环保工程师知识点：声波的衰减

 　声源发出的噪声在媒质中传播时发生反射、折射和衍射等现象，其声压或声强将随着传播距离的增加而逐渐衰减。这些衰减通常包括声能随距离的发散传播引起的衰减、空气吸收引起的衰减、地面吸收引起的衰减、屏障引起的衰减和气象条件引起的衰减等，总衰减量可表示为：

 

　　（1）扩散引起的衰减

 

　　声源辐射噪声时，声波向四面八方传播，波阵面随距离增加而增大，这种由于扩散、声强随传播距离增加而衰减的现象称扩散衰减。

 

　　①点声源：点声源在各向同性的均匀介质中传播时，声波的形式是以声源为中心的球面波，在同一半径的球面上各点声波的相位相同。这种无指向性的声波，声强和声功率之间存在如下关系：位于刚性地面上的声源产生的声波，因只能向一半的空间辐射，其接收点的声强可如下式计算：

 

　　常温时球面声波扩散衰减的表达式为：为接收点的声压级；为声源的声功率级；为接收点到中心的距离；为修正系数，自由空间，半自由空间。

 

　　距声源中心半径分别为和的两点间的扩散衰减用声压级差表示为：如果声源具有指向性，则声波的扩散衰减可表示为：②线声源：若每单位长线状声源的声功率为，在距离声源为点上的声压与声功率的关系为：，用声压级表示为：，若声源无指向性，则，距离声源分别为和的两点间的声压级差，或者说扩散衰减量为：③面声源：矩形面声源的情况较为常见，但其计算较复杂。

 

　　（2）空气吸收引起的衰减

 

　　声波传播时空气吸收衰减产生的原因是，声波在空气中传播时，空气中相邻质点的运动速度不同会产生黏滞力，将使声能转变为热能消耗掉。声波传播时，空气介质发生压缩和膨胀的周期变化，相应的发生温度的升高和降低，温度梯度的出现，将导致热传导方式的热交换，从而使声能转化为热能。空气中主要的分子是双原子的氧分子和氮分子，一定状态下空气分子转动或振动时存在固有频率。无声时介质分子微观运动处于一种动态平衡状态，当有声扰动且声波频率接近分子微观运动的频率时，使能量转化平衡被打破，建立新的平衡需要一定的时间，此种由原来平衡到建立新的平衡的过程为"热驰豫过程"，将使声能耗散而使声强衰减。上述原因使得声波在空气中传播时出现衰减，即空气吸收衰减，衰减与空气温度、湿度和声波频率有关。

 

　　因空气吸收而引起的声强随距离的指数衰减关系为：

 

　　①雪、雨、雾的影响

 

　　②温度梯度的影响

 

　　③风场的影响

 

　　④地面效应的影响