吸声与隔声

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3、通常，单纯使用薄膜空气层构成的共振 吸声结构吸声频率较低，在 200~1000Hz ， 吸声系数在 0.35 左右，频带也很窄。为了 提高其吸声带宽，常在空气层中填充吸声材 料以提高吸声带宽和吸声系数
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四、吸声体和吸声尖劈
1、空间吸声体：是一种高效的、自成体系 的吸声结构，它主要由多孔性吸声材料加外 包装构成，不需要壁板等结构一起形成共振 空腔。其特点是吸声性能好（对中高频尤为 明显）、便于安装，要求是质量轻、便于施 工等。因此，空间吸声体常采用超细玻璃棉 作为填充材料，采用木架或金属框等为支撑 结构，采用玻璃丝布作为外包装材料，有时 也采用穿孔率大于 20% 的穿孔板作为外包 装，但采用此包装时相对重量和价格比采用 玻璃丝布要高。
2~5mm , 孔径 2~10mm ，穿孔率在 1%~10% ，空腔厚度 100~250mm 的穿孔 板结构。
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二、微穿孔板吸声结构
微穿孔板吸声结构是一种板厚度和孔径都小的穿 孔板结构，其穿孔率通常只有 1%~3% ，其孔径 一般小于 3mm 。微穿孔板吸声结构同样属于共 振吸声结构，其吸声机理与穿孔板结构也基本相同。 与普通穿孔板吸声结构相比，其特点是吸声频带宽、 吸声系数高，缺点是加工困难、成本高。微穿孔板 吸声结构也可以组合成双层或多层结构使用，以进 一步提高其吸声性能。
7、温度和湿度的影响 常温条件下，温度对多孔材料的吸声系数几
乎没有影响。
多孔材料吸湿后，中高频的吸声系数将降低， 并使材料变质。多孔材料不适合在高湿条件下 使用。
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第三节 常用吸声结构 一、穿孔板吸声结构
由穿孔板构成的共振吸声结构被称做穿 孔板共振吸声结构，是工程中常用的共振吸 声结构，其结构如图所示。工程中有时按照 板穿孔的多少将其分为单孔共振吸声结构和 多孔共振吸声结构。对于单孔共振吸声结构， 它本身就是最简单的赫姆霍兹共振吸声结构。 同样，可以通过在小孔颈口部位加薄膜透声 材料或多孔性吸声材料以改善穿孔板吸声结 构的吸声特性，也可以通过加长小孔的有效 颈长来改变其吸声特性等。
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空间吸声体和吸声尖劈示意图
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2、 吸声尖劈：
具有很高的吸声系数，可以达到 0.99 ， 常用于有特殊用途的声学结构的构造。
吸声尖劈的吸声性能与吸声尖劈的总长度 L1+L2和L1/L2 以及空腔的深度 H 、填充的 吸声材料的吸声特性等都有关系， L1+L2越 长，其低频吸声性能越好。此外，上述参数 之间有一个最佳协调关系，需要在使用时根 据吸声的要求进行优化，必要时还需要通过 实验加以修正。
R=20lgm*f-43 =20lgm+20lgf-43
如果声波是无规入射（建筑实践），则墙的隔声量为： R=20lgm+ 20lgf-48
2）上面两个式子说明墙的单位面积质量（面密度）越 大，隔声效果越好；面密度每增加一倍，隔声量增加
6dB，这一规律通常称为质量定律。
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三、单层匀质密实墙的空气声隔声
1、质量定律
1）对单层匀质墙，若假设：1）声波垂直入射到墙上； 2）墙把空间分为两个半无限空间，而且墙的两侧均为 通常状况下的空气；3）墙为无限大，即不考虑边界的 影响；4）把墙看作一个质量系统，即不考虑墙的刚性、 阻尼；5）墙上各点以相同的速度振动，则从透声系数 的定义及平面声波理论，可以导出单层墙在声波垂直入 射时的隔声量为：
▪ 反射材料
• 反射系数r较大 • 主要用于需要声反射的场合
▪ 吸声材料
• 吸声系数较大
• 主要用于控制和改善声环境
• 以音质为主的厅堂中，可以控制反射声和噪声；
• 一般场所，也可以用于降低噪声
▪ 隔声材料
• 透射系数很小、传声损失（隔声量）很大
• 用于隔绝噪声
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二、吸声系数和吸声量
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对于多孔共振吸声结构，实际上可以看成单孔共振吸 声结构的并联结构，因此，多孔共振吸声结构的吸声性能 要比单孔共振吸声结构的吸声效果好，通过孔参数的优化 设计可以有效改善其吸声频带等性能。
共振吸声结构的吸声机理
当入射声波的频率和系统的共振频率一 致时，穿孔板颈的空气产生激烈振动摩擦， 加强了吸收效应，形成了吸收峰，使声能显 著衰减。远离共振频率时，则吸收作用减小。
1、空气流阻
空气流阻反映了空气质点通过材料空隙时的阻力。 对于特定的多孔材料，存在最佳流阻。
2、孔隙率
孔隙率是指材料中连通的空隙体积和材料总体积之 比。多孔材料的孔隙率一般在70％以上，多数达90％ 左右。对于一定厚度的多孔材料，存在最佳孔隙率。
3、厚度
增加多孔材料的厚度，可以增加对低频声的吸收， 但对高频声的吸声性能影响则较小。厚度增加到一定 程度时，对吸声系数的影响就不明显了。
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三、薄膜、 薄板共振吸声结构
1、在噪声控制工程及声学系统音质设计中， 为了改善系统的低频特性，常采用薄膜或薄 板结构，板后预留一定的空间，形成共振声 学空腔；有时为了改进系统的吸声性能，还 在空腔中填充纤维状多孔吸声材料。这一类 结构，统称为薄膜（薄板）共振吸声结构。
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3、单层匀质墙的隔声性能
单层匀质墙板的隔声性能主要由墙板的面密度、刚 度和内阻尼决定，在入射声波的不同频率范围，可 能某一因素起主要作用，因而出现该区隔声性能上 的某一特点。
频率从低端开始，板的隔声受刚度控制，隔声量随 频率增加而降低；随着频率的增加，质量效应增大， 在某些频率下，刚度和质量效应共同作用而产生共 振现象，隔声量出现极小值，隔声量大小主要取决 于构件的阻尼，称为阻尼控制；当频率继续增高， 则质量起主要控制作用，这时隔声量随频率增加而 增加；而在吻合临界频率处，隔声量有一个较大的 降低，形成一个隔声量低谷，通常称为吻合谷。
第二章 吸声与隔声
➢ 第一节 吸声材料和吸声结构的作用与分类 ➢ 第二节 常用吸声材料 ➢ 第三节 常用吸声结构 ➢ 第四节 建筑隔声 ➢ 第五节 固体声隔绝的计量与评价
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第一节 吸声材料和吸声结构的作用与分类
一、材料的声学特性描述
➢ 声学材料的分类
▪ 反射材料、吸声材料与隔声材料
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二、透声系数与隔声量 1、透声系数：
E
E0
隔声构件透声能力的大小，用透声系数
或透射系数来表示。是一个无量纲量，它 的值介于 0 和 1 之间。值越小，表示隔声 性能越好。
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2、隔声量R
R 10lg 1
一般隔声构件的 值很小，约在 0.00001
~0.1 之间，使用很不方便，故人们采用上式
3）同时还可以看出，入射声频率每增加一 倍，隔声量也增加6dB。因此，以面密度 和频率的乘积作为横坐标（用对数刻度）， 隔声量为纵坐标（用线性刻度），按上式画 出的隔声曲线是一个mf每增加一倍，隔声 量上升6dB的直线，称为质量定律直线。
4）以上公式是在一系列假设条件下导出的 理论公式。一般来说，实测值达不mf每增 加一倍，隔声量上升6dB的结果，实际的情 况通常是：m每增加一倍，隔声量上升 4~5dB；f每增加一倍，隔声量上升 3~5dB 。
二、吸声材料的构造特性和吸声机理
多孔吸声材料内部具有大量互相连通的 微孔或间隙，而且孔隙细小且在材料内部均 匀分布。
吸声机理是当声波入射到材料表面时， 一部分在材料表面反射，另一部分则透人到 材料内部向前传播，在传播过程中， 引起 孔隙中的空气运动，与形成孔壁的固体孔筋 或孔壁发生摩擦， 由于粘滞性和热传导效 应， 将声能转变为热能耗散掉。
1、吸声系数α 材料的吸声能力常用吸声系数表示。 α指吸收声能及透射声能与入射声能之
比。其大小与材料的物理性质、声波频率 和入射角度等有关。
对于全反射面， α=0；对于全吸收面，
α =1；一般材料的α在0～1之间。 2、吸声量A
A=S·α
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3、吸声材料和吸声结构的主要用途
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通常，穿孔板主要用于吸收中、低频率的噪声， 穿孔板的吸声系数在 0.6 左右。穿孔板的吸声带 宽定义为吸声系数下降到共振时吸声系数的一半
的频带宽度为吸声带宽，穿孔板的吸声带宽较窄，
只有几十赫兹到几百赫兹，为了提高多孔穿孔板 的吸声性能与吸声带宽，可以采用如下方法： (1) 空腔内填充纤维状吸声材料； (2) 降低穿孔板孔 径，提高孔口的振动速度和摩擦阻尼； (3) 在孔 口覆盖透声薄膜，增加孔口的阻尼； (4) 组合不 同孔径和穿孔率、不同板厚度、不同腔体深度的 穿孔板结构。工程中，常采用板厚度为
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吸声频率：多孔吸声材料一般对中、高 频声波具有良好的吸声能力。而共振吸声结 构则主要吸收低频声能。
那种以为粗糙表面（如水泥拉毛）吸声 好的概念是错误的。
具有大量微孔，但微孔之间相互封闭、 不连通的材料，如泡沫塑料，吸声性能也不 佳。
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三、影响多孔材料吸声性密度可提高中低频的吸声 系数，但比增加厚度引起的变化相对较小。材料表观 密度也存在最佳值。
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5、安装条件 多孔材料背后留有空腔，其中、低频的吸声
系数会有所提高。
6、面层的影响 多孔材料饰面应具有良好的透气性，否则会
降低材料的吸声系数。