机械振动及噪声学

机械或结构在平衡位置附近的往复运动称为机械运动机械振动的分类方法

1.按振动系统的自由度数分类（单自由度系统振动，多自由度系统振动，连续系统振动）；

2.按振动系统所受的激励类型分类（自由振动，受迫振动，自激振动）;

3.按系统的响应分类（简谐振动，周期震动，瞬态震动，随机振动）；4,按描述系统的微分方程分类（线性振动，非线性振动）解决机械振动问题可采用理论分析和试验研究两种方法简谐振动可由下面三个参数唯一确定（三要素）振幅、周期（角速度或频率）和初相位声波是由生源振动引起的，这是声波与振动的联系；声波与振动也有区别，振动量只是时间的函数，而声波的波动量则不仅是时间的函数，同时还是空间的函数，声波波动量存在的空间称为声场机械噪声可以从噪声源与噪声传递的媒质去分类从声源形成的机理出发，机械噪声主要分为两大类一类是机械结构振动性噪声，另一类是流体动力性噪声按声波传递的媒质分类，噪声可以分为空气噪声和结构噪声从噪声的定义知道，可从声源、路径和受者三个环节控制机械噪声对机械噪声的控制，最根本的办法是对噪声源本身的控制不需要使用额外的能源的噪声控制办法，如戴耳塞、耳罩或头盔以及建造隔声控制室，以上称为噪声被动控制；可利用声的波动性，根据声波干涉原理，由电子线路产生一个与噪声相位相反的声波，通过声波的干扰抵消噪声，达到降低噪声的目的，这是噪声的主动控制办法振动系统离散化的力学模型由质量元件、弹性元件和阻尼元件组成，它们是理想化的元件完全确定系统在任何瞬时位置所需的独立坐标数称为自由度单自由度系统振动微分方程的建立有两种方法一种是力学，利用牛顿第二定律和质系动量矩定理；另一种是能量法，利用能量守恒定律在矩阵形式表示的方程组中，如果质量矩阵和刚度矩阵不全是对角矩阵，这时称振动微分方程组中的坐标有耦合若矩阵是非对角矩阵，称为动力耦合或惯性耦合，而刚度矩阵是非对角矩阵，称为静力耦合或弹性耦合所谓解耦是指通过坐标变换使系统振动微分方程组的质量矩阵和刚度矩阵都转变为对角矩阵使振动微分方程组解耦的坐标称为主坐标有阻尼单自由度系统受迫振动稳态响应的特性如下

1.简谐振动，系统在简谐激励下的响应是简谐的

2.受迫振动频率与激励的频率w相同

3.受迫振动的振幅与初始条件无关

4.增加阻尼可以有效的抑制共振时的振幅，但阻尼尽在共振区附近作用明显，在共振区以外，其作用很小

5.相位特性和振幅一样，相位中也仅为仍和J的函数所谓隔振，就是在振源和设备或其他物体之间用弹性或阻尼装置连接，使振源产生的大部分能量由隔振装置吸收，以减小振源对设备的干扰隔振可分为两类一类为主动隔振（积极隔振）；另一类为被动隔振（消极隔振）声波波动方程（简称声波方程）是描述声波波动的数学形式，是声波动量（又称声场变量,如声压、质点振速等）的控制方程描述声场的基本物理量除了声压p以外还有三个质点振动速度u,密度增量夕和温度增量T、根据流体介质的守恒原理和关于声波动的基本假设可以推导出关于三个声波动量相互关系的三个基本方程运动方程，连续方程，状态方程声波的传播过程伴随着声能量的传播，与声场能量有关的物理量有声强、声能量密度和声功率声波传播的过程中，所有振动幅度和相位相同的点组成的面称为波阵面（或波前）距离每增加一倍，声压级降低6dB,这是单极子声源辐射声场的另一个特征当声波遇到障碍物或不同介质的界面时，会出现反射、透射和绕射的现象在（x=0）的界面上，声波应该满足的条件是声压和界面法向质点振速的连续性，此种条件是界面稳定存在前提-------------------P185,图

7.7由于波振面扩大而导致声场变弱的情况，称为声波的几何衰减；声波在实际介质中传播，由于介质存在粘滞性，而有一部分声能量会被界质吸收，转变为热能，以至声波强度随传播距离增加而衰减，称为界质吸收衰减（或物理衰减）室内由生源发出的声波除直接到达各观察点的直达声外，由于房间壁面的反射和吸收作用，还有来自壁面的多次反射声，称为混响声混响声听起来就是直达声的延续，像是同一个声音，此现象称为混响现象如果直达声和第一次到达的反射声之间的时间间隔大于50ms,且反射声足够大，听起来就像两个声音，就称为回声现象为了衡量房间里的混响特性，引入混响时间这一参数，它定义为房间内声场达到稳定后，突然终止声源发声（计时起点），室内声压级下降60dB所需的时间，记作160对于室内声场，声源产生声能量，而壁面（和空气介质）吸收声能量，当两者相等时，室内的声能量达到动态平衡，此时的声场称为稳态声场两列噪声为不相干波适用”能量相加法则”声压测量系统由传声器、放大器、滤波或计权器、记录仪、分析仪、检波器和显示器或表头等组成把传声器、前置放大器、放大器和具有分析功能的电子线路综合在一个仪器内，形成测量噪声声压最常用的仪器一一声级计两传声器的配置方法有面置式、并列式和背置式双传声器声强法主要的测量误差有以下三种

1.有限差分误差

2.近场误差

3.测量系统相位不匹配误差声强测量的应用

1.声功率现场测定

2.噪声源识别

3.声场中各种能量传递特性及能量流的测量描述噪声特性的方法可分为两类一类是把噪声单纯的作为物理干扰，用描述噪声客观特性的物理量来反映，这是对噪声的客观量度另一类涉及人耳的听觉特性，根据听者感觉到的刺激来描述，称为噪声的主观评价噪声控制的标准有1工业企业噪声卫生标准2,城市区域环境噪声标准

3.机动车辆允许噪声标准

4.船用柴油机允许噪声标准。