吸声与隔声

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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。
共振吸声材料——单个共振器、穿孔板共 振吸声结构、薄板共振吸声结构、薄膜共振 吸声结构。
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第二节 常用吸声材料
一、多孔吸声材料
多孔吸声材料 是目前应用最 广泛的材料, 主要有有机纤 维材料、无机 纤维材料、泡 沫材料和吸声 建筑材料四大 类。
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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能的因素
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。
4、表观密度(容重)
材料厚度不变,增加表观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。
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
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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来表示构件本身的隔声能力,称为隔声量或透
射损失、传声损失。
1)透声系数和隔声量是两个相反的概念。例 如有两堵墙,透声系数分别为0.01和 0.001, 则隔声量分别为20dB和30dB 。用隔声量来衡 量构件的隔声性能比透声系数更直观、明确, 便于隔声构件的比较和选择。
2)隔声量的大小与隔声构件的结构、性质有 关,也与入射声波的频率有关。
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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。
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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:
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2、原理
在该共振吸声结构中,薄膜的弹性和薄 膜后空气层弹性共同构成了的共振结构的弹 性,而质量由薄膜结构的质量确定,在低频 时,可以将这种共振结构理解为单自由度的 振动系统,当膜受到声波激励且激励频率与 薄膜结构的共振频率一致时,系统发生共振, 薄膜产生较大变形,在变形的过程中,薄膜 的变形将消耗能量,起到吸收声波能量的作 用。由于薄膜的刚度较小,因而由此构成的 共振吸声结构的主要作用在于低频吸声性能。
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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。
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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。
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 。
▪ 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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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
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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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。
1)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;
2)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);
3)还广泛用于降低通风空调管道的噪声。
பைடு நூலகம்
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4、吸声材料和吸声结构的分类
吸声材料依据吸声原理可分为:
多孔吸声材料——纤维状吸声材料、颗粒状 吸声材料、泡沫状吸声材料;
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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。
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。
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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
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五、其它吸声体
1、洞口 2、人和家具 3、帘幕
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第四节 建筑隔声
一、声音在围护结构中的传播
➢ 基本的传播途径 1、经由空气直接传播 2、经由围护结构的振动传播 3、固体的撞击或振动的直接作用
空气声或空气传声 固体声或撞击声
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2、吻合效应
• 受迫弯曲波与自由弯曲波速度一 致时产生吻合效应,使材料隔声 量大大下降。
• 产生吻合效应的最低频率称为临界 频率;
• 材料越密实厚重,临界频率越低; 弹性越好,频率越高;
• 同一种材料,临界频率与厚度成反 比。
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谷的深度和材料的内损耗因子有关,内损耗 因子越小(如钢、铝等材料),吻合谷越深。 对钢板、铝板等可以涂刷阻尼材料(如沥青) 来增加阻尼损耗,使吻合谷变浅,吻合谷如 果落在主要声频范围(150~2500Hz )之 内,将使墙的隔声性能大大降低,应该设法 避免。薄、轻、柔的墙吻合频率高;厚、重、 刚的墙,吻合频率低 。
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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