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声屏障原理与计算

作者:   日期:2019-02-20  来源:  关注:13

声屏障隔声原理

根据几何声学原理,声音在室外是沿直线传播的,如果在声源和接收点之间插入一道墙体或者具有一定隔声量的物体阻挡声音的传播路径,使得在接收位置看不到声源,接收不到直达声,则在接收点的声压级就会明显降低,这就是声屏障隔声原理。(有些时候我们无法将噪声源完全封闭起来,又需要较低的造价获得理想的降噪效果。)


由于声波在遇到障碍物时会发生反射现象,故在声源和接收者之间插入密实的屏障会降低噪声。

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由于声源具有波动特性,所以总有一部分声波从声屏障的顶端绕射过去,这使得声屏障的衰减受到了一定的限制。

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插入损失及其计算

公路上行驶的车辆众多,下图是公交车在匀速状态下的频谱图,测点在车上。

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插入损失是在声源和接收点之间插入一个声屏障后,在接收点处接收到的声压级与没有声屏障时声压级的差值。


考虑到汽车发动机的A计权频谱主要以250~2000Hz最为突出,因此交通噪声A声级的衰减量大致上可按声屏障在500Hz所产生的衰减来确定。

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在观察者R和频率为500Hz的点声源之间放置一个高为h的声屏障所产生的衰减量,适用于d远大于r 的情况。如d=r。


上图所示为声屏障高度在声源和接收者之间视线以上1.5m和3m时的声衰减量。图线适用于:

声源距离r 和接收者距离d 均大于屏障高度h;

距离r 比d 大得多,或者d 比r 大得多;

屏障较薄,且表面是反射体;

屏障长度至少比r 或d 中任一个大4倍以上。

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                              声屏障插入损失的计算


对于一个无限长且材料隔声量足够大的声屏障

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式中,ΔL 为插入损失 (dB);d 为声程差,d=a+b-c (m);f 为频率(Hz)。



从上式中可以看出:

即便声程差很小,也大概有5dB的插入损失。

从理论上讲,声屏障的插入损失也就越大,但不会大于24dB。

在声影区, 声屏障的作用较明显;而在照明区,声屏障几乎不起作用。

没有考虑声音从声屏障透射的影响,一般情况,只要声屏障的透射损失高于插入损失10dB,其影响可以忽略不计,否则将会降低声屏障对声音的衰减效果。

在声屏障无限长的条件下成立,即声音只从屏障的顶端绕射,而不从声屏障的两侧绕射,而实际上声屏障不可能是无限长。


对于线声源,如交通噪声,声屏障的长度应满足:

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式中,l 为声屏障的长度;D 为接收点至声屏障的垂直距离;θ 为接收点至声屏障两端连线之间的夹角。

影响声屏障插入损失的因素众多,如声屏障的相对位置、高度以及形式等。

声屏障的位置应尽量靠近声源,这样有利于扩大声影区,从而提高声衰减。


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         声屏障与声源水平相对位置对声衰减效果的影响


声屏障越高,其阴影区越大,对声音的衰减作用也就越大,这是显而易见的。


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                    高架公路与地面公路声屏障声衰减效果的比较


声屏障的形式对声衰减也有较大的影响。

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