X年注册环保工程师专业知识四讲义3613.docx
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1、物理污染染控制工工程技术术一、噪声声与振动动污染控控制工程程基础二、物理理污染控控制工程程实践三、主要要电磁污污染源及及其特性性四、电磁磁污染防防治基本本方法第1章 噪声声与振动动污染控控制工程程基础1.1 噪声与与振动的的计量和和评价复习要求求:1、熟悉悉躁声与与振动的的主要物物理量和和单位2、掌握握躁声与与振动控控制工程程中的常常用评价价量一、噪声声和振动动的基本本概念声音在人人们的生生活、工工作中起起着非常常重要的的作用。声音的的本质就就是气体体、液体体、固体体介质中中的质点点振动,声声音的产产生和传传播都离离不开介介质的力力学振动动行为。声音有有有利的的一面,也也有有害害的一面面。人们
2、们把不和和谐的、令人反反感的声声音称为为噪声。要抑制制噪声的的发生和和传播,就就必须了了解噪声声产生的的原因和和传播的的规律,也也就必须须具备振振动基本本知识。振动是声声音的来来源。噪噪声是声声音的一一种,判判断一个个声音是是否属于于噪声,主主观因素素起决定定性作用用。生理理学将对对人体有有害或人人们不需需要的声声音称为为噪声。物理学学将和谐谐的声音音叫做乐乐音,不不和谐的的声音称称为噪声声。噪声声是各种种不同频频率和不不同强度度声音无无规则的的杂乱组组合,给给人烦躁躁的感觉觉;噪声声的波形形曲线通通常是无无规则的的。1、声源源:凡是是能发出出声音的的振动体体,都可可以称为为声源。声音是是由于
3、声声源的振振动而产产生的。声源可可以是固固体,液液体或气气体。2、声波波:物体体在弹性性介质中中的机械械振动可可引起介介质密度度的改变变,这种种介质密密度变化化由近及及远的传传播过程程即为声声波。声声波产生生和传播播见3332页图图。声波波产生的的条件是是声源(机机械振动动的物体体)和弹弹性媒质质。声波波可分为为横波和和纵波。声音的的传播是是物体振振动状态态的传播播过程,即即传播的的是状态态和能量量,不是是媒质本本身。3、声场场:由声声波存在在的媒质质区域称称为声场场。可以以分为自自由声场场、混响响声场、扩散声声场、远远场和近近场等。自由声场场:无反反射声存存在的声声场,也也表示那那些在各各向
4、同性性的均匀匀媒质中中界面的的影响可可以忽略略的声场场,或者者做了强强吸声的的消声室室内的声声场。混响声场场:在比比较大的的建筑围围护结构构内,各各壁面存存在多次次强反射射所形成成的、以以反射声声为主的的声场,称称为混响响声场。扩散声场场:声能能密度分分布均匀匀,反射射的传播播方向为为无规律律分布的的声场,称称为扩散散声场。混响声声越强烈烈的声场场越接近近扩散声声场。远场:指指自由声声场中到到声源的的距离每每增加一一倍,声声压降低低至一半半的区域域。远场场内的媒媒质瞬时时质点速速度与声声压的相相位一致致。近场:远远场之内内的区域域为近场场。近场场内媒质质瞬时质质点速度度与声压压的相位位不相同同
5、。4、频率率():单位时时间内媒媒质质点点振动的的次数,单单位为HHz。周期():质点点振动每每往复一一次所需需的时间间称为周周期。单单位s。 声音的频频段范围围划分见见3333页表5511。5、波长长():在波的的传播方方向上,相相邻两波波峰(或或相邻两两波谷)之之间的距距离称为为波长。波长也也是质点点的振动动经过一一个周期期声波传传播的距距离。单单位是米米(m)。6、声速速():声声音在媒媒质中传传播的速速度。单单位米/秒(mm/s)。或声速是介介质温度度的函数数,温度度升高声声速增加加;声速速还随大大气压强强的增加加而增加加;空气气声速受受空气湿湿度影响响;声速速和媒质质的种类类有关。声
6、速表表见3334页。7、声压压:空气气受到扰扰动时,空空气压强强就在大大气压强强附近做做迅速起起伏变化化的波动动,并改改变为,将将声扰动动产生的的逾量压压强称为为声压。声压一一般是时时间和空空间的函函数。分分为瞬时时声压和和有效声声压。单单位 11Pa=1N/m2,微巴巴(),11微巴0.11Pa。一定时间间间隔内内瞬时声声压对时时间的均均方根值值称为有有效声压压。人耳对频频率为110000Hz声声音的可可听阈(即即人耳刚刚刚能察察觉到声声音的存存在)约约为Paa;刚刚刚使人耳耳产生疼疼痛感觉觉的声压压(痛阈阈声压)约约为200Pa。8、频带带:把宽宽广的声声音频率率变化范范围划分分为若干干较
7、小的的段落,叫叫做频带带(频程程)。任任一频带带都有上上限频率率、下限限频率(这这两个频频率又称称截至频频率)和和中心频频率,上上、下限限频率之之间的频频率范围围称为频频带宽度度,又称称带宽。倍频带(倍倍频程):如果两个频率相差一倍,称这两个频率之间相差一个倍频带,即这两个频率之比为21,或;相差3个倍频带意味着两个频率之比为23,依此类推,相差n个倍频带就意味着两个频率之比为。上限频率、下限频率和倍频带系数n有如下关系:或,一般越小,频带分的越细。频带的中中心频率率是上、下限频频率的几几何平均均值,在噪声测测量中,通通用的倍倍频带有有n=11时的11/1倍倍频带,简简称倍频频带;有有n=11
8、/2时时的1/2倍频频带,有有n11/3时时的1/3倍频频带等。其上限限频率值值、下限限频率和和中心频频率值值值分别见见3377页表。、声功功率:单单位时间间内声源源辐射出出来的总总声能量量称为声声功率。瞬时声声功率,它它的平均均声功率率为:。一个声源源发出的的声功率率和声源源做功发发出的总总功率是是两个截截然不同同的概念念,声功功率只是是声源总总功率中中以声波波形式辐辐射出去去的一小小部分功功率。声声源声功功率强度度的范围围很广。10、振振动的位位移、速速度和加加速度设在一简简谐振动动中,AA为振动动的振幅幅,为角角频率,为时间,则可将振动的位移表为、速度表为、加速度表为。振动位移移在研究究
9、机械结结构强度度和变形形时有意意义;加加速度在在研究机机械疲劳劳、冲击击和评价价振动对对人的影影响时有有重要意意义;振振动速度度和结构构辐射噪噪声大小小有关联联。二、噪声声的计量量和评价价1、级和和分贝(1)级级人们听觉觉灵敏度度与声波波量之间间的关系系不是线线性关系系,而接接近对数数的关系系。因此此利用分分贝作为为单位进进行量度度,既可可对范围围很大的的声音强强度进行行对数压压缩,而而且也符符合人耳耳对声音音响应的的灵敏程程度。使使用“级”的概念念用于量量度声音音的强弱弱。声学量与与同类基基准(参参考)量量之比再再取对数数就是“级”的概念念。级的的单位是是奈培时时,其对对数取自自然对数数,底
10、为为,符号号是;级级的单位位是贝尔尔(Beell)时时,其对对数取以以10为为底的对对数,符符号是BB。(2)分分贝声学中将将正比于于声功率率的两个个同类声声学量(如如两个声声压平方方)之比比,取以以10为为底的对对数,再再乘以110,该该参数的的单位称称为分贝贝,记为为dB,。2、声压压级噪声控制制中,常常用声压压级来衡衡量声音音的强弱弱。,基准声声压声压级和和声压的的关系为为,声压压级变化化20ddB,相相当于声声压值变变化100倍;声声压级变变化400dB,相当于于声压值值变化1100倍倍;3、声功功率级声源的声声功率级级等于这这个声源源的声功功率与基基准声功功率的取取常用对对数再乘乘以
11、100。 基准准声功率率4、振动动加速度度级振动加速速度平方方与基准准加速度度平方的的比值取取以100为底的的对数乘乘以100,就得得到振动动加速度度级,加速速度有效效值,简简谐振动动加速度度有效值值为加速速度幅值值的倍,;基准准加速度度,。一一般人刚刚刚感觉觉到的垂垂直振动动加速度度级为,即即60ddB。5、振动动级振动级指指修正的的加速度度级,用用表示,即即:6、声压压级的叠叠加、修修正和平平均(1)声声压级的的叠加声压级级相同的的声音的的叠加。不能将将声压级级做简单单的算术术相加,能能进行叠叠加运算算的只能能是声音音的能量量,利用用能量的的相加进进行声压压级运算算。当N22,即声声压级相
12、相同的两两个声音音叠加,则则总声压压级为:声压级级不相同同的声音音的叠加加。两个个声压级级不相同同的声音音的叠加加,并假假设第一一个声音音的声压压级大于于第二个个声音的的声压级级,即,则则总的声声压级可可以表示示为:(2)声声压级的的修正2个声压压级不相相同的声声音叠加加时,假假设第一一个声音音的声压压级大于于第二个个声音的的声压级级,即,则则总的声声压级可可表示为为:(3)声声压级的的平均分贝是能能量之比比的对数数关系,声声压级的的平均应应取各声声压级的的能量平平均的分分贝数,或者表示为:计算N个个声压级级的平均均值的方方法是:首先求求出N个个声压级级的总声声压级,然然后减去去。它是是从声能
13、能平均的的原理推推导出来来的,在在一般测测量中,测测量的各各声压级级差值如如果在110dBB的范围围内,简简化用算算术平均均法的误误差不大大。7、A声声级研究噪声声对人体体健康的的危害及及对噪声声的防治治,必须须有噪声声对人体体影响程程度的评评价标准准。对噪噪声的评评价常采采用统计计的方法法,即依依靠足够够数的人人们对噪噪声主观观反应的的对比性性调查,得得出统计计的平均均量。主主要的评评价量有有A声级级、等效效连续、噪声评评价数NNR和累累积百分分声级。有关概念念:(1)响响度级:单位是是方(pphonn)。响响度级就就是指当当选取110000Hz纯纯音做基基准音时时,凡是是听起来来和该纯纯音
14、一样样响的声声音,不不论其声声压级和和频率是是多少,它它的响度度级(方方值)就就等于该该纯音的的声压级级数。(2)等等响曲线线:3445页图图表示每每一条曲曲线表示示不同频频率、不不同声压压级的纯纯音具有有相同的的响度级级。(3)频频率计权权:在测测量仪器器中,对对不同频频率的客客观声压压级人为为地给予予适当的的增减,这这种修正正方法称称为频率率计权,实实现这种种频率计计权的网网络称为为计权网网络。AA、B、C、DD 4种种计权网网络,经经过计权权网络测测得的声声级称为为计权声声级,是是衡量噪噪声强弱弱的主观观评价量量。A声级测测量的结结果与人人耳对声声音的响响度感觉觉相近似似,用AA声级分分
15、贝数的的大小对对噪声排排列次序序时,能能够较好好反映人人对各种种噪声的的主观评评价。是是目前评评价噪声声的主要要指标。8、等效效声级A声级很很好的反反映了噪噪声影响响与频率率的关系系,对于于稳态的的噪声,即即随时间间变化不不大的噪噪声,我我们通常常可以采采用A声声级来评评价。等等效声级级是以AA声级为为基础建建立起来来的非稳稳态噪声声的噪声声评价量量,它是是以A声声级的稳稳态噪声声代替变变动噪声声,在相相同的暴暴露时间间内能够够给人以以等数量量的声能能,这个个声级就就是该变变动噪声声的等效效声级,又又称等效效A声级级,或简简称等效效声级。等效连连续A声声级指在在某段时时间内的的不稳态态噪声的的
16、A 声声级,用用能量平平均的方方法,以以一个连连续不变变的A声声级来表表示该时时段内噪噪声的声声级,又又称等能能量A 声级。等效连连续A声声级可表表示为:9、频带带声压级级在一个倍倍频程带带宽频率率范围声声压级的的累加称称为倍频频带声压压级。10、噪噪声评价价数噪声评价价数NRR曲线见见3500页图,NR数指噪声评价曲线的号数,它是中心频率等于1000Hz时倍步带声压级的分贝数,它的噪声级范围是0130dB,适用于中心频率从31.58000Hz的9个倍频带。在同一条NR曲线上各倍频带的噪声级对人的影响是相同的。11、累累积百分分声级累积百分分声级又又称统计计声级,指指在测量量时间内内所有超超过
17、声级级所占的的n%时时间,单单位为ddB。12、混混响当室内声声场达到到稳态后后,声源源突然停停止发声声,房间间内的声声音并没没有立即即停止,需需要延续续一段时时间,声声能逐渐渐衰减直直到实际际听不到到声音为为止,这这种声音音的延续续现象称称为混响响。声源源停止发发声后,由由于多次次反射或或散射而而逐渐衰衰减的声声音也可可以称之之为混响响。室内内空气或或墙壁壁壁面的吸吸收作用用愈差,声声能愈不不容易衰衰减,混混响时间间就愈长长。房间内声声音的增增长过程程、稳定定状态和和衰减过过程可以以用图55-1-6表示示。13、混混响时间间当室内声声场达到到稳态后后,声源源突然停停止发声声,室内内声能密密度
18、衰减减到原来来的百万万分之一一,即声声压级衰衰减600dB所所需要的的时间称称为混响响时间,记记作,单单位为ss。扩散声场场:对于于一个有有声源的的大房间间,设其其室内声声能密度度处处相相同,并并且在任任何一点点上,从从各个方方向传来来的声波波概率相相等,而而声波的的相位是是无规则则的,这这样的声声场称为为扩散声声场。吸声系数数a:吸吸导报材材料或结结构吸声声能力的的大小称称为吸声声系数。1.2 声源及及其特性性复习要求求:1、熟悉悉声源及及其分类类2、掌握握点声源源、线声声源和面面声源的的基本特特性一、机械械噪声源源由于机械械设备运运转时存存在不平平衡,各各零部件件之间因因偏差或或表面缺缺陷
19、而相相互撞击击、摩擦擦产生的的交变机机械作用用力使设设备金属属板、轴轴承、齿齿轮或其其他运动动部位发发生振动动而辐射射出噪声声的声源源称为机机械噪声声源。机机械噪声声源又分分为下列列几种。1、撞击击噪声因冲击力力的作用用会使机机械产生生较强的的冲击噪噪声。如如锻锤工工作时其其机械能能分为四四部分,第第一部分分做功、第二部部分转化化为热能能、第三三部分通通过基础础以固体体声的形形式向四四周地面面传播,第第四部分分则转化化为使机机件产生生弹性形形变的振振动能。机件弹弹性形变变振动能能的一部部分再以以声波的的形式向向四周空空间辐射射,形成成撞击噪噪声,这这种噪声声还可以以分解为为撞击瞬瞬间产生生的喷
20、射射噪声、压力脉脉冲噪声声和结构噪噪声。其其中以结结构噪声声产生的的影响最最大,辐辐射噪声声的时间间最长。撞击噪声声有以下下特征:当撞击击发生在在较硬的的光滑物物体之间间时,作作用时间间短,作作用力大大,则激激励的频频带宽,激激发物体体本身振振动方式式就多,呈呈宽频带带撞击噪噪声;如如果撞击击发生在在较软的的不光滑滑的物体体之间时时,作用用时间相相对较长长,作用用力小,激激励的频频带窄,激激发的振振动方式式少。2、激发发噪声一般由旋旋转机械械的周期期性作用用力产生生。最简简单的周周期力是是由转动动轴、飞飞轮等转转动系统统的静、动态不不平衡所所引起的的偏心力力。这种种作用力力正比于于转动系系统的
21、质质量和静静、动态态的合成成偏心距距,也正正比于转转动角速速度的平平方。当当转动系系统的转转速达到到其临界界转速时时,则该该系统自自身会产产生极大大的振动动,并将将振动力力传递到到与其相相连的其其他机械械部分,激激起强烈烈的噪声声。激发发噪声会会随着机机件缝隙隙的存在在、结构构刚度不不够或摩摩擦严重重而增大大。3、摩擦擦噪声物体在一一定的压压力作用用下相互互接触并并作相对对运动时时,物体体之间产产生摩擦擦,摩擦擦力以反反运动方方向在接接触面上上作用于于运动物物体,从从而激发发物体振振动而产产生噪声声。如汽汽车的刹刹车声等等。摩擦噪声声中的主主要是摩摩擦引起起物体的的张弛振振动所激激发的噪噪声,
22、当当振动频频率与物物体的固固有振动动频率相相同时,摩摩擦噪声声将达到到最大。4、结构构噪声机械噪声声是由于于机械振振动系统统受迫振振动和固固有振动动共同引引起的,其其中固有有振动起起了主要要的作用用,固有有振动频频率是噪噪声的主主要组成成成分,而而振动系系统的固固有振动动频率取取决于系系统的结结构特征征和参数数,所以以称为这这种噪声声为结构构噪声。任何机械械部件都都有它固固有的振振动方式式,不同同的振动动方式对对应于不不同的振振动频率率。振动动的方式式、频率率与部件件或物料料的物理理性质、部件的的结构形形状和振振动的边边界条件件有关。物料的的弹性模模量愈大大,材料料愈粗、厚,则则其固有有频率愈
23、愈高;材材料的面面积愈大大,即棒棒愈长,板板面积愈愈大,则则其固有有频率愈愈低。5、齿轮轮噪声啮合的齿齿轮对或或齿轮组组,由于于相互碰碰撞或摩摩擦可激激起齿轮轮体的振振动,这这种情况况下辐射射出来的的噪声称称为齿轮轮噪声。6、轴承承噪声轴承内相相对运动动的元件件之间的的摩擦和和振动,或或者转动动部分的的不平衡衡、相对对运动元元件之间间的撞击击等,都都会导致致轴承噪噪声的产产生。二、空气气动力性性噪声源源由于机械械零件和和周围及及封闭媒媒质(空空气)交交互作用用而辐射射出噪声声的声源源称为空空气动力力性噪声声源。1、喷射射噪声:气流从从管口以以高速(介介于声速速与亚声声速之间间)喷射射出来,由由
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