环境噪声控制工程2.ppt

第二章　声波的基本性质及其传播规律2.1 声波的产生及描述方法 2.1.1声波的产生 １．声音的来源：按声音的来源可分为空气动力性、机械性、电磁性噪声 ２．中间媒质：（1）空气传播（以小闹钟为例） （2）传播方式： （3）媒质的条件：具有弹性，惯性，所以空气表现为稠密，变稀疏 （4）传播的东西：物质的运动媒质本身没有运动，例游戏击鼓传花 3．接收者：单膜振动，感受到声音。 2.1.2 描述声音的物理量 设t=t0的某一时刻，考查ABCD体积元的状态： 图2－2　声波传播的物理过程 A点运动：t=0时，平衡位置0点 t=0~T/4时，质点A向B运动，压缩了B部分的空气媒质，B产生反抗压缩的力使A向0点运动。 t= T/4 ~T/2时，又经过平衡位置。 t= T/2 ~3T/4时，惯性作用向左运动 t= 3T/4 ~T时，又向右运动到平衡位置。 １．周期：声源完成一次振动所经历的时间 频率：每秒钟内质点振动的次数 ２．波长：质点运动状态相同的两相邻层之间的距离 ３．传播速度：振动能量在媒质中自由传播的速度 ４．相位：任一时刻质点的振动状态，包括振动的位移、运动方向或压强的变化 2.2 噪声强弱的物理量 １．声压：逾量的压强 p=P—P0 (Pa, N/m2) 特点：易测量 ２．声能量： D振动动能+形变势能（J/m3 ） 以弹簧为例：发生形变后，具有的能量转化为动能 由于能量与功互化，因此用单位时间所做的功，即声功率来衡量。 ３．声功率：声源在单位时间内向外辐射的声能，记为W 注意：声功率与物体振动时所消耗的实际功率不同 例：鼓风机的功率为500KW，所发出的噪声的为140dB，即此时的噪声声功率为100W。 几种声源的声功率与声功率级 ４．声强：难测量 定义：声场中某点处与质点速度方向垂直的单位面积上在单位时间内通过的声能称瞬时声强。 I＝W/S (W/m2) 声压与声强的关系：I=P2e/ρ0C ρ0C：空气的特性阻抗（声阻抗率） 平面波中，声压与时间、空间的变化 球面波 W/4πr2 I=W/S 半球面 W/2πr2 Kw/m2）→声音强弱的标准 平面波 不变 特点：测量比较麻烦，所以实际中多用声压 分类：瞬时声压，有效声压 2.3 声波的叠加 2.3.1 相干波.驻波（略） 2.3.2 不相干波： P2e = P21e + …… + P2ne = ΣP2ie D = D1 + …… + Dn = ΣDi 2.3.3声音的频谱 声音的频谱图提出的背景: 声音的频谱 频谱图 频程 对于连续频谱，将其划分成若干个小的频段，即频程或频带 做频谱图时注意事项：双对数坐标 P69 2.3.4 声波的反射、透射、折射和衍射 2.4 　声波的反射、透射、折射和洐射2.5　级的概念 引入声压级、声强级、声功率级的原因： 声音的强弱范围非常宽，使用不便 人耳对声音的感受，正比于声压（声强、声功率）的对数值 2.5.1分贝的定义2.5.2声压级、声强级、声功率级 当声压值增加为原来的10倍时， Lp增加20 dB 当声压值增加为原来的2 倍时， Lp增加6 dB 注：人耳对声音的分辨率能力为0.5分贝） 2.声强级 〈1〉 LI=10lgI/I0 (dB) 　　　　=10lg I + 120 (dB) 　 　　　 I0 =10-12瓦/m2 　 〈2〉LI与Lp的关系： 3.声功率级 (1)Lw=10lgw/w0 (dB) =10lg w + 120 (dB) w0 =10-12W （2）与Lp、LI 的关系 I =Ｗ/S→ Ｗ = I·S ∴ Lw = LI + 10 lgS（dB）≈Lp + 10 lgS （注： 适用条件：自由声场，无其它声音无反射声，不考虑反射声、混响场） 4、三个量之间的联系： （1）Lp前的常数为20。而LI、Lw为10。避免混淆 ∴声压加倍。 声压级、声强级增加+6dB 声强加倍， 声压级、声强级增加+3dB （2）对于一定的声源，声功率不变，而声压级、声强级随测点的不同 如：球面波中， ↑LP LI↓ 已知一鼓风机LW=140 dB 求r=5、10、100米处的LP 解:LP=Lw －10lgS = Lw －20lgr －11 ∴r=5时 LP =115 dB r=10时 LP =109 dB r=100时 LP =89dB 　　LP1 －L P2=20lg