¿Cuáles son los peligros del ruido?
Desde la década de 1950, con el desarrollo de la industria y el transporte modernos, el problema de la contaminación acústica se ha vuelto cada vez más grave y se ha convertido en una de las cuatro principales contaminaciones ambientales del mundo (contaminación acústica , contaminación del agua, contaminación del aire y contaminación por desechos sólidos), que amenaza gravemente la salud física y mental de las personas y el medio ambiente. Algunos datos muestran que las personas expuestas a entornos con mucho ruido durante mucho tiempo desarrollarán fatiga auditiva (como la sordera inducida por el ruido en los informes clínicos), fatiga, ansiedad, irritabilidad y otros síntomas. El ruido puede provocar disfunción del sistema nervioso, acelerar el envejecimiento del corazón e incluso provocar directamente determinadas enfermedades (como enfermedades del sistema nervioso y del sistema cardiovascular, etc.). En el ámbito industrial, el ruido fuerte puede provocar fatiga acústica de máquinas, equipos y algunos industriales. Los efectos a largo plazo acortarán su vida útil e incluso provocarán accidentes de producción. Además, el impacto del ruido siempre ha sido una preocupación en el ámbito militar. Los problemas de ruido afectarán el rendimiento en combate de algunas armas técnicas. Por ejemplo, se utiliza en armas como torpedos, minas, submarinos y buques de superficie. El ruido propio excesivo no solo afecta el trabajo de su propio sistema de dioses y reduce su alcance efectivo, sino que también reduce su ocultación, que es el factor más importante que conduce a los ataques enemigos.
Expertos en control de ruido como Fang Danqun, Tian Jing, Zhang Bin y Sun Jiaqi acordaron unánimemente que el plan de protección ambiental "Duodécimo Plan Quinquenal" se llevó a cabo en el Foro Ambiental Mundial de Científicos Chinos celebrado en Shanghai desde 5 al 7 de mayo de 2010. Se debe prestar atención a los problemas de ruido. Después de repetidas discusiones, se redactaron las "Recomendaciones y llamamientos de expertos nacionales y extranjeros en control de ruido sobre el fortalecimiento de la gestión y el control del ruido ambiental en el "Duodécimo Plan Quinquenal" de protección ambiental nacional". El llamamiento señala que con el desarrollo de la industria y el transporte modernos, la contaminación acústica se ha vuelto cada vez más grave y se ha convertido en uno de los peligros públicos importantes en los tiempos modernos. Se ha informado en Nueva York, Londres, Tokio y otras ciudades que las quejas por ruido ocupan el primer lugar entre varios casos de contaminación ambiental cada año. La contaminación acústica en mi país también es bastante grave. Según las estadísticas de peticiones ambientales de 2001 a 2008 en la "Cronología de Estadísticas Ambientales de China de 2008", el número de peticiones sobre ruido y vibraciones ocupó el primer lugar en 2001-2006 y el segundo en 2007-2008, ligeramente por debajo del número de peticiones sobre contaminación del aire. De vez en cuando se producen disputas, conflictos y protestas colectivas provocadas por la contaminación acústica, que incluso provocan víctimas. Los resultados de la "Encuesta de satisfacción pública sobre las condiciones ambientales" publicada en el "Anuncio del estado ambiental de China" de 2009 muestran que "la mayor satisfacción del público encuestado con las condiciones ambientales urbanas y rurales es la calidad del agua potable, y la más baja es el ruido ambiental y la eliminación de basura". ". Por tanto, el problema del ruido ya no es un simple problema medioambiental urbano, sino también un grave problema en las zonas rurales. El problema del ruido se ha convertido en un problema social que restringe la mejora de la calidad de vida de las personas y afecta la construcción de una sociedad armoniosa.
2010 12 15 El Ministerio de Protección Ambiental, la Comisión Nacional de Desarrollo y Reforma, el Ministerio de Ciencia y Tecnología, el Ministerio de Industria y Tecnología de la Información, el Ministerio de Vivienda y Desarrollo Urbano-Rural y otros departamentos del Consejo de Estado emitieron conjuntamente los dictámenes orientativos "Sobre el fortalecimiento de la prevención y el control de la contaminación acústica ambiental para mejorar la calidad de los entornos acústicos urbanos y rurales". El documento señala que con el desarrollo de la economía y la sociedad, el impacto de la contaminación acústica ambiental en China se ha vuelto cada vez más prominente y las disputas sobre la contaminación acústica ambiental ocurren con frecuencia. Resolver el problema de la contaminación acústica ambiental es un requisito inevitable para implementar el concepto de desarrollo científico y tecnológico y construir una civilización ecológica. También es una parte importante de la exploración de un nuevo camino para la protección ambiental en China. El artículo 23 del documento enfatiza: Fortalecer la investigación y el desarrollo científico y tecnológico, aumentar el apoyo a la investigación y el desarrollo de tecnologías de mejora de la calidad del entorno acústico y aprovechar al máximo la base de investigación sobre ruido y vibraciones de las instituciones de investigación científica, universidades y empresas pertinentes a través de Planes de ciencia y tecnología, apoyándose en las autoridades de la industria, Investigación de tecnología de control de ruido.
Por tanto, el control del ruido es una línea de investigación digna de atención, tanto en el ámbito militar como civil. Cómo reducir eficazmente el ruido en el entorno de control es un problema urgente al que nos enfrentamos.
1.2 Método de control pasivo del ruido
El llamado control de ruido consiste en utilizar varios principios de control de ruido para reducir o eliminar el ruido dañino en función de la naturaleza del objeto controlado, el trabajo ambiente y los requisitos de control de los efectos del ruido. Estratégicamente, el control del ruido puede comenzar desde tres aspectos: fuente de ruido, ruta de propagación del ruido y receptor de ruido. El control de ruido tradicional utiliza métodos de control pasivo como absorción, aislamiento, amortiguación y silenciamiento estructural. Su mecanismo de reducción de ruido consiste en atenuar la energía sonora mediante la interacción entre las ondas sonoras del ruido y los materiales o estructuras acústicas, lo que se denomina control pasivo del ruido.
1.2.1 Absorción de sonido y reducción de ruido
La absorción de sonido y reducción de ruido se utiliza principalmente para la reducción del ruido en interiores. Se refiere al método de utilizar materiales fonoabsorbentes o absorber energía sonora. para reducir la intensidad del ruido. El rendimiento de absorción acústica de un material o estructura absorbente de sonido generalmente se define como la relación entre la energía sonora absorbida y la energía sonora incidente total, es decir, EI-energía sonora incidente en la fórmula a=E a/E EA; -sonido absorbido por el material o estructura capaz.
El coeficiente de absorción acústica a es siempre inferior a 1. Cuanto mayor es a, más energía sonora se absorbe, lo que indica que el rendimiento acústico del material o estructura es mejor.
Los materiales fonoabsorbentes habituales se refieren principalmente a materiales fonoabsorbentes porosos, como lana de vidrio, lana de roca, espumas plásticas, etc. El mecanismo de absorción del sonido consiste en que los materiales porosos tienen una gran cantidad de pequeños poros y agujeros interconectados. Cuando las ondas sonoras inciden sobre materiales porosos, las ondas sonoras pueden ingresar al material a lo largo de los poros, provocando vibraciones de las moléculas de aire en los poros. Debido a la resistencia viscosa del aire y la fricción entre las moléculas de aire y la pared del agujero, la energía del sonido se convierte en energía térmica por fricción para absorber el sonido.
Para las estructuras que absorben el sonido, es posible que el material en sí no tenga propiedades de absorción del sonido obvias, pero después de un procesamiento mecánico simple y tratamientos superficiales como perforación y ranurado, el material se puede convertir en una estructura con aislamiento acústico. propiedades absorbentes.
Como paneles de yeso perforados, absorbentes de sonido espacial, cuñas absorbentes de sonido, etc.
En talleres, fábricas, pasillos de aeropuertos y otros lugares, cuando las ondas sonoras se propagan en el interior, se reflejarán en obstáculos como paredes, techos y suelos, formando un campo sonoro reverberante. Al disponer materiales que absorban el sonido en el interior, se puede absorber el sonido de reverberación y reducir el ruido interior. La cantidad máxima de reducción de ruido puede alcanzar 10~15dB.
1.2.2 Aislamiento acústico y reducción de ruido
Sellar fuentes de ruido como máquinas y equipos que generan ruido en un espacio pequeño y aislarlas del entorno circundante para reducir el impacto del ruido. sobre el medio ambiente. Se llama Para aislamiento acústico. Las barreras de aislamiento acústico y las campanas de aislamiento acústico son los dos diseños principales. Otras estructuras de aislamiento acústico incluyen salas de aislamiento acústico, paredes de aislamiento acústico, cortinas de aislamiento acústico, puertas de aislamiento acústico, etc.
Las barreras acústicas se utilizan principalmente para bloquear la transmisión del sonido directo. Se inserta un dispositivo entre la fuente de sonido y el receptor para proporcionar una atenuación adicional significativa de la propagación de la onda sonora, reduciendo así el impacto del ruido en un área determinada donde se encuentra el receptor. Las barreras acústicas se utilizan principalmente en exteriores. A medida que la contaminación acústica del tráfico se vuelve cada vez más grave, algunos países han adoptado diversas formas de barreras para reducir el ruido del tráfico. Las instalaciones de barrera acústica junto a las vías del ferrocarril pueden reducir el impacto del ruido generado por los trenes en los residentes.
Las cubiertas insonorizadas se utilizan para bloquear el ruido procedente de fuentes sonoras como maquinaria y equipos. Puede estar integrado en la carcasa de la máquina o puede ser una tapa independiente de la máquina. Los cerramientos acústicos suelen ser una combinación de aislamiento acústico, absorción acústica, amortiguación, aislamiento de vibraciones, ventilación y atenuación del sonido. La cubierta de aislamiento acústico se compone principalmente de una placa de cubierta, pintura amortiguadora y una capa absorbente de sonido. Su estructura puede cerrarse completamente y dejar las aberturas, válvulas u orificios de observación necesarios. Los pequeños recintos insonorizados sólo miden unos pocos centímetros, mientras que los más grandes pueden llegar a medir decenas de metros de altura. Los recintos antiruido en los talleres de las fábricas encierran las máquinas que generan ruido en espacios específicos para reducir el daño auditivo causado por el ruido de las máquinas a los trabajadores que operan en el taller.
1.2.3 Reducción de ruido del silenciador
El silenciador es un dispositivo que evita la propagación del sonido y deja pasar el flujo de aire. Es una medida importante para eliminar el ruido aerodinámico. Los silenciadores generalmente se instalan en los canales de flujo de aire o en los sistemas de admisión y escape de equipos aerodinámicos (como sopladores, compresores de aire, escapes de calderas, generadores, bombas de agua y otros equipos más grandes) para reducir el ruido.
Según el mecanismo de eliminación de ruido, los silenciadores pasivos se pueden dividir en silenciadores resistivos, silenciadores reactivos, silenciadores compuestos de impedancia, silenciadores de placa microperforada, silenciadores de orificios pequeños, etc.
① Los silenciadores resistivos utilizan principalmente materiales porosos que absorben el sonido para reducir el ruido. Los materiales absorbentes del sonido se fijan en la pared interior del canal de flujo de aire o se disponen de cierta manera en la tubería para formar un silenciador resistivo. Cuando las ondas sonoras ingresan al silenciador resistivo, parte de la energía sonora se frota en los poros del material poroso, se convierte en disipación de energía térmica y es debilitada por las ondas sonoras del silenciador.
②El silenciador reactivo consta de un lumen con una interfaz repentina, similar a un filtro acústico. Cada cámara con tubos es una rejilla de filtros y tiene su propia frecuencia natural. Cuando las ondas sonoras con varios componentes de frecuencia ingresan al primer tubo corto, solo las ondas sonoras con ciertas frecuencias cercanas a la frecuencia natural de la primera malla pueden pasar a través de la malla y alcanzar la segunda hebilla del tubo corto, y las ondas sonoras con otras frecuencias no pueden pasar. la malla. Solo puede reflejarse de un lado a otro en una habitación pequeña, por eso llamamos filtro acústico a esta estructura que filtra las ondas sonoras. Al seleccionar los tubos y cavidades adecuados, se puede filtrar el ruido con algunos componentes de frecuencia para eliminar el ruido.
③El silenciador compuesto de impedancia se compone de una estructura de resistencia y una estructura de reactancia combinadas de cierta manera.
④Los silenciadores de placa microperforada generalmente utilizan placas de metal puro con un espesor de menos de 1 mm y utilizan brocas comerciales con aberturas de menos de 1 mm para perforar, con una tasa de perforación del 1% al 3%. Al seleccionar diferentes tasas de perforación y diferentes profundidades de cavidad, se puede controlar el rendimiento espectral del silenciador para lograr buenos efectos de silenciamiento dentro del rango de frecuencia requerido.
⑤La estructura del silenciador de orificio pequeño es un tubo recto con un extremo cerrado y se perforan muchos orificios pequeños en la pared del tubo. El principio del silenciador de orificio se basa en el espectro del ruido del chorro. Si el área total de la boquilla se mantiene constante y en su lugar se utilizan muchas boquillas pequeñas, cuando el flujo de aire pasa a través de la boquilla, el espectro del ruido del chorro se moverá a una frecuencia alta o ultraalta, lo que reducirá significativamente la Componente de sonido audible en el espectro, reduciendo así el impacto en la boquilla y el daño humano.
1.3 Métodos de control de ruido
En general, los métodos de control pasivo anteriores tienen mejores efectos de control sobre el ruido de frecuencia media y alta, pero tienen poco efecto sobre el ruido de baja frecuencia, y Estos métodos tienen deficiencias como instalación y mantenimiento, equipo pesado y gran tamaño. Por lo tanto, la gente comenzó a buscar nuevos métodos de control para compensar las deficiencias de los métodos de control pasivo, y surgió la tecnología de control activo de ruido (ANC). En teoría, el control activo de ruido (también llamado control activo de ruido) puede lograr una alta reducción de ruido en el rango de baja frecuencia. Al mismo tiempo, todo el sistema puede hacerse más pequeño, más fácil de diseñar y controlar y tiene una gran sensación de superioridad.
1.3.1 El principio básico del control activo del ruido
El principio básico del control activo del ruido se basa en el principio de interferencia destructiva de las ondas sonoras, que fue propuesto por el físico alemán Paul L e u g en 1933 Propuesto y patentado por primera vez en Alemania y Estados Unidos en 1933 y 1936 respectivamente.
El control activo del ruido de las tuberías en la patente de L e u g se basa en el principio de interferencia destructiva de las ondas sonoras, utilizando fuentes de sonido secundarias añadidas artificialmente para formar una interferencia destructiva entre las ondas sonoras emitidas por ellas y el Ondas sonoras emitidas por la fuente de ruido primaria original, para lograr la atenuación del ruido.
Los micrófonos se utilizan para detectar ruido y convertirlo en señales eléctricas, que son amplificadas por amplificadores y luego excitadas por altavoces. El altavoz produce una onda sonora secundaria con la misma amplitud que la onda sonora primaria pero con fase opuesta. Se anulan mutuamente. De esta manera se forma una zona silenciosa local detrás del tubo.
Para obtener buenos efectos de eliminación de ruido, es necesario determinar con precisión el tiempo necesario para que las ondas sonoras se propaguen desde el micrófono al altavoz, y el amplificador debe tener buenas características de frecuencia de radiación y frecuencia de fase. En general, se cree que el sistema Leug es el primer sistema de control activo de ruido anticipado, lo que sienta las bases teóricas para el desarrollo vigoroso de la reducción activa de ruido. Sin embargo, en la década de 1930, el nivel de la tecnología electrónica en ese momento no podía cumplir con los requisitos anteriores, por lo que el ideal de Leug no se realizó y quedó archivado durante casi 20 años.