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(guò)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(chēng)為聲場(chǎng)，聲場(chǎng)分自由聲場(chǎng)、擴散聲場(chǎng)和半自由聲場(chǎng)。自由聲場(chǎng)是一種理想化的聲場(chǎng)，嚴格地說(shuō)在自然界中不存在這種聲場(chǎng)，但是我們可以近似地將空曠的野外看成是自由聲場(chǎng)。在聲學(xué)研究中為了克服反射聲和防止外來(lái)環(huán)境噪音的干擾，專(zhuān)門(mén)創(chuàng )造一種自由聲場(chǎng)的環(huán)境，它可以用做聽(tīng)力實(shí)驗，檢驗各種機器產(chǎn)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(chǎng)與自由聲場(chǎng)完全相反。在擴散聲場(chǎng)中，聲波接近全反射的狀態(tài)。例如，在室內，人聽(tīng)到的聲音除來(lái)自聲源的直達聲外，還有來(lái)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(huì )完全反射回來(lái)。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(chǎng)就叫做擴散聲場(chǎng)(混響聲場(chǎng))。在聲學(xué)研究中，可以專(zhuān)門(mén)創(chuàng )建具有擴散聲場(chǎng)特性的房間，即混響室。它可用來(lái)測試聲源的聲功率和做不同混響時(shí)間下語(yǔ)言清晰度試驗等。在實(shí)際生活中，遇到最多的情況，既不是完全的自由聲場(chǎng)，也不是完全的混響聲場(chǎng)，而是介于二者之間的半自由聲場(chǎng)。根據環(huán)境吸聲能力的不同，有些半自由聲場(chǎng)接近自由聲場(chǎng)一些，有的更接近擴散聲場(chǎng)。粘貼了平靜隔音吸音棉的車(chē)體，由于異型吸音槽對車(chē)輛噪音的高效抑制，可以有效改善駕駛室的聲場(chǎng)。

聲源發(fā)出的噪音在媒介中傳播時(shí)，其聲壓或聲強將隨著(zhù)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(shí)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(lái)的強噪音如飛機聲、炮聲等都是比較低沉的，這就是在長(cháng)距離的傳播過(guò)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(huì )吸收聲音，稱(chēng)為吸聲材料。當聲波通過(guò)這些多孔性吸聲材料時(shí)，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(guò)程中經(jīng)常會(huì )遇到障礙物，這時(shí)聲波將從一個(gè)媒質(zhì)(空氣)入射到另一媒質(zhì)中去。由于這兩種媒質(zhì)的聲學(xué)性質(zhì)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(zhì)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(shí)，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(chǎn)生的某一噪音會(huì )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(lèi)似的情況體現在車(chē)輛上，駕駛室是一個(gè)縮小的房間，車(chē)輛復雜的噪音作用體現在駕駛室就可以看作是一個(gè)噪音源，平靜隔音吸音棉在粘貼過(guò)程中總是把帶有異型吸音槽的一面朝向車(chē)內，正是最大限度的降低車(chē)身雙層隔板之間以及駕駛室內部噪音的反射，同時(shí)對噪音起到高效的過(guò)濾吸收作用。

聲波在傳播途中遇到不同介質(zhì)的分界面時(shí)，除了發(fā)生反射外，還會(huì )發(fā)生折射，聲波折射時(shí)傳播方向將改變。此外，聲波還會(huì )產(chǎn)生繞射現象。繞射現象與聲波的頻率、波長(cháng)及障礙物的大小都有關(guān)系。如果聲波的頻率比較低、波長(cháng)較長(cháng)，而障礙物的大小比波長(cháng)小得多，這時(shí)聲波能繞過(guò)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(cháng)較短，而障礙物又比波長(cháng)大得多，這時(shí)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(gè)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(lái)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(fā)動(dòng)機在引擎蓋下方，因此無(wú)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(huì )有效降低發(fā)動(dòng)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(jué)。