在空氣中傳播的聲波遇到聲屏障時,就會產(chǎn)生反射、透射和繞射現(xiàn)象。一部分越過聲屏障頂端繞射到達(dá)受聲點;一部分穿透聲屏障到達(dá)受聲點,一部分在聲屏障壁面產(chǎn)生反射。聲屏障的插入損失主要取決于聲源發(fā)出的聲波沿著三條道路傳播的聲能分配。
聲屏障的作用就是阻擋直達(dá)聲的傳播,隔離透射聲,并使繞射聲有足夠的衰減。當(dāng)聲波撞擊到聲屏障的壁面上時,會在聲屏障邊緣產(chǎn)生繞射現(xiàn)象,而在屏障背后形成“聲影區(qū)”。我們所期待的聲屏障的減噪效果就在“聲影區(qū)”的范圍內(nèi)。與光影區(qū)相比較,由于聲波波長比光波波長大的多,因此,這種“聲影區(qū)”的邊界并不明顯,經(jīng)過屏障邊緣之外,聲源發(fā)出來的聲波可以直接到達(dá)的范圍,叫做“亮區(qū)”。從亮區(qū)到聲影區(qū)之間還有一小段“過渡區(qū)”。位于“聲影區(qū)”內(nèi)的噪聲級低于未設(shè)置聲屏障時的噪聲級,這就是聲屏障降噪的基本原理。
對于一個無限長聲屏障、點聲源的繞射聲衰減為:
聲屏障的繞射損失計算示意圖
從上式中可以看出,聲屏障的繞射損失完全取決于菲涅爾指數(shù)N,即取決于聲源和受聲點之間的聲程差,聲程差A(yù)+B-d越大,λ聲波波長越小(頻率越高)則聲屏障的繞射損失越大,也就是說聲屏障的效果越好。
通過以上可以看出影響聲屏障插入損失的因素,如聲屏障的相對位置、高度以及形式等,具體建議:
(1) 聲屏障的水平位置應(yīng)盡量的靠近聲源,這樣有利于加大屏障的陰影區(qū),從而提高其聲衰減的作用。
(2) 聲屏障越高,其陰影區(qū)域越大,對聲音的衰減作用也就越大,這是顯而易見的。但聲屏障過高,可能會帶來結(jié)構(gòu)、環(huán)境和造價等諸多問題,所以聲屏障本身不可能建造得太高。在設(shè)計聲屏障時應(yīng)該因地制宜,利用地形地貌,提高聲屏障的有效高度,以最小的代價,獲取最佳的效果。
(3) 聲屏障的形式對聲衰減的效果也有很大的影響。如果在聲屏障的頂端向聲源方向伸出一個挑檐,就相當(dāng)于將整個聲屏障向聲源方向移動,可以有效地增加陰影區(qū)域的深度和面積。
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