Безопасность жизнедеятельнос_под ред. Белова С.В_Учебник_2007 -618с (966432), страница 82
Текст из файла (страница 82)
Интенсивности отраженных и прямых волн начинают определенным образом складываться на некотором удалении от ограждающих поверхностей, на которые падает поток энергии с интенсивностью 1„= 1+ 1~ = 1„(Ф + Ф'), (11.85) яю где значение коэффициента влияния диффузного поля в точке Я на ограждающей поверхности равно Ф' = 5(Я)/В. т а б л и ц а 11.24.
коэффициент поглощении а в пвоизволетвениых помещенних Звукопоглонаеиие. Для уменьшения отраженного звука применяют защитные устройства, обладающие большими значениями коэффициента поглощения, к ним относятся, например, пористые и резонансные поглотители. Звуковые волны, падающие на пористый материал, приводят воздух в порах и скелет материала в колебательные движения, при которых возникает вязкое трение и переход звуковой энергии в теплоту. Будем определять коэффициент отражения защитных устройств по формуле (11.72), аналогичной защитному устройству бесконечной толщины. Для защитного устройства бесконечной толщины коэффициент передачи т равен нулю и, следовательно, а = 1 — р.
Так как при нормальном падении звуковых волн на поверхность защитного устройства энергетический и амплитудный коэффициенты отражения связаны зависимостью р = Я, то р=[(~ -А)/(~ +А))' ' а =1-р (11.86) где ~, — импеданс воздуха. Входной импеданс определяется по формуле (11.73). Для пористого поглотителя, находящегося на акустически жесткой стенке, импеданс ~, = о и, следовательно, ~,„= 1,есин.Ь . Этому случаю соответствует частотная характеристика коэффициента а, показанная на рис.
11.47, а. Для усиления звукопоглошения на низких частотах между пористым слоем и стенкой делают воздуш- 411 а в б ез Рис. 11,47. Частотные характеристики коэффициента поглощения: а — для пористого поглотителя на жесткой стенке; б — для пористого поглотителя с воздушной прослойкой; е — при наличии перфорированного экрана; г — для резонансного поглотителя, об- разованного перфорированным экраном ную прослойку (см.
рис. 11.47, б). Входной импеданс защитного устройства, расположенного на «мягком» основании (~з = 0), равен ~,„= ~, 1)й.гт. Пористые поглотители изготовляют из органических и минеральных волокон (древесной массы, кокса, шерсти), из стекловолокна, а также из пенопласта с открытыми порами.
Для защиты материала от механических повреждений и высыпаний используют ткани, сетки, пленки, а также перфорированные экраны. Последние существенно изменяют характер поглощения звука защитным устройством (см. рис. 11.47, в). Резонансные поглотители имеют воздушную полость, соединенную отверстием с окружающей средой. Воздух в резонаторе выполняет роль механической колебательной системы, состоящей из элементов массы, упругости и демпфирования. Если пренебречь рассеиванием звуковой энергии, то импеданс резонатора ~„равный механическому импедансу (см. формулу (11.48)), отнесенному к единице площади, будет равен нулю на частоте щ = ще = — (67М . При импедансе резонатора г, = 0 коэффициент отражения звукового давления 412 1п 1н(Ф+Ф).
(11.87) Так как постоянная изолированного объема В > В, то в произвольной точке г изолированного объема коэффициент Ф' < Ф' и новое значение интенсивности звука 1„будет меньше значения 1„. Разделив соответственно левые и правые части друг на друга, найдем 1„Ф+ Ф' (11.88) Следовательно, эффективность звукопоглощения е= 1, -1,. =1018~ ~Ф+ Ф'1 Ф+Ф'~ (11.89) Так как при коэффициенте а -+ 1 коэффициент Ф' -+ О, то максимальная эффективность, которую можно достичь звукопоглощением, равна (11.90) е„,„= 10 18(1 + Ф'/Ф). В это выражение не входит ни один показатель изолированного объема, который характеризовал бы его новые звукопоглощающие свойства.
Максимальная эффективность определяется значением параметров изолированного объема до его акустической обработки. 413 А = — 1. Таким образом, снижение шума происходит за счет взаимного погашения падающих и отраженных волн. Резонансным поглотителем является также перфорированный экран с отверстиями, затянутыми тканью или мелкой сеткой (см. рис.
11.47, г), который существенно меняет характер поглощения. Пористые и резонансные поглотители крепят к стенкам изолированных объемов. Кроме того, звукопоглощение может производиться путем внесения в изолированные объемы штучных звукопоглотителей, изготовленных, например, в виде куба, которые в производственных помещениях чаще всего подвешивают к потолку. К хорошим звукопоглощающим материалам относят те, которые на среднегеометрических частотах октавных полос 250, 500, 1000, 2000 Гц имеют коэффициент а, равный или превышающий соответственно значения: 0,2; 0,3; 0,4; 0,5.
Обозначив параметры после установки поглощающих материалов значком над буквой, запишем новое значение интенсивности звука в виде Из принципа непрерывности звукового давления следует, что интенсивность не может претерпевать разрывов и, следовательно, ко- эффициент Ф'должен изменяться монотонно на отрезке 0 < г < Я или 0 < г/Я < 1, где Я вЂ” расстояние от источника до произвольной точки на ограждающей поверхности, т. е. Ф' = Ф'(г/Я). В точке г = Я на ограждающей поверхности Ф'(1) = Ю/Я)/В. Учитывая соотношение (11.
83), можно из точки (1, Ф' (1)) провести параболу, сопряженную с параболой Ф'(г/Я) = 4(г/Я)'Ф'(1), и представить коэффициент влияния диффузного поля выражением ~ 4(г / Я)' Ф'(1), если 0 < г / Я < 0,25 '([1 — 4(г / Я вЂ” 1) ' /31Ф(1), если О 25 < г / Я < 1. Рассмотрим пример. Для простоты допустим, что изолированный объем имеет форму сферы, источник расположен в центре сферы: Ф = 1, коэффициент звукопоглощения до проведения акустической обработки равен а = 0,07.
Используя соотношение (11.81), находим, что на поверхности, ограждающей изолированный объем, Ф'(1) = Ю/Я)/В = (1 — а)/а. Формула (11.90) показывает, что при заданном значении а = 0,07 применением звукопоглощаюших материалов можно добиться максимально возможного снижения уровня интенсивности звука на е „„= = 1018 1/а = 11,55 дБ. Реальное значение эффективности звукопоглощения будет меньше 11,55 дБ. Например, при а = 0,9 по формуле (11.89) находим е = 11,09 дБ.
Если формулу (11.89) представить в виде двух слагаемых: е = 10 18 В/В+ 1018!(! + Ф/Ф')/(1 + Ф/Ф')), то получим е = = 20,78 — 9,69 = 11,09 дБ, т. е. величиной второго слагаемого пренебрегать нельзя. Используя выражение (11.91), найдем, что в точках г/Я = 0,1; 0,2; 0,4; 0,6; 0,8 значения е,„соответственно равны 1,85; 4,95; 8,98; 10,59; 11,32, и при а = 0,9 реальные значения е будут отличаться незначительно: 1,83; 4,88; 8,74; 10,24; 10,91.
Звукоизоляция. Звукоизоляция — уменьшение уровня шума с помощью защитного устройства, которое устанавливается между источником и приемником и имеет большую отражающую и (или) поглошающую способность. Обычно роль защитных устройств выполняют глушители шума, экраны или стенки изолированных объемов. Например, защитным устройством является кожух, которым закрывают машины и механизмы, или кабина, в которой находится оператор, управляющий рабочим процессом. Стенки кожухов и кабин изготов- ляют из листового проката и покрывают изнутри звукопоглощающим материалом.
Эффективность звукоизоляции с помощью стенки толшиной Ь можно определить по формуле (11.76). Если пренебречь затуханием звука в материале, т. е. положить в формуле (11.76) коэффициент распространения /с., равным //сь где /с, = в/с, — волновое число, то эффективность е = 101д[соз )с2л + 0,25(~,/х, + ~,/~,)'з[п'/с2й], где ~, = р,с, — импеданс воздуха; ~, = р,с, — импеданс материала защитного устройства. Из выражения (11.92) следует, что эффективность звукоизоляции равна нулю при толщине стенки Ь = ~).2/2, т. е.
кратной половине длины волны (л = О, 1, 2, ...), а максимальная эффективность будет иметь место, если толщина стенки о = (2л+ 1)).2/4. Так как для защитного устройства, находящегося в воздухе, всегда выполняется неравенство р,с «р,с„то для тонкой стенки (Ь, «).2/2я) из выражения (11.92) находим е = 1010[1 + (тв/2р,с|)'], (11.93) где т = р,Ь вЂ” поверхностная плотность (масса защитного устройства, отнесенная к единице площади).
При достаточно больших частотах единицей в правой части формулы (11.93) можно пренебречь: (11.94) е = 20 1я = 20 1я(щ/') — сопев 2р,с, Как видно из формулы (11.94), единственным свойством защитного устройства, определяющим эффективность звукоизоляции при принятых допущениях, является поверхностная плотность т. Эффективность звукоизоляции растет с увеличением плотности т и частоты/ Константу, входяшую в выражение (11.94), определяют, осредняя коэффициент передачи т по углам падения. Если т и/выражены соответственно в кт/м' и Гц, то константа равна 47,5 дБ.
Найдем требуемую эффективность звукоизоляции. По определению (11.95) е = 101я1/т = 101яИ"/И' = Х»+ — 2в- Перепишем это выражение в виде И -= И'10-Ои (11.96) 415 где И', И" — соответственно падающий на поверхность площадью 5' и прошедший через эту поверхность поток энергии. Если эффективность звукоизоляции рассчитывается по формуле (11.94), то 10~'" = (2р, с,/тоз)'. Плотность потока энергии, падающего на ограждающие стенки и другие поверхности, находящиеся в изолированном объеме, в точке Я рассматриваемой поверхности равна = з'+ зд = Гнф + зд, (11.91) где 1н = И74яЯз — интенсивность источника ненаправленного действия.
Определим сначала вклад прямого звука в поток И' . Пусть под малым телесным углом сИ' из точки О, в которой расположен источник, видны элемент сферической поверхности площадью сБ, и элемент несферической поверхности площадью с(Ю ', которые ввиду их малости можно считать плоскими с углом между ними, равным ()з(, К), где Х-нормаль к площадке сБ (рис. 11.48).
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
