两个媒质中的质点振动速度分别为
环境噪声控制工程(2)
由边界条件可以得到
uAi＋uAr＝uAt
或
➢ 声压反射系数rp：反射声波声压幅值PAr入射 声波声压幅值PAi之比
➢ 声压透射系数τp：透射声波声压幅值PAt与入射 声波声压幅值PAi之比
环境噪声控制工程(2)
➢ 当ρ2 c2 > ρ1 c1时，媒质II比媒质I“硬” ➢ 当ρ1 c1 > ρ2 c2时，媒质II比媒质I“软”
环境噪声控制工程(2)
• 指向性指数DI
环境噪声控制工程(2)
• 例：测得离点声源较远的10米处的声压级为60dB，求 该声源的声功率W。 解：点声源发出的声波为球面波，球面面积 s＝4πr2 由声压级、声强级和声功率级的关系
得到
环境噪声控制工程(2)
第三章 噪声的传播和分贝的计算
• 声波的叠加 • 平面波的反射、透视和折射 • 声波的绕射 • 噪声在传播中的衰减 • 分贝的计算
环境噪声控制工程(2)
2020/11/23
环境噪声控制工程(2)
目录
❖ 第一章 绪论 ❖ 第二章 声波的基础知识 ❖ 第三章 噪声的传播和分贝的计算 ❖ 第四章 噪声评价和标准 ❖ 第五章 噪声的测量 ❖ 第六章 吸声和室内声场 ❖ 第七章 隔声 ❖ 第八章 消声器 ❖ 第九章 隔振与阻尼
环境噪声控制工程(2)
• 已知：空气密度为1.21kg/m3，空气中声 速为340 m/s ，水的密度998 kg/m3 ，声 速1483 m/s ，声波斜入射时的入射角为 10o。计算1)声波由空气入射到水面时的 反射角和折射角；2)声波由水入射到水 与空气交界面时的反射角和折射角。问 哪种情况存在全反射临界角，其值为多 少。
环境噪声控制工程(2)
第四节 噪声的分类
• 按城市环境噪声分类
交通噪声、工业噪声、建筑施工噪声和社会 生活噪声
• 按发声机理分类
l 机械噪声 l 空气动力性噪声 l 电磁噪声
环境噪声控制工程(2)
第五节 环境噪声控制
• 噪声控制基本原理
l 声源控制 l 传播途径 l 对接收者的防护
• 城市环境噪声的控制
• 影响声波的绕射的因素
l 与障碍物或孔洞的大小 l 声波的频率
环境噪声控制工程(2)
入 射
反 射
声波波长大于障碍物
入 射
反 射
声波波长小于障碍物
环境噪声控制工程(2)
反射
反射
透
透
射
射
入
入
射
射
声波波长大于孔洞尺寸
声波波长小于孔洞尺寸
环境噪声控制工程(2)
第四节 噪声的衰减
• 扩散引起的衰减 假设声源是点声源，发出球面波或半球面波
l 行政管理措施 l 规划性措施
区域规划、道路规划和控制城市人口密度
环境噪声控制工程(2)
第二章 声波的基础知识
• 声波的产生 • 描述声波的基本物理量 • 频程和频谱 • 声能量、声功率和声强 • 声波的传播方程 • 平面波和球面波 • 声压级、声强级和声功率级 • 声源的指向性
环境噪声控制工程(2)
接收点
声源 接收点
声源
环境噪声控制工程(2)
l 线声源辐射的噪声
l 面声源辐射的噪声
当
时声源辐射平面波，声压衰减值为零；
当
时，按无限长声源处理；
当
时，按点声源处理。
环境噪声控制工程(2)
• 声传播过程中的附加衰减
l 大气的声吸收
l 低温下，由于空气的热传导和粘滞性而引起声波中能量的 损失
l 声波的能量被大气中分子的驰豫效应所吸收
l 点声源：当声源很小，其几何尺寸比辐射声 波波长小很多时，则其大小和形状可被忽略 而视为一点，该声源可称为点声源。
l 球面波：点声源发出的声波，其波阵面为同 心球面。
环境噪声控制工程(2)
l 球面波的瞬时声压和振动速度
上式中，A为声源辐射声波能力的常数。 声压的振幅 媒质质点振动速度为
环境噪声控制工程(2)
l 声压级、声强级的关系
在一般情况下b的值很小，因此可以认为
环境噪声控制工程(2)
l 声强级与声功率级的关系
对于自由声场中的球面波有：
环境噪声控制工程(2)
第七节 声源的辐射
• 指向性声源 声源在各方向的辐射的声压或声强不相同，这 种声源为指向性声源。
• 指向性因数Q 声场中某点的声强与在同一声功率声源在相同 距离同心球面上的平均声强之比。
在空气中，参考声强I0＝10-12 瓦 / 米2，是 与 参考声压P0相对应的声强
环境噪声控制工程(2)
• 声功率级Lw：将待测声功率W 与参考声 功率W0的比值取常用对数，再乘以10， 即
在空气中，参考声功率W0＝10-12 瓦 ，是 与 参考声压P0相对应的声功率
环境噪声控制工程(2)
• 声压级、声强级和声功率级的关系
第一节 声 波 的 产 生
• 声源：发出声音的振动体。
λБайду номын сангаас
• 声波：在弹性媒质中，声音的机械振动由近及 远的传播过程。
• 声波传播的必要条件：弹性媒质的存在 • 声场：声波存在的空间
环境噪声控制工程(2)
• 声压：声波传播时大气中压强随着声波 作周期性的变化，声扰动所产生的逾量 压强就叫做声压。 p = P’ - P0
环境噪声控制工程(2)
第一节 声波的叠加
• 叠加原理：多列声波合成声场的瞬时声 压等于每列声波瞬时声压之和。
• 相干波 具有相同频率和固定相位差的声波称为 相干波。
环境噪声控制工程(2)
l 相干波的叠加
相干波的合成声压
相干波的合成平均声能密度
环境噪声控制工程(2)
当 当
环境噪声控制工程(2)
l 干涉现象：两列相干波在空间某些地方振动 始终加强，在另些地方始终减弱的现象。
l 驻波：当两列具有相同频率和固定相位差的 声波在同一直线上沿相反方向进行时，两列 波相遇叠加形成的合成声波即驻波。
l 驻波声场的特征：合成声波的声压随着空间 位置的不同有极大值和极小值
环境噪声控制工程(2)
• 不相干波
l 合成声场的平均声能密度 l n列不相干波的合成声场的平均声能密度 l 合成声场的总有效声压
• 球面声波的声强和声功率
l 声阻抗率 l 声强
l 声功率
环境噪声控制工程(2)
第六节 声压级、声强级和声 功率级
• 声压级Lp：将待测声压的有效值Pe与参 考声压P0的比值取常用对数，再乘以20， 即
在空气中，参考声压P0＝2×10-5 帕
环境噪声控制工程(2)
• 声强级LI：将待测声强I与参考声强I0的 比值取常用对数，再乘以10，即
• 噪声污染的特点
环境噪声控制工程(2)
第二节 噪声的危害
• 听力机构损伤
l 暂时性听阀迁移 l 永久性听阀迁移 l 暴震性耳聋
• 诱发疾病 • 对正常生活及工作的影响
环境噪声控制工程(2)
第三节 环境声学研究内容
• 噪声污染规律的研究 • 噪声评价方法和噪声标准的研究 • 噪声控制措施的研究 • 噪声测量设备和技术的研究
第五节 平面波和球面波
• 波阵面 同一时刻相位相同的轨迹为波阵面
• 平面波 波阵面与传播方向垂直的波。 沿x方向传播的平面波方程
方程中P为声压，C为声速。 上式的解为
环境噪声控制工程(2)
• 简谐振动的平面波的方程
p为声场中某位置的瞬时声压；pA为声压幅值； ω为角频率；k为圆波数，
环境噪声控制工程(2)
频带中心 频率（Hz）
环境噪声控制工程(2)
• 声速：振动状态或它具有的振动能量在 媒质中自由传播的速度叫声速c。 c = λf c = 331.4 + 0.61 t oC t 为摄氏温标下的温度。
• 相位：任一时刻t的质点振动状态，包括 振动的位移及运动方向或者压强的变化。
环境噪声控制工程(2)
第三节 频 程 和 频 谱
环境噪声控制工程(2)
l 平均声能密度 单位体积媒质所具有的平均动能和平均弹性 势能之和。
环境噪声控制工程(2)
• 声功率W 声源在单位时间内辐射的能量，单位为瓦。 自由声场中，均匀辐射的声源的声功率为：
• 声强 I 单位时间内通过垂直于传播方向单位面积的平 均声能量，单位为W/m2。
环境噪声控制工程(2)
第一章 绪论
❖ 噪声 ❖ 噪声的危害和影响 ❖ 环境声学研究的内容 ❖ 噪声分类 ❖ 环境噪声控制
环境噪声控制工程(2)
第一节 噪声
• 噪声的定义
l 物理学定义 l 环境声学定义：凡是人们不需要的声音
• 噪声控制：降低和减少可听声
l 次声波：频率小于20Hz l 超声波：频率大于20kHz l 可听声：频率在20Hz与20kHz之间
环境噪声控制工程(2)
• 解：声波由空气入射到水面时的反射角是10o 。 折射角
声波由水入射到水与空气交界面时的反射角10o 折射角
环境噪声控制工程(2)
第三节 声波的绕射
• 声波的衍射：声波在传播过程中遇到障 碍物时，能够绕过障碍物的边缘前进， 并引起声波传播方向的改变，称为声波 的衍射或绕射。
• 频谱：声音的频率成分与能量分布的关系称为 声音的频谱。
• 频谱图：各个频率上声能量分布绘成的图形。 通常频谱图以频率为横坐标，以频率对数为标 度，以声压级为纵坐标。
Lp（dB）
Lp（dB）
Lp（dB）
纯音谱 f（Hz）
连续谱
f（Hz）
复合谱
环境噪声控制工程(2)
f（Hz）
• 频带：把宽广的声频范围划分为若干连 续小区间，称其为频带或频程。