吸声材料与吸声结构
第三章 建筑材料及结构的吸声与隔声
6 饰面的影响 大多数多孔吸声材料要根据强度﹑维护﹑ 清扫﹑艺术处理等项要求进行表面处理，。 为了尽可能地保持原来的吸声特性，饰面 应具有良好的透气性能。 7 声波的频率和入射条件 多孔材料的吸声系数随着频率的提高而增 加。吸声系数和声波的入射条件有关。
8 材料吸湿﹑吸水 多孔材料吸湿吸水后，材料的间隙和小 孔中的空气被水分所代替，使空隙率降低， 因此使吸声性能改变。一般随着含水率的 增加，首先降低了对高频声的吸声系数， 继而逐步扩大其影响范围。
• 弹性垫层是以软木﹑矿棉等弹性材料作为楼板结 构层与面层之间的“浮筑层”，用以减轻结构层 的振动，从而改善楼板隔绝撞击声的性能。要注 意的是在面层和墙的交接处也要采用弹性隔离措 施，以免将振动传递给墙体。 • 楼板下做吊顶，其目的是隔绝上面楼板的撞击声 向下面房间的空气传声。采用弹性吊顶，即吊筋 与吊顶的连接采用弹性挂钩，从而切断吊筋的 “声桥”作用。
三 共振吸声结构 • 空腔共振吸声结构是另一种常用的吸声结 构。根据吸声原理，各种穿孔板﹑狭缝板 背后设置空气层形成的吸声结构，均属于 空腔共振吸声结构。这类结构取材方便。
• 最简单的空腔共振吸声结构是亥姆霍兹共 振器。它是一个封闭空腔通过一个开口与 外部空间相联系的结构。当外界入射波的 频率f等于系统的固有频率时，孔颈中的空 气柱就由于共振而产生剧烈振动。在振动 过程中，由于克服摩擦阻力而消耗声能。
• 多孔材料具有良好的高频吸声性能 • 影响多孔材料吸声特性的因素，主要有以 下几个： 1 材料中空气的流阻 空气流阻太大，声波难于进入材料层内部， 吸声性能会下降；如流阻过小，声能因摩 擦力﹑粘滞力小而损耗的效率就低，吸声 性能也会下降。所以，多孔材料存在最佳 流阻。
2 孔隙率 孔隙率，是指材料中的与外部联通的空隙体积 和材料总体积之比。多孔材料的孔隙率一般都在 70%以上，多数达到90%。 3 材料厚度 同一种纤维材料，容重越大，其孔隙率越小， 流阻就越大。同一种多孔材料，随着厚度的增加， 中﹑低频范围的吸声系数会有所增加，并且吸声 材料的有效频率范围也会扩大
建筑物理声学复习整理
1.吸声材料和吸声结构的分类？①多孔材料，板状材料，穿孔板，成型顶棚吸声板，膜状材料，柔性材料吸声结构：共振吸声结构，包括1。
空腔共振吸声结构，2。
薄膜，薄板共振吸声结构。
其他吸声结构：空间吸声体，强吸声结构，帘幕，洞口，人和家具，空气吸收(空气热传导性，空气的黏滞性和分子的弛豫现象，前两种比第三种的吸收要小得多)。
吸声与隔声有什么区别？吸声量与隔声量如何定义？它们与那些因素有关？答：吸声指声波在传播途径中，声能被传播介质吸收转化为热能的现象。
隔声指防止声波从构件一侧传向另一侧。
吸声量：指材料的吸声面积与其吸声系数的乘积，单位为m2。
隔声量：指建筑构件的传声损失，，单位为（dB）。
它们主要与构件的透射系数有关，和构件的反射系数和吸声系数有关。
2. 衍射的定义：当声波在传播过程中遇到障碍物的起伏尺寸与波长大小接近或更小时，将不会形成定向反射，而是声能散播在空间中，这种现象称为散射，或衍射。
影响因素：障碍物的尺寸或缝孔的宽度与波长接近或更小时，才能观察到明显的衍射现象，不是决定衍射能否发生的条件，仅是使衍射现象明显表现的条件，波长越大，越容易发生衍射现象。
3.解释“波阵面”的概念，在建筑声学中引入“声线”有什么作用？答：声波从声源发出，在某一介质内向某一方向传播，在同一时刻，声波到达空间各点的包迹面称为“波阵面”，或“波前”。
“声线”主要是可以较方便地表示出声音的传播方向；利用作图法确定反射板位置和尺寸。
波阵面为平面的称为“平面波”，波阵面为球面的称为“球面波”。
4.什么是等响线？从等响线图说明人耳对声音的感受特性。
答：等响线是指响度相同的点所组成的频谱特征曲线，从等响线图可知：1.人耳在高声压级下，对声音频率的响应较一致；2.在低声压级下，人耳对于低于1000Hz的声音和高于4000Hz的声音较不敏感，而对1000Hz~ 4000Hz的声音感受最为敏锐；3.在同一频率下，声压级提高10dB，相对响度提高一倍。
(完整版)噪声控制技术——吸声
≈
小孔与外部空气相通； 腔体中空气具有弹性，
相当于弹簧；
孔颈中空气柱具有一
定质量，相当于质量块。
入射声波
原理：入射声图波单激腔发共振孔吸颈声结中构空示意气图柱往复运动，与颈壁
摩擦，部分声能转化为热能而耗损，达到吸声目的。
当入射声波的频率与共振器的固有频率相同时，发生
共振，空气柱运动加剧，振幅和振速达最大，阻尼也
式中 l——颈的实际长度(即板厚度)，m；
——d颈口的直径，m。
空腔内壁贴多孔材料时，有
lK l 1.2d
【讨论】单腔共振吸声结构使用很少， 是其它穿孔板共振吸声结构的基础。
2.多孔穿孔板共振吸声结构
简称穿孔板共振吸声结构。 结构：薄板上按一定排列钻很多小孔或狭缝，将
穿孔板固定在框架上，框架安装在刚性壁上，板 后留有一定厚度的空气层。实际是由多个单腔 （孔）共振器并联而成。
使用环境 5
4 护面层
1 厚度对吸声性能的影响
由实验测试可知：
同种材料，厚度增加一倍，吸声最佳频 率向低频方向近似移动一个倍频程
厚度越大，低频时吸声系数越大； ＞2000Hz，吸声系数与材料厚度无关； 增加厚度，可提高低频声的吸收效果， 对高频声效果不大。
图2-15 不同厚度的超细玻璃棉的吸声系数
特征：穿孔薄板与刚性壁面间留一定深度的 空腔所组成的吸声结构。
分类：按薄板穿孔数分为
单腔共振吸声结构 多孔穿孔板共振吸声结构
材料：轻质薄合金板、胶 合板、塑料板、石膏板等。
穿孔吸声板
1.单腔共振吸声结构
又称“亥姆霍兹”共振吸声器或单孔共振吸声器
结构：
封闭空腔壁上开一个
当腔深D近似等于入射声波的1/4波长或其奇数 倍时，吸声系数最大。
吸声材料和隔声构造
吸声材料和隔声构造吸声材料可以有效地吸收、减少噪音和声波的反射。
在建筑和室内设计中，常用的吸声材料包括吸音板、吸音砖、吸音棉等。
这些材料通常具有开放多孔的结构，能够减少声波的反射，提高声音的可听性。
吸声材料的吸声效果主要取决于材料的密度、厚度以及表面形状。
常见的吸声材料有以下几种：1.吸音板：吸音板是一种用于吸收声波的板材材料，通常由木质纤维或聚酯纤维制成。
吸音板具有良好的吸音效果，可以有效地消除噪音和声波的回声。
2.吸音砖：吸音砖是一种常用的吸声材料，由玻璃纤维、泡沫材料等制成。
吸音砖通常具有波纹或多孔的表面结构，能够有效地吸收声波和噪音。
3.吸音棉：吸音棉是一种轻质的吸声材料，由纤维制成。
吸音棉具有良好的吸声效果，适用于各种室内环境。
4.钢筋混凝土：钢筋混凝土是一种常用的建筑材料，具有较好的隔声效果。
钢筋混凝土结构可以有效地阻挡声波的传播，减少噪音的侵入。
吸声材料的选择和使用应根据具体的需求和环境来确定。
在建筑设计中，需要根据建筑结构和声学特性来选择合适的吸声材料，以达到良好的吸声效果。
吸声材料的安装位置和布局也是影响吸声效果的重要因素，应根据声源和听音位置的相对位置来安排。
隔声构造是用于阻挡噪音和声波传播的构造。
在建筑设计中，常用的隔声构造包括吸音墙、隔声门窗、隔音地板等。
这些构造物的设计目的是减少声波的传播和噪音的侵入，创造一个相对安静的环境。
常见的隔声构造有以下几种：1.吸音墙：吸音墙是一种用于隔绝噪音的墙体结构，通常由多层隔音材料和隔离层构成。
吸音墙能够有效地阻挡声波的传播，减少噪音的侵入。
2.隔声门窗：隔声门窗是一种具有隔声功能的门窗结构，通常采用多层玻璃或密封结构设计。
隔声门窗能够有效地降低室外噪音对室内环境的影响，提供一个相对安静的空间。
3.隔音地板：隔音地板是一种用于减少脚步声和噪音传播的地板结构，通常由隔音材料和缓冲层构成。
隔音地板能够有效地减少噪音传播，提高室内的声学舒适度。
建筑声学第三章 吸声材料和吸声结构
1、空间吸声体。2、尖劈—强吸声结构（声阻逐渐加大）。
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第一节 吸声材料（结构）的分类及吸声特性
3、可变吸声结构 利用改变吸声面和反 射面的方法调整吸声 量（如右图）
4、空气吸收。由于空气的热传导与粘滞性，以及空气中水分 子对氧分子振动状态的影响等造成。声音频率越大，空气吸 收越强烈(一般大于2KHz将进行考虑)。
有时使用平均吸声系数粗略衡量材料的吸声能力。 平均吸声系数：100Hz-5000Hz的1/3倍频带吸声系数的平均值 吸声量：对于平面物体A= S, 单位是平米（或塞宾）
对于单个物体，表面积难于确定，直接用吸声量
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概述
吸声量或吸声系数的测量：
1、混响室法
T=0.161V(1/T2-1/T1)/S A= 0.161V(1/T2-1/T1)/n
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第一节 吸声材料（结构）的分类及吸声特性
狭缝吸音砖内如放入吸声材料则 增大吸声效果 右图为美国某音乐教室。 下图为狭缝吸音砖放入玻璃棉的 情况。
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第一节 吸声材料（结构）的分类及吸声特性
共振吸声效果和吸声腔内加入吸声材料 （玻璃棉）后的吸声效果
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第一节 吸声材料（结构）的分类及吸声特性
矿棉、玻璃棉、 泡沫塑料、毛毡
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穿孔板、薄膜、薄板
空间吸声体、可变 吸声体、强吸声体、家
具、空气、洞口等
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第一节 吸声材料（结构）的分类及吸声特性
一 、多孔吸声材料的吸声原理
多孔吸声材料类型：玻璃棉、岩棉、泡沫塑料、毛毡 等具有良好的吸声性能，不是因为表面粗糙，而是因 为多孔材料具有大量的内外连通的微小孔隙和孔洞。
吸声
第五节噪声控制技术——吸声一、材料的声学分类和吸声特性（一）、吸声材料的分类吸声材料按其吸声机理来分类，可以分成多孔性吸声材料及共振吸声结构两大类。
1．多孔性吸声材料①无机纤维材料，如玻璃棉、岩棉及其制品。
②有机纤维材料，如棉麻植物纤维及木质纤维制品（软质纤维板、木丝板等）。
③泡沫材料，如泡沫塑料和泡沫玻璃、泡沫混凝土等。
④吸声建筑材料，如膨胀珍珠岩、微孔吸声砖等。
2．共振吸声结构由于共振作用，在系统共振频率附近对入射声能具有较大的吸收作用的结构，称为共振吸声结构。
穿孔板吸声结构微穿孔板吸声结构薄板和薄膜吸声结构等。
（二）、吸声系数和吸声量1．吸声系数吸声系数定义为材料吸收的声能与入射到材料上的总声能之比，可用吸声系数来描述吸声材料或吸声结构的吸声特性。
计算式为：式中：Ei—入射声能；Ea—被材料或结构吸收的声能；Er—被材料或结构反射的声能；r—反射系数。
a＝0,表示无吸声作用；a=1，表示完全吸收。
一般的材料或结构的吸声系数在0-1之间，a值越大，表示吸声性能越好，它是目前表征吸声性能最常用的参数。
吸声系数是颇率的函数，同一种材料，对于不同的频率，具有不同的吸声系数。
平均吸声系数a：中心频率125,250,500,1 000,2 000,4 000六个倍频程的吸声系数的平均值，称为平均吸声系数a。
2.吸声量吸声材料的实际吸声量按下式计算：A＝aS （7-2)吸声量的单位是m2。
房间总的吸声量A可以表示为：右式第一项为所有壁面吸声量的总和，第二项是室内各个物体吸声量的总和。
二、多孔吸声材料（一）、多孔吸声材料的吸声原理内部具有无数细微孔隙，孔隙间彼此贯通，且通过表面与外界相通，当声波入射到材料表面时，一部分在材料表面上反射，一部分则透入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，与形成孔壁的固体筋络发生摩擦，由于粘滞性和热传导效应，将声能转变为热能而耗散掉。
声波在刚性璧面反射后，经过材料回到其表面时，一部分声波透回空气中，一部分又反射回材料内部，声波的这种反复传播过程，就是能量不断转换耗散的过程，如此反复，直到平衡，这样，材料就“吸收”了部分声能。
常用的吸声材料和吸声结构
常用的吸声材料和吸声结构一、吸声材料和吸声结构在没有进行声学处理的房间里，人们听到的声音，除了由声源直接通过空气传来的直达声之外，还有由房间的墙面、顶棚、地面以及其它设备经多次反射而来的反射声，即混响声（reverberant sound）。
由于混响声的叠加作用，往往能使声音强度提高10多分贝。
如在房间的内壁及空间装设吸声结构，则当声波投射到这些结构表面后，部分声能即被吸收，这样就能使反射声减少，总的声音强度也就降低。
这种利用吸声材料和吸声结构来降低室内噪声的降噪技术，称为吸声（sound absorption）。
1．吸声材料材料的吸声性能常用吸声系数（absorption coefficient）来表示。
声波入射到材料表面时，被材料吸收的声能与入射声能之比称为吸声系数，用α表示。
一般材料的吸声系数在0.01～1.00之间。
其值愈大，表明材料的吸声效果愈好。
材料的吸声系数大小与材料的物理性质、声波频率及声波入射角度等有关。
通常把吸声系数α＞0.2的材料，称为吸声材料（absorptive material）。
吸声材料不仅是吸声减噪必用的材料，而且也是制造隔声罩、阻性消声器或阻抗复合式消声器所不可缺少的。
多孔吸声材料的吸声效果较好，是应用最普遍的吸声材料。
它分纤维型、泡沫型和颗粒型三种类型。
纤维型多孔吸声材料有玻璃纤维、矿渣棉、毛毡、苷蔗纤维、木丝板等。
泡沫型吸声材料有聚氨基甲醋酸泡沫塑料等。
颗粒型吸声材料有膨胀珍珠岩和微孔吸声砖等。
表10-2如前所述，多孔吸声材料对于高频声有较好的吸声能力，但对低频声的吸声能力较差。
为了解决低频声的吸收问题，在实践中人们利用共振原理制成了一些吸声结构（absorptive structure）。
常用的吸声结构有薄板共振吸声结构、穿孔板共振吸声结构和微穿孔板吸声结构。
（1）薄板共振吸声结构。
把不穿孔的薄板（如金属板、胶合板、塑料板等）周边固定在框架上，背后留有一定厚度的空气层，这就构成了薄板共振吸声结构。
建筑吸声材料与吸声结构
建筑吸声材料与吸声结构引言：在现代建筑中，随着城市化的发展和人口的增加，噪音污染已经成为困扰人们生活的一大问题。
无论是住宅、办公室还是公共场所，都需要采取措施来降低噪音对人们的影响。
建筑吸声材料和吸声结构是一种被广泛应用的方法，可以有效减少噪音对室内的传播，提供更加舒适和安静的环境。
一、建筑吸声材料的分类1.打孔板：打孔板是一种由金属、木材或塑料等制成的材料，表面有均匀分布的孔洞，通过孔洞来吸收和分散噪音的能量。
打孔板通常具有较高的反射率，可以有效降低声波的反射和传播。
同时，打孔板的材料可以根据需要选择，比如金属打孔板具有较强的耐久性和耐火性能，适合用于室外环境。
2.纤维吸声材料：纤维吸声材料通常由岩棉、玻璃棉等材料制成，具有较好的吸声和隔声特性。
它们可以通过增加表面积来提高吸声效果，比如采用薄纤维纤维板或纤维毡，使得声波在纤维间反复散射和吸收。
此外，纤维吸声材料还可以用于构建隔音墙体，从而将噪音隔离在不同区域。
二、建筑吸声结构的设计与应用1.吸声天花板：吸声天花板是建筑中常见的一种吸声结构。
它可以通过在天花板上覆盖吸声材料，如吸声板或纤维吸声材料，来降低室内噪音的反射和传播。
此外，吸声天花板还可以选择具有不同形状和表面纹理的材料，以达到更好的吸音效果。
2.吸声墙壁：吸声墙壁是另一种常见的吸声结构。
它可以采用纤维吸声材料或打孔板等材料进行覆盖，从而减少室内噪音的反射和传播。
吸声墙壁可以用于隔音室、电影院等需要严格控制噪音的场所。
3.吸声地板：吸声地板是通常被忽视的一种吸声结构。
它可以通过选择有弹性的材料，如橡胶地板或软质木地板，来减少脚步声和其他噪音的传播。
吸声地板还可以通过在地板下铺设隔音层，如隔音绒或泡沫塑料，来降低噪音的穿透。
4.隔音窗户：隔音窗户是一种专门设计的窗户结构，旨在减少室外噪音的传播。
它可以采用双层或三层玻璃窗，并在中间填充空气或隔音膜，以提高窗户的隔声效果。
此外，隔音窗户还可以采用特殊的框架和密封材料，以防止噪音通过窗框和缝隙进入室内。
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空气 流阻是影响多孔吸声材料最重要的因素。流阻太小， 说明材料稀疏，空气振动容易穿过，吸声性能下降；流阻太大， 说明材料密实，空气振动难于传入，吸声性能亦下降。因此，多 孔材料存在最佳流阻。 在实际工程中，测定空气流阻比较困难，但可以通过厚度和 容重粗略估计和控制（对于玻璃棉，较理想的吸声容重是1248Kg/m3,特殊情况使用100Kg/m3或更高）。 1、随着厚度增加，中低频吸声系数显著地增加，但高频变化 不大（多孔吸声材料对高频总有较大的吸收）。
3.4 玻璃棉吸声系数的比较
3.5 其它吸声结构
1、空腔共振吸收，如穿孔石膏板、狭缝吸音砖等。
f0 f0
c 2 c 2
s V t P Lt
P Lt PL2 / 3
c f0 2
共振吸声效果和吸声腔内加入吸声材料 （玻璃棉）后的吸声效果
5、空气吸收。由于空气的热传导与粘滞性，以及空气中 水分子对氧分子振动状态的影响等造成。声音频率越大， 空气吸收越强烈(一般大于2KHz将进行考虑)。 6、洞口。在剧院中，舞台台口相当于一个偶合空间，台 口后有天幕、侧幕、布景等吸声材料。其吸声系数一般 为0.3-0.5
2、厚度不变，容重增加，中低频吸声系数亦增加；但当容重 增加到一定程度时，材料变得密实，流阻大于最佳流阻，吸声系 数反而下降。
3、多孔吸声材料的吸声性能还与安装条件有着密切的关系。当多孔吸 声材料背后有空腔时，与该空气层用同样的材料填满的效果类似。尤 其是中低频吸声性能比材料实贴在硬底面上会有较大提高，吸声系数 将随空气层的厚度增加而增加，但增加到一定值后效果就不明显了。
3.1 吸声系数与吸声量
吸声系数定义：=(E总-E反）/ E总，即声波接触吸声介面后失去能量占总能量 的比例。吸声系数小于1。 同一吸声材料，声音频率不同时，吸声系数不同。一般常用100Hz-5000Hz的 18个1/3倍频带的吸声系数表示。 有时使用平均吸声系数或降噪系数粗略衡量材料的吸声能力。 平均吸声系数：100Hz-5000Hz的1/3倍频带吸声系数的平均值 降噪系数（NRC)：125Hz/250Hz/500Hz/1000Hz吸声系数的平均 值 吸声量：对于平面物体A= S, 单位是平方米（或塞宾） 对于单个物体，表面积难于确定，直接用吸声量
吸声材料和吸声结构，广泛地应用于音质设计和噪 声控制中。
吸声材料：材料本身具有吸声特性。如玻璃棉、岩 棉等纤维或多孔材料。 吸声结构：材料本身可以不具有吸声特性，但材料 制成某种结构而产生吸声。如穿孔石膏板吊顶。 在建筑声环境的设计中，需要综合考虑材料的使用， 包括吸声性能以及装饰性、强度、防火、吸湿、加 工等多方面。
吸声量或吸声系数的测量
1、混响室法 由塞宾公式
0.161 V T S
设混响室空室时的混响时间T1，放入吸声材料后的混 响时间T2。（混响室体积和内表面积分别为V0、S0）
0.161 V0 T1 1 S 0
并且
0.161 V0 T2 2 S0
2 S0 1 S0 S S 1S0 S
T1 空室混响室混响时间
T2防入材料后混响时间
2、驻波管法测量材料吸声系数：
利用在管中平面波入射波和反射波形成极大声压 Pmax和极小声压Pmin推导出0 0=Pmin/Pmax 3、 T 和 0 的值有一定差别， T是无规入射时的 吸声系数，是正入射时的吸声系数。 0工程上主 要使用T
材料吸声系数实验报告。 标准:GBJ75-84 报告中必须指明材 料规格型号及安装方法。 报告中可以读出平均吸 声系数和降噪系数。 有时吸声系数会大于 等于1，主要是由于实 验室或安装时边缘效应 造成
3.2 多孔材料的吸声机理
• 多孔吸声材料，如玻璃棉、岩棉、泡沫塑料、毛毡等 具有良好的吸声性能，不是因为表面粗糙，而是因为 多孔材料具有大量的内外连通的微小孔隙和孔洞。 • 当声波入射到多孔材料上，声波能顺着孔隙进入材料 内部，引起空隙中空气分子的振动。由于空气的粘滞 阻力、空气分子与孔隙壁的摩擦，使声能转化为摩擦 热能而吸声。 • 多孔材料吸声的必要条件是 ： 材料有大量空隙， 空隙之间互相连通， 孔隙深入材料内部。
错误认识一：表面粗糙的材料，如拉毛水泥等，具有 良好的吸声性能。 错误认识二：内部存在大量孔洞的材料，如聚苯、聚 乙烯、闭孔聚氨脂等，具有良好的吸声性能。
3.3 影响多孔吸声材料吸声系数的因素
• 多孔吸声材料对声音中高频有较好的吸声性能。影响 多孔吸声材料吸声特性主要是材料的厚度、密度、孔 隙率、结构因子和空气流阻等。 • 密度：每立方米材料的重量。
由上式推导得到：材料吸声系数 =0.161V(1/T2-1/ T1)/S
混响室法可以测量吸声材料的吸声系数，也可 以测量吸声结构的吸声量 吸声系数=0.161V(1/T2-1/ T1)/S 单个结构的吸声量A= 0.161V(1/ T2 -1/ T1)/n 其中：V 混响室体积 S 材料表面积 n 吸声体个数
狭缝吸音砖内放如入吸声材
料增大吸声效果 右图为美国某音乐教室。 下图为狭缝吸音砖放入玻璃 棉的情况。
2、薄膜、薄板共振吸声结构 如玻璃、薄金属板、架空木地板、空木墙裙等。
薄膜吸声
600 f0 M0L
1 f0 2 1.4 10 7 K M 0L M0
薄板吸声
3、空间吸声体。
4、尖劈—强吸声结构（声阻逐渐加大）。
4、使用不同容重的玻璃棉叠和在一起，形成容重逐渐 增大的形式，可以获得更大的吸声效果。
5、多孔吸声材料表面附加有一定透声作用的饰面，如 小于0.5mm的塑料薄膜、金属网、窗纱、防火布、玻璃 丝布等，基本可以保持原来材料的吸声特性。使用穿孔 面材时，穿孔率须大于20%，若材料的透气性差时，如 塑料薄膜，高频吸声特性可能下降。