物理性污染控制工程.pdf

物理性污染控制工程第2讲 上一讲回顾:绪论部分 物理环境；环境物理学产生、发展、学科体系、研究特点；物理性污染及其特点、研究内容；第1章噪声污染及其控制1.1概述.噪声污染的来源、分类、特点、危害、控制途径;第1章噪声污染及其控制1.1 概述1.2 声学基础1.3 噪声的传播特性1.4 噪声的评价与标准1.5 噪声的测量1.6 噪声控制技术3第1章噪声污染及其控制1.2声学基础1.2.1声波的形成声源：物体的振动是产生声音的根源，将振动而发出声音 的物体称为“声源”（固、液、气）；声音依靠介质进行传播，常见的介质：空气4第1章噪声污染及其控制1.2声学基础1.2.1 声波的形成声音的传播过程：声源振动时，带动相邻的空气质点进行压缩和膨胀运动，空 气分子间的弹性作用，进而影响和促使周围相邻区域空气质 点发生压缩与膨胀，如此由近及远相互影响传递，将声源的 振动以一定的速度沿着弹性介质向各方向传播出去。声波：压缩膨胀交替运动由近及远向前推进的空气振动。5第1章噪声污染及其控制1.2声学基础1.2.1声波的形成纵波：传声介质的质点振动方向和声波传播方向相同的波。横波：传声介质的质点振动方向和声波传播方向相互垂直的波。6第1章噪声污染及其控制1.2声学基础1.2.1声波的形成P WBCxnpre51iontUnd4Hurbed medium;不彳”/yN个W/于-mfV出f?壬尸一尸16，处十土不下F+，右孑纵波横波IIIIBfilRMiBiBWIlIBHaMlMiaiaBailHieBaBHBBaafllBfllBi MHBIIIlBMBmBBFHl；l!IIBHimaiaflllBKE1BB!HS2KHIIS|lir injSIIIIIHNIIfflBHHaillilliliaHiaiaiHHailBIHiaHSIiiHBHiBBR!f niiMiaMHiaHHaaiiiiHaa!K3E9SBBBiaBii9aniiiiinHiinKMniMBBBSIHIBHMiBiHiaBIIIIIRBBI VI 1!Dilations 5 wave一 BBXII amnia:AmplitudeWavelength7第1章噪声污染及其控制1.2声学基础1.2.2声波的基本物理量(1)频率 f(Hz)：一秒钟内介质质点振动的次数。周期T(s)：质点振动往复一次所需的时间8第1章噪声污染及其控制1.2声学基础1.2.2声波的基本物理量(2)波长入(m)：相邻波对应相同点之间的距离。9第1章噪声污染及其控制1.2声学基础1.2.2声波的基本物理量(3)声速 c(m/s)：声波在介质中传播的速度(振动状态传播的速度)2 c=Af=T声速与质点振动速度的区别10第1章噪声污染及其控制1.2声学基础1.2.2声波的基本物理量(3)声速 c(m/s)：声速是介质特性的函数，不同介质中，声速不同。气体中的声速:理想气体：M空气:7=1.4,M=29 x 10 3 kmol,R=8.314J/(mo 1-K)11第1章噪声污染及其控制1.2声学基础1.2.2声波的基本物理量(3)声速 c(m/s)：空气中的声速：c=20.05 7T=331.45+0.61%比 340 m/s水中的声速：1372m/s；混凝土中的声速：3048m/s；玻璃中的声速：3658m/s；硬木中的声速：4267m/s；铁中的声速：5182m/s；软木中的声速：3353m/s；r第1章噪声污染及其控制1.2声学基础1.2.2声波的基本物理量(4)声压:声压：由声波引起的压强变化；瞬时声压：声场中某一瞬时的声压值；峰值声压：一定时间间隔内的最大瞬时声压;有效声压：电子仪器测得的声压；p=AP=P-PQ1/2 PA(简谐声波)13第1章噪声污染及其控制1.2声学基础1.2.3声音的频谱（1）频谱：组成声音的各种频率的分布图形。14Lpf/Hz线状谱（纯音）连续谱Lp15第1章噪声污染及其控制1.2声学基础1.2.3声音的频谱(2)频谱分析：将噪声的声压级、声强级或声功率级按频率顺序展开，使噪 声强度成为频率的函数，观察频率的分布，分析声压级所对 应的频率，即称为频谱分析。16第1章噪声污染及其控制1.2声学基础1.2.3声音的频谱(3)频程：将人耳能够听到的声音的频率范围(20Hz-20kHz)划分 为若干较小的段落，称其为频程或频带或带宽。17第1章噪声污染及其控制1.2声学基础1.2.3声音的频谱(4)n倍频程：=2 =log 2An=1/3,1/3 倍频程;n=1,1倍频程；n=2,2倍频程。18第1章噪声污染及其控制1.2声学基础1.2.3声音的频谱(5)中心频率值：19第1章噪声污染及其控制1.2声学基础1.2.3声音的频谱(6)带宽:A/=0.707 701/3倍频程:1倍频程:A/=0.23/020频率倍频程1/3倍频程下限频率中心频率上限频率下限频率中心频率上限频率11162214.11617.82231.54417.82022.444638822.42528.28812517728.231.535.517725035535.54044.735550071044.75056.27101000142056.26370.814202000284070.88089.128404000568089.11001125680800011360112125141113601600022720 21 第1章噪声污染及其控制1.2声学基础1.2.4声波的基本类型平面声波、球面声波、柱面声波一列火车（线声源）“I I 口 口亡口 一 1 _“F 23（无限远）22第1章噪声污染及其控制1.2声学基础1.2.5声波方程小振幅:运动方程dudpPPodtdudtdxdpdx连续性方程d d p-(夕)=dx-d td u d pdx d t物态方程2(0、c=-I dp)P=C.P小振幅波的一维波动方程:2 2d p 1 d p2 2 2OX 00 ot23第1章噪声污染及其控制1.2声学基础1.2.5声波方程运动方程du d pP-二 一dt dx小振幅:du d pP。一 一dt dx求解，得:（%,，）二 pAcos(co t-kx)1 r dP P Au-f-dt-cos(co t-kx)p 0 dx P oC24第1章噪声污染及其控制1.2声学基础1.2.5声波方程 质点振动速度:夕。C-kx)-u A cos(co t-kx)质点振动速度幅值：质点振动速度有效值:25第1章噪声污染及其控制1.2声学基础1.2.5声波方程声阻抗率：声阻抗率(Pas/m)：Pz夕。uPa 夕。26第1章噪声污染及其控制1.2声学基础1.2.6声场中的能量(1)声能密度、声强和声功率：声能密度：单位体积介质所含的声波能量。平均声能密度:2-P e D=2Pc27第1章噪声污染及其控制1.2声学基础1.2.6声场中的能量(1)声能密度、声强和声功率：声强：声波传播方向上单位时间内垂直通过单位面积的 平均声能量。(W/m2)第1章噪声污染及其控制1.2声学基础1.2.6声场中的能量(1)声能密度、声强和声功率：声功率w：声源在单位时间内辐射的声能量，单位w。p eW=IS=S=S p-u=S p c u e e 7 0夕。c29第1章噪声污染及其控制1.2声学基础1.2.7声音的计量(1)声压级：声压级：表征声压的大小，声音的强弱，单位:分贝dB。p e/7=20 1g=20 1g 夕，+94基准声压，尸o=2X1O-5pa人耳的可听范围：2乂10-5至2(230第1章噪声污染及其控制1.2声学基础1.2.7声音的计量(2)声强级：声强级：=10 1g =10 1g/+120基准声强，/o=1O-12Pa31第1章噪声污染及其控制1.2声学基础1.2.7声音的计量(3)声功率级：声功率级：W=10 1g=10 lg fF+120心基准声功率，W/o=1O-12Pa32第1章噪声污染及其控制1.2声学基础1.2.7声音的计量(4)声强级与声压级:/2 2 21Pp PA=10 1g=10 1g-=L+10 1g 5=L+b/2 P PZo Lo/o/?c)Ipc2 IPQ 400 I5=10 1g-=10 1g-lbI0Pc Qc Ir i/21(293)-10 lg|-I 273+t)pX-10033第1章噪声污染及其控制1.2声学基础1.2.7声音的计量(4)声强级与声压级:h=-1g I(293)1/2PX-20 C时不同海拔高度的修正值:I 273+t)100海拔高度/m10050010001500200025003000大气压损/kPa10095.489.884.579.574.770.1b/dB00.20.50.71.01.21.534第1章噪声污染及其控制1.2声学基础1.2.7声音的计量(5)声功率级与声强级：IV=IS 翳lg 1g 力:L+10 lg s,a 2 鬻 slm,，35第1章噪声污染及其控制1.2声学基础1.2.7声音的计量(5)声功率级与声强级：自由场，球面波半径为门2L w=L/+10 lg(4 7ir)=/+20 lg r+11=+b+20 lg r+11半自由声场:L 卯=,+10 lg(2 7rr2)=L+20 lg r+8=L+b+20 lg r+8W I J2 I d p u36本讲主要内容:声压、声速；声音的频程（n倍、1倍、1/3倍）、频谱；质点振动速度，声阻抗；声场中的能量：声能密度、声强、声功率;声音的计量：声压级、声强级、声功率级;37