噪聲治理聲音傳播室內(nèi)混響及室內(nèi)降噪
作者：
噪音治理
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來源：
噪音治理
發(fā)布日期： 2019.03.14
一
聲音在室外的傳播
在室外，聲音將不斷傳播開去。隨著傳播距離的增加，由于能量分散開來，聲壓級不斷下降，理論上，對于點(diǎn)聲源，離聲源距離增加每兩倍，噪聲下降6dB。若某機(jī)器設(shè)備1米處的噪聲為100dB，那么距離它100米遠(yuǎn)（相當(dāng)于距離增加約7個(gè)兩倍），那么噪聲將下降40dB，降低到60dB；距離它1公里遠(yuǎn)（相當(dāng)于距離增加約10個(gè)兩倍），噪聲將下降60dB，變?yōu)榧s40dB。另一方面，大氣對聲音也有吸收作用，尤其對超過2000Hz的高頻聲音，吸收效應(yīng)更加明顯，使噪聲隨與聲源距離的增加衰減量變得更大。實(shí)驗(yàn)表明，常溫常濕常壓下，100m距離對125Hz、500Hz、2000Hz的聲音衰減量分別為0.05dB、0.27dB、2.8dB。雷電產(chǎn)生時(shí)的聲音是含有大量高頻成分的霹靂聲，由于距離很遠(yuǎn)，大多高頻成分被大氣吸收了，因此傳到我們耳朵里往往是隆隆的低頻聲。
不同區(qū)域大氣溫度的變化會使聲音的傳播方向發(fā)生彎折，當(dāng)上層空氣是高溫，下層地面附近空氣是低溫時(shí)，沿地面?zhèn)鞑サ穆曇魰澫虻孛?，之后被地面反射，繼續(xù)前進(jìn)還將彎向地面，可能耗散在上空的聲音返回地面，并“匍匐前進(jìn)”，這樣，聲音會傳得很遠(yuǎn)。冬季結(jié)冰的湖面就是這種情況，在冰上講話，對面幾百米外都能聽到。夏季的午后，地面被曬熱，情況正好相反，上層空氣是低溫，下層空氣是高溫，聲音向上彎折，很快耗散在大氣中，因此50-60米時(shí)就很難聽到人的講話了。有風(fēng)的時(shí)候，如果風(fēng)的氣流速度上下完全一致，那么對聲音將沒有影響，但一般情況，上面的風(fēng)速比地面的風(fēng)速快，順風(fēng)時(shí)，聲音向地面彎折，逆風(fēng)時(shí)，聲音向天空彎折，順風(fēng)傳播聲音比逆風(fēng)更有利。認(rèn)為順風(fēng)把聲音吹走、逆風(fēng)阻住了聲音是不正確的，風(fēng)速最快僅每秒一、二十米，而聲速為每秒340米，風(fēng)如何跑得贏聲音呢？
在室外，聲音有繞過障礙物的本領(lǐng)，被稱為聲音的繞射或衍射，這是聲音波動現(xiàn)象的體現(xiàn)，躲在圍墻后面的人依然可以聽到外面的呼喊。使用隔聲屏障可以使聲音最多衰減15dB，但衍射不能完全隔離聲音。道路兩邊的聲屏障，或工業(yè)廠房機(jī)器的隔聲板可以起到降低噪聲的作用，效果在15dB以內(nèi)，一般在5-10dB。由于低頻聲音波長長，容易繞過聲屏障，隔聲效果不如高頻聲。
草地、灌木林等對聲音的傳播也有衰減作用，但對高頻的作用較明顯，對低頻的作用有限。100米的草地、灌木林對1000Hz的聲音有23dB的衰減，而對100Hz的聲音僅有5dB的衰減。100米以上的長綠闊葉草地或灌木林在實(shí)際降噪中才有效果。
二
聲音在室內(nèi)的傳播
聲音在室內(nèi)傳播時(shí)，不但遵循室外大氣中傳播的規(guī)律，還會被房間天花板、地面、墻面反射回來，聲源不斷發(fā)聲時(shí)，入射聲波與反射聲波相疊加，形成復(fù)雜的室內(nèi)聲場。大的平的表面會象鏡面一樣反射聲音，而且入射角等于反射角。內(nèi)凹型的表面會聚攏聲音，形成聲聚焦。外禿的表面能夠使將聲音發(fā)散，形成擴(kuò)散。當(dāng)房間表面起伏不平，而且起伏尺寸接近或小于聲音波長時(shí)，聲音入射后將不會形成定向反射，而是向各個(gè)方向無規(guī)則地反射，形成擴(kuò)散。就象光，表面平整的鏡子能夠反射出人像，這是鏡面反射的結(jié)果，如果使用磨石將鏡子磨毛，將成為烏玻璃，就是因?yàn)椴ＡП砻娉霈F(xiàn)坑凹不平，尺寸與光的波長接近，形成光散射，各個(gè)角度都能看到入射的光，玻璃變得“發(fā)烏”了。
聲音入射到房間表面一部分能量進(jìn)入材料內(nèi)部，一部分能量穿透材料到對面空間，這種能量損失的過程是吸聲。完全沒有吸聲的房間被稱為理想混響室，如果在里面拍一下掌，聲音將不斷反射，在無限時(shí)間內(nèi)回響?，F(xiàn)實(shí)情況下不存在這種房間，墻壁堅(jiān)硬且光滑的房間混響時(shí)間很長，接近混響室，房間中聲音會加強(qiáng)，接近混響室的房間中噪聲比在一般房間內(nèi)可能高15dB。聲音完全沒有反射的房間被稱為理想消聲室，房間中只有聲源的直達(dá)聲，這樣的聲場叫做“自由場”。在自由場中，距點(diǎn)聲源距離增大一倍，聲壓級嚴(yán)格下降6dB?，F(xiàn)實(shí)情況下也不存在理想消聲室，對房間進(jìn)行強(qiáng)吸聲處理可以近似看作消聲室，因房間中只有直達(dá)聲，聲壓級比普通房間可以降低10dB。
室內(nèi)混響
一
直達(dá)聲與混響聲
聲源發(fā)出的直接到達(dá)的聲音是直達(dá)聲，直達(dá)聲總是最先到達(dá)人耳，這是因?yàn)橹边_(dá)聲比反射聲的聲程短。除了直達(dá)聲以外，反射的聲音形成了混響聲，使室內(nèi)聲壓級增加。直達(dá)聲只與聲源強(qiáng)度有關(guān)，聲源功率越大，直達(dá)聲聲壓級越大，如果需要降低直達(dá)聲，唯一的方法是使聲源安靜下來。房間地面上立有阻擋直達(dá)聲的屏障時(shí)，反射聲會從天花板反射過來，使屏障的隔聲能力下降，如果天花板吸聲，減弱了反射聲能量，屏障的降噪效果能夠提高。在房間天花板和墻壁上安裝吸聲材料可以吸收反射產(chǎn)生的混響聲，吸聲量每增加一倍，混響聲可以降低3dB。一般來講，混響聲對房間噪聲的貢獻(xiàn)為15dB，因此，采用吸聲最多可以獲得15dB減噪效果。
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