闭孔泡沫铝声屏障的降噪效果研究

闭孔泡沫铝声屏障的降噪效果研究 第32 卷第2期 东 北 大 学 学 报 自 然 科 学 版 Vol 32 No. 22 01 1 年 2 月 Journal of Nort heastern U niversity Natural Science Feb. 2 0 1 1 闭孔泡沫铝声屏障的 降噪效果研究 梁李斯 姚广春 穆永亮 王 磊 东北大学 材料与冶金学院 辽宁 沈 阳 110819 摘 要: 用闭孔泡沫铝板作为高速公路声屏障材料 以沈阳市东西快速干 道珠林桥附近安装的几段声屏 障为例 对高速公路安装声屏障前后噪声的声压 级 进行了实地测量 计算得出声屏障的插入损失 以此考察闭 孔泡沫铝板声 屏障的降 噪效果 通过对闭孔泡沫铝声屏障和普通百 叶声屏障降 噪效果 的对比 发现 闭 孔 泡沫铝声屏障整体降噪效果优于普通百叶声屏障 在高速公路噪声较强的 20 630 Hz 频段降噪效果更佳 关 键 词: 降噪 闭孔泡沫铝 频谱分析 声屏障 插入损 失 中图分类号: U 412. 366 文献标志码: A 文章编号: 1005 3026 2011 02 0274 03 Study on Denoising Effect of Sound Barriers Made from Closed Cell Aluminum Foam L IA N G L i si YA O Guang chun M U Y ong l iang WA N G Lei School of M ater ials M etallur gy N ortheastern U niv ersity Shenyang 110819 China. Corresponding author: L IA NG L i si E mail: lianglisi414 163. co m Abstract: T he denoising ef fect of t he sound barriers made f rom closed cell aluminum foam was invest igated taking some sect ions of the sound barriers locat ed nearby the Zhulin Overcross of t he East West ex pressw ay in Shenyang City as ex amples w here the sound pressure level of noise was measured wit h spect rum analysis before and after sett ing t he sound barriers t here. T he denoising eff ect of closed cell aluminum foam w as evaluat ed via t he insertion loss calculat ed f or such sound barriers. A com parative denoising analysis of sound barrier was made betw een t he closed cell aluminum foam and convent ional w indow shut ters and the results show ed t hat t he denoising eff ect of t he former is superior to t hat of t he latt er especially in t he highly noisy frequency band from 20 t o 630 Hz beside t he ex pressw ay. Key words: deno ising closed cell aluminum f oam spect rum analysis sound barriers insert ion loss 6 在以前的研究中 对于已建成的高速公路降 现 声屏障降 噪方法由于简 单、 有 实用、 效 而低噪 声 的 方 法 多 采 用 两 类 一 是 种 植 绿 化 被广泛采用 7 用于 降噪 的声 屏障可 分为 两大带 1- 2 二是在高 速路两侧或受影响较严重的单 类 即扩散反射型和吸 声共振型 8 前 者是利用 侧设立声屏障 种植绿化带的方法既可降噪又可 材料的表面漫反射减少到达受声点 的噪声 后者 3改善环境 在吸收噪声的同时也可以一定程度 除了表面漫反射外 还 利用吸声共振 结构吸收噪上吸收 其他的 环境污 染 是 一种理 想的降 噪措 声 降噪效果相对更好 4- 5施 但是 绿化带的种植需要一定的空间 植 闭孔泡沫 铝板是一种新型的吸声结构 在实物的生长对其周围环境也有一定的要求 并非所 验室测量具有很好的吸声效果 本文将其应用到有的地区都可使用 尤其在高速公路 穿越城市的 高速公路吸声共振型声屏障的吸声结构中 通过地段 在硬覆盖的路面 种植大面积的树木难以实 声屏障安装前后的测量比较和与其他声屏障的效 收稿日 期: 2010- 07- 12 基金项目: 国家高技术研究发展项目 2008A A03Z512 国家 自然科学基金资助项目 50774021 作者简介: 梁李斯 1983- 女 内蒙古呼伦贝尔 人 东北大学博士研究生 姚广春 1947- 男 辽宁沈阳人 东北大学教授 博 士 生 导师 第2期 梁李斯等: 闭孔泡沫铝声屏障的降噪效果研究 275果对比来分析该声 屏障的应用前景 3 和测点 4 的 D 值均为 1 72 m h 为 1 17 m1 实 验1. 1 测量 对象及测量方法 东西快速干道是沈阳城市总体规划 三环一横两竖快速干道系统中 的 一横 其中包含 11个主要交叉路口 形成桥上 4 车道 地面不少于 4车道的交通 走廊 在穿越居民区的部分地段安装了泡沫铝声屏障 对其降噪效果进行了测量 并与 图 2 参考点 位置示意图 D 15 m同期安装的百叶型吸声板声屏障的降噪效果进行 Fi g. 2 Positi on of reference point D 15 m了对比 安装前的噪声水平及安装后的插入损失的测 1. 2 插入损失测量定按照 GB 3096 2008声环境质量和 GB/ 插入损失指在保持噪声源、地形、地貌、地面T 19884 2005声学各种户外声屏障插入损失的 和气象条件不变的情况下 安装声屏障前后在某现场测定进行 特定位置上的声压级之差 测量分为直接法和间 共选 4 处拟安装声屏障的位置进行插入损失 接法 9 本 文在声屏障安 装之后进行测量 故使的测量 4 处测点分别为: 测点 1 珠林路 31 33 用间接法 插入损失的计算公式如下:号南侧 测点 2 珠林路 86 90 号北侧 测点 3 IL L ref a - L ref b - L r a - L r b 1 珠林路 75 79 号南侧 测点 4 珠 林路 236 式中: L ref a L r a 为声 屏障安装后参 考点和受声240 号北侧 具体位置如图 1 所示 测点 1 和测 点处的 A 计权声压级 dB L ref b Lr b 为等效场所点 2 安装泡沫铝声屏障 测点 3 和测点 4 安装普 未安装声屏障 参考点和受声点处测量的 A 计通百叶声屏障 权声压级 dB 测量采用 24 h 连续监测 结果取平均值 同 一地点选择待测声屏障处及等效场所进行测量 两处场所分别测量受声点及参考点的 A 计权声 压级和 1/ 3 倍频程频谱分析声压级变化情况 测 量结果见表 1 对测量结果进行对比分析: 等效场 所和安装声屏障处的测量比较反映降噪效果 泡 沫铝声屏障和普通百叶声屏障的测量比较反映二 者降噪效果的差异 图 1 测点位置 标示图 表 1 等效连 续 A 计权声压 级测量结果 Fig. 1 The location of test points schematic drawing Table 1 Results of A weighted equivalent continuous sound pressure levels dB 测量仪器 使用杭州爱华电 子研究所 研制的 声屏障安装处 等 效 场 所AWA6270 型噪声分析仪 符合标准 GB/ T 3785 测量点 时间 L r a L ref a L r b L ref b和 GB/ T 17181 1 型 EC61672 2002 1 级 参考 昼 66 78 78 77 1传声器位置的选择 依据 HJ/ T 90 2004声屏障 夜 53 67 66 65声学设计和测量规范的规定 即: 当离声屏障最 2 昼 67 76 75 74 夜 54 66 67 65近的车道中心线与声屏障之间的距离 D 15 m 昼 70 74 76 75时 参考点应位于声屏障平面内上方 1 5 m 处 当 3 夜 63 67 67 66距离 D 15 m 时 参考点的位置选在声屏障的平 昼 71 74 75 73面内上方 并保证离声屏障最近的声源位置和参 4 夜 58 65 64 65考点的连线与参考点和声屏障顶端的连线夹角为10 图 2 因本工程中安装声屏障的位置距离车 2 结果与讨论道中心线均小于 15 m 所以参考点的选择采取第二种 方 案 各 测 点 的 位 置 如 下: 测 点 1 D 2. 1 A 计权声压级1 8 m h 1 14 m 测点 2 D 3 m h 1 m 测点 城市区域环境噪声标准规定了城市五类区域 276 东北大学学报 自然科学版 第 32 卷的噪声最高限值 高速公路两侧地区属于其中的 测高速路上噪声高于 60 dB 的频段主要为 600 H z第四类 执行四类标准 即昼间不超过 70 dB 夜间 以下 所以取 20 630 Hz 频段计算噪声降低值不超过 55 dB 由表 1 可以看出: 测点的昼夜声压 可以得出 在该频段内普通百叶吸声型声屏障平级值均超标 尤其在夜间远高于标准值 安装声屏 均降噪 5 dB 闭孔泡沫铝吸声型声屏障平均降噪障后 昼夜声压级均大幅降低 安装泡沫铝声屏障 15 dB 后者约为前者的 3 倍后昼间噪声 值已达标 夜间仍比标准 值高 3 4 3 结 论dB 普通百叶声屏障 昼夜均未能达标 泡沫铝声屏障声压级值降低得更多 闭孔泡沫铝声屏障降噪效果明显 平均降噪2. 2 插入损失值 11 dB 普通百叶声屏障仅为 5 dB 600 Hz 以下频 由式 1 计算得出声屏障的插入损失值 见表 率闭孔泡沫铝声屏障可降噪 15 dB 普 通百叶声屏2 由表 2 可见 泡沫铝声屏障的插入损失达到 10 障仅为 5 dB 因此作 为新型的高速公路声屏障 闭dB 以上 普通百叶声屏障在 5 dB 左右 泡沫铝声 孔 泡沫铝具有很好的应用前景屏障的降噪能力更强 根据频带分析的插入损失 参考文 献:计算可看出 泡沫铝声屏障在低频的插入损失值相对更高 针对交通噪声低频值 较高的特点 用于 1 Lundquist P Holmberg K Lnadst rom U . Low f requency noise and annoyance in classroom J . Jour nal of L ow降低此类噪声具有一定优势 Frequency N oi se Vi br at ion and Ac ti ve Cont rol 2000 19 4 : 表 2 声屏障的插 入 损失值 175- 182. Table 2 Inserti on loss values of sound barrier dB 2 Caldw ell J. D oes air gun noise harm marine mammals J . 测量点 1 2 3 4 L eadi ng Edge 2002 21 1 : 75- 78. 昼 13 12 4 5 3 Watt s G Chinn L Godfrey N . T he ef fects of vegetation on 夜 15 14 5 6 t he perception of traff ic noise J . App li ed Acoust ics 1999 56 1 : 39- 56. 4 Jimenez A F. Acoust ic plant screens as a buff er against t raf fic2. 3 降噪效果比较 noise J . A rqui tectu ra del Paisaj e 1998 40: 20- 21. 对包括空白在 内的共 4 个测点进行测试 得 5 W at ts G R G odf rey N S. Eff ect s on roadside noise levels of到一系列测量前后噪声比较图 其中 图 3 中的曲 sound absorpt ive materials in noise barriers J . App li ed线 1 和 2 为闭孔泡沫铝声屏障降噪效果图 曲线 Acoust ics 1999 58 4 : 385- 386. 6 Liu P S Y u B Hu A M et al . Development in applicat ion of3 和 4 为普通百叶声屏障降噪效果图 由图可以 porous met als J . T rans N onf errous Me t Soc Chi na 2001看出 两类声屏障都具有一定的降噪效果 但闭孔 11 5 : 629- 638.泡沫铝吸声型声屏障降噪效果更为明显 由于所 7 O h J E Kim S H. Int erior and ext erior noise reduction of a rect angular enclosure according t o t he determ ination of suit able t hickness of t he f oamed aluminum sh eet absorber J . JS M E I nter national Jour nal 1999 42 1 : 24- 32. 8 赵建英 倪洪军 关于 国内 外高 速 公路降 低噪声 的方法 综 述 J 森林工程 2004 2 : 67- 68 Zhao Jian ying N i Hong jun. Handling w ays t o denoising in domest ic and f oreign freeways J . Forest Engi neeri ng 2004 2 : 67- 68. 9 周兆驹 卢伟玲 石红蓉 等 低车 流量 下高速 公路 声屏 障 插入损失的分析计算 J 噪声与振动控制 2006 4 2 : 72 - 74 Zhou Zhao ju Lu Wei ling Shi H ong rong et al . A nalysis 图 3 各测点插入损失值 1/ 3 倍 频带分布图 an d calculat ion on insert ion loss of highw ay noise barrier in low Fig. 3 Spectrogram of i nsertion l oss values of one third t raf fic flows J . N oise and Vibrati on Contr ol 2006 4 2 : frequency band at all test points 72- 74.