第五章机械振动
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第5章 机械振动
dt 2
令
2＝ mgh
J
单摆或复摆在小角度摆动情况下， 经过近似处理，它们的运动方程与弹簧振 子的运动方程具有完全相同的数学形式。
O h C
P
例题
【例 题】 一质量为 m 的物体悬挂于轻弹簧下端，不计空气阻力，试证其在平
衡位置附近的振动是简谐振动。
证 如图所示，以平衡位置 A 为原点，向下为 x 轴正向，设某一 瞬时振子的坐标为 x 。
5.1.2 微振动的简谐近似
一端固定且不可伸长的细线与可视为质的物体相连，当它在竖
直平面内作小角度( ≤5°)摆动时，该系统称为单摆，如图所示。
单摆过 C 点的力矩：
M＝－mglsin 很小，近似简化
C l
M＝－mgl
T
摆球的动力学方程：
P sin m
－mgl＝ml
2
d2
dt 2
解 设此简谐振动为
x＝Acos( t+0 )
x cm 4
A＝0.4 m,只需求出0 和 。
2
P
0
从图中分析可知，t＝0 时，x0＝－2cm ， 2
1
ts
且
v0＝
dx dt
＜0
(由曲线的斜率决定)，
4
代入振动方程，有
－2＝4cos0
故 0＝
2π 3
，又由
v0＝－ Asin0＜0
x0＝Acos0
－
v0
＝Asin0
注意：
A＝
x02
(
v0
)2
（1）振幅 A 是离开平衡位置的最大位移的绝对值，只能取正值； （2）振幅 A 确定了系统运动的范围。
令
2＝ mgh
J
单摆或复摆在小角度摆动情况下， 经过近似处理，它们的运动方程与弹簧振 子的运动方程具有完全相同的数学形式。
O h C
P
例题
【例 题】 一质量为 m 的物体悬挂于轻弹簧下端，不计空气阻力，试证其在平
衡位置附近的振动是简谐振动。
证 如图所示，以平衡位置 A 为原点，向下为 x 轴正向，设某一 瞬时振子的坐标为 x 。
5.1.2 微振动的简谐近似
一端固定且不可伸长的细线与可视为质的物体相连，当它在竖
直平面内作小角度( ≤5°)摆动时，该系统称为单摆，如图所示。
单摆过 C 点的力矩：
M＝－mglsin 很小，近似简化
C l
M＝－mgl
T
摆球的动力学方程：
P sin m
－mgl＝ml
2
d2
dt 2
解 设此简谐振动为
x＝Acos( t+0 )
x cm 4
A＝0.4 m,只需求出0 和 。
2
P
0
从图中分析可知，t＝0 时，x0＝－2cm ， 2
1
ts
且
v0＝
dx dt
＜0
(由曲线的斜率决定)，
4
代入振动方程，有
－2＝4cos0
故 0＝
2π 3
，又由
v0＝－ Asin0＜0
x0＝Acos0
－
v0
＝Asin0
注意：
A＝
x02
(
v0
)2
（1）振幅 A 是离开平衡位置的最大位移的绝对值，只能取正值； （2）振幅 A 确定了系统运动的范围。
大学物理第五章机械振动习题解答和分析
5-1 有一弹簧振子，振幅m A 2100.2-⨯=，周期s T 0.1=，初相.4/3πϕ=试写出它的振动位移、速度和加速度方程。
分析 根据振动的标准形式得出振动方程，通过求导即可求解速度和加速度方程。
解：振动方程为：]2cos[]cos[ϕπϕω+=+=t TA t A x 代入有关数据得：30.02cos[2]()4x t SI ππ=+ 振子的速度和加速度分别是：3/0.04sin[2]()4v dx dt t SI πππ==-+ 2223/0.08cos[2]()4a d x dt t SI πππ==-+5-2若简谐振动方程为m t x ]4/20cos[1.0ππ+=，求： （1）振幅、频率、角频率、周期和初相； （2）t=2s 时的位移、速度和加速度.分析 通过与简谐振动标准方程对比，得出特征参量。
解：(1)可用比较法求解.根据]4/20cos[1.0]cos[ππϕω+=+=t t A x 得：振幅0.1A m =，角频率20/rad s ωπ=，频率1/210s νωπ-==， 周期1/0.1T s ν==，/4rad ϕπ=（2）2t s =时，振动相位为：20/4(40/4)t rad ϕππππ=+=+ 由cos x A ϕ=，sin A νωϕ=-，22cos a A x ωϕω=-=-得 20.0707, 4.44/,279/x m m s a m s ν==-=-5-3质量为kg 2的质点，按方程))](6/(5sin[2.0SI t x π-=沿着x 轴振动.求： （1）t=0时，作用于质点的力的大小；（2）作用于质点的力的最大值和此时质点的位置.分析 根据振动的动力学特征和已知的简谐振动方程求解，位移最大时受力最大。
解：（1）跟据x m ma f 2ω-==，)]6/(5sin[2.0π-=t x 将0=t 代入上式中，得： 5.0f N =（2）由x m f 2ω-=可知，当0.2x A m =-=-时，质点受力最大，为10.0f N =5-4为了测得一物体的质量m ，将其挂到一弹簧上并让其自由振动，测得振动频率Hz 0.11=ν；而当将另一已知质量为'm 的物体单独挂到该弹簧上时，测得频率为Hz 0.22=ν.设振动均在弹簧的弹性限度内进行，求被测物体的质量.分析 根据简谐振动频率公式比较即可。
机械振动的检测
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5.2 机械振动的类型
1.简谐振动 简谐振动的振动量随时间的变化规律如图5-3所示，其位移
表达式为:
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5.2 机械振动的类型
将式(9-1)求导可得振动速度和振动加速度的表达式:
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5.2 机械振动的类型
由此可知，简谐振动的位移、速度和加速度的波形和频率都 为一定，其速度和加速度的幅值与频率有关，在相位上，速 度超前位移π/2，加速度又超前速度π/2。对于简谐振动， 只要测定出位移、速度、加速度和频率这四个参数中的任意 两个，便可推算出其余两个参数。
而且其振动量与时间也无一定的联系。诸如路面的不平对车 辆的激励;加工工件表面层几何物理状况的不均匀对机床刀具 的激励;波浪对船舶的激励;大气湍流对飞行器的激励等，都 将会产生随机振动。 随机振动的统计参数通常有均值、方均值、方差、相关函数 和功率谱密度函数等，与一般随机信号的处理一样。
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5.2 机械振动的类型
3.准周期振动 准周期振动是由频率比不全为有理数的简谐振动迭加而成，
如
这种振动如果忽略其相位角，也可用离散频谱来表征，如 图5-5所示。因而称之为准周期振动。
实际工作中遇到的两个或几个不相关联的周期振动混合作 用时，便会产生这种振动状态。
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第五章 机械振动的检测
5.1 概述 5.2 机械振动的类型 5.3 振动的激励和激振器 5.4 测振传感器 5.5 振动的测量
5.1 概述
机械振动是自然界、工程技术和日常生活中普遍存在的物理 现象。各种机器、仪器和设备在其运行时，由于诸如回转件 的不平衡、负载的不均匀、结构刚度的各向异性、润滑状况 的不良及间隙等原因而引起力的变化、零部件之间的碰撞和 冲击，以及由于使用、运输和外界环境条件下能量的传递、 存储和释放等都会诱发或激励机械振动。所以说，任何一台 运行着的机器、仪器和设备都会存在着振动现象。
5.2 机械振动的类型
1.简谐振动 简谐振动的振动量随时间的变化规律如图5-3所示，其位移
表达式为:
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5.2 机械振动的类型
将式(9-1)求导可得振动速度和振动加速度的表达式:
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5.2 机械振动的类型
由此可知，简谐振动的位移、速度和加速度的波形和频率都 为一定，其速度和加速度的幅值与频率有关，在相位上，速 度超前位移π/2，加速度又超前速度π/2。对于简谐振动， 只要测定出位移、速度、加速度和频率这四个参数中的任意 两个，便可推算出其余两个参数。
而且其振动量与时间也无一定的联系。诸如路面的不平对车 辆的激励;加工工件表面层几何物理状况的不均匀对机床刀具 的激励;波浪对船舶的激励;大气湍流对飞行器的激励等，都 将会产生随机振动。 随机振动的统计参数通常有均值、方均值、方差、相关函数 和功率谱密度函数等，与一般随机信号的处理一样。
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5.2 机械振动的类型
3.准周期振动 准周期振动是由频率比不全为有理数的简谐振动迭加而成，
如
这种振动如果忽略其相位角，也可用离散频谱来表征，如 图5-5所示。因而称之为准周期振动。
实际工作中遇到的两个或几个不相关联的周期振动混合作 用时，便会产生这种振动状态。
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第五章 机械振动的检测
5.1 概述 5.2 机械振动的类型 5.3 振动的激励和激振器 5.4 测振传感器 5.5 振动的测量
5.1 概述
机械振动是自然界、工程技术和日常生活中普遍存在的物理 现象。各种机器、仪器和设备在其运行时，由于诸如回转件 的不平衡、负载的不均匀、结构刚度的各向异性、润滑状况 的不良及间隙等原因而引起力的变化、零部件之间的碰撞和 冲击，以及由于使用、运输和外界环境条件下能量的传递、 存储和释放等都会诱发或激励机械振动。所以说，任何一台 运行着的机器、仪器和设备都会存在着振动现象。
第五章 机械振动习题
∆t
∆ϕ 0.10 -0.10 -0.05 0.05 x/m
（3） ∆ϕ ' = ）
π
3
A
0.10 -0.10 -0.05 0.05 A x/m∆t =ຫໍສະໝຸດ ∆ϕ 'ω
= 1.6 s
习题选解
5-13
第五章 机械振动
13-12 有一单摆，长为 有一单摆，长为1.0 m ，最大摆角为 0，如图所 最大摆角为5 。（1）求摆的角频率和周期；（ ；（2） 示。（ ）求摆的角频率和周期；（ ）设开始时摆角 最大，使写出此单摆的运动方程；（ ；（3）当摆角为3 最大，使写出此单摆的运动方程；（ ）当摆角为 0时 的角速度和摆球的线速度各为多少？ 的角速度和摆球的线速度各为多少？ θ 2π g −1 ：（1） 解：（ ） ω = = 2.01s = 3.13s T = ω l （2） ϕ = 0 ）
习题选解
5-15
第五章 机械振动
5-15 如图所示，质量为 1.00 ×10−2 kg的子弹，以 500m / s 如图所示， 的子弹， 的速度射入并嵌在木块中，同时使弹簧压缩从而作简谐 的速度射入并嵌在木块中， 运动。 运动。设木块的质量为 4.99kg ，弹簧的劲度系数为 8.00 × 103 N / m 。若以弹簧原长时物体所在处为坐标原点， 若以弹簧原长时物体所在处为坐标原点， 轴正向，求简谐运动方程。 向左为 x 轴正向，求简谐运动方程。 m2 k 解： 子弹射入的过程动量守恒 设子弹的初速度为v，碰撞后与木块的共同速度为v 设子弹的初速度为 ，碰撞后与木块的共同速度为 0
dt 4
求：（1）振幅、频率、角频率、周期和初相 ）振幅、频率、角频率、 时的位移、 （2）t = 2 s 时的位移、速度和加速度 ） ：（1） −1 解：（ ）
第五章 机械振动
当 t =0时,(1)物体在正方向端点；(2)物体在平衡位置,
并且向负方向运动; (3)物体在x0=1.0×10-2m处，向负 方向运动，求以上各种情况的振动方程．
解 2 4 s1 x Acos(t )
T
(1) 0 x 2.0102 cos 4tm
(2) x 2.0102 cos(4t )m
确的?
（C ）
(A)物体处在运动正方向的端点时.速度和加速度
都达到最大值．
(B)物体位于平衡位置且向负方向运动时, 速度和 加速度都为零．
(C)物体位于平衡位置且向正方向运动时, 速度最
大, 加速度为零．
(D)物体在负方向端点时,速度最大, 加速度为零.
第五章 机械振动
课后练习九
3．已知一弹簧振子，物体处在运动正方向的端
0
解 取竖直向下为正,以平衡位置为原点
A 0.1m F kx k 9.8N m1
0.5
0.6 O k 98s1 9.9s1
m
x / m x Acos(t ) 0.1cos(9.9t )m
第五章 机械振动
课后练习十
7．图中a、b表示两个同方向同频率的简谐运动的
x-t曲线，求它们合振动运动方程为多少?
amax
(2)
Ek
E
1 mA2 2
2
1 2
mAamax
8.0103 J
(3)
Ek
Ep
1 2
E
1 2
kx02
1 4
kA2
x 2 2 10-2 m
第五章 机械振动
课后练习九
8. 一质点作简谐振动，振幅为A，在起始时刻质点 的位移为A/2，且向ox轴的正方向运动，画出此简谐运 动的旋转矢量图。
第五章 机械振动
cos 2 (t
0)
3、总能
E
Ek
EP
1 2
kA2
1 2
m 2 A2
1 2
mv
2 max
4、动能和势能在一个周期内的平均值
cos 2 1 (1 cos 2 )
2
sin2 1 1 cos 2
2
32
在一个周期 T 内的平均动能
Ek
1 T
T 0
1 2
kA 2
sin 2
(t
0
)dt
1
T
A A; B A; C 3 A; D 2 A
4
2
2
2
解： 1 mv 2 1 kx 2 1 kA2
2
2
2
而题知 1 mv 2 1 kx 2
2
2
1 kx 2 1 1 kA2
2
22
于是 x 2 A,即应选D
2
34
例： 一物体质量为0.25kg，在弹性力作用下作简谐振
动，弹簧的倔强系数k=25Nm-1，如果起始振动具有势
3过阻尼541弱阻尼谐振子系统谐受迫振动微分方程ptdtdt452受迫振动ptdtdt不讨论随机外力cospt只讨论谐和策动力f周期性外力用下的新平衡点将坐标原点移至恒力作恒力作用552方程的解及其物理意义由微分方程理论上述方程的解为1自由振动的能量是外界一次性输入减幅振动有能量损耗有阻尼等幅振动能量守恒无阻尼2受迫振动过程中外界在不断地向振动系统补充能量的稳定受迫振动是由谐和策动力所维持也就不存在了与初始条件相关的a当其衰减完毕时的固有项就是由初始能量所维持563稳定的受迫振动说明此时振动方程的位相与初始条件无关其表示振动位移的位相与策动力位相的位相差
机械振动基础 第五章 随机振动教材
第五章 随机振动
——对于确定性振动，以相同的条件重现振动时，在预定 的时刻将出现预计的振动。因此，确定性振动中的物理量 在将来某一时刻的值是可以预测的。比如：单自由度系统 的简谐强迫振动，只要系统不变，初始条件不变，激励不 变，则系统响应是确定的，也不变。
——对于随机振动，以相同的条件重现振动时，会发现振 动的物理量没有重复性，即无法预测其在将来某一时刻究 竟取什么值。
xr
xr
(t)
lim
T
1 T
T /2
T / 2 xr (t)dt
随机过程X(t)在时域的平均值
样本函数时域描述样本平均 随机变量集合描述集合平均
2．方差
a) 方差的集合定义（随机变量的方差）
2 x
(t1
)
D[
X
(t1)]
E[{X
(t1
)
x
(t1
)}2
]
{x
x
(t1
)}2
p(
x,
t1
)dx
x减均值的二次方与一维概率密度函数的乘积
任何一个随机过程X(t)是一系列(一般是无穷多个)样本函 数的集合，记为：
X (t) {xr (t)}
还可从另外的角度去看随机过程X(t)：给定一个时刻t1， X(t1)是一个随机变量，它的取值范围是随机过程X(t)所有 的样本函数xr(t)在t1时刻的值的全体{xr(t1)}。称随机变量 X(t1)为随机过程X(t)在t1时刻的截口或状态。
§5.2 随机过程的数字特征
1) 随机过程是样本函数的集合，因此可以逐个描述样本函 数，从而得到随机过程的性质，这种描述称为时域描述。 又称为样本平均。
2) 随机过程既然是随机变量系，就可以用描述随机变量的 方法来描述随机过程。称为集合描述；或者集合平均。
——对于确定性振动，以相同的条件重现振动时，在预定 的时刻将出现预计的振动。因此，确定性振动中的物理量 在将来某一时刻的值是可以预测的。比如：单自由度系统 的简谐强迫振动，只要系统不变，初始条件不变，激励不 变，则系统响应是确定的，也不变。
——对于随机振动，以相同的条件重现振动时，会发现振 动的物理量没有重复性，即无法预测其在将来某一时刻究 竟取什么值。
xr
xr
(t)
lim
T
1 T
T /2
T / 2 xr (t)dt
随机过程X(t)在时域的平均值
样本函数时域描述样本平均 随机变量集合描述集合平均
2．方差
a) 方差的集合定义（随机变量的方差）
2 x
(t1
)
D[
X
(t1)]
E[{X
(t1
)
x
(t1
)}2
]
{x
x
(t1
)}2
p(
x,
t1
)dx
x减均值的二次方与一维概率密度函数的乘积
任何一个随机过程X(t)是一系列(一般是无穷多个)样本函 数的集合，记为：
X (t) {xr (t)}
还可从另外的角度去看随机过程X(t)：给定一个时刻t1， X(t1)是一个随机变量，它的取值范围是随机过程X(t)所有 的样本函数xr(t)在t1时刻的值的全体{xr(t1)}。称随机变量 X(t1)为随机过程X(t)在t1时刻的截口或状态。
§5.2 随机过程的数字特征
1) 随机过程是样本函数的集合，因此可以逐个描述样本函 数，从而得到随机过程的性质，这种描述称为时域描述。 又称为样本平均。
2) 随机过程既然是随机变量系，就可以用描述随机变量的 方法来描述随机过程。称为集合描述；或者集合平均。
大学物理第五章机械振动
A0 B C
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例题2. 弹簧振子放在光滑的水平面上，已知k=1.60N/m，m=0.4kg.
试就下列两种情形分别求运动方程. (1)将物体从平衡位置向右移到
x=0.10m处后释放; (2)将物体从平衡位置向右移到x=0.10m处后并给
物体以向左的速度0.20m/s.
解： k m 1.6 0.4 2rad s1
k
m
(1) t 0， x0 0.10m， v0 0
o
x
A
x02
v02
2
x0 0.10m
cos x0 1
A
0
x 0.1cos2t (m)
(2)
t
0，
x0
0.10m，
v0
0.20m/s
cos
x0
1
A
x02
v02
2
0.1
2m
A2
sin v0 0
A
x 0.1 2 cos(2t ) (m)
设弹簧振子在任一时刻 t 的位移为x，速度为v，则
振动系统所具有的弹性势能Ep和动能Ek分别为：
Ep
1 kx2 2
x Acos( t )
Ep
1 2
kA2
cos2 (
t
)
Ek
1 2
mv2
v A sin( t )
Ek
1 2
m 2 A2
sin2 (
t
)
2 k /m
1 kA2 sin2 ( t )
大加速度为 4.0 ms-2. 求：(1) 振动的周期；(2) 通过平衡位置的动
能；(3) 总能量；(4) 物体在何处其动能和势能相等？
解: (1) amax A 2
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第五章机械振动
5.2工作程序和内容
通过项目建议书或可行性研究报告，了解建设项目的性质、规模， 确定噪声种类、数量、分布、运行时间及噪声级
第一阶段 准备阶段
编写环境影响评价大纲-噪声部分 确定评价工作等级
评价范围内现场踏勘， 确定所在区声环境功能，
敏感点数量、位置
建设项目工程分析-噪声
噪声源种类、数量、分 布、运行时间及噪声级
项目概况
线路自既有小黄山专用铁路小黄山站引出，沿吐乌大 （吐鲁番－乌鲁木齐－大黄山）高速公路北侧行进，向东 途经南村、下南泉村、滋泥泉子至北三台，而后继续向东 行进跨过G216线后，再沿其东侧，向东北方向顺矿区间的 无煤带和规划五彩湾工业园区，至终点五彩湾站。线路全 长95.55km。
第五章机械振动
声功能区划分和噪声现状、超标情况；受影响的人口分布。
方法：收集资料、现场调查和现场测量。 ②环境噪声现状测量 环境噪声现状评价 各功能区噪声级、超标情况及主要噪声源分布； 边界噪声级、噪声超标情况及主要噪声分布。
第五章机械振动
5.3 声环境质量预测
5.3.1预测的基础资料 5.3.2预测的范围和预测点布置 5.3.3噪声源噪声级数据的获得 5.3.4噪声传播声级衰减的计算方法 5.3.5常用的环境噪声计算模式
1类、2类功能区域；受影响人口 增加较多
中型建设项目
3、4类功能区
小型建设项目
1、2类功能区域
最近敏感目标
大、中型建设项目 噪声级增加3dB 受影响人口变化不大
以下
小型建设项目
处在非敏感区
第五章机械振动
工作等级的基本要求
一级评价要求：
二级评价要求：
①工程分析要给出项目对环境有影响的主要噪声 源数量、位置和噪声级； ②主要噪声源和敏感目标声环境现状须实测，并 进行评价； 噪声预测要覆盖全部敏感目标，给出各预测参 数的取值和各敏感目标预测值及厂界噪声值，绘 出等声级图。 ④给出项目建成后各噪声级范围内受影响的人口 分布、噪声超标的范围和程度。 ⑤对施工期、运营后的近期、中期、远期噪声级 可能发生变化的建设项目应分别预测其不同阶段 的噪声级。 ⑥对工程可行性研究和评价中提出的不同选址方 案、建设方案等所引起的声环境变化应分别进行 预测与评价，从环境保护的角度提出选址和建设 布局的合理方案。 ⑦针对建设项目工程特点提出噪声防治对策，并 进行经济分析，给出最终降噪效果和达标分析。
①主要噪声源强和敏感目标声环境现状以 实测为主，可适当利用当地已有的环境噪 声监测资料，并对现状进行评价。 可根据评价需要进行部分敏感目标等声 级图的绘制。 方案比选，要求从环保角度对工程选址 和建设布局的合理性进行分析；
三级评价要求： ①现状调查可着重于主要敏感目标，声级数 据可参考已有监测资料，并进行评价。 噪声预测仅要求对项目建成后噪声级分布 作出分析，给出敏感目标受影响的范围和程 度。 要针对建设工程特点和环境特征提出噪声 防治措施，并进行达标分析。
小黄山－五彩湾段铁路噪声影响评价
第五章机械振动
5.3.1预测的基础资料
1.声源资料：种类、数量、位置、强度及持续时间 2.声波的传播条件：气温和湿度，传播途径，树 林、灌木情况，地形地貌，风向、风速等。
第五章机械振动
5.3.2预测范围和预测点布置
1.预测范围
与噪声评价等级确定的范围相同，也可稍大。
2.预测点布置原则
所有的现状测量点和评价范围内的敏感目标 利用网格法确定预测点 需要特别考虑的敏感目标（包括评价范围外）
第五章机械振动
环境噪声影响评价的范围和评价量
评价范围 包含多个点 声源 线状声源
机场
一级
二级
三级
边界往外200m
两侧各200m
主要飞行航迹下离跑 道两端6-12km，侧向 1-2km内
根据实际情 况适当缩小 根据实际情 况适当缩小
根据实际情 况适当缩小
根据实际情 况适当缩小
根据实际情 况适当缩小
根据实际情 况适当缩小
注：若建设项目周围较空旷而较远处有敏感区应适当放宽到敏感区附近。
第五章机械振动
评价量
o 稳态噪声：A计权声级 o 非稳态噪声或间歇性噪声：等效连续A声级 o 飞机噪声：计权等效连续感觉噪声级
第五章机械振动
噪声环境影响现状评价内容
①环境噪声现状调查 内容：气象条件、地形地貌；噪声源种类、数量、源强；敏感目标、
5.3.4噪声传播声级衰减的计算方法
1. 几何发散衰减 2. 从室内向室外传播的衰减 3.遮挡物引起的衰减 4. 空气吸收引起的衰减 5. 附加衰减
第五章机械振动
1. 几何发散衰减的计算
(1)点声源的几何发散衰减 (2)线声源的几何发散衰减
（3）面声源几何发散衰减
b a
d
d<a/π，几乎不衰减； a/π<d<b/π，线声源； d>b/π，点声源。
（1）企业建成后厂界东、南昼夜噪声级。 （2）厂界东、南昼夜噪声级是否达标？
表1 印染企业厂界噪声现状值
时段 测点位置 现状值dB(A)
厂址东边界
59.8
昼间
厂址南边界
53.7
厂址东边界
41.3
夜间
厂址南边界
49.7
表2 噪声源及离厂界距离
声源 台数 噪声级 厂界东 厂界南 车间 印花机 1套 85 dB(A) 160 m 60 m
设计文件中的噪声 防治对策和措施
声传播 路径分析
地面状况、障壁、 气象条件、地形高差
环境噪声 现状调查
区域社会 环境调查
声环境功 能区确认
噪声源 调查
声环境质量 现状调查
居住区、医院、学校 分布、数量及人员 数量、房屋面积、
结构特点
声环境质量现状评价
标准
第二阶段 正式阶段
建设项目噪声影响值预测
第三阶段 编制报告书
声环境质量预测
声环境影响评价专题报告
声环境影响评价
第五章声机械环振境动影响减缓对策和措施
环境影响评价大纲的主要内容
①建设项目概况（主要论述与噪声有关的内容，如主要 噪声源：噪声特性分析等)。 ②噪声评价工作等级和评价范围。 采用的噪声标准、噪声功能区和其他保护目标所执行 的标准 ④噪声现状调查和测量方法，包括测量范围，测点分布 、测量仪器、时段等。 ⑤噪声预测方法，包括预测模型、范围、时段及有关参 数的估值方法等。 ⑥噪声影响评价，包括不同阶段噪声评价方法和对策。
第五章机械振动
5.3.3 噪声源噪声级数据的获得
获取数据途径：
类比测量(评价等级一级)
选取相似的型号、工 况和环境条件的噪声源
报告书中要说明噪声源数据的测量方法
引用已有数据(评价等级二、三级)
数据必是公开发表的、经专家鉴定并且按有关标准测 量得到的数据，报告书中应指出应用数据的来源。
第五章机械振动
第五章机械振动
例2
拟建印染企业位于2类区域，厂界噪声现状 值和噪声源及离厂界东和厂界南的距离见 表1和表2，只考虑距离的衰减和建筑墙体 的隔声量，空气吸收因本建设项目噪声源 离预测点较近而忽略不计，考虑到各噪声 源的距离，将噪声源简化为点声源处理。 声压级的预测公式为：Lr=LP-20lgr-8-TL。 TL取10dB(A)。试预测：
响范围内的环境保护目标、执行的环境噪声标 准和人口分布
第五章机械振动
工作等级划分
一级 二级
三级
建设项目规模大小
建设后噪声 级变化
所处地区的声环境要求
大、中型建设项目
最近敏感目标 噪声级增加5dB 以上
0类功能区域、噪声敏感目标； 受影响人口显著增多
新、扩、改建的大、 中型建设项目
最近敏感目标 噪声级增加35dB
第五章机械振动
标准大气压下空气吸收声压级衰减量（dB/100m）
4. 空气吸收引起的衰减（表5-3）
其中： r：预测点距声源的距离，m。 r0：参考位置距声源的距离，m。 α：每100 m空气吸收声压级衰减量，dB，和空气 温度、湿度和声波频率有关。
4. 附加衰减
第五章机械振动
例1
泵
r1=4m
• • 2m L1
计算出室外靠近围护结构处的声压级：
第五章机械振动
2.工业噪声预测模式
将室外声级和透声面积换算成等效的室外声源，计算出等
效声源第i个倍频带的声功率级：
可由W=IS推出
等效室外声源的位置为围护结构的位置，其倍频带声功率 级为LWoct，由此按室外声源方法计算等效室外声源在预 测点产生的声压级。
第五章机械振动
铁路
飞机
第五章机械振动
2.工业噪声预测模式
a.室外噪声源
首先计算出某个声源在预测点的倍频带声压级：
各频带声压级合成计算出该声源产生的A声级。
第五章机械振动
2.工业噪声预测模式
b.室内噪声源
首先计算出室内某个声源靠近围护结构处的倍频带声压级； 计算出所有室内声源在靠近围护结构处产生的总倍频带声压级：
不超标(60) 不超标(60) 不超标(50)
超标(50)
第五章机械振动
5.3.5常用的环境噪声计算模式
1. 交通噪声预测模式 2.工业噪声预测模式
第五章机械振动
1. 城市交通噪声预测模式
公路
一无限长单向行驶道路，交通高峰时段（8:00-9:00）车流量为1000辆/h，其 中大型车占5%，其余为小型车，大型车辐射声级距离15m为80dB，小型车为 70dB，车速均为60km/h，预测点与道路中心垂直距离为20m（单行道），其间 无遮挡物，地面为混凝土路面。试求预测点在该时段的交通噪声等效声级。
第五章机械振动
2020/12/11
第五章机械振动
5.1 概述
5.2工作程序和内容
通过项目建议书或可行性研究报告，了解建设项目的性质、规模， 确定噪声种类、数量、分布、运行时间及噪声级
第一阶段 准备阶段
编写环境影响评价大纲-噪声部分 确定评价工作等级
评价范围内现场踏勘， 确定所在区声环境功能，
敏感点数量、位置
建设项目工程分析-噪声
噪声源种类、数量、分 布、运行时间及噪声级
项目概况
线路自既有小黄山专用铁路小黄山站引出，沿吐乌大 （吐鲁番－乌鲁木齐－大黄山）高速公路北侧行进，向东 途经南村、下南泉村、滋泥泉子至北三台，而后继续向东 行进跨过G216线后，再沿其东侧，向东北方向顺矿区间的 无煤带和规划五彩湾工业园区，至终点五彩湾站。线路全 长95.55km。
第五章机械振动
声功能区划分和噪声现状、超标情况；受影响的人口分布。
方法：收集资料、现场调查和现场测量。 ②环境噪声现状测量 环境噪声现状评价 各功能区噪声级、超标情况及主要噪声源分布； 边界噪声级、噪声超标情况及主要噪声分布。
第五章机械振动
5.3 声环境质量预测
5.3.1预测的基础资料 5.3.2预测的范围和预测点布置 5.3.3噪声源噪声级数据的获得 5.3.4噪声传播声级衰减的计算方法 5.3.5常用的环境噪声计算模式
1类、2类功能区域；受影响人口 增加较多
中型建设项目
3、4类功能区
小型建设项目
1、2类功能区域
最近敏感目标
大、中型建设项目 噪声级增加3dB 受影响人口变化不大
以下
小型建设项目
处在非敏感区
第五章机械振动
工作等级的基本要求
一级评价要求：
二级评价要求：
①工程分析要给出项目对环境有影响的主要噪声 源数量、位置和噪声级； ②主要噪声源和敏感目标声环境现状须实测，并 进行评价； 噪声预测要覆盖全部敏感目标，给出各预测参 数的取值和各敏感目标预测值及厂界噪声值，绘 出等声级图。 ④给出项目建成后各噪声级范围内受影响的人口 分布、噪声超标的范围和程度。 ⑤对施工期、运营后的近期、中期、远期噪声级 可能发生变化的建设项目应分别预测其不同阶段 的噪声级。 ⑥对工程可行性研究和评价中提出的不同选址方 案、建设方案等所引起的声环境变化应分别进行 预测与评价，从环境保护的角度提出选址和建设 布局的合理方案。 ⑦针对建设项目工程特点提出噪声防治对策，并 进行经济分析，给出最终降噪效果和达标分析。
①主要噪声源强和敏感目标声环境现状以 实测为主，可适当利用当地已有的环境噪 声监测资料，并对现状进行评价。 可根据评价需要进行部分敏感目标等声 级图的绘制。 方案比选，要求从环保角度对工程选址 和建设布局的合理性进行分析；
三级评价要求： ①现状调查可着重于主要敏感目标，声级数 据可参考已有监测资料，并进行评价。 噪声预测仅要求对项目建成后噪声级分布 作出分析，给出敏感目标受影响的范围和程 度。 要针对建设工程特点和环境特征提出噪声 防治措施，并进行达标分析。
小黄山－五彩湾段铁路噪声影响评价
第五章机械振动
5.3.1预测的基础资料
1.声源资料：种类、数量、位置、强度及持续时间 2.声波的传播条件：气温和湿度，传播途径，树 林、灌木情况，地形地貌，风向、风速等。
第五章机械振动
5.3.2预测范围和预测点布置
1.预测范围
与噪声评价等级确定的范围相同，也可稍大。
2.预测点布置原则
所有的现状测量点和评价范围内的敏感目标 利用网格法确定预测点 需要特别考虑的敏感目标（包括评价范围外）
第五章机械振动
环境噪声影响评价的范围和评价量
评价范围 包含多个点 声源 线状声源
机场
一级
二级
三级
边界往外200m
两侧各200m
主要飞行航迹下离跑 道两端6-12km，侧向 1-2km内
根据实际情 况适当缩小 根据实际情 况适当缩小
根据实际情 况适当缩小
根据实际情 况适当缩小
根据实际情 况适当缩小
根据实际情 况适当缩小
注：若建设项目周围较空旷而较远处有敏感区应适当放宽到敏感区附近。
第五章机械振动
评价量
o 稳态噪声：A计权声级 o 非稳态噪声或间歇性噪声：等效连续A声级 o 飞机噪声：计权等效连续感觉噪声级
第五章机械振动
噪声环境影响现状评价内容
①环境噪声现状调查 内容：气象条件、地形地貌；噪声源种类、数量、源强；敏感目标、
5.3.4噪声传播声级衰减的计算方法
1. 几何发散衰减 2. 从室内向室外传播的衰减 3.遮挡物引起的衰减 4. 空气吸收引起的衰减 5. 附加衰减
第五章机械振动
1. 几何发散衰减的计算
(1)点声源的几何发散衰减 (2)线声源的几何发散衰减
（3）面声源几何发散衰减
b a
d
d<a/π，几乎不衰减； a/π<d<b/π，线声源； d>b/π，点声源。
（1）企业建成后厂界东、南昼夜噪声级。 （2）厂界东、南昼夜噪声级是否达标？
表1 印染企业厂界噪声现状值
时段 测点位置 现状值dB(A)
厂址东边界
59.8
昼间
厂址南边界
53.7
厂址东边界
41.3
夜间
厂址南边界
49.7
表2 噪声源及离厂界距离
声源 台数 噪声级 厂界东 厂界南 车间 印花机 1套 85 dB(A) 160 m 60 m
设计文件中的噪声 防治对策和措施
声传播 路径分析
地面状况、障壁、 气象条件、地形高差
环境噪声 现状调查
区域社会 环境调查
声环境功 能区确认
噪声源 调查
声环境质量 现状调查
居住区、医院、学校 分布、数量及人员 数量、房屋面积、
结构特点
声环境质量现状评价
标准
第二阶段 正式阶段
建设项目噪声影响值预测
第三阶段 编制报告书
声环境质量预测
声环境影响评价专题报告
声环境影响评价
第五章声机械环振境动影响减缓对策和措施
环境影响评价大纲的主要内容
①建设项目概况（主要论述与噪声有关的内容，如主要 噪声源：噪声特性分析等)。 ②噪声评价工作等级和评价范围。 采用的噪声标准、噪声功能区和其他保护目标所执行 的标准 ④噪声现状调查和测量方法，包括测量范围，测点分布 、测量仪器、时段等。 ⑤噪声预测方法，包括预测模型、范围、时段及有关参 数的估值方法等。 ⑥噪声影响评价，包括不同阶段噪声评价方法和对策。
第五章机械振动
5.3.3 噪声源噪声级数据的获得
获取数据途径：
类比测量(评价等级一级)
选取相似的型号、工 况和环境条件的噪声源
报告书中要说明噪声源数据的测量方法
引用已有数据(评价等级二、三级)
数据必是公开发表的、经专家鉴定并且按有关标准测 量得到的数据，报告书中应指出应用数据的来源。
第五章机械振动
第五章机械振动
例2
拟建印染企业位于2类区域，厂界噪声现状 值和噪声源及离厂界东和厂界南的距离见 表1和表2，只考虑距离的衰减和建筑墙体 的隔声量，空气吸收因本建设项目噪声源 离预测点较近而忽略不计，考虑到各噪声 源的距离，将噪声源简化为点声源处理。 声压级的预测公式为：Lr=LP-20lgr-8-TL。 TL取10dB(A)。试预测：
响范围内的环境保护目标、执行的环境噪声标 准和人口分布
第五章机械振动
工作等级划分
一级 二级
三级
建设项目规模大小
建设后噪声 级变化
所处地区的声环境要求
大、中型建设项目
最近敏感目标 噪声级增加5dB 以上
0类功能区域、噪声敏感目标； 受影响人口显著增多
新、扩、改建的大、 中型建设项目
最近敏感目标 噪声级增加35dB
第五章机械振动
标准大气压下空气吸收声压级衰减量（dB/100m）
4. 空气吸收引起的衰减（表5-3）
其中： r：预测点距声源的距离，m。 r0：参考位置距声源的距离，m。 α：每100 m空气吸收声压级衰减量，dB，和空气 温度、湿度和声波频率有关。
4. 附加衰减
第五章机械振动
例1
泵
r1=4m
• • 2m L1
计算出室外靠近围护结构处的声压级：
第五章机械振动
2.工业噪声预测模式
将室外声级和透声面积换算成等效的室外声源，计算出等
效声源第i个倍频带的声功率级：
可由W=IS推出
等效室外声源的位置为围护结构的位置，其倍频带声功率 级为LWoct，由此按室外声源方法计算等效室外声源在预 测点产生的声压级。
第五章机械振动
铁路
飞机
第五章机械振动
2.工业噪声预测模式
a.室外噪声源
首先计算出某个声源在预测点的倍频带声压级：
各频带声压级合成计算出该声源产生的A声级。
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2.工业噪声预测模式
b.室内噪声源
首先计算出室内某个声源靠近围护结构处的倍频带声压级； 计算出所有室内声源在靠近围护结构处产生的总倍频带声压级：
不超标(60) 不超标(60) 不超标(50)
超标(50)
第五章机械振动
5.3.5常用的环境噪声计算模式
1. 交通噪声预测模式 2.工业噪声预测模式
第五章机械振动
1. 城市交通噪声预测模式
公路
一无限长单向行驶道路，交通高峰时段（8:00-9:00）车流量为1000辆/h，其 中大型车占5%，其余为小型车，大型车辐射声级距离15m为80dB，小型车为 70dB，车速均为60km/h，预测点与道路中心垂直距离为20m（单行道），其间 无遮挡物，地面为混凝土路面。试求预测点在该时段的交通噪声等效声级。
第五章机械振动
2020/12/11
第五章机械振动
5.1 概述