1、毕业论文 文客久久 本科 毕业论文 (设计 ) 题 目： 隔声和吸声技术 学 院： 学生姓名： 专 业： 物理 学 班 级： 指导教师： 起 止 日期： 毕业论文 文客久久 目 录 摘要 . 1 ABSTRACT . 2 引言 . 3 第一章 隔声技术 . 4 1.1 隔声 . 4 1.1.1 单层均匀密实板的隔声 . 5 1.1.2 双层均匀密实板的隔声 . 6 1.1.3 工程中的实际应用 . 7 1.2 隔振 . 8 1.2.1 振动原理 . 8 1.2.2 隔振的基本方法 . 12 1.3 阻尼 . 13 1.3.1 阻尼减振机理 . 13 1.3.2 阻尼的产生机理 . 14 1.3
2、.3 阻尼减振材料 . 15 第二章 吸声技术 . 18 2.1 吸声系数 . 18 2.2 吸声材料和吸声结构 . 18 2.2.1 多孔吸声材料 . 18 2.2.2 共振式吸声结构 . 21 结束语 . 23 参考文献 . 24 致谢 附录 毕业论文 文客久久 摘要 隔声和吸声技术 摘 要 噪声是由杂乱无章的声音组合而成的，因此，要想有效地控制噪声就需要掌握声音传播的基本规律。噪声源一方面直接向空气中辐射声波，另一方面在各个刚性连接中传递振动，并且在振动传递的过程中又继续向空气辐射声波。由于振动在刚性连接中的衰减很小，因此振动可以传递至很远。本文从噪声控制的传播途径上入手，讲述隔声技术和
3、吸声技术这两大噪声控制技术。隔声技术可以有效地阻止室外噪声的侵入，或者是将噪声封闭在一个特定的空间范围内，主要包括隔声（隔空气声） 、隔振、阻尼这三种方法。隔振与阻尼是噪声控制工程中用来减弱振动传递的技术。从减振的角度看，隔振和阻尼都是将机械振动的能量转变成热能或其他可以损耗的能量，从而达到减振降噪的目的。吸声是普遍存在的，几乎所有的物体都具有一定的吸声本领。吸声技术是采用声学材料或声学结构对传播过程中的噪声加以控制。因此，采用隔声技术和吸声技术都能达到减弱噪声的目的。 关键词 噪声；隔声；吸声；隔振；阻尼毕业论文 文客久久 Abstract SOUND INSULATION AND SOUN
4、D ABSORPTION TECHNOLOGY AbstractThe noise is mixed by the chaotic sound, so if you want to control noise effectively, you have to master the basic law of sound. On one hand, noise sources radiate acoustic waves to the air directly; on the other hand, vibration transmission happens in every rigid con
5、nection, and continues to radiate acoustic waves in the process of vibration transmission. Vibration can be communicated to the far for its little attenuation in rigid connection. The thesis resorts to the route transmission of noise control as the point of penetration, particularly analyzing the so
6、und insulation and sound absorption technology. Sound insulation technology can effectively prevent the intrusion of outdoor noise, or enclose noise in a specific space, including sound insulation (separate the air sound), vibration isolation and damping as its three main approaches. Vibration isola
7、tion and damping are used to weakening the vibration transmission in noise control engineering. From the level of noise control, both vibration isolation and damping could turn the mechanical vibration energy into heat or other energy, so as to reduce vibration and noise. Sound absorption is common,
8、 and most objects have a certain amount of sound absorption ability. It is able to control the noise in the communication process by the application of acoustical material or acoustical structure. Therefore, sound insulation and sound absorption technology can both achieve the purpose of reducing no
9、ise. Key WordsNoise; Sound insulation; Sound absorption; Vibration isolation; Damping毕业论文 文客久久 引言 现代科学技术在给人类带来娱乐、便捷和社会进步的同时，也给环境造成了恶劣的负面影响。环境噪声污染已成为继水污染、空气污染、固体废物污染之后的第四大环境公害。环境噪声污染的形势日趋严重，“噪音病”的发病率与日俱增，人们深受噪音之苦。 众所周知，人类是生活在有声音的世界中的，而 声音 又常常伴随着 物体 的 振动 而产生 ， 并且 以波的形式在一定的介质（如固体、液体、气体）中进行传播 。当声波传入耳朵，引
10、起耳朵内鼓膜的振动从而刺激神经产生声音的感觉。 从物理学的观点来看，噪声是由 各种不同频率、不同强度的声音杂乱 而 无规律的组合成 的，因此， 噪声完全具备声音的属性，它的辐射、传播与接收等一系列的物理过程完全遵循声波的规律。不过它是一种令人讨厌的、有干扰的、对人有害的，并且考虑到人们的主观感觉，总之噪声是 影响人们正常学习 、 工作和休息的声音 ， 是人们在某些场合 “不需要” 的声音 。因此，人们想要有效地对噪声加以控制，就必须遵循声学理论的基本规律，认识和掌握声（波）的特性，这样才能够事半功倍。 在现实情况下，受到技术、经济等条件的制约， 直接从噪声源上控制噪声并不是彻底有效 ， 往往还
11、需要在噪声的传播途径 上采取措施来降低噪声，如隔声、吸声、隔振、阻尼等噪声控制技术。隔声和吸声是采用声学材料或声学结构对在传播过程中直接辐射向空气的噪声加以控制，而对于以振动形式在固体中传播的噪声则可以采用隔振和阻尼的方法达到减震降噪的目的。本文主要讲述隔声、吸声、隔振和阻尼这四种噪声控制技术，消声的内容暂不作介绍。 毕业论文 文客久久 正文 第一章 隔声技术 隔声技术，顾名思义就是将噪声隔绝，是最直接也是人们最早使用的噪声控制手段，它可以阻止室外噪声的侵入，或者是将噪声封闭在一个特定的空间范围内，从而保证人们有一个宁静舒适的声环境。 1.1 隔声 声波在传播的过程中经常会在路径上遇到各种反射
12、物，如建筑物的墙面、门窗、楼板等，因此就会有一部分的声能被反射，一部分被反射物本身吸收，还有一部分则透过反射物进入另一侧，如图 1-1 所示。 图 1-1 声能的反射、透射与吸收 根据能量守恒定律，假设单位时间内入射到反射物上的总声能为 1W ，反射的声能为 W ，吸收的声能为 W ， 透射的声能为 W ，则这三者的关系为： 1W W W W （ 1-1） 将等式两边同时除以 1W ，则有： 1 1 11W WWW W W （ 1-2） 定义式中的1WW ，称为声反射系数；1WW ，称为吸声系数；1WW ，称为声透射系数，这三个量分别表示声能被反射、吸收和透射后各自所占的比例。对于声波的反射、
13、吸收和透射，不同的材料（或结构）有不一样的能力。 一般工程上在处理隔声问题的时候，通常不采用声透射系数 ，而是引入隔声量 R 来表示隔声的能力，定义如下： 110R lg （ 1-3） 毕业论文 文客久久 式中，隔声量 R 的单位为分贝（ dB）。可以看出，声透射系数 越小，则隔声量就越大，隔声能力也就越好。我们把声透射系数 的值小的材料（或结构）称为隔声材料（或隔声结构）。 1.1.1 单层 均匀密实板的隔声 单层均匀密实板是最基本的空气声隔声结构，如匀质墙、玻璃窗、金属板等。单层均匀密实板的隔声能力不仅与声波的频率、速度等基本性质有关，板件本身的面密度、内阻尼等因素也会有影响。对单层均匀密
14、实板隔声的研究可以很好的了解隔声的基本原理。 在不考虑板件的边界效应，且视板件为无劲度、无阻尼的均匀质量时，从理论上推导出板件的隔声量 R 的计算式： 220 001 0 1 c o s 1 0 1 c o s2m m fR lg lgcc （ 1-4） 式中， m 为板件的面密度，单位 2kg/m ； 0 为空气密度，单位 3kg/m ； c 为声波在空气中的速度； f 为声波的频率，单位 Hz ； 为声波入射的角度。 一般情况下，板 件的面密度远远大于空气的密度，即 0mf c ，当入射角一定时（不等于 90 ）， （ 1-4） 式可简化为： 0 020 c osmfR lg c （ 1-
15、5） 在标准状态下，空气密度 30 1.206kg/m ，声速 344m/sc ，若声波垂直入射在板件上，则可推得板件的隔声量为： 0 2 0 2 0 4 2R lg m lg f （ 1-6） 从上式可以看出，当声波的频率一定时，面密度就唯一的决定了板件的隔声量。板件的面密度越大，隔声量就越大，则隔声的效果就越好。面密度每增加一倍，隔声量就增加 6dB。或者说，当板件的材料已经决定时就只能增加板件的厚度了，因此（ 1-6）在声学中被称为质量定律。此外，对于不用频率的声波，同一板件的隔声量也不同，频率高的声波容易被隔绝。图 1-2 显示了质量定律直线。 图 1-2 质量定律直线 毕业论文 文客
16、久久 在实际的情况中，声波的入射不 可能全都是垂直的，而是从各个方向无规则的入射，因此实际的隔声量要比理论上的结果低一些，这里给出实际隔声量的经验公式： 0 5RR （ 1-7） 同时，声波在斜射入的时候会激发板件做受迫弯曲振动，产生固有的沿板面传播的弯曲波，而当入射声波的波长与弯曲波的波长相吻合时就会产生共振现象，这种现象就被称为吻合效应。吻合效应会大大减弱板件的隔声能力。假设斜射入板件的角度为 ，则受迫弯曲波的传播速度为： sinp cc （ 1-8） 其中， c 为声波在空气中的速度。而板件本身固有的自由弯曲波的传播速度为： 42b Dcf （ 1-9） 其中， D 为板件的弯曲劲度，
17、2212 1EhD ； E 为板件的杨氏模量，单位 2N/m ； h 为板件的厚度，单位 m ； 为板件的泊松比； 为板件的密度，单位 3kg/m ； f 为自由弯曲波的频率，单位 Hz 。当 pbcc 时，就会产生吻合效应。当 90 ，即垂直入射时，得到一个频率 cf 为： 222 1 2 122c ccf D h E （ 1-10） cf 被称为吻合临界频率， 它表示发生吻合效应时需要的最低频率。图 1-3 为几种常见材料的吻合临界频率。由以上可知，只要入射声波的频率大于 cf ，它都能在转到某个入射角 时产生吻合效应。 图 1-3 几种常见材料的吻合临界频率 1.1.2 双层均匀密实板的
18、隔声 毕业论文 文客久久 关于双层均匀密实板隔声效果的研究可以类似于对单层密实板的研究来进行，但双层均匀密实板隔声量的计算是比较复杂的。这里我们把它简化，将双层均匀密实板看作是由单层均匀密实板一分为二后 和中间的空气层组合而成，因此双层均匀密实板的隔声量可以认为是由两层单层均匀密实板的隔声量之和，再加上一个空气层的隔声量。根据质量定律，两板件之间的距离越大，隔声量也就越大。所以相比于单层均匀密实板的隔声能力而言，拥有两层结构的双层均匀密实板的隔声能力有比较大的提高。 考虑到吻合效应，双层均匀密实板实际上是一个由两层板面及其之间的空气层组成的共振系统，从经验中给出一个共振频率： 0 126 0
19、0 1 1f mmL（ 1-11） 式中 1m 、 2m 为双层结构中两板面的面密度，单位 2kg/m ； L 为两个板面的距离，即空气层的厚度。图 1-4 为双层结构的隔声量与声波频率的关系。虚线表示与双层结构质量相同的单层结构的隔声量。从图中可以看出，共振频率 0f 下的隔声量最小。当 0ff 时，也就是说在低频率时，双层结构并不比单层结构优越。当 02ff 时，双层结构的隔声能力就提现出来了。 图 1-4 双层结构的隔声量与声波频率的关系 1.1.3 工程中的实际应用 通过前面对单层结构和双层结构的详细分析，接下来我们就对工程上一些实际应用的方法或结构进行说明。 1.1.3.1 复合板、
20、多层板等轻型隔声结构的隔声 工程上常会用复合板、多层板还有各类的轻型隔声结构来替代简单的单层结构，并且事实上也证明了这些材料的隔声能力能够让人们满意。 复合板是 将黏弹性材料（如沥青、橡胶、树脂、石膏等）涂抹或粘合在板件上制成的。这些黏弹性材料能很好的抑制声波入射时引起的板件共振，从而达到减振降噪的目的。 毕业论文 文客久久 通过对双层板的研究，我们知道了对于一定频率范围内的声波，相同质量的双层板的隔声效果要比单层板好很多。因此，多层板就应运而生了。多层复合板就是很好的例子。选用时要注意：各层材料的种类、重量以及厚度等要合理进行选择；各层之间尽量用黏弹性材料，以减弱共振；选用厚度不同、材质不同
21、的材料，错开各层的吻合效应。 1.1.3.2 组合结构的隔声 日常生活中整体的隔声控制是由 不同部件共同作用产生的，如墙壁、门窗、通风口等。这时总的隔声量就受到了各个部分的影响，单独地提高某一部分的隔声能力是没有意义的，而是应该想办法提高较差部分的隔声能力。 和墙壁相比，门窗的隔声能力较差，而且在和其他部分结合的部位或多或少的存在着孔隙，这些都严重影响着整体的总隔声量。因此，对于门窗的隔声要注意一下几点：各个结合部位边缘的密封处理要做好，可采用泡沫塑料、玻璃纤维、橡胶等黏弹性材料；门窗可以适当的厚重一些，双层结构的门窗可以在里面和四周布置吸声材料；将门窗安装在弹性材料上，如橡胶、沥青等。 1.
22、2 隔振 机械设备在工作时不仅会辐射出空气性噪声，还会将本身的振动通过刚性连接传递给地基，进而向外传播。振动能够沿着固体连接物传播得很远，造成严重的干扰。 1.2.1 振动原理 1.2.1.1 简谐自由振动 设有一可视为质点的物体系于劲度系数为 K 弹簧上，这就构成了一个最简单的振动系统，如图 1-5 所示。假定不受其他外力作用，系统处于相对静止状态。取物体此时的位置为坐标原点，当物体受到竖直方向的外力作用时，弹簧发生形变。撤去这个力后，物体在弹力作用下，在平衡位置作 往复运动，即产生自由振动。如果不考虑弹簧本身的重量和空气阻力，系统就会持续振动下去。 图 1-5 自由振动系统 根据胡克定律，在弹簧的弹性范围内，弹力的大小与位移成正比，则位移 y 与弹力 kF 的关系为： kF Ky （ 1-12）
