噪声课程设计-

目 录

第一章 绪论 ...................................................................................................... 1 1.1设计题目 .................................................................................................. 1 1.2设计目的 .................................................................................................. 1 1.3设计要求 .................................................................................................. 1 1.4基本设计资料 .......................................................................................... 1 1.5内蒙古工业大学第一教学楼楼位置简介 .............................................. 2 第二章 声屏障设计概述 ...................................................................................... 3

2.1声屏障概述 .............................................................................................. 3 2.2声屏障设计程序 ...................................................................................... 3

2.2.1噪声保护对象的确定

............................................................... 3

2.2.2代表性受声点的确定 ................................................................... 3 2.2.3噪声标准 ....................................................................................... 4 2.2.4声屏障设计目标值的确定2.2.5位置的确定

....................................................... 4

............................................................................... 5

....................................................................... 5

2.2.6几何尺寸的确定2.3声学原理

.............................................................................................. 5

2.3.1绕射 ............................................................................................... 6 2.3.2透射 2.3.3反射

........................................................................................... 7 ........................................................................................... 7

2.3.4 插入损失 ...................................................................................... 7

第三章 声屏障的设计与计算 .............................................................................. 8

3.1声源特性 .................................................................................................. 8

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3.2绕射声衰减计算 ...................................................................................... 8

3.2.1无限长线声源，无限长声屏障3.1.2无限长线声源及有限长声屏障

............................................... 8 ........................................... 9

3.1.3三组方案的绕射声衰减量计算 ................................................. 10 3.2透射声修正量的计算 ............................................................................ 12 3.3反射声修正量 ........................................................................................ 13 3.4地面吸声衰减的确定 ............................................................................ 13 3.5声屏障实际插入损失 ............................................................................ 14 第四章 声屏障形状和材料的确定 .................................................................... 15

4.1声屏障形状 ............................................................................................ 15 4.2吸声材料的选择 .................................................................................... 15

4.2.1路面采用吸声沥青 ..................................................................... 15 4.2.2在教学楼墙体上粘贴吸声材料 ................................................. 15

总 结 .................................................................................................................... 17 参考文献 .............................................................................................................. 18 致 谢 .................................................................................................................... 19

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摘 要

环境噪声污染愈来愈受到人们的重视。隔声是噪声控制中最常用的技术之一。在声源和接受者之间插入一个设施，使声波传播有一个显著的附加衰减，从而减弱接收者所在的一定区域内的噪声影响，这样的设施就称为隔声屏障。

声波在传播过程中，遇到隔声屏障时，就会发生发射、透射、绕射三种现象。本设计是对内蒙古工业大学第一教学楼旁交通道路声屏障的设计。根据声屏障的位置、几何尺寸和材料结构的不同，设计声屏障，达到降噪的目的。

关键词：隔声屏障；声屏障设计；噪声；降噪效果

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Abstract

Environmental noise pollution is getting more and more attention. Noise is one of the most commonly used techniques in the noise control. Insert a facility in

between the sound source and the receiver, so that the acoustic wave propagation in a significant additional attenuation, which weakens the noise influence in certain areas where the recipient, such infrastructure is called the sound barrier.

Acoustic wave propagation in the process, encounter the sound barrier, will launch, transmission, diffraction three phenomena. The design is the design of road traffic noise barrier near the first teaching building of Inner Mongolia University of Technology. According to the sound barrier location, geometry and material structure, design of sound barrier, to achieve the purpose of noise reduction.

Keywords: sound barrier; sound barrier design; noise; noise reduction effect

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第一章 绪论

1.1设计题目

内蒙古工业大学第一教学楼道路声屏障设计

1.2设计目的

通过本课程设计环节的进行，目的是使我们通过对环境噪声控制技术基础课程学习的理论、原理部分有更深入的认识，培养学生的科学研究能力，在一定程度上具备分析问题和解决问题能力，具备简单的工程设计能力。通过简单的噪声控制技术的设计，培养我们设计能力，掌握基本的设计方法，学会查阅技术资料，树立正确的设计思想和严谨的工作作风。

内蒙古工业大学第一教学楼地理位置距公路较近，公路噪声对学生的影响较大，给学生的学习和生活带来了极大地不变，本次课设的任务就是在教学楼与公路之间建立声屏障，尽可能的减少公路噪声。

1.3设计要求

（1）结合我国相关标准，为该校区教学楼设计一声屏障；

（2）完成噪声敏感建筑物有关参数和使用标准的确定、声屏障设计和计算声屏障结构、材料及在两座建筑物之间的相对位置；声屏障的设计除了达到预期的降噪指标外，还应符合景观、结构、造价和养护等方面的要求。

（3）编写设计说明书；（字数不得小于5000字）

（4）绘制声屏障结构尺寸图，安装布置图（相对位置及尺寸图）。

1.4基本设计资料

根据道路交通噪声预测方法和区域环境噪声测量方法，实际测量该区域的噪声值见表1-1。

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表1-1 噪声实际测量值

预测点声级 预测点位置 测点垂直高度 昼间 一楼 二楼 三楼 四楼 1.4 5.7 9.5 13.6 76.4 66.6 70.8 71.2 夜间 68.2 65.0 66.3 68.2 1.5内蒙古工业大学第一教学楼楼位置简介

内蒙古工业大学西配楼西侧面临马路，双向四车道，路面为沥青路面，教学楼是四层教室和一层会议室。总长度为60米，楼高22米。楼边界与路面中心线距离为14米左右，车流量为1800辆/h，夜间1200辆/h，大型车与小型车比例为1：3，车速为60km/h。

公 路 北

空 地

教 学 楼

图1-1 第一教学楼平面布置图

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第二章 声屏障设计概述

2.1声屏障概述

在声源和接受者之间插入一个设施，使声波传播有一个显著的附加衰减，从而减弱接收者所在的一定区域内的噪声影响，这样的设施就就称为声屏障。

声波在传播过程中，遇到声屏障时，就会发生反射、透射、绕射三种现象。通常我们认为屏障能阻止直达声的传播，并使绕射声有足够的衰减，而透射声的影响可以忽略不计。因此，声屏障的隔声效果可以采用减降噪量表示，它反映了声屏障上述两种屏障透声的本领。声波只能从屏障上方绕射过去，而在其后形成一个声影区，人们可以感到噪声明显的减弱了，这就是声屏障的降噪效果。

声屏障的减噪量与噪声的频率、屏障的高度以及声源与接收点之间的距离等因素有关。声屏障的减噪效果与噪声的频率成分关系很大，对大于2000Hz的高频声比800-1000Hz左右的中频声的减噪效果要好，但对于25Hz左右的低频声，则由于声波波长比较长而很容易从屏障上方绕过去，所以效果就差。通常，声屏障对高频声可降低10-15dB。声屏障的高度，可根据声源与接收点之间的距离设计，屏障的高度增加一倍，则其减噪量可增加6dB，为了使减噪的效果较好，应尽量使声屏障靠近声源与接收点。

2.2声屏障设计程序

2.2.1噪声保护对象的确定

根据声环境评价的要求，确定噪声防护对象，它可以是一个区域，也可以是一个或一群建筑物。本设计选择内蒙古工业大学第一教学楼为保护对象。

2.2.2代表性受声点的确定

代表性受声点通常选择噪声最严重的敏感点，它根据道路路段与防护对象相对的位置以及地形地貌来确定，它可以是一个点，或者是一组点。通常，代表性受声点处插入损失能满足要求，则该区域的插入损失亦能满足要求。由于四个预测点中，一楼的噪声值最高，受影响最大，所以，本设计选择教学楼一楼为代表性受声点。昼间声级为76.4dB，夜间声级为68.2dB。

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2.2.3噪声标准

表2-1噪声标准值

类别 0 昼间 50 55 60 65 70 夜间 40 45 50 55 60 1 2 3 4 0类标准适用于疗养区、高级别墅区、高级宾馆区等特别需要安静的区域，位于城郊和乡村的这一类区域分别按严于0类标准5dB执行。

1类标准适用于以居住、文教机关为主的区域。乡村居住环境可参照执行该类标准。

2类标准适用于居住、商业、工业混杂区。 3类标准适用于工业区。

4类标准适用于城市中的道路交通干线道路两侧区域，穿越城区的内河航道两侧区域。穿越城区的铁路主、次干线两侧区域的背景噪声(指不通过列车时的噪声水平)限值也执行该类标准。

由此标准知，内蒙古工业大学第一教学楼属于1类标准区，而且昼间标准值为55 dB，夜间标准值为45dB

2.2.4声屏障设计目标值的确定

声屏障设计目标值的确定与受声点处的道路交通噪声值(实测或予测的)、受

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声点的背景噪声值以及环境噪声标准值的大小有关。

如果受声点的背景噪声值等于或低于功能区的环境噪声标准值时，则设计目标值可以由道路交通噪声值(实测或预测的)减去环境噪声标准值来确定。

由于昼间标准声级为55dB，夜间的标准声级为45 dB，所以，76.4-55=21.4 dB 68.2-45=23.2 因此此次设计的目标值为两者中比较大的目标值为23.2 dB

2.2.5位置的确定

根据道路与防护对象之间的相对位置、周围的地形地貌，应选择最佳的声屏障设置位置。选择的原则或是声屏障靠近声源，或者靠近受声点，或者可利用的土坡、堤坝等障碍物等，力求以较少的工程量达到设计目标所需的声衰减。本设计选择把声屏障设在公路和教学楼之间，分别距公路中心为9m，10m，11m，经计算后，选择把声屏障设在距公路中心11m处。

2.2.6几何尺寸的确定

根据设计目标值，可以确定几组声屏障的长与高，形成多个组合方案，计算 每个方案的插入损失，保留达到设计目标值的方案，并进行比选。本设计受声点高度为1.4m，声屏障的高度一般为3~6m，所以三组方案的高和长分别为：4m

L总和82.38m（15度夹角原理， =L+7.46A = 82.38m，L为保护对象长度），4.5m和.84m，5m和97.3m，经计算衰减量后，选择衰减量最大的为14.3dB，再加上从经济因素考虑，所以，本设计选择声屏障的高度为4m，长度为82.38m。

2.3声学原理

当噪声源发出的声波遇到声屏障时，它将沿着三条路径传播(见图2-1.a）：一部分越过声屏障顶端绕射到达受声点；一部分穿透声屏障到达受声点；一部分在声屏障壁面上产生反射。声屏障的插入损失主要取决于声源发出的声波沿这三条路径传播的声能分配。

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SS•AdB•RφR

图2-1 声波传播路径

SR

2.3.1绕射

越过声屏障顶端绕射到达受声点的声能比没有屏障时的直达声能小。直达声与绕射声的声级之差，称之为绕射声衰减，其值用符号△Ld表示，并随着Φ角的增大而增大(见图2-1.b)。声屏障的绕射声衰减是声源、受声点与声屏障三者几何关系和频率的函数，它是决定声屏障插入损失的主要物理量。

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2.3.2透射

声源发出的声波透过声屏障传播到受声点的现象。穿透声屏障的声能量取决于声屏障的面密度、入射角及声波的频率。声屏障隔声的能力用传声损失TL来评价。TL大，透射的声能小；TL小，则透射的声能大，透射的声能可能减少声屏障的插入损失，透射引起的插入损失的降低量称为透射声修正量。用符号ΔLt表示。通常在声学设计时，要求TL—△Ld≥10dB，此时透射的声能可以忽略不计，即△Lt≈0。TL—△Ld＜10dB，LtLd10lg(10Ld/1010TL/10)

2.3.3反射

当道路两侧均建有声屏障，且声屏障平行时，声波将在声屏障间多次反射，并越过声屏障顶端绕射到受声点，它将会降低声屏障的插入损失，由反射声波引起的插入损失的降低量称之为反射声修正量，用符号△Lr表示。由于本设计中，只在道路一边设声屏障，而且公路和教学楼之间没有任何障碍物，所以，本设计中不存在反射声修正量，即△Lr=0dB

2.3.4 插入损失

插入损失为绕射声衰减量减去透射声修正量和反射声修正量

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第三章 声屏障的设计与计算

3.1声源特性

3.1.1 时间特性

交通噪声是随时间起伏的声源。本设计中，采用等效A声级表示时间平均特性。

3.1.2 频率特性

交通噪声的频率特性在声屏障设计中是最重要的参数之一。交通噪声属于无限线声源，等效频率为500HZ。

3.2绕射声衰减计算

3.2.1无限长线声源，无限长声屏障

当声源为一无限长不相干线声源时，其绕射声衰减为：

 2 3(t1)10lg,2tt1)2ln(Ldt40f13c   （ 3-1 ）

23(1t)40f10lg,t1

3c(1t)tg4arc )   ( 1  t 式中：f— 声波频率，Hz；

δ= A+B-d为声程差，m； c—声速，m/s。

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3.1.2无限长线声源及有限长声屏障

△Ld仍由上式（3-1）计算。然后根据图2-2进行修正。修正后的△Ld取决于遮蔽角β/θ。图2-2 (b)中虚线表示：无限长屏障声衰减为8.5dB，若有限长声屏障对应的遮蔽角百分率为92%，则有限长声屏障的声衰减为6.6dB。

（a）

（b）

图3-1 有限长度的声屏障及线声源的修正图

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3.1.3三组方案的绕射声衰减量计算

（1）方案1

该受声点高度h1为1.4m，声源（车辆）平均高度的一半h2为0.8m，等

L总效频率为500Hz，声屏障总高度h 为4m,声屏障长 =L+7.46A = 82.38m，

声屏障距公路中心l1为11m，受声点距公路中心l2为14m。

Al1(hh2)112(40.8)211.45m

2B(l2l1)2(hh1)2(1411)2(41.4)23.96m

dl2(h1h2)2142(1.40.8)214m

2ABd1.41m

t40f405001.4127. 3c3340

2则根据公式得  3  ( t  1 ) 

32.44Ld10lg22ln(tt1)

设计声屏障为82.38米，角为180

2arctan

L总l2l1100%97.77%

则根据修正图查处，修正后的Ld14.3dB （2）方案2

该受声点高度h1为1.4m，声源（车辆）平均高度的一半h2为0.8m，等效

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L总频率为500Hz，声屏障总高度h为4.5m,声屏障长 =L+7.46A = .84mm，

声屏障距公路中心l1为10m，受声点距公路中心l2为14m。

Al1(hh2)102(4.50.8)210.66m

2B(l2l1)2(hh1)2(1410)2(4.51.4)25.06m

dl2(h1h2)2142(1.40.8)214m

2ABd1.72m

t40f405001.7233.72 3c33403(t21)则根据公式得 Ld10lg37.71

22ln(tt1)设计声屏障为.84m，角为180。

2arctanL总l2l1100%97.2% 则根据修正图查处，修正后的Ld13.9dB （3）方案3

该受声点高度h1为1.4m，声源（车辆）平均高度的一半h2为0.8m，等效频率为500Hz，声屏障总高度h为5m,声屏障长L =L+7.46A = 97.3m ，声屏障总距公路中心l1为9m，受声点距公路中心l2为14m。

Al1(hh2)92(50.8)29.93m

2B(l2l1)2(hh1)2(149)2(51.4)26.16m

dl2(h1h2)2142(1.40.8)214m

2ABd2.09m

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t40f405002.0940.98 3c33403(t21)则根据公式得 Ld10lg43.76

22ln(tt1)设计声屏障为97.3m，角为180。

2arctanL总l2l1100%96.66% 则根据修正图查处，修正后的Ld13.2dB

3.2透射声修正量的计算

因为三种方案的插入损失都达不到降噪要求，所以需要考虑隔声，常见的几种隔声材料如下： 材料及结构的厚度/mm 双层1厚铝板（中空70） 双层1厚钢板（中空70） 双层1.5厚钢板（中空70） 面密度/kg.m-2 5.2 15.6 23.4 平均隔声量/dB 30 41.6 45.7 由于本设计的目标值为23.2dB，加上15dB的安全值，所以隔声量应选择大于38.2dB的，加上考虑经济因素，本设计隔声材料选择双层1厚钢板（中空70），隔声量TL=41.6dB

因为最大的绕射声衰减量为14.3dB ，41.6-14.3=27.310 所以 Lt0dB

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3.3反射声修正量

反射声修正量取决于声屏障、受声点及声源的高度，受声点道声屏障与公路之间有没有障碍物，由于本设计中，只在道路一边设声屏障，而且公路和教学楼之间没有任何障碍物，所以，本设计中不存在反射声修正量，即△Lr=0dB

3.4地面吸声衰减的确定

如果地面不是刚性的，则会对传播过程中的声波产生一定的吸收，从而会使声波产生一定的衰减。由地面吸收产生的声衰减称之为地面吸收声衰减，用符号△LG表示。

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LG/dB(A)

4 3 2 1

15 0

60 30 120

图2-3 地面吸声衰减图

240 DE图2-3中的等效距离DE由下列公式计算：

DEDN·DF DN—受声点至最近的车道中心线距离，m；DF—受声点至最远的车道中心线距离，m。则DN16m，DF21.3m。

DE7.819.212.23m

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查图得LG0dB。

3.5声屏障实际插入损失

方案1的插入损失 ：

ILLdLtLG14.30014.3dB

方案2的插入损失 ：

ILLdLtLG13.90013.9dB 方案3的插入损失 ：

ILLdLtLG13.20013.2dB

三种方案都没有达到目标值，所以选择插入损失最大的方案1，声屏障高度为4m，长度为82.38m。

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第四章 声屏障形状和材料的确定

4.1声屏障形状

声屏障的几何形状主要包括直线型、折板型、弯曲形、半封闭或全封闭型，声屏障的选择主要依据插入损失和现场的条件决定，对于非直立型声屏障，其等效高度等于声源至声屏障顶端连线与直立部分延长线的交点的高度，由于保护对象是教学楼，教学楼与公路之间距离不大，从景观、造价、养护方面考虑，因此，本设计选择直线型。

4.2吸声材料的选择

4.2.1路面采用吸声沥青

橡胶沥青混合料能消化废旧的汽车轮胎，铺设后的道路还能减少汽车噪音。经专业机构测试，车速在每小时80公里的情况下，橡胶改性沥青路面与原来经常使用的SBS改性沥青路面相比，降低行车噪声2dB；车速在每小时60公里的情况下，降低行车噪声2-4dB，这相当于减少三分之一的交通量。而采用了温拌技术后，现场铺设也不再产生污染大气环境的硫化氢气体，还节省了以往现场道路铺设时加热橡胶沥青用料的燃油。

4.2.2在教学楼墙体上粘贴吸声材料

吸声材料按吸声机理分为：

1、靠从表面至内部许多细小的敞开孔道使声波衰减的多孔材料，以吸收中高频声波为主，有纤维状聚集组织的各种有机或无机纤维及其制品以及多孔结构的开孔型泡沫塑料和膨胀珍珠岩制品。

2、靠共振作用吸声的柔性材料（如闭孔型泡沫塑料，吸收中频）、膜状材料（如塑料膜或布、帆布、漆布和人造革，吸收低中频）、板状材料（如胶合板、硬质纤维板、石棉水泥板和石膏板，吸收低频）和穿孔板(各种板状材料或金属板上打孔而制得，吸收中频)。以上材料复合使用，可扩大吸声范围，提高吸声系数。用装饰吸声板贴壁或吊顶，多孔材料和穿孔板或膜状材料组合装于墙面，甚至采用浮云式悬挂，都可改善室内音质，控制噪声。多孔材料除吸收空气声外，还能减弱固体声和空室气声所引起的振动。将多孔材料填入各种板状材料组成的

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复合结构内，可提高隔声能力并减轻结构重量。

吸声材料主要用于控制和调整室内的混响时间， 消除回声，以改善室内的听闻条件；用于降低喧闹场所的噪声，以改善生活环境和劳动条件（见吸声降噪）；还广泛用于降低通风空调管道的噪声。吸声材料按其物理性能和吸声方式可分为多孔性吸声材料和共振吸声结构两大类。后者包括单个共振器、穿孔板共振吸声结构、薄板吸声结构和柔顺材料等。

本设计在教学楼墙体上粘贴吸声材料，可以使得噪声降低8-10dB。 综上所述，该声屏障设计成直线型，位置在离教学楼3m处，声屏障的高度为4m，长度为82.38m。声屏障的材料选择双层1mm厚钢板（中空70mm），该钢板的面密度为15.6/kgm2,符合该隔声屏障的要求，并在教学楼外侧加一些吸声材料，起到降噪的目的，外面可绘制广告或宣传画，以增加声屏障的美观性。

表4-1 声屏障参数表

声屏障参数 形状 高度 长度 面密度 材料 底座高度 相邻两个支柱间距离 数值 直线型 4m 82.38m 15.6/kgm2 双层1mm厚钢板（中空70） 0.8m 10m

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总 结

由于交通噪声对环境影响愈来愈引起社会各界的重视，噪声污染这一世界性四大公害之一，必须得到有效的控制。从国外公路建设发展的规律来看，当路网建设形成规模以后，投入与环保治理的资金将逐渐增大。我们应该看到目前的任何一种降噪方式在技术上都有一定的局限性，在使用中也有各种不足，所以应该从各地的实际出发，在公路建设的同时加强环保建设，根据工程实际，对降噪措施进行技术和经济论证，在多方案必选之后采用最佳降噪方案。

本次课程设计是对内蒙古工业大学第一教学楼侧面马路进行声屏障的设计，本次课程设计做了三种方案，通过计算，选择出最合适的声屏障，高度为4m，长度为82.38m，并选择合理的吸声、隔声材料，从而降低交通噪声对教学楼的影响，达到降噪的目的。

本次设计虽然存在着缺点和需要改进之处，但是，但是通过这次课程设计以及计算，更加深入的理解了声屏障设计的原理、分类等问题，同时能够在规定的参数之下选择合理的声屏障类型和吸声材料并进行设计计算，对环境噪声控制工程的意义也有了更好的理解。另外，通过这次课程设计，巩固了专业知识，熟悉并更好地掌握了CAD的绘制，自身的综合素质和能力也得到了很大的提高。

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参考文献

[1] 李耀中.噪声控制技术.北京：化学工业出版社.2001.5 [2] 马大猷.噪声控制学.北京：科学出版社.1987

[3] 秦佑国，王炳麟.大噪声控制技术基础.北京：清华大学出版社.1999 [4] 周新祥.噪声控制应用实例.北京：海洋出版社.1992 [5] 中华人民共和国屏障声学设计和测量规范（HJ/T90-2004）

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致 谢

本课题在选题及进行过程中得到罗颖老师以及李桂兰老师的悉心指导，感谢老师的谆谆教导以及耐心的指导，在此表示深深的谢意。

论文行文过程中，罗颖老师和多次帮助我分析思路，开拓视角，在我遇到困难想放弃的时候给予我最大的支持和鼓励。罗颖老师严谨求实的治学态度，踏实坚韧的工作精神，将使我终生受益，再多华丽的言语也显苍白。再次感谢老师在繁忙的工作之中抽出时间为我们作指导，在此，谨向罗颖老师和致以崇高的敬意。

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