声学领域奇妙而有趣的噪声控制技术

    噪声是干扰和影响人们正常工作、生活、学习的声音，随着社会生产水平和人民 物质文化生活水平的不断提高，人们对从各方面控制和消除噪声的要求越来越强烈， 因此降低噪声，是环境保护和劳动保护的一项重要课题。
　   目前，国外在噪声治理方面进展较快，提出了一系列奇妙的噪声控制技术，有些 早已付诸实施，效果甚佳。美国等一些国家的专家提出的“反噪声”技术就是十分新 颖的。美国希格比教授利用这一技术，成功地处理了大柴油机的低频噪声振动。即用 一组传感器将检测到的柴油机噪声信号输入计算机，然后，计算机对这种声音进行分析并把“反噪声”信号通过一组密布在发动机表面的喇叭发送出来，这样柴油机就完全“沉寂”了。国外一些电气公司最近还研制了一种特制耳机，这种耳机由一个微型的拾音器和一个通话器组成。进入耳机的声音由拾音器送入一个小小的电气箱里接受分析，并测出了它的噪音成份类型。这时便产生一个“反噪声”信号，这个信号与噪声的频率一致，但声波相位恰恰相反。两者由于干涉而相互抵消。使用这种特制的耳机，可将噪声降低到５０分贝左右。这种耳机在美国和欧洲至少有６家公司正在销售，已广泛用于航空上。美国威斯康星州一厂家已生产出一种可放在空气管道中，以减轻工业电风扇和加热器叶片及空调系统噪声的反噪声装置。纽约的反噪声专家前不久宣称，他们为汽车制造的电子消声器，能在不减弱发动机性能和燃烧率的情况下抑制发动机的隆隆声。加州一研究小组研制了一种电子计算机操作的消声器，能够消除电话机上的噪声。日本最近研制的一套“主动噪声控制”系统，可从汽车座位下的扬声器中发出一 种人耳难以感觉的声波，将发动机的噪声抵消。即当汽车行驶时，发动机噪声会随道 路条件和汽车速度而发生变化，所以这一系统中的电脑将及时计算消除发动机噪声所需要的声波频率。火车在铁轨上运行时，产生的噪声频率也是较高的。英国为了消除这种噪声，目前研究了两种方法：一是改用“安全铁轨”，二是阻尼铁路振动。研究的“安静铁轨”高度只有１１０毫米，比一般的铁轨低５０毫米，并适当减少铁轨的横截面。当铁轨高度降低和减少了横截面后，也就是降低了其作为声能辐射的效率，从而能把噪声减少到５分贝。所谓阻尼铁路振动，就是用一种金属层底基弹性夹层材料来衬垫铁轨。当该弹性材料受剪切力作用时，就会吸收能量和吸收多个波号的恒定比例的声能。因此，通过它的短波来阻尼高频噪声，效果较好。另外，在火车轮上敷上阻尼，并把火车轮的直径缩小，提高谐振频率，也可把噪声降低。 挪威政府最近生产了一种“消声水泥”，并用此种水泥建造了无噪声公路。这种无噪声公路是双层结构，上层较薄，厚约４０毫米，以“湿压器”的施工工艺铺在厚度约２００毫米的底层上。基础可以是砾石或原路面。凸露的颗粒路面不折光，颜色与环境十分相宜，视觉舒适，比普通水泥公路使用寿命更长，可达８０年；比热轧沥青路面噪音低３－５分贝，且施工工艺快，铺后２４小时就可使用。德国科学家曾提出了建造公路噪声吸能墙的设想。从理论上讲，这种设想是可行 的，即用特种材料在公路两侧建造这种墙，吸收交通噪声，并设法使噪声转化为电 能。这个设想只是投资过大，一时实现有点困难。但这个设想一旦实现，将可以满足公路照明灯、信号指示灯用电的需要。
　   日本为了改变汽车喇叭的噪声，在汽车上安装了不少五花八门的“新潮喇叭”， 有的可奏一段名曲，有的则摹拟吹奏乐器的音色，使人们听了不觉厌烦，并乐于接受。凡是到过日本的人都知道，在横滨车站的背后，有一座初看并不起眼的桥梁，但是当人们过桥时，该桥就会发出清脆悦耳的声音，犹如细雨的“沙沙”之声，因而人们称之为“细雨桥”。原因，桥栏杆安装有传感器，能将行人过桥时所产生的振动转化为机械运动，有规律地敲击金属片，让人聆听到一阵阵动人心弦的乐音，心中便漾满了诗情画意。据有关资料介绍，有许多国家也仿效日本修建了不少“细雨桥”，在一定程度上减轻了令人厌恶的交通噪声。