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噪声治理声音传播室内混响及室内降噪
噪音治理
2019-03-14 09:51
一
声音在室外的传播在室外，声音将不断传播开去。随着传播距离的增加，由于能量分散开来，声压级不断下降，理论上，对于点声源，离声源距离增加每两倍，噪声下降6dB。若某机器设备1米处的噪声为100dB，那么距离它100米远（相当于距离增加约7个两倍），那么噪声将下降40dB，降低到60dB；距离它1公里远（相当于距离增加约10个两倍），噪声将下降60dB，变为约40dB。另一方面，大气对声音也有吸收作用，尤其对超过2000Hz的高频声音，吸收效应更加明显，使噪声随与声源距离的增加衰减量变得更大。实验表明，常温常湿常压下，100m距离对125Hz、500Hz、2000Hz的声音衰减量分别为0.05dB、0.27dB、2.8dB。雷电产生时的声音是含有大量高频成分的霹雳声，由于距离很远，大多高频成分被大气吸收了，因此传到我们耳朵里往往是隆隆的低频声。
不同区域大气温度的变化会使声音的传播方向发生弯折，当上层空气是高温，下层地面附近空气是低温时，沿地面传播的声音会弯向地面，之后被地面反射，继续前进还将弯向地面，可能耗散在上空的声音返回地面，并“匍匐前进”，这样，声音会传得很远。冬季结冰的湖面就是这种情况，在冰上讲话，对面几百米外都能听到。夏季的午后，地面被晒热，情况正好相反，上层空气是低温，下层空气是高温，声音向上弯折，很快耗散在大气中，因此50-60米时就很难听到人的讲话了。有风的时候，如果风的气流速度上下完全一致，那么对声音将没有影响，但一般情况，上面的风速比地面的风速快，顺风时，声音向地面弯折，逆风时，声音向天空弯折，顺风传播声音比逆风更有利。认为顺风把声音吹走、逆风阻住了声音是不正确的，风速最快仅每秒一、二十米，而声速为每秒340米，风如何跑得赢声音呢？
在室外，声音有绕过障碍物的本领，被称为声音的绕射或衍射，这是声音波动现象的体现，躲在围墙后面的人依然可以听到外面的呼喊。使用隔声屏障可以使声音最多衰减15dB，但衍射不能完全隔离声音。道路两边的声屏障，或工业厂房机器的隔声板可以起到降低噪声的作用，效果在15dB以内，一般在5-10dB。由于低频声音波长长，容易绕过声屏障，隔声效果不如高频声。
草地、灌木林等对声音的传播也有衰减作用，但对高频的作用较明显，对低频的作用有限。100米的草地、灌木林对1000Hz的声音有23dB的衰减，而对100Hz的声音仅有5dB的衰减。100米以上的长绿阔叶草地或灌木林在实际降噪中才有效果。
二
声音在室内的传播
声音在室内传播时，不但遵循室外大气中传播的规律，还会被房间天花板、地面、墙面反射回来，声源不断发声时，入射声波与反射声波相叠加，形成复杂的室内声场。大的平的表面会象镜面一样反射声音，而且入射角等于反射角。内凹型的表面会聚拢声音，形成声聚焦。外秃的表面能够使将声音发散，形成扩散。当房间表面起伏不平，而且起伏尺寸接近或小于声音波长时，声音入射后将不会形成定向反射，而是向各个方向无规则地反射，形成扩散。就象光，表面平整的镜子能够反射出人像，这是镜面反射的结果，如果使用磨石将镜子磨毛，将成为乌玻璃，就是因为玻璃表面出现坑凹不平，尺寸与光的波长接近，形成光散射，各个角度都能看到入射的光，玻璃变得“发乌”了。
声音入射到房间表面一部分能量进入材料内部，一部分能量穿透材料到对面空间，这种能量损失的过程是吸声。完全没有吸声的房间被称为理想混响室，如果在里面拍一下掌，声音将不断反射，在无限时间内回响。现实情况下不存在这种房间，墙壁坚硬且光滑的房间混响时间很长，接近混响室，房间中声音会加强，接近混响室的房间中噪声比在一般房间内可能高15dB。声音完全没有反射的房间被称为理想消声室，房间中只有声源的直达声，这样的声场叫做“自由场”。在自由场中，距点声源距离增大一倍，声压级严格下降6dB。现实情况下也不存在理想消声室，对房间进行强吸声处理可以近似看作消声室，因房间中只有直达声，声压级比普通房间可以降低10dB。
室内混响
一
直达声与混响声
声源发出的直接到达的声音是直达声，直达声总是最先到达人耳，这是因为直达声比反射声的声程短。除了直达声以外，反射的声音形成了混响声，使室内声压级增加。直达声只与声源强度有关，声源功率越大，直达声声压级越大，如果需要降低直达声，唯一的方法是使声源安静下来。房间地面上立有阻挡直达声的屏障时，反射声会从天花板反射过来，使屏障的隔声能力下降，如果天花板吸声，减弱了反射声能量，屏障的降噪效果能够提高。在房间天花板和墙壁上安装吸声材料可以吸收反射产生的混响声，吸声量每增加一倍，混响声可以降低3dB。一般来讲，混响声对房间噪声的贡献为15dB，因此，采用吸声最多可以获得15dB减噪效果。
