噪声的危害及预防
20世纪50年代以来，随着现代工业和交通运输的发展，噪声污染问题日益严重，已成为世界四大环境污染(噪声污染、水污染、空气污染和固体废物污染)之一，严重威胁着人类的身心健康和生活环境。有资料表明，人长期暴露在高噪声环境中，会出现听力疲劳(如临床报道的噪声性耳聋)、疲劳、焦虑、易怒等症状。噪音会使神经系统功能紊乱，加速心脏衰老，甚至直接导致某些疾病(如神经系统和心血管系统疾病等。).在工业领域，强噪声会导致机器、设备和一些工业结构的声疲劳，长期作用会缩短其使用寿命，甚至导致生产事故。此外，噪声的影响在军事领域一直受到关注，噪声问题会影响一些技术武器的作战性能。例如用于鱼雷、水雷、潜艇、水面舰艇等武器。，过大的自身噪音不仅影响自身神系统的工作，降低其有效射程，还会降低其隐蔽性，这是导致敌人攻击的最重要因素。
方丹群、田静、张斌、孙佳奇等噪声控制专家在2010年5月5日至7日在沪举行的全球华人科学家环境论坛上，一致认为“十二五”环保规划应重视噪声问题。经过反复讨论，起草了《国内外噪声控制专家关于国家环境保护“十二五”规划中加强环境噪声管理和控制的建议和呼吁》。呼吁指出，随着现代工业和交通运输的发展，噪声污染日益严重，已成为现代重要公害之一。纽约、伦敦、东京等城市都有报道，每年的各类环境污染案件中，噪声投诉量居首位，我国的噪声污染也相当严重。根据《2008年中国环境统计年表》中2001-2008年的环境信访统计数据，2001-2006年噪声和振动信访数量排名第一，2007-2008年排名第二，略低于空气污染信访数量。噪声污染引发的纠纷、冲突和群体性抗议时有发生，甚至导致人员伤亡。2009年《中国环境状况公告》公布的“环境状况公众满意度调查”结果显示，“受访公众对城乡环境状况满意度最高的是饮用水水质，最低的是环境噪声和垃圾处理”。因此，噪音问题不再是简单的城市环境问题，也是农村地区的严重问题。噪声问题已经发展成为制约人们生活质量提高、影响和谐社会建设的社会问题。
2010 12 15环境保护部、国家发展改革委、科技部、工业和信息化部、住房和城乡建设部等国务院部门联合发布《关于加强环境噪声污染防治改善城乡声环境质量的指导意见》。文件指出，随着经济社会的发展，中国环境噪声污染的影响日益突出，环境噪声污染纠纷频繁发生。解决环境噪声污染问题是落实科技发展理念、建设生态文明的必然要求，也是探索中国环境保护新道路的重要内容。文件第二十三条强调:加强科技研发，加大对声环境质量改善技术研发的支持力度，通过科技计划，依托行业主管部门，充分利用有关科研机构、高校和企业的噪声与振动研究基础，研究噪声控制技术。
因此，无论在军事领域还是民用领域，噪声控制都是一个值得关注的研究方向。如何有效地降低控制环境中的噪声是我们面临的一个迫切问题。
1.2噪声的被动控制方法
所谓噪声控制，就是根据被控对象的性质、工作环境和控制要求，运用各种噪声控制原理，降低或消除有害的噪声影响。在策略上，噪声控制可以从噪声源、噪声传播路径、噪声接收方三个方面入手。传统的噪声控制采用被动控制方法，如吸收、隔离、阻尼和结构消声等。其降噪机理在于通过噪声声波与声学材料或结构的相互作用来衰减声能，称为被动噪声控制。
1.2.1吸音降噪
吸声降噪主要用于室内降噪，是指利用吸声材料或吸收声能来降低噪声强度的方法。通常将吸声材料或结构的吸声性能定义为吸收的声能与总入射声能之比，即公式a=E a/E i中的EI-入射声能；EA-材料或结构吸收的声能。
吸声系数a始终小于1。a越大，吸收的声能越多，说明材料或结构的声学性能越好。
常见的吸声材料主要是指多孔吸声材料，如玻璃棉、岩棉、泡沫塑料等。其吸声机理在于多孔材料具有大量相互连通的微小孔隙和孔洞。当声波入射到多孔材料上时，声波可以沿着孔隙进入材料内部，引起孔隙中空气分子的振动。由于空气的粘滞阻力和空气分子与孔壁的摩擦，声能转化为摩擦热能来吸收声音。
对于吸声结构，材料本身可能不具有明显的吸声特性，但经过简单的机械加工和打孔、开槽等表面处理后，将材料制成具有吸声性能的结构。如穿孔石膏板、空间吸声器、吸声楔等。
在车间、工厂、机场大厅等场合，声波在室内传播时，会被墙壁、天花板、地板等障碍物反射，形成混响声场。通过在室内布置吸声材料，可以吸收混响声，降低室内噪声。最大降噪量可达10~15dB。
1.2.2隔音降噪
把产生噪声的机器设备等噪声源密封在一个小空间内，与周围环境隔离，以减少噪声对环境的影响，称为隔声。隔声屏障和隔声罩是两种主要设计，其他隔声结构包括隔声室、隔声墙、隔声帘、隔声门等。
声屏障主要用于阻挡直接声音的传播。在声源和接收器之间插入一个设施，使声波传播有显著的附加衰减，从而减弱接收器所在的某一区域的噪声影响。隔音屏障主要用于户外。随着交通噪声污染的日益严重，一些国家采用了各种形式的屏障来降低交通噪声。铁路旁的隔音屏障设施可以减少火车通过时产生的噪音对居民的影响。
隔音罩用于阻挡机器设备等噪声源发出的噪声。它可以与机器的外壳结合在一起，也可以是一个独立于机器的盖子。隔声罩通常是隔声、吸声、阻尼、隔振、通风和消声的组合。隔声罩主要由盖板、阻尼漆和吸声层组成，其结构可以完全封闭，可以留有必要的开口、阀门或观察孔。小型隔音罩的尺寸只有几厘米，而最大的可以高达几十米。工厂车间内的防噪声封闭设施将产生噪声的机器封闭在特定的空间内，以减少机器噪声对在车间内从事操作的工人的听力损害。
1.2.3消声器降噪
消声器是阻止声音传播而允许气流通过的装置，是消除气动噪声的重要措施。消声器通常安装在空气动力设备(如鼓风机、空气压缩机、锅炉排气口、发电机、水泵等排气口，以及其他较大的设备)的气流通道中或进排气系统中，以降低噪声。
根据消声机理，被动消声器可分为电阻式消声器、反应式消声器、阻抗复合消声器、微穿孔板消声器、小孔消声器等。
①阻性消声器主要利用多孔吸声材料来降低噪声。吸声材料固定在气流通道的内壁上或以一定的方式布置在管道中，构成了阻性消声器。当声波进入阻性消声器时，一部分声能在多孔材料的孔隙中摩擦，转化为热能耗散，被消声器的声波削弱。
②反应式消声器由具有突变界面的管腔组成，类似于一个声过滤器。每个带有管子的腔室都是过滤器的一个网格，并且具有自己的固有频率。当各种频率成分的声波进入第一短管时，只有靠近第一网片固有频率的某些频率的声波才能通过网片到达第二短管扣，其他频率的声波不能通过网片。它只能在一个小房间里来回反射，所以我们把这种对声波有过滤功能的结构称为声滤波器。通过选择合适的管子和腔体，可以滤除部分频率成分的噪声，达到消除噪声的目的。
③阻抗复合消声器由电阻结构和电抗结构按一定方式组合而成。
④微穿孔板消声器一般采用厚度小于1mm的纯金属板，用商业孔径小于1mm的钻头穿孔，穿孔率为1%~3%。通过选择不同的穿孔率和不同的空腔深度，可以控制消声器的频谱性能，使其在要求的频率范围内获得良好的消声效果。
⑤小孔消声器的结构是一端封闭的直管，管壁上钻有许多小孔。孔板消声器的原理是基于喷流噪声的频谱。如果保持喷嘴总面积不变，改用许多小喷嘴，当气流通过喷孔时，喷流噪声的频谱会向高频或超高频移动，使频谱中的可听声成分明显减少，从而减少对人的干扰和伤害。
1.3噪声的缘控制方法
总的来说，上述被动控制方法对中高频噪声有较好的控制效果，对低频噪声作用不大，且这些方法存在安装维护、设备笨重、体积庞大等缺点。因此，人们开始寻找新的控制方法来弥补被动控制方法的不足，于是有源噪声控制(ANC)技术应运而生。理论上，有源噪声控制(也称为主动噪声控制)可以在低频范围内实现高降噪。同时可以使整个系统变小，易于设计和控制，有很大的优越感。
1.3.1主动噪声控制的基本原理
有源噪声控制的基本原理是基于声波的相消干涉原理，由德国物理学家Paul L e u g于1933年首先提出，并分别于1933 N和1936在德国和美国获得专利。
L e u g专利中的管道噪声主动控制是根据声波相消干涉原理，利用人工添加的次级声源，使其发出的声波与原初级噪声源发出的声波形成相消干涉，实现噪声衰减。麦克风用于检测噪音，并将其转换为电信号，由放大器放大，然后由扬声器激发。扬声器产生与初级声波振幅相同但相位相反的次级声波。它们相互抵消。这样，在管道的下游形成了一个局部无声区。
为了获得良好的去噪效果，需要准确确定声波从麦克风传播到扬声器所需的时间，放大器要有良好的辐射频率和相频特性。一般认为L e u g系统是最早的前馈主动噪声控制系统，为主动消声的蓬勃发展奠定了理论基础。但在30年代，当时的电子技术水平还达不到上述要求，所以L e u g的理想没有实现，被搁置了近20年。