1、 物理污染控制环境声学部分习题 第二章 声波的基本性质及其传播规律 习题 4 试问在夏天40时空气中的声速比冬天 0时快多少 ?在这两种温度情况下1000Hz声波的波长分别是多少？ 解：依据公式：c =331.45+0.61t和公式 =c/f 0 时c=331.45, =331.45/1000=0.33145m 40时c=331.45+0.6140=355.85, =0.35585m 故夏天40时 空气中的声速比冬天 0时快24.4m/s, 波长分别是0.35585m和 0.33145m 6 在空气中离点声源2m距离处测得声压p=0.6Pa，求此处的声强I 、质点振速U、声能密度D和声源的声功
2、率W各是多少？ 解：依据公式： -422I=p/c=8.7510 (W/m) e022-63D= p/c=2.5310(J/m) e02-2W=IS=I4piR=4.4610W -3U=Pe/c=0.6/415(PaS/m)=1.4510m/s 0-5 10. 噪声的声压分别为2.97Pa、 0.332Pa、 0.07Pa 、2.710Pa，问它们的声压级各为多少分贝? 解：依公式Lp=20lg(p/p) 0-5P=210Pa, 分贝值分别为 103.4, 84.4, 70.9, 2.6 0 11. 三个声音各自在空间某点的声压级为70dB、 75dB和65dB ，求该点的总声压级。 解：由分
3、贝相加曲线有： 65分贝+70分贝=70+1.2=71.2 71.2+75分贝=75+1.6=76.6分贝,故该点的总声压级为76.6。 12. 在车间内测量某机器的噪声,在机器运转时测得声压级为87dB，该机器停止运转时的背景噪声为79dB，求被测机器的噪声级。 解：由分贝相减曲线有,87分贝-79分贝=87-0.8=86.2分贝,被测机器噪声级为86.2分贝 1 习题13 频率为500Hz 的声波,在空气中、水中和钢中的波长分别为多少？ （已知空气中的声速是340m/s;水中是1483m/s,钢中是6100m/s） 解： 由公式 C l= f则 在空气中，=340/500= 0.68m 在
4、水中，=1483/500=2.966m 在钢中，=6100/500=12.2m 第三章 噪声的评价和标准 习题 1.某噪声各倍频谱如下表所示,请根据计算响度的斯蒂文斯法,计算此噪声的响度级. 频率/Hz 63 125 250 500 1000 2000 4000 8000 57 62 65 67 62 48 36 声压级/dB 60 解: 查表得对应的响度指数如下表: 频率/Hz 63 125 250 500 1000 2000 4000 8000 声压级/dB 60 57 62 65 67 62 48 36 响度指数/sone 1.8 2.0 4 5.5 7.4 6 3 2 n SSmF(S
5、iSm)i1 S14sone, L=40+10logN80 N22.某发电机房工人一个工作日暴露于A声级92dB噪声中4小时,98dB噪声中24分钟,其余时间均在噪声为75dB的环境中.试求该工人一个工作日所受噪声的等效连续A声级. 解:方法1,依公式 n1 210Tn nL8010lg eq480各段中心声级和暴露时间,min 2 n(段号数) 1 2 3 4 5 6 7 8 中心声级Li/dB 80 85 90 95 100 105 110 115 T T T T T T T 暴露时间Tn/min T 23456781n为中心声级的段号数,Tn为第n段中心声级在一个工作日内所累积的暴露时间
6、,min; 92dB噪声所对应的段号数为3, 98dB噪声所对应段号为5, 75dB的噪声可以不予(3-1)/2(5-1)/2 考虑.故L=80+10lg(10240 + 1024)/480)=90dB eq方法2, 依公式 n 0.1LiL10lg(1/N10)eqi1 9.29.87.51.7Leq=10lg(46010+2410+21610)/480=75+10lg(24010+242.310+216)/480=75+15.5=90.5dB 为考核某车间内小时的等效声级小时中按等时间间隔测量车间内噪声的3.8A.8计权声级共测得个数据经统计声级在段包括的共次A, 96.,A85dB(83
7、-87dB)12,在段包括的共次在段包括的共次在 90dB(88-92dB)12,95dB(93-97dB)48,100dB段包括的共次试求该车间的等效连续声级(98-102dB)24.A. 解 :依公式 n0.1LiL10lg(1/N10)eq i1N1 0.1LL=10lg(10)Ai eqNi=18.59.09.5L=10lg(129610+129610+489610+2496eq10.010)=85+11.3=96.3dB 4.某一工作人员环境于噪声93dB计3小时,90dB计4小时,85dB计1小时, 试求其噪声暴露率,是否符合现有工厂企业噪声卫生标准? 解:依公式,暴露Li声级的时
8、数为Ci,Li允许暴露时数为Ti. C iD Tii 工业企业噪声控制设计规范车间内部容许噪声级(A计权声级) 3 每个工作日噪声 8 4 2 1 1/2 1/4 1/8 1/16 暴露时间/h 允许噪声级/dB 90 93 96 99 102 105 108 111 最高噪声级/dB 115 D=3/4+4/8=1.251 答:其噪声暴露率为1.25,不符合现有工厂企业噪声卫生标准. 5.交通噪声引起人们的烦恼,决定于噪声的哪些因素? 答:噪声污染级公式可以看出交通噪声引起人们的烦恼是哪些因素所决定的 是规 定时间 内噪声瞬 时声级的标 准偏差; 第一项反映的是干 LLKNPeq扰噪声的能量
9、,第二项取决于噪声事件的持续时间,起伏大的噪声K 也大,也更引起人的烦恼。 6.某教室环境,如教 师用正常声音讲课, 要使离讲台6米距离能听清楚,则环境噪声不能高于多少分贝? 答：由图3-8清晰度受干扰程度，要达到正常发 声满意对话(AI=95%), 距离为6米 ,背景噪声不能高于54dB。 甲地区白天的等效声级为夜间为乙地区的白天等效声级为7.A64dB,45dB;A夜间为请问哪一地区的环境对人们的影响更大60dB,50dB, ? 解：由公式 35 0.1L0.1(L10)L10lg1010nd dn88 6.45.5可知甲地区昼夜等效声级为L=10lg(0.62510+0.37510) =
10、 55+10lg5.34 = dn 62.3dB 6.06.0乙地区昼夜等效声级为L= 10lg(0.62510+0.37510) =60dB dn故甲地区的环境对人们的影响更大. 8.某噪声的倍频程声压级如下表所示, 试求该噪声的A计权声级及其NR数. 频率/Hz 63 125 250 500 1000 2000 4000 8000 70 80 82 80 83 78 76 声压级/dB 60 解:由表1-9（P20）计权响应与频率的关系(按1/3倍频程中心频率) 4 频率/Hz A计权修正/dB 频率/Hz A 计权修正/dB 20 -50.5 630 -1.9 25 -44.7 800
11、-0.8 31.5 -39.4 1000 0 40 -34.6 1250 +0.6 50 -30.2 1600 +1.0 63 -26.2 2000 +1.2 80 -22.5 2500 +1.3 100 -19.1 3150 +1.2 125 -16.1 4000 +1.0 160 -13.4 5000 +0.5 200 -10.9 6300 -0.1 250 -8.6 8000 -1.1 315 -6.6 10000 -2.5 400 -4.8 12500 -4.3 500 -3.2 16000 -6.6 再由表1-13（P25）噪声评价数(NR)曲线得 频率/Hz 63 125 250
12、500 1000 2000 4000 8000 声压级/dB 60 70 80 82 80 83 78 76 A计权修正 -26.2 -16.1 -8.6 -3.2 0 +1.2 +1.0 -1.1 值 33.853.971.478.88084.27974.9修正后频带 声级/dB 各声级叠加 略 略 略 85.6 81.8 略 NRi 32 55 75 80 80 85 80 80 NR+1 86 m总的A计权 87.2 声级/dB 5 习题课习题 1.在坚实的地面上,有一个功率为0.65W的声源,试回答下列两个问题: (1)离声源10米处的声强大约是, 2A 0.1W/m 2B 0.01W
13、/m 2C 0.001W/m 2 D 0.0001W/m(2)离声源10米处的声压级大约是, A 110dB B 100dB C 90dB D 80dB 解:依公式 22 I= W/S =0.65/(2pir)=0.65/6280.001W/m-3-12L= L = 10lg(I/I)=10lg(10/10) =90dB pI0 2. 有一个L=80 dB,L=70 dB的声音,其dB的和, dB的平均值, dB的差大约是12多少?从下列AE组答案中选取正确者. dB的和 dB的平均 dB的差 75.0 10.0 A. 150 72.4 77.4 B. 150 75.0 78.5 C. 80.
14、4 77.4 79.5 D. 80.4 77.4 75.0 E. 80.4 解:依公式 L = L+ =80+0.4 = 80.4 1+21L = L1+ =80-0.5=79.5 1-2 LL10lgn80.4377.4和 3. 某操作工人,一个工作日内噪声暴露的情况如下: 8h 内去机房检查3次,每次8 6 分钟,声级为110dB(A),其余时间均在控制室内, 声级为70dB(A).计算这样的噪声环境是否超过现有的车间噪声允许标准? 解: 依公式, n 1 210Tnn, n为段号数,110dB对应为7 L8010lg eq4803故L = 80+10lg(1083)/480)=9790d
15、B eq 4.在图示位置上,测定某工厂的排气管发出的噪声为69dB, 不考虑地面的反射条件 (1)声源在声功率级是多少? 设背景噪声 为65dB. (2)在同位置上,在夜间背景噪声降低到50dB时,声功率级是多少 ? m7 m 1 8m 第4题图示 解: (1)排气口除去背景噪声后噪声应为: 69-65=4,查出= -2,所以Lp=69+(-2)= 67dB. 由全空间公式Lp = Lw-20lgr-11, 由图可知,r =10m.故Lw = 67+20+11=98dB. (2)夜间背景噪声降为50分贝时,修正值为0,夜间在此测点仍为67分贝,而声功率级仍为98分贝. 5.某环保工程公司对离心
16、风机管道作包扎处理,隔声前设倍频程声压级测定结果 7 如下,试求(1)A声级降低多少分贝? (2) 响度级降低多少方? (3)噪声响度降低百分数. 中心频率f/Hz 31.5 63 125 250 500 1000 2000 4000 8000 0包扎前L/dB 77 88 81 77 75 91 97 102 97 1响度指数S/sone 5 12 10 9 10 35 70 120 80 1 76 包扎后L/dB 73 78 70 65 79 75 78 74 2响度指数S/sone 5 8 6 5 15 14 20 15 4 2 解:由表查出A声级修正值.如下 中心频率f/Hz 31.5
17、 63 125 250 500 1000 2000 4000 8000 0包扎前L/dB 77 88 81 77 75 91 97 102 97 1响度指数S/sone 5 12 10 9 10 35 70 120 80 1 -39 A修正值 -26 -16 -9 -3 0 +1 +1 -1 38 62656872919810396修正后 dB 叠加后A声级L 105dB A1 76 包扎后 L/dB 73 78 70 65 79 75 78 74 2响度指数S/sone 4 5 8 6 5 15 14 20 15 2修正后dB 37 47 62 61 62 79 76 79 73 叠加后A
18、声级L 83.5dB A2 包扎前总响度: nSSmF(SiSm) i1S = 120+0.3161=168.3 sone, 189.3? 1包扎后总响: S = 20+0.372 = 41.6sone 2 8 响度降低: (S-S)/S = 0.75=75%, 78%? 121P = 40+33.3lg168.3 = 114 phon, 116phon 1P = 40+33.3lg41.6 = 94 phon 2响度级降低 P = P- P = 114-94 =20 phon, 22 phon 12A声级降低: L = L-L = 105 - 83.5 = 21.5dB A1A2 第七章 吸
19、声和室内声场 2.在3mm 厚的金属板上钻直径为5mm 的孔,板后空腔深20cm, 今欲吸收频率为200Hz 的噪声,试求三角形排列的孔间距. 3.穿孔板厚4mm, 孔径8mm, 穿也按正方形排列,孔距20mm, 穿孔后留有10cm厚的空气层,试求穿孔率和共振频率. 43某观众厅体积为210立方米,室内总表面积为6.2710平方米,已知500Hz6.平均吸声系数 为0.232,演员声功率为340W,在舞台处发声,求距声源39m 处( 观 众席最后一排座位) 的声压级. 37.某房间大小为673m 墙壁、天花板和地板在1KHz的吸声系数分别为 0.06、0.07、0.07,若在天花板上安装一种1
20、KHz吸声系数为0.8的吸声 贴面天花板,求该频带在吸声处理前后的混响时间及处理后的吸声降噪量. 2解: 由公式 cP f=02pL(t+d) ，圆孔等边三角形排列时,2pd P= 223B 9 P=0.0191 23403.14d代入上式有： 20026.28B230.2(0.0030.8d)因为d=0.005m. 故求得B=34.45mm 3 解： 由1公式和圆孔正方形排列时，公式有： 22P=3.148/(420)=12.56% f=340/(23.14)sqrt(0.1256/(0.1(0.004+0.80.008) 0 =595Hz 6解：由公式 Q4,Q=2 L=L+10lg(+)
21、 pw24prR -6-12Lw=10lg(34010/10)=85.3dB SaR= 1-a 求得R=62700.232/(1-0.232)=1894.06 Lp= 85.3-26.54=58.76dB 3m 6m 7m 7解：由公式 0.161V0.161V or T=T= 6060Sa+4mV-Sln(1-a)4mV在房间小时可忽略 10 吸声处理前 =(2(6+7)30.06+670.07+670.07)/( 2(6+7)3+267) a =0.0652 T= (0.161763)/-162ln(1-0.0652) = 1.86秒 60吸声处理后 =(2(6+7)30.06+670.0
22、7+670.8)/( 2(6+7)3+267) a = 0.2544 T= (0.161763)/-162ln(1-0.2544)=0.426秒 60 吸声降噪量为: 由公式 T 1DL=10lg pT2故代入得:吸声降噪量为6.4dB 3 8. 某车间几何尺寸为25104m,室内中央有一无指向性声源,测得1000Hz时室内混响时间为2S, 距声源10m的接收点处该频率的声压级为 87dB,现拟采用吸声处理,使该噪声降 为81dB,试问该车间1000Hz的混响时间应降为多少?并计 算室内应 达到的平均吸声系数. 39.有一个房间大小为453m,500Hz 时地面吸声系数为0.02,墙面吸声系数
23、为0.05,平顶吸声系数为0.25,求总吸声量和平均吸声系数. 10.某车间地面中心处有一声源,已知500Hz的声功率为90dB,该频率房间常数为250m,求距声源10m处之声压级. 8解: 由公式 aT 21DL=10lg=10lg PTa21得方程 87-81=10lg(2/T) = T=0.5S 22又由公式 11 0.161V T= 60Sa得方程 0.5=0.161(25104)/25102+(25+10)24 a = =0.413 a 9解:总吸声量为 2A=0.0245+0.2545+0.05(4+5)23 = 8.1m 平均吸声系数 =A/S=8.1/(452+(4+5)23)
24、=0.086 a总10解:由公式 Q4L=L+10lg(+) PW24prR2L=90+10lg2/(43.1410)+4/50 p=90-10.88=79.12dB 11.某车间内,设备噪声的特性在500Hz附近出现一峰值,现使用4mm 厚的三夹板做穿孔板共振吸声结构,空腔厚度允许有10cm,试设计结构的其它参数(穿孔按三角形排列)。 3212某混响室容积为94.5m, 各壁面均为混凝士， 总面积为127.5m, 试计算对于250Hz声音的混响时间。（设空气温度为20，相 对湿度为50%） 11解：由公式 cP f=02pL(t+d)讨论1）设计三夹板面穿孔孔径为5mm，空腔厚度为10cm时
25、, 穿孔率P 为6.82% 与按三角形排列时公式 2pd P= 223B 得B=1.84cm 2) 设计三夹板面穿孔孔径为10mm ，空腔厚度 为10cm时, 穿孔率P 为10.24% 12 与按三角形排列时公式得B=2.95cm 12解: 由公式 0.161V T= 60Sa+4mV或公式 0.161V T = 60-Sln(1-a)混凝士在250Hz的吸声系数为0.01 T=11.93秒 或T=11.87秒 P145习题 第8章 隔声技术 1试计算以下构件的平均隔声量与临界吻合频率：（1）20cm厚的混凝土墙；（2）1mm厚的 钢板。 22（已知：20cm厚的混凝土墙m=160Kg/m;
26、1mm厚的钢 板m=7.8kg/m） （吻合频率：玻璃fc =12240/t 钢板 fc =12650/t 铝板 fc =12810/t 钢筋砖 fc =20190/t 胶合板 fc =21950/t 砖 fc =22480/t 加气砖 fc =41260/t t为厚度，单位：mm) 解： 由公式 2TL=13.5lgm+14(m 200kg/m) 2TL=16lgm+8(m200kg/m) 13 （1）20cm厚的混凝土墙的平均隔声量为 13.5lg160+14=43.76dB 临界吻合频率为 20190/200=100Hz （2）1mm厚的钢板的平均隔声量为 13.5lg7.8+14=26
27、.04dB 临界吻合频率为 12560/1=12560Hz 2222.某一隔声墙面积12m,其中门、窗所占的面 积分别为2m，3m。 设墙、门、窗的隔声量分别为50、20和15dB ，求该隔声墙的平均隔声量。 解： 由公式 S i TL=10lg -0.1TLS10ii故 -0.150-0.120-0.115平均隔声量为10lg12/(710+ 210+ 310)=20.19dB 2-5某隔声间有一面积为的墙与噪声源相隔，该墙透射系数为，在该墙3.20 m102-32上开一个面 积为的门，其透射系数为，并开一面积为的窗，透射 2 m103 m-3系数也为，求该组合墙的平均隔声量。 10 解：
28、由公式 1 TL=10lg t墙的隔声量为50dB,门 的隔声量为30dB,窗的隔声量为30dB.再由上题公式计算，则 组合墙的平均隔声量为 -0.150-0.130-0.13010lg20/(1510+ 210+ 310)=35.9dB 4为隔离强噪声源，某车间用一道隔墙将车间分成两部分，墙上装一3mm厚的普通玻璃窗，面积占墙体的1/4，设墙体的隔声量为45dB，玻璃窗的隔声量为22dB，求 该组 合墙的隔声量。 解：由公式 S iTL=10lg -0.1TLS10ii设组合墙的总面积为S 则组合墙 的隔声量为 -0.145-0.12210lgS/(3/4S10+ 1/4S10)=28dB
29、第6题 3某尺寸为4.44.54.6m的隔声罩,在2KHz倍频程的插入损失为30dB, 罩顶底 14 部和壁面的吸声系数分别为0.9,0.1和0.5,试求罩壳的平均隔声量. 解:依据公式 TL=TL+10lga理0已知:TL= ？dB; TL=30 0理 =4.44.50.9+4.44.50.1+(4.4+4.5)24.60.5/ 4.44.5 a2+(4.4+4.5)24.6 =0.5 代入公式有 TL=TL+10lg0.5=TL=33dB 00理 第九章 消声器 1. 一单管式消声器,有效通道为 200mm，用超细玻璃棉制成吸声衬里，其吸声系数如下表所列，消声器长度为1m,求其消声量。 f
30、/Hz 63 125 250 500 1000 2000 4000 8000 c 0.20 0.33 0.70 0.67 0.76 0.73 0.80 0.78 N() 0.3 0.4 1.0 1.0 1.1 1.1 1.2 1.2 消声系数 6 8 20 20 22 22 24 24 L Ai 16 解: 依据吸声系数查得消声系数，再由公式 L L=j(a) l A0S 可算得各倍频程消声系数(第4列)。又依据高频失效频率公式: c f1.85 nD算得f=3145Hz 上当频率高于失效频率时，又由公式： 3-N R=R 3 15 8KHz时，R=2/3R=16dB 2. 一长为1米外形直径
31、为380毫米的直管式阻性消声器，内壁吸声层采用厚为3100毫米，容重为20Kg/m 的超细玻璃棉。试确定频率大于250Hz的消声量。 3解：由 课本表7-2查得厚为100毫米，容重为20Kg/m 的超细玻璃棉250-4000Hz倍频 程上的消声系数如下表 ,又查表9-2得第3行: f/Hz 125 250 500 1000 2000 4000 c 0.25 0.60 0.85 0.87 0.87 0.85 N() 0.31 1 1.3 1.3 1.3 1.3 消声系数 6.89 22.2 28.8 28.8 28.8 28.8 L Ai 或 f/Hz 125 250 500 1000 2000
32、 4000 c 0.25 0.60 0.85 0.87 0.87 0.85 N() 0.3 0.9 1.3 1.3 1.3 1.2 消声系数 6.89 20 28.8 28.8 28.8 26.6 L Ai 消声器有效通道直径D为:380-2100=180mm=0.18m 由公式 L L=j(a) l A0S可算得第4行.又由公式 c f1.85 nDf=3494Hz 上 23.设计同一种吸声材料衬贴的消声管道，管道截面积2000cm，当截面形状分别为圆形、正方形和1：5及2：3两种矩形时，试问哪种截面形状的声音衰减最大？哪种最小？两者相差多少？ P DL=j(a)l S 16 1 圆形： D
33、 2S=p()=2000 2 D=0.5m 2P=D=1.58m,S=0.2m DL=8j(a)l2.正方形: 2设边长为a,则a=0.2,a=0.447m周长P=4a,P=1.788m, 代入公式， 1.788 DL=j(a)l=8.9j(a)l 0.23.1:5矩形: 2设矩形宽为a,则长为5a,5a=0.2, a=0.2m, 周长P=2(a+5a)=12a=2.4m 代入公式， 2.4 DL=j(a)l=12j(a)l 0.24. 2:3矩形: 2设矩形宽为2a,则长为3a,6a=0.2,a=0.1826m,周长P=2(2a+3a)=10a=1.826m 代入公式， 1.826 DL=j
34、(a)l=9.13j(a)l 0.25.1:5矩形声音衰弱量最大,园形最小,两者相差: 12j(a)l-8j(a)l=4j(a)l 33. 某风机的风量为2100m/h，进气口直径 为200mm 。风机开动时测得其噪声频谱，从638000Hz中心频率声压级依次为105，102， 101，93，94，85，84dB。试设计阻性消声器消除进气噪声，使之满足NR85 标准的的要求。 解: 17 序项目 号 1 f/Hz 63 125 250 500 1000 2000 4000 8000 c进气口噪声 105 102 101 93 94 85 84 2 dB 降噪要求 103 96 91 88 85
35、 83 81 3 (NR85) 消声器应有 2 6 10 5 9 2 3 4 消声量dB 消声器周长 20 20 20 20 20 20 20 5 与截面比 材料吸声系 0.03 0.52 0.78 0.86 0.85 0.83 0.80 6 数 0() 0 0.4 0.7 1.1 1.3 1.3 1.2 1.2 7 消声系数 消声器所需 0.25 0.43 0.46 0.19 0.35 0.08 0.13 8 长度/m 或 序项目 号 1 f/Hz 63 125 250 500 1000 2000 4000 8000 c进气口噪声 105 102 101 93 94 85 84 2 dB 降
36、噪要求 102 96 90 87 85 83 81 3 (NR85) 消声器应有 3 6 11 6 9 2 3 4 消声量dB 消声器周长 20 20 20 20 20 20 20 5 与截面比 材料吸声系 0.03 0.52 0.78 0.86 0.85 0.83 0.80 6 数 0() 0 0.4 0.7 1.1 1.3 1.3 1.2 1.2 7 消声系数 消声器所需 0.38 0.43 0.5 0.23 0.35 0.08 0.13 8 长度/m (1) 据在进气口测得的噪声频谱(第2行)和NR85的降噪要求(第3行),可确定所需的是消声量(第4行); 18 (2) 根据风机的风量和
37、管径,可选定直管阻性消声器形式,消声器气流通道的截面周长与截面积之比,表中第5行; 3(3) 根据使用环境和噪声频谱,吸声材料选用密度为25Kg/m的超细玻璃丝棉,厚度取150毫米。根据气流速度，吸声层护面采用一 层玻璃布加一 层穿孔板，板厚 2mm，孔径 6mm，孔间距11mm，这种吸声结构的吸声系数如第6行，查表得消声系数，第7行。 (4) 计算各频带所需的消声器长度，表中第8行列，按最大 值考虑设计长 度应取 l=0.5m (5) 计算高频失效频率: f=1.85c/D=1.853400.2=3145Hz,设计方案基本合要求. 上33(6)计算V=2100m/h=0.583m/S 管中风速为 20.583/3.14(0.2/2)=18.58m/s 安装消声器后的L =91.3dB A 19
