我国噪声与振动控制技术的成长历程

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我国噪声与振动控制技术的成长历程

文章出处：技术资讯网责任编辑admin 阅读量：发表时间：2021-08-26 15:31

噪声与振动控制的危害由来已久，只是到了现代才引起人们的广泛重视，在我国就更晚了。我国的噪声污染其实相当严重，大城市的噪声投诉曾占环境保护投诉的60%以上。多年来，我国虽然采取了很多噪声治理和管理措施，声环境有所改善，但是治理的速度落后于污染的速度。随着人们物质文化生活水平的提高及环境保护意识的加强，噪声污染投诉依然居高不下。根据每年环保部的《中国环境噪声污染防治报告》中提供的情况来看，工业噪声类占比约10%，建筑施工类噪声占50%，生活噪声占35%，交通噪声约占5%。

面对日益严重威胁人类生存环境的噪声污染,产生了噪声控制的各种技术—吸声、消声、隔声、隔振、阻尼、个人防护等,并得到了迅速的发展。
在吸声方面,标志着近代声学开始的著名的赛宾公式以及依林-努特生公式,加上室内波动理论、几何声学理论等,可以精确地计算和设计任何室内吸声减噪工程。多孔吸声材料、吸声结构、共振吸声结构、共振复合吸声结构等一批批地开发出来,并很快地应用于建筑声学音质控制工程和噪声控制工程。中科院资深院士、世界著名声学家马大猷教授发明了微穿孔板吸声结构并进行了深入的理论研究,将其应用在火箭发射工程中,在吸声结构的领域中开拓了新的阵地。
在消声方面,别洛夫和赛宾奠定了基础。20世纪70年代后,国内外研制出了大量实用的系列化阻性消声器、抗性消声器以及阻抗复合消声器。方丹群、孙家麒和潘敦银等通过实验研究给出了微穿孔板消声器气流速度与消声量的关系,研制出了多种微穿孔板消声器和复合消声器。章奎生研制成功的盘式消声器及其他消声器很快地变成系列化产品。马大猷、李沛滋等对小孔喷注消声器进行了卓有成效的理论研究工作。众多的声学工作者和工程师们将这些新技术应用到工程实践中,并成为系列化产品。冯瑀正、吴卫彬、吕玉恒、张敬凯、项端祈等也研制成功一系列消声器。在以上这些工作的基础上,我国消声器实现了组件化、系统化、商品化。
在隔声方面,国际上形成了建筑声学领域成熟的隔声理论和实践,如隔声质量定律以及一系列经验公式。在我国,中国建筑科学研究院建筑物理研究所对国产各种隔声构件进行了综合分析,给出了国产隔声构件传声损失总表。清华大学对石膏板等轻型结构进行了试验研究,探讨了层数、空气层厚度、龙骨类型、填充料等与隔声量的关系。同济大学声学研究所对上海近千户的隔声构件进行了调查,提出单层复合结构的准双层墙,可使隔声量有所增加,而重量却可减少1/3。北京市劳动保护科学研究所、中国科学院声学研究所、上海交通大学、上海工业院、中船总公司第九设计院、清华大学等则研制成功在工业噪声中的空压机、电动机、球磨机、冷冻机、燃气轮机、多种风机、玉器硏磨机、制钉机等的隔声罩及隔声间。
这一时期,赵松龄、吕如榆、冯瑀正、胡俊民、吴大胜、项端祈在吸声、隔声材料和结构的研究方面,程明昆、战嘉凯、刘克、孙吉民、程越在环境声学领域的研究方面,车世光、王季卿在城市建筑声学研究方面,张绍栋和应怀樵在声学和振动仪器的开发方面等,都进行了颇有成效的工作。
面对日益严重的噪声污染,国际标准化组织(1SO)和一些发达国家制定并颁布了系列噪声标准。20世纪70年代,方丹群组织了由北京市劳动保护科学研究所、北京市耳硏所、北京医学院、中科院心理所、北京市卫生防疫站等组成的大协作组,深入研究了噪声对听力、心血管、神经系统的影响。根据这一研究成果,为我国制定了第一个综合性的国家噪声标准—《工业企业噪声卫生标准》(试行草案),1979年8月由卫生部和国家劳动总局颁发,1980年1月1日开始试行。
接着,方丹群组建了更大的研究团队进行噪声与振动控制领域的深入研究工作。声学泰斗马大猷教授担任总顾问,噪声振动专家、医学专家如吴大胜、章奎生、孙家麒、陈潜、冯瑀正、张敬凯、陈道常、徐之江、虞仁兴、张书珍、李琳、张家志、方至、封根泉等参加了这一具有历史意义的工作。经过五年的努力,研究者对全国1034个工厂的11794个噪声源进行了测试分析,对62726个工人的噪声暴露状况进行了调查研究,深入探讨噪声的生理效应,特别是开展噪声对心、脑影响的电子计算机分析,得出:噪声级与脑电功能指数的线性关系;职业性噪声暴露耳聋阳性率与噪声级的关系;职业性噪声暴露神经衰弱症候群与噪声级的关系;噪声烦恼程度与噪声级的线性关系;噪声与电话通话干扰的关系。在以上基础上,给出了工业企业厂区内各类地点噪声标准,即工业企业噪声控制设计规范初稿。为了给这项噪声标准提供依据,规范编制组在全国13个省市40个企业组织进行了近百项噪声控制工作试点,控制工程实践涉及了风机、压缩机、内燃机、锅炉排气放空、球磨机、空气锤、剁齿机、绕线机、手动砂轮机、轴承钢球锉球机、光球机等噪声源,95%的项目达到了噪声降至90B(A)以下的要求。这一大规模的工程实践不仅为噪声控制设计提供了范例,同时进行了经济测算,治理费用可以承受。这样,几乎倾全国噪声界与相关工业界之力研究和编制的标准规范于1985年12月由中华人民共和国国家计划委员会正式批准并颁布,定名为中华人民共和国国家标准GB87-85《工业企业噪声控制设计规范》。这一标准经原主编单位北京市劳动保护科学研究所于2012年修订,现在标准号为GB50087-2013,名称仍为《工业企业噪声控制设计规范》。
20世纪80年代,另一个重要的综合性噪声标准—《城市区域环境噪声标准》,由中国科学院声学研究所主编,北京市劳动保护科学研究所、同济大学、北京市环境监测站参与编制,经国务院环境保护领导小组颁布,于1982年发布执行,1993年第一次修订,定名为GB3096-1993《城市区域环境噪声标准》和GB/T 14623—1993《城市区域环境噪声测量方法》。2008年第二次修订,将上述两个标准合二为一,成为现行的标准,即GB309-2008《声环境质量标准》。
噪声领域这一系列大规模的活动,使我国的噪声治理工作从单机单项进入整个工厂和区域环境综合治理的新阶段,由少数科研设计单位自发研究进入政府管理有章可循、有法可依的新阶段,使噪声控制从少数声学单位的科学研究发展到工程技术界广泛应用到工程实践和产品设计中的新阶段,噪声问题正式列入国家环境保护“四大重点”之一。
噪声控制工程界的学术活动也活跃起来。为了筹建全国性的环境保护和劳动保护学会的噪声振动专业委员会,以及发起全国性的噪声控制工程学术会议,在方丹群教授的发起和组织下,于1981年11月在浙江黄岩召开了筹备会议,参加会议的有方丹群、章奎生、吕玉恒、孙家麒、谢贤宗、陈潜、应汝才、董金英、程越、章荣发、俞达镛等。这次会议成立了两个全国性学会的噪声控制专业委员会,并决定于1982年9月在安徽黄山召开首届全国噪声控制工程学术会议(又称第一届全国环境噪声及控制工程学术会议)。黃山会议如期召开,有105个单位160余名代表参加,发表论文170多篇。马大猷院士在大会上作了题为《国外噪声控制新进展》的特邀报告,方丹群教授作了《我国噪声控制十年进展》报告,章奎生教授作了《国内外空间吸声体发展概况》报告。在此之后,每2~3年召开一次全国性学术会议,从1981年筹备至2017年底,开了15届全国噪声与振动控制工程学术会议。据统计,共发表论文1650篇,出席人数2210人,前四届由方丹群教授主持,后几届先后由李炳光、程明昆、章奎生、邵斌主持。马大猷院士有七届亲自赴会并作主题报告。全国性学术会议的召开,有力地促进了我国噪声与振动控制技术的发展、进步和提高。1987年,第十六届国际噪声控制工程学术会议( Inter-Noise87)在北京召开,马大猷院士担任大会主席,国内外声学专家齐聚北京,我国的噪声控制成就已引起了全世界同行的注意和重视。
20世纪80年代,噪声控制方面一批书籍相继出版。如LL. Beranek教授1971年出版的《 Noise And Vibration Control》, LL. Faulkner教授1976年出版的《 Handbook of IndustrialNoise Control》,C.M. Harris教授1979年出版的《 Handbook of Noise Control》。国内书籍有马大猷教授1983年出版的《声学手册》、1987年出版的《噪声控制学》,方丹群教授1978年出版的《空气动力性噪声与消声器》,方丹群、王文奇、孙家麒1986年出版的《噪声控制》,赵松龄教授1985年出版的《噪声的降低与隔离》,郑长聚、洪宗辉等1988年出版的《环境噪声控制工程》,吕玉恒等988年出版的《噪声与振动控制设备及材料选用手册》,任文堂1989年出版的《工业噪声和振动控制技术》,孙家麒等1989年出版的《振动危害和控制技术》等。以严济宽教授为主编的专业刊物《噪声与振动控制》1982出版至今。据不完全统计,新中国成立以来,我国出版的噪声和振动专业方面的著(译)作共计有375本,其中声学基础35本,手册术语24本,噪声控制122本,建筑声学95本,振动控制68本,声学测量31本。

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