厂房噪声预测的简易程序

关菲 李圣明 谢晓东

上海建科检验有限公司 上海 201108

引言

治理噪声的前提是对噪声做出比较准确的预测与评估。由于噪声预测评估方法和噪声治理技术选用的复杂性高，噪声控制专业技术人员少，噪声的综合防治形势依然严峻[1-2]。目前市面上专业门槛相对较低的噪声预测软件如Odeon﹑Cadna/A等，仍需要使用者具备一定的声学专业知识或CAD建模技能。这使得企业管理人员或非专业技术人员在遇到噪声问题时常常无所适从。

针对上述问题，我们设计了一套适用于非专业人员使用的厂房噪声预测程序。经实测对比，软件的结果较为准确，可以为工业企业生产性噪声控制提供依据。

1 理论基础

1.1 声波基本原理

无限大空间中球面波的声功率级与声压级之间的关系为：

不同声源的叠加，声压级按以下公式计算：

由式（1）和（2）可以得到噪声控制的一般方法：将噪声源远离，降低声源源强，对高噪声设备进行控制。

1.2 声源源强获取

对空间噪声分布进行仿真，首先要确定声源源强。简易预测程序提供了两种获取源强的方法：一是机器铭牌法，二是简易实测法。

1.2.1 机器铭牌法。机器铭牌法是获得源强最简单快捷的方法。一般在设备说明书或铭牌上，会标有声功率级。如果能查到相关信息，可直接写入程序进行计算。

1.2.2 简易实测法。按标准进行检测并获取噪声源的声功率级，是一个复杂的过程，对于非专业人士不友好，如GB/T 3768-2017或GB/T 3767-2016等方法。本简易计算程序中，将噪声源简化为点声源，在其附近选择1个测点读取噪声值，再根据测试距离，利用式（3）推算源强。虽然经过了许多简化，仍能在一定程度上反应该设备的源强。

2 程序框架及计算流程

获得噪声源源强后，可以通过噪声预测程序获得房间内的声场分布，计算流程如图1所示。

图1 噪声预测程序流程图

输入源强后，需判断是否有隔声罩，如果有，则将辐射到外界的强度做以下处理：

此时原声源源强被衰减后的源强替代，然后对声源和接收点编号。

接着计算n号测点对m号接收点的声压级。声压级分为直达声压级与混响声压级，分别为：

当声波被声屏障阻挡时，计算声屏障的插入损失，将直达声减去，再与混响声能叠加，形成经声屏障衰减过的接收点。

当声波不受其他表面阻挡，接收点的声压级即为式（5）与式（6）的叠加。

混响声能的计算涉及厂房的平均吸声系数，按表1进行估算。

表1 不同房间特征下的平均吸声系数[3]

程序自此开始迭代，最终在每个接收点都获得n个噪声值。再将这些噪声值按式（2）进行叠加，得到每个接收点的声压级，进而输出噪声分布图。

3 预测与实测结果比对

为验证程序预测结果的准确度，对某鼓风机车间内的噪声进行实测，利用实测结果绘制的噪声图与预测程序获得的噪声图进行比较。

车间尺寸为20m×54m×6m。对车间进行网格划分，分别在网格中央位置，距地面1.5m高度进行噪声测量并绘制噪声图，如图2（a）所示。再利用厂房噪声预测程序对鼓风机车间噪声进行仿真，仿真结果如图2（b）所示。

图2 车间噪声图

可以看出，大部分区域噪声级的误差在3dB以内，仅在远端右下角处，噪声偏差达到6dB。原因是该车间为半开放车间，在此位置为敞开式结构，声音向外传出而无反射。软件目前尚不能很好地对部分敞开区域做更好的处理，与实际造成偏差，但总体结果尚能接受。

除了原始声场模拟，还利用软件进行了加装声屏障时的模拟，如图3所示。可以看出，在靠近声源处添加声屏障后，声屏障背面噪声级降低了3~6dB，符合该降噪措施的一般降噪规律。

图3 有声屏障时的预测结果

4 结束语

简易厂房噪声预测程序提供了一套简易的计算和仿真方法，为需要进行厂房噪声评估及噪声控制的非专业人员提供了一种成本低﹑易上手﹑精度好的评价手段。随着软件的推广应用，将为更多的厂房噪声治理问题提供服务，保障广大职工的劳动卫生安全。