噪音的傳播特性

噪音的傳播特性

噪聲源總是體現(xiàn)在一定的空間中，因此必須研究聲音在空間中傳播的特性，包括聲波傳播過(guò)程中的衰弱、反射、折射、繞射和干涉等現(xiàn)象。傳播聲波的空間稱為聲場(chǎng)，聲場(chǎng)分自由聲場(chǎng)、擴(kuò)散聲場(chǎng)和半自由聲場(chǎng)。自由聲場(chǎng)是一種理想化的聲場(chǎng)，嚴(yán)格地說(shuō)在自然界中不存在這種聲場(chǎng)，但是我們可以近似地將空曠的野外看成是自由聲場(chǎng)。在聲學(xué)研究中為了克服反射聲和防止外來(lái)環(huán)境噪音的干擾，專門創(chuàng)造一種自由聲場(chǎng)的環(huán)境，它可以用做聽(tīng)力實(shí)驗(yàn)，檢驗(yàn)各種機(jī)器產(chǎn)品的噪音，測(cè)量聲源的聲功率，校準(zhǔn)一些電聲設(shè)備等。擴(kuò)散聲場(chǎng)與自由聲場(chǎng)完全相反。在擴(kuò)散聲場(chǎng)中，聲波接近全反射的狀態(tài)。例如，在室內(nèi)，人聽(tīng)到的聲音除來(lái)自聲源的直達(dá)聲外，還有來(lái)自室內(nèi)各表面的反射聲。如果室內(nèi)各表面非常光滑，聲波傳到壁面上會(huì)完全反射回來(lái)。如果室內(nèi)各處的聲壓幾乎相等，聲能密度也處處均勻相等，那么這樣的聲場(chǎng)就叫做擴(kuò)散聲場(chǎng)(混響聲場(chǎng))。在聲學(xué)研究中，可以專門創(chuàng)建具有擴(kuò)散聲場(chǎng)特性的房間，即混響室。它可用來(lái)測(cè)試聲源的聲功率和做不同混響時(shí)間下語(yǔ)言清晰度試驗(yàn)等。在實(shí)際生活中，遇到最多的情況，既不是完全的自由聲場(chǎng)，也不是完全的混響聲場(chǎng)，而是介于二者之間的半自由聲場(chǎng)。根據(jù)環(huán)境吸聲能力的不同，有些半自由聲場(chǎng)接近自由聲場(chǎng)一些，有的更接近擴(kuò)散聲場(chǎng)。粘貼了平靜隔音吸音棉的車體，由于異型吸音槽對(duì)車輛噪音的高效抑制，可以有效改善駕駛室的聲場(chǎng)。

聲源發(fā)出的噪音在媒介中傳播時(shí)，其聲壓或聲強(qiáng)將隨著傳播距離的增加而逐漸衰減。高頻聲波比低頻聲波衰減得快，當(dāng)傳播距離較大時(shí)其衰減值是很大的，因此高頻聲波是傳不遠(yuǎn)的。從遠(yuǎn)距離傳來(lái)的強(qiáng)噪音如飛機(jī)聲、炮聲等都是比較低沉的，這就是在長(zhǎng)距離的傳播過(guò)程中高頻成份衰減得較快的緣故。除了空氣能吸收聲波外，一些材料例如玻璃、毛毯、泡沫塑料等也會(huì)吸收聲音，稱為吸聲材料。當(dāng)聲波通過(guò)這些多孔性吸聲材料時(shí)，由于材料本身的內(nèi)摩擦和材料小孔中的空氣與孔壁間的摩擦，使聲波能量受到很大的吸收并衰減，這種吸聲材料能有效地吸收入射到它上面的聲能。

噪音聲波在傳播過(guò)程中經(jīng)常會(huì)遇到障礙物，這時(shí)聲波將從一個(gè)媒質(zhì)(空氣)入射到另一媒質(zhì)中去。由于這兩種媒質(zhì)的聲學(xué)性質(zhì)不同，一部份聲波從障礙物表面上反射回去，而另一部份聲波則透射到障礙物里面去。利用介質(zhì)不同的特性阻抗，可以達(dá)到減噪目的。例如，在室外測(cè)量噪音時(shí)，堅(jiān)硬的地面、公路和建筑物表面都是反射面，如果在反射面上鋪以吸聲材料，那么反射的聲能將減少。由于聲波的反射特性，在室內(nèi)產(chǎn)生的某一噪音會(huì)從墻面、地面、天花板上及室內(nèi)各種不同物體上多次反射，這種反射聲的存在使得噪聲在室內(nèi)的聲壓級(jí)比在露天中相同距離上的聲壓級(jí)要提高 10～15dB 。為了降低室內(nèi)反射聲的影響，在房間的內(nèi)表面覆蓋一層吸聲性能良好的材料，就可以大大降低反射聲，從而使整體噪音得到減弱， 類似的情況體現(xiàn)在車輛上，駕駛室是一個(gè)縮小的房間，車輛復(fù)雜的噪音作用體現(xiàn)在駕駛室就可以看作是一個(gè)噪音源，平靜隔音吸音棉在粘貼過(guò)程中總是把帶有異型吸音槽的一面朝向車內(nèi)，正是最大限度的降低車身雙層隔板之間以及駕駛室內(nèi)部噪音的反射，同時(shí)對(duì)噪音起到高效的過(guò)濾吸收作用。

聲波在傳播途中遇到不同介質(zhì)的分界面時(shí)，除了發(fā)生反射外，還會(huì)發(fā)生折射，聲波折射時(shí)傳播方向?qū)⒏淖�。此外，聲波還會(huì)產(chǎn)生繞射現(xiàn)象。繞射現(xiàn)象與聲波的頻率、波長(zhǎng)及障礙物的大小都有關(guān)系。如果聲波的頻率比較低、波長(zhǎng)較長(zhǎng)，而障礙物的大小比波長(zhǎng)小得多，這時(shí)聲波能繞過(guò)障礙物，并在障礙物的后面繼續(xù)傳播，如果聲波的頻率比較高，波長(zhǎng)較短，而障礙物又比波長(zhǎng)大得多，這時(shí)繞射現(xiàn)象不明顯。在障礙物的后面聲波到達(dá)得就較少，形成一個(gè)明顯的影區(qū)。繞射現(xiàn)象在噪音控制中得到了應(yīng)用。隔聲屏障常被用來(lái)減弱高頻噪音的影響，在幅射噪音的機(jī)器和工作人員之間，放置一道聲屏障，就可減弱高頻噪音，屏障的高度愈高、面積愈大，降噪效果就愈好，如果在屏障上再覆蓋一層吸音材料則效果更好。平靜引擎蓋防護(hù)墊正是利用這種原理起到降噪作用，發(fā)動(dòng)機(jī)在引擎蓋下方，因此無(wú)需增加聲屏障的高度，只要在引擎蓋上粘貼防護(hù)墊，其兩倍于隔音面積的吸音層就會(huì)有效降低發(fā)動(dòng)機(jī)傳向引擎蓋方向的噪音，使站在引擎艙一側(cè)的人有明顯感覺(jué)。