微穿孔吸聲板在道路交通中的應(yīng)用

陳曉筱

（湖北工業(yè)大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院，430062）

微穿孔吸聲板在道路交通中的應(yīng)用

陳曉筱

（湖北工業(yè)大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院，430062）

隨著道路的不斷進(jìn)步，我國(guó)各大城市的道路網(wǎng)基本形成，帶動(dòng)了國(guó)家經(jīng)濟(jì)發(fā)展，提高了人民生活質(zhì)量，根據(jù)需求不斷的建設(shè)道路，卻也不可避免地引發(fā)了較為嚴(yán)重的噪聲污染。這個(gè)問題已經(jīng)成為了阻礙道路交通發(fā)展的主要因素之一。通過分析道路交通噪聲，淺析軌道吸聲特性吸聲結(jié)構(gòu)影響因素，以及舉例實(shí)踐效果加以證明，為我國(guó)更有效地治理道路交通噪聲提供借鑒和參考。

吸聲屏障；道路； 交通噪聲； 流動(dòng)聲源

近年來(lái)，我國(guó)經(jīng)濟(jì)的直線上升，城市道路的車流量也愈加增多，一些重型車、大型車的出入也在不斷增加，道路噪聲污染已經(jīng)越來(lái)越嚴(yán)重。這種污染問題已經(jīng)成為一種公害，需要盡快改善和治理。微穿孔板共振吸聲結(jié)構(gòu)在減輕噪音上起到的作用較為明顯，受到廣大學(xué)者的關(guān)注。

1　微穿孔吸聲板基本特性

微穿孔板吸聲結(jié)構(gòu)主要是由吸聲系數(shù)及其帶寬組成，它們受到微穿孔板厚度，孔徑，穿孔率，板后空腔深度，工作環(huán)境溫度等5個(gè)原因影響。微穿孔板厚度主要影響吸聲結(jié)構(gòu)共振時(shí)的吸收性能，共振頻率吸聲系數(shù)是隨著厚度的變化而變化的，頻率會(huì)根據(jù)變化向轉(zhuǎn)移。穿孔大小對(duì)于吸聲頻帶的寬度有控制作用，頻率的位置及吸聲共振頻率處的吸聲系數(shù)。吸聲板的空隙變化也會(huì)隨之影響其他數(shù)值，空隙變小，頻帶的寬度會(huì)增大，頻率則會(huì)向高頻變化，吸聲系數(shù)也在向多增加。穿孔率的變化也會(huì)影響其他的數(shù)值，吸聲頻帶的寬度和共振頻率會(huì)隨著穿孔率的變化而變化，向高頻移動(dòng)。但是吸聲系數(shù)則相反在減少?？涨簧疃仁瞧鸬搅丝刂乒舱耦l率的主導(dǎo)作用，空腔的變化會(huì)影響著頻率，它的增加會(huì)推動(dòng)頻率向低頻端移動(dòng)，它的增加，共振頻率就會(huì)向低頻端相應(yīng)的移動(dòng)。頻帶寬度的變化幾乎不受影響。溫度會(huì)直接影響到微穿孔板的聲學(xué)特性，它的共振頻率會(huì)隨著穩(wěn)定的增加而變高，其相關(guān)數(shù)據(jù)顯示，溫度每升高1000開氏度，，則頻率就會(huì)相應(yīng)的升高1000赫茲左。同理頻帶寬度額受到溫度的影響而變化，溫度越高寬度約大。在指給定結(jié)構(gòu)參數(shù)的微穿孔的數(shù)值，它的吸聲系數(shù)在特定的溫度時(shí)取一最大值1，但是溫度有所改變時(shí)吸聲系數(shù)則會(huì)相應(yīng)減少。

2　微穿孔板吸聲結(jié)構(gòu)做反射板的聲學(xué)設(shè)計(jì)

2.1微穿孔板吸聲結(jié)構(gòu)理論計(jì)算

馬大猷教授提出的微穿孔板吸聲體基本理論如下：在穿孔板中的縫隙直徑小于1毫米時(shí)候，它本身的聲音阻抗就能滿足于空氣特性阻抗相符合，可以形成良好的寬瀕帶共振吸聲體，就不需要另外增加多孔吸聲材料。假設(shè)這個(gè)聲體板后空腔厚度為D，相對(duì)聲阻為r，相對(duì)聲質(zhì)為m，得出正入射時(shí)的吸聲系數(shù)為：最大值為：

聲音屏障頂部聲繞射的理?yè)?jù)最開始是由美國(guó)數(shù)學(xué)家凱勒等研究發(fā)明，他們認(rèn)為聲音屏障頂端是以波的形式存在力量的集中區(qū)域，不算直達(dá)聲外，繞射聲會(huì)傳播到聲屏障的另一測(cè)。假設(shè)頂端是一種聲源，在頂端裝上吸聲板，并且通過聲擴(kuò)散的節(jié)后，盡可能的減少繞射聲能，確保屏障的聲影慢慢降弱，以上適用于難以提高聲屏障高度的環(huán)境。或者假設(shè)聲源之柱面波入射于一側(cè)剛性圓柱體，其收點(diǎn)為pn，假設(shè)這個(gè)柱體表面軟，其繞射聲壓ps，其降低噪音效果的公式就是兩者之和減去入射聲pi，則DL=-20lg［（pn+ps）/pi］。由此可以得出，聲屏障低端安裝吸聲板后，可降低噪音7-8分貝。

2.2工程應(yīng)用測(cè)試噪音效果

微穿孔吸聲板是由直板型微穿孔吸聲屏障和扇形高效吸聲體組合而成的，總高度2.8米，試驗(yàn)段聲屏障總長(zhǎng)為300米，其吸聲和隔聲性能都達(dá)到要求?，F(xiàn)場(chǎng)降低噪音測(cè)試根據(jù)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)測(cè)量法。測(cè)試現(xiàn)場(chǎng)為高架道路，吸聲板安裝與高架內(nèi)環(huán)防撞墻的上面。建筑物與傳聲器相距十米左右。聲音就是有高架路段的車輛，對(duì)同一車流在有吸聲板和沒有吸聲板同時(shí)測(cè)量。測(cè)量點(diǎn)A與屏障頂部一樣高，離屏障2.5米外側(cè)。測(cè)點(diǎn)B在防撞墻上方，屏障二分之一高度，2.5米外測(cè)。參考點(diǎn)與屏障上方2米。最低聲音按照測(cè)量結(jié)果65分貝更改。間接法測(cè)量IL*的平均值A(chǔ)為7.5分貝，B

為9分貝。對(duì)于計(jì)算公式如下：Lb=Lrb-（Lb-Cr）， La=Lra-（La-Cr1）

IL*=La-Lb。其中Lrb和Lb是沒有吸聲板參考點(diǎn)，Lra和La是有吸聲板的參考點(diǎn)，Cr，Cr1為接受位置聲反射修正。

3　通過道路微穿孔吸聲板的建議

人們對(duì)微穿孔板吸聲開展了很多研究和分析，不僅僅是在特性上、穿孔板加工技術(shù)上、或者結(jié)構(gòu)上等多方面的研究。但是有關(guān)微穿孔板吸聲結(jié)構(gòu)的一些理論及技術(shù)還不夠成熟。本文筆者通過大量的收集相關(guān)資料，對(duì)我國(guó)微穿孔技術(shù)進(jìn)行了幾點(diǎn)的意見：

首先，在微穿孔板組合結(jié)構(gòu)中，不管是并聯(lián)或者其他，都可以推動(dòng)性能進(jìn)步。目前，并聯(lián)結(jié)構(gòu)在理論還不明確，需要更深入研究。其次在微穿孔吸聲板的結(jié)構(gòu)上，主要來(lái)說組合結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)較為繁瑣，參數(shù)較多，要深入的分析并有效的使用方便的算法，將會(huì)使前期的設(shè)計(jì)高效完成。

4　結(jié)論

在市區(qū)建設(shè)交通道路會(huì)讓交通便利不少，推動(dòng)經(jīng)濟(jì)的持續(xù)發(fā)展，與此同時(shí)道路帶給社會(huì)嚴(yán)重的噪音污染，這種污染問題已經(jīng)成為一種公害。采用有效的解決方法會(huì)減輕污染帶來(lái)的破壞性。實(shí)踐證明了吸聲板不僅僅要考慮其特性，還要考慮周圍環(huán)境，如防水防火等。本文介紹了兩種微穿孔吸聲屏障結(jié)構(gòu)，并得到有效的應(yīng)用，尤其是對(duì)于室外的特殊環(huán)境下，效果良好。

［1］李艷.道路交通噪聲污染防治措施及評(píng)價(jià)研究［D］.西南交通大學(xué)，2007.

［2］郭禾苗.QFD/TRIZ的集成應(yīng)用與復(fù)合蜂窩夾芯構(gòu)造木質(zhì)吸聲板開發(fā)研究［D］.東北林業(yè)大學(xué)，2012.

［3］葉小蘭.吸聲結(jié)構(gòu)的優(yōu)化與數(shù)值模擬［D］.太原理工大學(xué)，2006.

［4］劉玉喜.聲屏障的聲學(xué)性能分析及其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)［D］.哈爾濱工業(yè)大學(xué)，2007.

Application of micro perforated sound absorption board in road traffic

Chen Xiaoxiao
（School of mechanical engineering， Hubei University of Technology，430062）

Along with the continuous progress of the road，road network in all the big cities of our country basic formation，led to the development of the national economy，improve the people's quality of life，according to the demand of road construction，but also inevitably triggered a serious noise pollution.This problem has become one of the main factors hindering the development of road traffic.Through the analysis of road traffic noise，the analysis of the influence factors of the sound absorption structure of the track sound absorption，as well as examples to prove the practical results，to provide reference for our country to manage the road traffic noise more effectively.

sound absorption barrier；road；traffic noise；flow sound source