磁噪聲來源自然人為環(huán)境管理交通運(yùn)輸工業(yè)生產(chǎn)建筑施工社會(huì)生活我國城市道路交通噪聲統(tǒng)計(jì)結(jié)果表明，噪聲等效聲級(jí)范圍在6870dB(A)之間，有3390萬

3、人受到公路交通噪聲影響，其中2700萬人生活在高于70dB的噪聲嚴(yán)重污染的環(huán)境中。第一章 噪聲評(píng)價(jià)及標(biāo)準(zhǔn)1.1 噪聲源及噪聲污染規(guī)律研究1.1.1噪聲（4）噪聲分類：按照頻率分布分為：低頻噪聲（1000Hz）。聽力系統(tǒng)：聽覺疲勞、噪聲性耳聾、暴振性耳聾。國際標(biāo)準(zhǔn)化組織（ISO）確定聽力損失25dB為耳聾標(biāo)準(zhǔn)：25-40dB為輕度聾，40-55dB為中度聾，55-70dB為顯著聾，70-90dB為重度聾，90dB以上為極端聾。95dB(A) 對(duì)人體有中度甚至重度影響。第一章 噪聲評(píng)價(jià)及標(biāo)準(zhǔn)1.1 噪聲源及噪聲污染規(guī)律研究1.1.2 噪聲的危害（1）對(duì)人耳的損害聽力損傷聽力損傷過程噪聲性耳聾發(fā)病率

4、中樞神經(jīng)：神經(jīng)失調(diào)心血管系統(tǒng)：高血壓、猝死、胃潰瘍視覺靈敏度下降免疫系統(tǒng)、內(nèi)分泌、皮膚等第一章 噪聲評(píng)價(jià)及標(biāo)準(zhǔn)1.1 噪聲源及噪聲污染規(guī)律研究1.1.2 噪聲的危害（2）對(duì)全身其他系統(tǒng)的損害第一章 噪聲評(píng)價(jià)及標(biāo)準(zhǔn)1.1 噪聲源及噪聲污染規(guī)律研究1.1.2 噪聲的危害（3）干擾生活、學(xué)習(xí)和工作對(duì)通話的干擾對(duì)睡眠的干擾 噪聲會(huì)影響人的睡眠質(zhì)量和數(shù)量，當(dāng)睡眠受到噪聲干擾后，工作效率和健康都會(huì)受到影響，老年人和病人對(duì)噪聲干擾尤其敏感。研究結(jié)果表明，連續(xù)噪聲可以加快熟唾到輕睡的回轉(zhuǎn)，使人多夢(mèng)，熟睡的時(shí)間縮短，突然的噪聲可使人驚醒。一般來說，40dB的連續(xù)噪聲可使10的人睡眠受到影響，達(dá)到60dB時(shí)，可使

5、70的人驚醒。對(duì)儀器的危害：當(dāng)噪聲級(jí)達(dá)到135dB時(shí)，會(huì)導(dǎo)致電子儀器的連接出現(xiàn)錯(cuò)動(dòng)，引線產(chǎn)生抖動(dòng)、儀器發(fā)生故障；當(dāng)噪聲級(jí)達(dá)到150dB時(shí)，儀器的元件可能失效或者損傷。對(duì)建筑物的危害：在特強(qiáng)噪聲下，建筑物會(huì)出現(xiàn)門窗變形，墻面開裂、屋頂掀起、煙囪倒塌等，噪聲級(jí)達(dá)到140dB,輕型建筑物會(huì)受傷。第一章 噪聲評(píng)價(jià)及標(biāo)準(zhǔn)1.1 噪聲源及噪聲污染規(guī)律研究1.1.2 噪聲的危害（4）特強(qiáng)噪聲對(duì)儀器設(shè)備和建筑結(jié)構(gòu)的危害噪聲對(duì)危險(xiǎn)信號(hào)的掩蔽效應(yīng)使人不察覺，造成工傷事故第一章 噪聲評(píng)價(jià)及標(biāo)準(zhǔn)1.1 噪聲源及噪聲污染規(guī)律研究1.1.2 噪聲的危害（5）噪聲對(duì)危險(xiǎn)信號(hào)的掩蔽效應(yīng)對(duì)兒童和胎兒的影響 影響少年兒童的智力發(fā)

6、展 使胎兒體重降低，使影響胎兒發(fā)育的荷爾蒙量偏低。1.1 噪聲源及噪聲污染規(guī)律研究1.1.2 噪聲的危害（6）對(duì)其他的影響對(duì)動(dòng)物的影響 強(qiáng)噪聲會(huì)引起鳥類羽毛脫落，不產(chǎn)卵，甚至內(nèi)出血死亡 使動(dòng)物腦細(xì)胞中的尼塞爾物質(zhì)減少，死亡會(huì)引起社會(huì)矛盾第一章 噪聲評(píng)價(jià)及標(biāo)準(zhǔn)1.2 噪聲評(píng)價(jià)方法和噪聲標(biāo)準(zhǔn)第一章 噪聲評(píng)價(jià)及標(biāo)準(zhǔn)噪聲對(duì)人的危害與噪聲源的特性、人耳的聽覺特性以及人對(duì)噪聲的主觀心理反應(yīng)有關(guān)；噪聲評(píng)價(jià)-正確地描述不同的聲環(huán)境和噪聲暴露時(shí)間對(duì)人的影響；常用評(píng)價(jià)方法：響度級(jí)、計(jì)權(quán)聲級(jí)、噪聲指數(shù)等。1.2 噪聲評(píng)價(jià)方法和噪聲標(biāo)準(zhǔn)第一章 噪聲評(píng)價(jià)及標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)確定原則：噪聲影響，平衡“危害”與“經(jīng)濟(jì)”，制定標(biāo)準(zhǔn)；標(biāo)

7、準(zhǔn)種類：質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)；排放標(biāo)準(zhǔn)類別名稱標(biāo)準(zhǔn)號(hào)備注質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)聲環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)GB3096-2008排放標(biāo)準(zhǔn)工業(yè)企業(yè)廠界環(huán)境噪聲排放標(biāo)準(zhǔn)GB12348-2008社會(huì)生活環(huán)境噪聲排放標(biāo)準(zhǔn)GB22337-2008建筑施工場(chǎng)界環(huán)境噪聲排放標(biāo)準(zhǔn)鐵路邊界噪聲限制及其測(cè)量方法GB12523-2011GB12525-1990其他工業(yè)企業(yè)噪聲控制設(shè)計(jì)規(guī)范 聲屏障聲學(xué)設(shè)計(jì)和測(cè)量規(guī)范隔振設(shè)計(jì)規(guī)范 民用建筑隔聲設(shè)計(jì)規(guī)范聲學(xué) 低噪聲工作場(chǎng)所設(shè)計(jì)指南 GB/T50087-2013HJ/T90-2004GB50463-2008GB50118-2010GB/T17249-20121.2 噪聲評(píng)價(jià)方法和噪聲標(biāo)準(zhǔn)主要噪聲標(biāo)準(zhǔn)列表1.3 噪

8、聲控制技術(shù)的研究第一章 噪聲評(píng)價(jià)及標(biāo)準(zhǔn)堅(jiān)持“預(yù)防為主”、“防治結(jié)合”、“三同時(shí)”，以及科學(xué)性、先進(jìn)性、和經(jīng)濟(jì)性的原則1.3.1 噪聲控制的原則依靠科學(xué)技術(shù)“治”依靠法律來“防”1.3 噪聲控制技術(shù)的研究第一章 噪聲評(píng)價(jià)及標(biāo)準(zhǔn)（1）管理措施 中華人民共和國環(huán)境噪聲污染防治法1.3.2 噪聲控制的措施（2）規(guī)劃性措施 區(qū)域性規(guī)劃 道路規(guī)劃 控制城市人口、加強(qiáng)綠化、增加綠化面積等1.3 噪聲控制技術(shù)的研究第一章 噪聲評(píng)價(jià)及標(biāo)準(zhǔn)1.3.2 噪聲控制的措施（3）針對(duì)噪聲傳播要素的措施 對(duì)噪聲源的控制； 對(duì)傳播途徑上的控制；對(duì)噪聲接受者的防護(hù)措施噪聲控制程序：調(diào)查聲源及其污染狀況，進(jìn)行噪聲測(cè)量，取得有關(guān)噪

9、聲的物理量數(shù)據(jù)，進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，分析噪聲的頻率特性和時(shí)域特性；根據(jù)聲源及噪聲所影響的環(huán)境，選擇噪聲允許標(biāo)準(zhǔn)；根據(jù)降噪量和噪聲的頻譜特性，設(shè)計(jì)控制方案，采取控制措施；進(jìn)行工程評(píng)價(jià)，論證控制方案能否達(dá)標(biāo)；控制措施實(shí)施后，再進(jìn)行測(cè)量，綜合分析評(píng)價(jià)是否達(dá)到控制目標(biāo)，否則應(yīng)重新設(shè)計(jì)，直至達(dá)標(biāo)。第一章 噪聲污染及其控制1.3 噪聲控制技術(shù)的研究1.3.2 噪聲控制的措施1. 噪聲污染防治研究內(nèi)容2. 聲波的基礎(chǔ)知識(shí)3. 噪聲的特性和計(jì)算4. 噪聲的評(píng)價(jià)和測(cè)量方法5. 噪聲評(píng)價(jià)第一章 噪聲污染及其控制2. 聲波的基礎(chǔ)知識(shí)第一章 噪聲污染及其控制2.1 聲波和聲壓2.2 頻率、波長和聲速2.3 頻程和頻譜2.4

10、 聲波傳播的三個(gè)基本方程2.5 平面波、球面波、柱面波2.6 聲壓級(jí)、聲強(qiáng)級(jí)和聲功率級(jí)聲源：物體的振動(dòng)是產(chǎn)生聲音的根源，將振動(dòng)而發(fā)出聲音的物體稱為“聲源”(固、液、氣)；聲音依靠介質(zhì)進(jìn)行傳播，常見的介質(zhì)：空氣聲波：聲源產(chǎn)生的振動(dòng)通過空氣分子的振動(dòng)進(jìn)行傳播就是聲波第二章 噪聲污染及其控制2.1 聲波和聲壓2.2.1 聲波的形成聲音的傳播過程：聲源振動(dòng)時(shí)，帶動(dòng)相鄰的空氣質(zhì)點(diǎn)進(jìn)行壓縮和膨脹運(yùn)動(dòng)，空氣分子間的彈性作用，進(jìn)而影響和促使周圍相鄰區(qū)域空氣質(zhì)點(diǎn)發(fā)生壓縮與膨脹，如此由近及遠(yuǎn)相互影響傳遞，將聲源的振動(dòng)以一定的速度沿著彈性介質(zhì)向各方向傳播出去。聲波： 壓縮膨脹交替運(yùn)動(dòng)由近及遠(yuǎn)向前推進(jìn)的空氣振動(dòng)。第二

11、章 噪聲污染及其控制2.1 聲波和聲壓2.2.1 聲波的形成聲源的振動(dòng)彈性媒介振動(dòng)聲波空氣、固體、液體第二章 噪聲污染及其控制2.1 聲波和聲壓2.2.1 聲波的形成第二章 噪聲污染及其控制2.1 聲波和聲壓2.2.1 聲波的形成聲波：這種向前推進(jìn)著的疏密相間的空氣振動(dòng)稱為聲波。聲場(chǎng)：有聲波傳播的空間叫聲場(chǎng)。聲音傳播的實(shí)質(zhì)：聲音傳播是指物體振動(dòng)形式的傳播。產(chǎn)生條件：具有一定聲能的振動(dòng)； 有傳播聲能的介質(zhì)第二章 噪聲污染及其控制2.1 聲波和聲壓2.2.1 聲波的形成縱波：橫波：傳聲介質(zhì)的質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)方向和聲波傳播方向相同的波。傳聲介質(zhì)的質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)方向和聲波傳播方向相互垂直的波。第二章 噪聲污染及其控

12、制2.1 聲波和聲壓2.2.1 聲波的形成321.2 聲學(xué)基礎(chǔ)縱波橫波1.2.1 聲波的形成第二章 噪聲污染及其控制2.1 聲波和聲壓2.2.1 聲波的形成縱波橫波 聲源33縱波傳播媒質(zhì)空氣液體固體本章研究對(duì)象縱波-空氣聲縱波、橫波皆可能介質(zhì)的質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)方向和波傳播方向相同第二章 噪聲污染及其控制 由于聲源的振動(dòng)，使得介質(zhì)中的組成微粒在原有的雜亂運(yùn)動(dòng)中，附加一個(gè)有規(guī)律的運(yùn)動(dòng)，介質(zhì)中出現(xiàn)稠密和稀疏的交替變化，聲波的傳播實(shí)際上就是這種疏密相間狀態(tài)的傳播。介質(zhì)密集時(shí)，壓強(qiáng)超過平衡狀態(tài)下的壓強(qiáng)（靜壓）；介質(zhì)稀疏時(shí)，壓強(qiáng)低于靜壓。即在聲波的傳播過程中，空氣壓強(qiáng)隨聲波做周期性變化。2.1 聲波和聲壓2.2.

13、2 聲壓第二章 噪聲污染及其控制2.1 聲波和聲壓2.2.2 聲壓聲壓：在聲波的傳播過程中，空氣壓強(qiáng)隨著聲波作周期性變化。 聲場(chǎng)（有聲波存在的區(qū)域）中某點(diǎn)在某一瞬時(shí)，由靜壓p0改變到壓強(qiáng)時(shí)，所產(chǎn)生的壓強(qiáng)增量稱為該點(diǎn)的瞬時(shí)聲壓。即： =p0 ，式中：瞬時(shí)聲壓，Pa； 壓強(qiáng)，Pa； 0靜壓，Pa。聲壓：聲壓：由聲波引起的壓強(qiáng)變化；瞬時(shí)聲壓：聲場(chǎng)中某一瞬時(shí)的聲壓值；峰值聲壓pA：一定時(shí)間間隔內(nèi)的最大瞬時(shí)聲壓；有效聲壓pe：電子儀器測(cè)得的聲壓；（簡(jiǎn)諧聲波）第二章 噪聲污染及其控制2.1 聲波和聲壓第二章 噪聲污染及其控制聽閾：人能聽到的最小聲音的聲壓值。人耳對(duì)不同頻率的聲音的可聽閾不同。對(duì)于1kHz的

14、純音其聽閾值為210-5Pa：參考聲壓。 兩人面對(duì)面交談的平均聲壓為210-2Pa 紡織廠織布車間噪聲的聲壓可達(dá)到2Pa痛域：人能聽到的最大聲音的聲壓值。對(duì)超過痛域的聲音，人們只感到耳疼痛而感受不到聲音。對(duì)于1kHz的純音來說為20Pa。最大值是最小值的106倍，使用起來極其不便。為了便于描述大范圍變化的物理量，采用對(duì)數(shù)標(biāo)度。對(duì)聲壓來說引如聲壓級(jí)的概念。 聲壓：2.1 聲波和聲壓第二章 噪聲污染及其控制正常人耳能聽到的最弱聲音普通說話聲（1m遠(yuǎn)處）公共汽車內(nèi)織布車間柴油發(fā)動(dòng)機(jī)、球磨機(jī)噴氣飛機(jī)起飛聽閾痛閾聲壓：2.1 聲波和聲壓第二章 噪聲污染及其控制2.2 頻率、波長和聲速聲波頻率：一秒鐘內(nèi)介

15、質(zhì)質(zhì)點(diǎn)完成的完整振動(dòng)的次數(shù)，單位為Hz（赫茲）。記為。周期：質(zhì)點(diǎn)完成一次完整振動(dòng)所需要的時(shí)間稱為周期，記為T，單位為s（秒）。頻率和周期T互為倒數(shù)波長：兩相鄰?fù)辔毁|(zhì)點(diǎn)之間的距離，單位為m（米），記為。聲波兩個(gè)相鄰密部或兩個(gè)相鄰疏部之間的距離叫做波長，或者說聲源每振動(dòng)一次，聲波的傳播距離。 角頻率= 2 = 1/T =c/=cT=2c/ 第二章 噪聲污染及其控制2.2 頻率、波長和聲速第二章 噪聲污染及其控制適當(dāng)頻率和強(qiáng)弱聲波傳到人們耳邊，人們就感到了聲音。人能感覺到的聲波的頻率是20HZ20kHZ，該頻率范圍內(nèi)頻率稱為音頻。低于20HZ的聲波為次聲波，高于20kHZ的為超聲波。 一些動(dòng)物的聽

16、覺要比人類更加靈敏。狗的耳朵能夠聽到50到45000赫茲之間的聲音貓能夠聽到50到85000赫茲之間的聲音蝙蝠能夠聽到12萬赫茲的聲音海豚能夠聽到20萬赫茲的聲音大象是少有的能夠聽到低達(dá)5赫茲的聲音的動(dòng)物之一。2.2 頻率、波長和聲速頻率 f（Hz）：聲波在介質(zhì)中傳播的速度（振動(dòng)狀態(tài)傳播的速度）聲速與質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)速度的區(qū)別第二章 噪聲污染及其控制2.2 頻率、波長和聲速聲速c（m/s）聲速是介質(zhì)特性的函數(shù)，不同介質(zhì)中，聲速不同。氣體中的聲速：理想氣體：空氣：第二章 噪聲污染及其控制2.2 頻率、波長和聲速聲速c（m/s）在一定的介質(zhì)中，聲速與介質(zhì)的溫度有關(guān)空氣中的聲速（15）：水中的聲速：1372

17、m/s；玻璃中的聲速：3658m/s；鐵中的聲速：5182m/s；混凝土中的聲速：3048m/s；硬木中的聲速：4267m/s；軟木中的聲速：3353m/s；第二章 噪聲污染及其控制2.2 頻率、波長和聲速（3）聲速c（m/s）第二章 噪聲污染及其控制2.3 頻程和頻譜可聽聲頻率范圍是 20Hz20000Hz，低于、高于此范圍的聲分別為次聲和超聲。(蝙蝠定位所發(fā)聲波)為了研究和實(shí)用上的需要，把寬廣的聲頻范圍劃分成若干小區(qū)間，稱其為頻程、頻段或頻帶。實(shí)測(cè)發(fā)現(xiàn)，兩個(gè)不同頻率的聲音作相對(duì)比較時(shí)，具有決定意義的是兩個(gè)頻率的比值，而不是他們的差值。故在頻程劃分時(shí)采用等比而非等差的劃分方法。2、1任一頻程

18、的上限頻率和下限頻率，Hz。 將人耳能夠聽到的聲音的頻率范圍（20Hz-20kHz)劃分為若干較小的段落，稱其為頻程或頻帶或帶寬。第二章 噪聲污染及其控制2.3.1 頻程2.3 頻程和頻譜n 倍頻程： n=1/3，1/3倍頻程； n=1，1倍頻程； n=2，2倍頻程。第二章 噪聲污染及其控制2.3.1 頻程2.3 頻程和頻譜中心頻率值：第二章 噪聲污染及其控制2.3.1 頻程2.3 頻程和頻譜帶寬： 1/3倍頻程：1倍頻程：第二章 噪聲污染及其控制2.3.1 頻程2.3 頻程和頻譜頻率倍頻程1/3倍頻程下限頻率中心頻率上限頻率下限頻率中心頻率上限頻率11162214.11617.82231.5

19、4417.82022.444638822.42528.28812517728.231.535.517725035535.54044.735550071044.75056.27101000142056.26370.814202000284070.88089.128404000568089.110011256808000113601121251411136016000227202.3.2 頻譜 組成聲音的各種頻率的分布圖形。第二章 噪聲污染及其控制2.3 頻程和頻譜線狀譜（純音）復(fù)合譜連續(xù)譜鋼琴與黑管的頻譜線狀譜在噪聲控制中，對(duì)連續(xù)譜的噪聲，一般用1倍頻程或1/3倍頻程中心頻率值為橫坐標(biāo)，聲壓級(jí)為

20、縱坐標(biāo)繪出的折線來代表噪聲的頻譜。從噪聲頻譜中分析了解噪聲的成分和性質(zhì)，稱為頻譜分析，可了解到峰值噪聲在低頻、中頻還是高頻，為噪聲控制提供依據(jù)。第二章 噪聲污染及其控制552.4 聲波傳播的三個(gè)基本方程第二章 噪聲污染及其控制 聲振動(dòng)作為宏觀物理現(xiàn)象,必須滿足三個(gè)基本的物理定律,即牛頓第二定律、質(zhì)量守恒定律以及描述壓強(qiáng)、溫度、體積等狀態(tài)參數(shù)的狀態(tài)方程（pVmRT）。應(yīng)用這三個(gè)定律,可以分別導(dǎo)出聲波傳播中的運(yùn)動(dòng)方程、連續(xù)性方程和物態(tài)方程。2.4 聲波傳播的三個(gè)基本方程第二章 噪聲污染及其控制假設(shè):(1)媒質(zhì)為理想流體,即介質(zhì)中不存在粘滯性,聲波在這種媒質(zhì)中傳播時(shí)沒有能量損耗。(2)沒有聲擾動(dòng)時(shí),

21、介質(zhì)在宏觀中是靜止的,同時(shí)媒質(zhì)是均勻的,因此媒質(zhì)中靜態(tài)壓強(qiáng)P0、靜態(tài)密度都是常數(shù)。(3)聲傳播時(shí),聲過程產(chǎn)生的溫度差,不會(huì)引起介質(zhì)相鄰部分間發(fā)生熱交換,即為絕熱過程。(4)假設(shè)媒介中傳播的是小振幅聲波,即滿足:1)聲壓p比靜態(tài)壓強(qiáng)P0小得多;2)質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)速度u比聲速c小很多;3)質(zhì)點(diǎn)位移比波長小的多；4)介質(zhì)密度相對(duì)變化遠(yuǎn)小于1。聲波方程運(yùn)動(dòng)方程連續(xù)性方程物態(tài)方程小振幅波的一維波動(dòng)方程：小振幅:第二章 噪聲污染及其控制2.4 聲波傳播的三個(gè)基本方程第二章 噪聲污染及其控制聲壓的波動(dòng)方程一般解為p=1(ct-x)+2(ct+x)聲速c向x正方向傳播的波聲速c向x負(fù)方向傳播的波聲波方程2.4 聲波

22、傳播的三個(gè)基本方程運(yùn)動(dòng)方程(1)x方向的變化:設(shè)體積元在靜止時(shí)壓強(qiáng)為P0,聲波的瞬時(shí)聲壓為P,則在體積元左側(cè)面受到壓力F1=（P+ P0)dydz在x+dx處的右側(cè)面聲壓增量為dp,則右側(cè)受到的壓力為：F2= （P+ dp+P0)dydzF1-F2=-dpdydz 或 F1-F2=-p/xdxdydz 體積元dv在F1-F2作用下，產(chǎn)生加速度Ux/t,設(shè)介質(zhì)密度為，則體積元的質(zhì)量為edxdydz,按照牛頓第二定律則有-p/xdxdydz= eUx/tdxdydz,整理后-p/x= eUx/t 由于是小振幅聲波，密度變化很小 ，可以看做密度不變，可寫為： -p/x= e0Ux/t 上式稱為運(yùn)動(dòng)方

23、程，它把聲場(chǎng)中聲壓與介質(zhì)質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)速度聯(lián)系起來。當(dāng)知道聲壓隨距離的變化，就可計(jì)算振動(dòng)速度隨時(shí)間的變化，反之亦然。在三維空間中質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)方程是連續(xù)方程 連續(xù)性方程是物質(zhì)不滅定律在流體質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)中的運(yùn)用。對(duì)體積元dv，因此，質(zhì)點(diǎn)的流進(jìn)和流出不等，不會(huì)導(dǎo)致物質(zhì)的產(chǎn)生和消滅，它只能使dv內(nèi)介質(zhì)密度發(fā)生變化。對(duì)于單位時(shí)間從左側(cè)流入體積元 dv的 質(zhì)量為m1=euxdydz同一時(shí)刻從右側(cè)流出的質(zhì)量為二式相減得到單位時(shí)間，在x方向dv內(nèi)質(zhì)量的凈增量，又因前后密度大約相等，故得mx=-eux/xdxdydz=-e0ux/xdxdydz同理可得：my=-e0uy/ydxdydz my=-e0uz/zdxdydz因質(zhì)

24、量的流進(jìn)和流出之差,使得單位時(shí)間dv內(nèi) 總的質(zhì)量增量為: m=-e0(ux/x+uy/y+ uz/z)dxdydz 流體質(zhì)量的流進(jìn)和流出的差值,將使體積元內(nèi)密度發(fā)生變化。根據(jù)物質(zhì)不滅定律,上式 m值應(yīng)該等于流體密度變化引起質(zhì)量的增量,單位時(shí)間這一增量應(yīng)為：（edxdydz)/t. 由此可得：e/t=-e0(ux/x+uy/y+uz/z) 該式稱為連續(xù)性方程,它把質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)速度與流體密度聯(lián)系起來。從式中看出,流體質(zhì)量進(jìn)多出少時(shí),空 氣“密集”體積元內(nèi)介質(zhì)密度增大;當(dāng)流體質(zhì)量進(jìn)少出多時(shí)，空氣“稀疏”,dv內(nèi)介質(zhì)密度減少。m2=eux+d(eux)dydz物態(tài)方程 傳聲介質(zhì)在聲擾動(dòng)時(shí),出現(xiàn)疏(膨脹）、

25、密(壓縮)的交替變化,聲波通過體積元dv時(shí),dv內(nèi)的壓強(qiáng)、密度、溫度都會(huì)發(fā)生變化。由于聲波傳播過程進(jìn)行得較快,膨脹和壓縮過程的周期比熱傳導(dǎo)需要的時(shí)間短得多,在聲波傳播過程中,相鄰介質(zhì)間來不及進(jìn)行熱交換,因比傳播的過程是絕熱過程,可以運(yùn)用理想氣體絕熱物態(tài)方程: P1/P0=(V0/V1)r式中：P0、V0介質(zhì)處于靜態(tài)時(shí)的壓強(qiáng)和體積； P1、V1有聲波存在時(shí)介質(zhì)的壓強(qiáng)和體積； r 比熱比（定壓比熱cp與定容比熱cV之比定壓比熱cp與 定容比熱cV之比 ，=cp/cV ）介質(zhì)壓縮或膨脹時(shí),體積與密度成反比,則有 (P+P0)/P0=(e/e0)r上式對(duì)時(shí)間求導(dǎo)后,把小振幅情況下的e=e0代入,得 p

26、/t= P0r/e0e/t對(duì)于一定密度的某種理想氣體P0r/e0為常數(shù),由 可知該項(xiàng)為聲速C2,因此得 p/t= C2e/t 或者 p/e= C2 上式為理想氣體的物態(tài)方程，它描述了聲場(chǎng)中瞬時(shí)聲壓隨時(shí)間的變化與密度隨時(shí)間變化的關(guān)系。2.5 平面波、球面波、柱面波平面波第二章 噪聲污染及其控制 聲波在傳播過程中，同一時(shí)刻相位相同的軌跡稱為波陣面。波陣面與傳播方向垂直的波稱平面波。如：管道中的活塞往復(fù)運(yùn)動(dòng)時(shí)，在管內(nèi)同一截面上各質(zhì)點(diǎn)將同時(shí)受到壓縮或擴(kuò)張，具有相同的振幅和相位，這就是平面聲波。如果管道始端的活塞以正(余)弦函數(shù)的規(guī)律往復(fù)運(yùn)動(dòng)，則稱為簡(jiǎn)諧振動(dòng)。 2.5 平面波、球面波、柱面波第二章 噪聲

27、污染及其控制波陣面：聲波在傳播過程中某瞬時(shí)相位完全相同的介質(zhì)質(zhì)點(diǎn)形成的面。波陣面總是垂直于傳播方向。聲射線：沿聲的傳播方向給出的帶箭頭的線，稱聲線。平面波、球面波、柱面波：若波陣面是平面、球面、柱面，則是平面波、球面波、柱面波。平面波波陣面聲射線截面圖球面波截面圖2.5 平面波、球面波、柱面波球面波第二章 噪聲污染及其控制 若聲源的幾何尺寸很小，并且比聲波波長小很多，這樣的聲源可視為點(diǎn)聲源。點(diǎn)聲源在各向均勻的介質(zhì)中輻射聲波，這時(shí)波向各個(gè)方向傳播速度相同，形成以聲源為中心的一系列同心球面，這樣的波成為球面波。即波陣面為同心球面的波稱球面波。 2.5 平面波、球面波、柱面波柱面波第二章 噪聲污染及

28、其控制 波陣面是同軸圓柱面的聲波。 其聲源一般可視為“線聲源” 如繁忙的公路 2.5 平面波、球面波、柱面波第二章 噪聲污染及其控制2.5.1 聲壓波動(dòng)方程 聲壓的波動(dòng)方程一般解為p=1(ct-x)+2(ct+x)聲速c向x正方向傳播的波聲速c向x負(fù)方向傳播的波（1）平面波的瞬時(shí)聲壓和有效聲壓第二章 噪聲污染及其控制2.5 平面波、球面波、柱面波2.5.2 瞬時(shí)聲壓和有效聲壓p=1(ct-x)+2(ct+x)介質(zhì)質(zhì)點(diǎn)作簡(jiǎn)諧振動(dòng)，聲波沿x正方向傳播，1取余弦函數(shù)介質(zhì)質(zhì)點(diǎn)作簡(jiǎn)諧振動(dòng)，聲波沿x負(fù)方向傳播 k=/c=2/ k 圓波數(shù)振幅不隨傳播距離而衰減相位初始相位第二章 噪聲污染及其控制2.5 平面

29、波、球面波、柱面波2.5.2 瞬時(shí)聲壓和有效聲壓 由于人耳膜的慣性作用，并不能辨別聲壓的瞬時(shí)起伏，而只是有一個(gè)穩(wěn)定的有效聲壓的響應(yīng)(有效聲壓值）。有效聲壓是一段時(shí)間內(nèi)瞬時(shí)聲壓的均方根值,即 經(jīng)積分和開方得 please remember（2）球面波的瞬時(shí)聲壓第二章 噪聲污染及其控制2.5 平面波、球面波、柱面波2.5.2 瞬時(shí)聲壓和有效聲壓A 聲源輻射聲波能力的常數(shù)。 與聲源的幾何尺寸和振動(dòng)速度有關(guān)對(duì)于給定的聲源，A為常數(shù)PA=A/r （振幅），瞬時(shí)聲壓隨距離增加而減??；（3）柱面波的瞬時(shí)聲壓第二章 噪聲污染及其控制2.5 平面波、球面波、柱面波2.5.2 瞬時(shí)聲壓和有效聲壓P0 柱面波的聲源

30、輻射常數(shù)，Pa振幅瞬時(shí)聲壓隨距離增加而減?。?）平面波的質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)速度和聲阻抗率第二章 噪聲污染及其控制2.5 平面波、球面波、柱面波2.5.3 質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)速度和聲阻抗率質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)速度幅值：質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)速度有效值：聲阻抗率(Pas/m)：第二章 噪聲污染及其控制（1）平面波的質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)速度和聲阻抗率2.5 平面波、球面波、柱面波2.5.3 質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)速度和聲阻抗率沿x正方向傳播沿x負(fù)方向傳播聲阻抗性與聲波頻率、幅值無關(guān)，僅與介質(zhì)密度和聲速有關(guān)，是介質(zhì)固有的常數(shù)在相同聲壓作用下，對(duì)于聲阻抗率大的媒質(zhì)，其媒質(zhì)質(zhì)點(diǎn)振速小，而對(duì)于聲阻抗率小的媒質(zhì)，其媒質(zhì)質(zhì)點(diǎn)振速就大。因此，聲阻抗率的意義可理解為聲場(chǎng)中某位置媒質(zhì)的限

31、速能力（2）遠(yuǎn)場(chǎng)球面波的質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)速度和聲阻抗率第二章 噪聲污染及其控制2.5 平面波、球面波、柱面波2.5.3 質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)速度和聲阻抗率質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)速度幅值：聲阻抗率(Pas/m)：P=A/r第二章 噪聲污染及其控制2.6 聲壓級(jí)、聲強(qiáng)級(jí)和聲功率級(jí)2.6.1 聲能量、聲強(qiáng)、聲功率聲能量運(yùn)動(dòng)動(dòng)能+形變勢(shì)能 聲場(chǎng)中單位體積介質(zhì)所含有的聲能量稱為聲能密度，記為D，單位為J/m3。聲強(qiáng)-聲場(chǎng)中某點(diǎn)處，與質(zhì)點(diǎn)速度方向垂直的單位面積上在單位時(shí)間內(nèi)通過的聲能稱為瞬時(shí)聲強(qiáng)，矢量。 對(duì)于穩(wěn)態(tài)聲場(chǎng)，聲強(qiáng)是指瞬時(shí)聲強(qiáng)在一定時(shí)間T內(nèi)的平均值。聲強(qiáng)的符號(hào)為I，單位為W/m2。聲功率-聲源在單位時(shí)間內(nèi)發(fā)射的總能量稱為聲源功率，

32、記為W，單位為W。（1）聲能密度聲能密度：聲場(chǎng)中單位體積介質(zhì)所含的聲波能量。平均聲能密度：第二章 噪聲污染及其控制2.6 聲壓級(jí)、聲強(qiáng)級(jí)和聲功率級(jí)2.6.1 聲能量、聲強(qiáng)、聲功率聲能量：動(dòng)能，形變勢(shì)能811.2 聲學(xué)基礎(chǔ) 聲強(qiáng) ：聲波傳播方向上單位時(shí)間內(nèi)垂直通過單位面積的平均聲能量。（W/m2）（2）聲強(qiáng)2.6 聲壓級(jí)、聲強(qiáng)級(jí)和聲功率級(jí)2.6.1 聲能量、聲強(qiáng)、聲功率I與距離無關(guān)821.2 聲學(xué)基礎(chǔ) 聲功率 W：聲源在單位時(shí)間內(nèi)輻射的聲能量，單位W。（3）聲功率2.6 聲壓級(jí)、聲強(qiáng)級(jí)和聲功率級(jí)2.6.1 聲能量、聲強(qiáng)、聲功率832.6 聲壓級(jí)、聲強(qiáng)級(jí)和聲功率級(jí)2.6.1 聲能量、聲強(qiáng)、聲功率聽閾，聽閾聲壓，210-5 Pa痛閾，痛閾聲壓，20 Pa級(jí)的概念，先選定基準(zhǔn)量（或參考量）然后對(duì)被量度的與基準(zhǔn)量的比值求對(duì)數(shù)，則這個(gè)對(duì)數(shù)值就是被量度的“級(jí)”。單位：貝（B），常把1貝爾分