噪音的傳播特性

噪音的傳播特性

噪聲源總是體現在一定的空間中，因此必須研究聲音在空間中傳播的特性，包括聲波傳播過程中的衰弱、反射、折射、繞射和干涉等現象。傳播聲波的空間稱為聲場，聲場分自由聲場、擴散聲場和半自由聲場。自由聲場是一種理想化的聲場，嚴格地說在自然界中不存在這種聲場，但是我們可以近似地將空曠的野外看成是自由聲場。在聲學研究中為了克服反射聲和防止外來環境噪音的干擾，專門創造一種自由聲場的環境，它可以用做聽力實驗，檢驗各種機器產品的噪音，測量聲源的聲功率，校準一些電聲設備等。擴散聲場與自由聲場完全相反。在擴散聲場中，聲波接近全反射的狀態。例如，在室內，人聽到的聲音除來自聲源的直達聲外，還有來自室內各表面的反射聲。如果室內各表面非常光滑，聲波傳到壁面上會完全反射回來。如果室內各處的聲壓幾乎相等，聲能密度也處處均勻相等，那么這樣的聲場就叫做擴散聲場(混響聲場)。在聲學研究中，可以專門創建具有擴散聲場特性的房間，即混響室。它可用來測試聲源的聲功率和做不同混響時間下語言清晰度試驗等。在實際生活中，遇到最多的情況，既不是完全的自由聲場，也不是完全的混響聲場，而是介于二者之間的半自由聲場。根據環境吸聲能力的不同，有些半自由聲場接近自由聲場一些，有的更接近擴散聲場。粘貼了平靜隔音吸音棉的車體，由于異型吸音槽對車輛噪音的高效抑制，可以有效改善駕駛室的聲場。

聲源發出的噪音在媒介中傳播時，其聲壓或聲強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，當傳播距離較大時其衰減值是很大的，因此高頻聲波是傳不遠的。從遠距離傳來的強噪音如飛機聲、炮聲等都是比較低沉的，這就是在長距離的傳播過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、泡沫塑料等也會吸收聲音，稱為吸聲材料。當聲波通過這些多孔性吸聲材料時，由于材料本身的內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。

噪音聲波在傳播過程中經常會遇到障礙物，這時聲波將從一個媒質(空氣)入射到另一媒質中去。由于這兩種媒質的聲學性質不同，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。利用介質不同的特性阻抗，可以達到減噪目的。例如，在室外測量噪音時，堅硬的地面、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，在室內產生的某一噪音會從墻面、地面、天花板上及室內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的聲壓級比在露天中相同距離上的聲壓級要提高 10～15dB 。為了降低室內反射聲的影響，在房間的內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， 類似的情況體現在車輛上，駕駛室是一個縮小的房間，車輛復雜的噪音作用體現在駕駛室就可以看作是一個噪音源，平靜隔音吸音棉在粘貼過程中總是把帶有異型吸音槽的一面朝向車內，正是最大限度的降低車身雙層隔板之間以及駕駛室內部噪音的反射，同時對噪音起到高效的過濾吸收作用。

聲波在傳播途中遇到不同介質的分界面時，除了發生反射外，還會發生折射，聲波折射時傳播方向將改變。此外，聲波還會產生繞射現象。繞射現象與聲波的頻率、波長及障礙物的大小都有關系。如果聲波的頻率比較低、波長較長，而障礙物的大小比波長小得多，這時聲波能繞過障礙物，并在障礙物的后面繼續傳播，如果聲波的頻率比較高，波長較短，而障礙物又比波長大得多，這時繞射現象不明顯。在障礙物的后面聲波到達得就較少，形成一個明顯的影區。繞射現象在噪音控制中得到了應用。隔聲屏障常被用來減弱高頻噪音的影響，在幅射噪音的機器和工作人員之間，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。平靜引擎蓋防護墊正是利用這種原理起到降噪作用，發動機在引擎蓋下方，因此無需增加聲屏障的高度，只要在引擎蓋上粘貼防護墊，其兩倍于隔音面積的吸音層就會有效降低發動機傳向引擎蓋方向的噪音，使站在引擎艙一側的人有明顯感覺。