噪声与振动控制5

பைடு நூலகம்
2结构
吸声材料
3.消声量的计算 消声量可以采用如下公式计算：
I0 L LA 10lg 4.34 l Il S 也可以采用别洛夫公式计算：
LA ( 0 ) L l S ( dB )
式中：()—消声系数，与吸声系数有关; P—通道截面周长(m)； S—气流通道截面积(m2)； L—通道吸声材料的长度(m)。
1 2 2 1 L 10lg 1 (m ) sin kl m 4
式中：m—扩张比，； l—消声器的长度(m)； k—波数，。 因为sinkl为周期函数，消声量L也随之做周期变化， kl为的奇数倍时，sinkl=1，消声量最大；当kl为的整 数倍时，sinkl=0，消声量L=0，此时相应的频率叫通 过频率fmin，即:
（二）抗性消声器 1原理 抗性消声器主要是利用管道的截面的突变等方法， 使管道的声抗发生变化，致使声波向声源方向反射回 去，以达到消声的目的。 Pi Pt S pi P cos( t kx ) 2 S1 i Pr o x
pr Pr cos(t kx)
Pi
S1 Pr o
pt Pt cos(t kx)
声压级差
轴向声衰减。
二、消声器结构及工作原理： （一）阻性消声器：
阻性消声器是目前应用最为广泛的一种消声器。
1.原理 阻性消声器的消声原理，是利用声 阻进行消声的，在实际工程中，常常利 用吸声材料来制作阻性消声器，来达到 降低噪声的目的。这是由于当声波通过 衬贴有多孔吸声材料的管道时，声波将 激发多孔材料中无数小孔内的空气分子 的振动，其中一部分声能由于克服摩擦 阻力和粘滞力，而变为热能。 一般来说，阻性消声器具有良好的中高频率的消声 性能，而低频的性能则较差。然而，只要适当增加吸声 材料的厚度，密度以及选用较低的空隙率，低中频的消 声性能就能大大改善，从而可以作成宽频带阻性消声器。
l

4
d
4 l d
V—共振腔容积(m3)； A—通道截面积(m2)。 当频率f=f0时，共振腔消声器的声阻抗最大，消耗的能 量最多，此时的消声量Dr为：
式中： r
AR ，R为共振腔消声器在开口处的声阻。 C
1 Dr 20 lg(1 ) 2r
3 阻抗复合式消声器： 阻抗复合式消声器是由阻性消声器和抗性消声器复 合而成的，它既有阻性消声器能消除中、高频噪声的特 点，又有抗性消声器能消除低、中频噪声的特点，因此， 消声量大，消声频率宽，是实践中最常用的消声器。阻 抗复合消声器可结合具体情况，用不同的方式，恰当组 合。
3.性能评价指标： 一是气动性能，二是消声性能。
1）气动性能 消声器的气动性能可用压力损失或阻力系数来评价。
压力损失： 指消声器的输入和输出两端的全压差，可用 下式表示，
p p1 p
式中Δ P—消声器两端的压力差，P1—消声器输入端 的全压，P2—消声器输出端的全压。 阻力系数： p 其定义为
f m 1.85 C D
式中：C—管道中声速(m/s) D—消声通道截面平均边长(或直径)(m)。
（2）气流会对消声效果产生较大的影响，这主要是在 两个方面上：一是气流的存在改变了消声器内声衰减规 律，二是气流的存在会产生再生噪声。气流的流速和方 向都会对消声量产生影响，流速越大影响越严重，这主 要是因为气流流速的变化对声的传播规律产生影响的缘 故。
f min 2n C C n 4l 2l
通过频率的声波可以完全无衰减地通过，不起消 声作用。为了克服这个缺点，通常作法是将扩张室入 口管和出口管分别插入扩张室内；或者用多节扩张室 消声器串联起来，各节的长度不等，使通过频率互相 错开。
扩张室消声器也存在高频失效现象，其有效消声的上 限频率f上可用下式计算： C f 上 1.22 D 式中：C—声速(m/s)； D—扩张部分的几何尺寸(圆形截面为直径，矩形截 面为其面积的平方根)(m)。 注意:由上式可知，D越大，f上越小，即消声频带越 窄，因此应用上选择扩张比m时，应兼顾消声量与频 率范围。 扩张室消声器对很低频率的声波不仅不能起消声作 用，反而起放大作用，因此它还有一个消声的下限 频率f下：
示例:
二、阻尼(damping)减振(reducing vibration)简介 工程中除了采用隔振的方法控制振动的传播外，往往 还采用其他的一些措施来降低振源的振动，如采用附 加阻尼结构等。
自由阻尼结构
约束阻尼结构
附加阻尼结构是提高机械结构阻尼的主要结构形式之 一。它在各种形状、用途的弹性结构上直接粘附一种 包括阻尼材料在内的结构层，增加结构件的阻尼性能， 以提高其抗振性、稳定性和降低其辐射的噪声。附加 阻尼结构特别使用于梁、板、壳件的减振降噪，在汽 车外壳、飞机舱壁、等薄壳结构的抗振保护和噪声控 制中被广泛应用。直接粘附的阻尼结构主要有自由阻 尼结构和约束阻尼结构如图所示。
FB R
dy Ky dt
其幅值为:
FB 0 ( R ) 2 K 2 y0 Ky0 [1 ( / K ) 2 ]1 / 2
式中 R /(2 MK )
则可得力传递率为:
1 4 2 ( f f 0 ) 2 T [1 ( f f 0 ) 2 ] 4 2 ( f f 0 ) 2
扬 声 器
传 声 器
延 时 、 反 相 、 放 大
噪 声 抑 制 区
消声器总结
大作业:请设计一个摩托车用的消声器? 要求 1传声损失不小于20DB 2压力损失要小 3要耐高温
第一部分、噪声控制技术
１声学基本原理 ２噪声评价与测量 ３噪声控制技术 第四章、噪声控制技术
声音的产生必须具备声源，介质等条件，只有当声源、声 的传播和接受者三者同时存在时才构成对环境的污染。因此噪 声控制必须把声源、声的传播途径和接受者作为一个整体，从 声源控制，传播途径控制，接收者防护几个方面来考虑。一般 来讲，噪声控制技术主要包括吸声、隔声、消声和阻尼减振降 噪等。
进而有声压反射系数：
pr S1 S2 rp pi S1 S2
声强反射系数为:
声强透射系数为:
Ir S1 S2 2 ri ( ) Ii S1 S2 Ir 4 S1S2 i 1 I i ( S1 S2 )2
2 I 2 S2 S2 4 S2 w i I1S1 S1 ( S1 S2 )2

p
式中ξ —消声器的阻力系数，Δ P—消声器输出、输 入两端测量点截面的平均动压差，P—测量点断面上 的平均全压。
2）消声性能 消声器的消声性能的评价方法很多，一般可以用下列 指标来评价： 插入损失 --是指安装消声器前后，气流通过管道某一测量点 的声压级差。
传声损失 --是指消声器进气口和出气口声功率级之差。
4.1、吸声(absorption)降噪技术 4.2、隔声降噪技术
4.3、消声器(mufflers) 一、概述 1.消声器： 是控制空气动力性噪声的有效设备。但往往被看 作管道系统的一部分，在内部做声学处理后，可以减 弱噪声的产生和传播，且不影响气流的通过。 2.种类（按其降低噪声的原理）： 1） 阻性、 2）抗性、 3）阻抗复合式 4）有源消声器等。
质点的速度:
Pt
S2 x
ui ( P t kx) i / c) cos( ur ( Pr / c) cos(t kx) ut ( Pt / c) cos(t kx)
在交界面处（X=0）有体积速度、声压相等
pr pi pt pi pr pt S1 ( ) S2 c c c
曲线上的 数字为阻 尼比
结论:
T 1 ，说明系统无隔振效果。
当 f f 0 时，外力作用频率和系统固有频率接近，系统将发生 共振，说明隔振措施极不合理，非但无隔振作用，反而使系统 的振动强度加大，如此时增加系统的阻尼则系统的振动加剧的 趋势可以得到控制。 当 f 2 f 0 时，系统的力传递率 T=1，系统仍无隔振作用。 当 f 2 f 0 时，系统具有隔振作用，f/f0 越大，系统的隔振性能 越好，同时还可以看出，此时，系统的阻尼越大隔振性能越差， 在工程中阻尼比ξ 一般选用 0.02~0.1 的范围内。
噪声与振动控制
主讲：宋雷鸣
北京交通大学
第一部分、噪声控制技术
１声学基本原理 ２噪声评价与测量 ３噪声控制技术 第四章、噪声控制技术
声音的产生必须具备声源，介质等条件，只有当声源、声 的传播和接受者三者同时存在时才构成对环境的污染。因此噪 声控制必须把声源、声的传播途径和接受者作为一个整体，从 声源控制，传播途径控制，接收者防护几个方面来考虑。一般 来讲，噪声控制技术主要包括吸声、隔声、消声和阻尼减振降 噪等。
声功率透射系数为:
实际应用的形式: 4 w S1 S2 2 2 2 4 cos kl ( ) sin kl S2 S1 1 1 S S cos2 kl ( 1 2 ) 2 sin 2 kl 4 S2 S1
Pi S1 Pr
Pi
Pr
l
S2 o
Pt x
2抗性消声器的种类: 1)单扩张室消声器
0.10
() 0.11 0.20 0.24 ()与的关系 0.30 0.40 0.39 0.55 0.50 0.75 0.60~1.00 1.00~1.50
也可以采用赛宾公式计算： 1.4 L LA 1.03( ) l ( dB ) S 4.使用时应注意的问题 （1）阻性消声器的应用受到频率的限制，当频率过高 时，声波会呈束状通过或很少与消声器的吸声材料表面 接触，于是消声器的性能显著下降。同时也应注意频率 不能太低，其低频的应用频率受材料的厚度和密度的限 制。 消声性能下降的频率称为高频失效频率fm，由下式确定：
2C S f下 2 Vl
式中：S—连接管截面积(m2)； V—扩张室的容积(m3)； l—连接管的长度(m)。