第四讲_吸声降噪_一)

常用两种测量方法的比较
测量方法 混响室法 用途 优点 缺点 试件面积大， 安装测量不 方便。 试件面积小， 安装测量方 便 可测量声波无规入 所测量的吸声系数和吸声 射时的吸声系数和 量可在声学设计工程中应 单个物体吸声量。 用。 可测量声波法向入 只能用于不同材料和同种 射时的吸声系数和 材料在不同情况下的吸声 声阻抗率。 性能比较，不能测量共振 吸声结构，亦不能在声学 设计工程中直接使用。
4.3.1 共振吸声机理
4.3.2常用共振吸声结构
฀ 由于共振作用，在系统共振频率附近入射声能 具 有较大的吸收作用的结构。常见的有：
1.空气层共振吸声结构 2.薄膜吸声结构 3.薄板吸声结构 4.穿孔板吸声结构 5.微穿孔板吸声结构
1.空气层共振吸声结构
1空气层厚度为0； 2空气层厚度为100mm； 3空气层厚度为300mm。
4.2.4 空间吸声体
即：将吸声体悬挂在室内对声音进行多方 将吸声体悬挂在室内对声音进行多方 吸收； 位吸收； 吸声体投影面积与悬挂平面投影面积的比 吸声体投影面积与悬挂平面投影面积的比 值约等于40％ 对声音的吸声效率最高； 值约等于40％时，对声音的吸声效率最高； 该法节省吸声材料，对工厂、 该法节省吸声材料，对工厂、企业的吸声 节省吸声材料 降噪比较适用。 降噪比较适用。
软质木纤维板、矿棉吸声砖、岩棉吸声板、 装配式加工，多用于室内吸声。 玻璃吸声板、木丝板、甘蔗板等 矿渣吸声砖、膨胀珍珠岩吸声砖、陶土吸 声砖 珍珠岩吸声装饰板 聚氨酯泡沫塑料、尿醛泡沫塑料 吸声型泡沫玻璃 加气混凝土 多用于砌筑界面较大的消声装置。 质轻、不燃、保温、隔热。 吸声性能不稳定，吸声系数使用前需实 测 强度高 、防水、不燃、耐腐蚀 微孔不贯通，使用少
4.1.4 表示材料吸声性能的量
1. 吸声系数 2. 吸声量 3. 声阻抗
1. 吸声系数
a.定义： 材料吸收的声能与入射到材料上的总声能的 比值。
Eα Ei − Er α= = =1− r Ei Ei
1. 吸声系数
b.表示方法： 考虑到入射方向的不同 无规入射吸声系数； 垂直入射吸声系数； 斜入射吸声系数。
4.1.2 吸声材料的基本类型
纤维状 多孔性吸声材料 颗粒状 泡沫状
吸 声 材 料
单个共振器 穿孔板共振吸声结构 共振吸声结构 薄膜共振吸声结构 微穿孔板共振吸声结构 特殊吸声结构 空间吸声体 吸声尖劈
4.1.3 机理
多孔性吸声材料（针对高频噪声控制） 多孔性吸声材料（针对高频噪声控制） 高频噪声控制 材料特征： 材料特征： 内部有许多小孔，并与材料表面相通， 内部有许多小孔，并与材料表面相通， 具有通气性。 具有通气性。 吸声机理： 吸声机理： 声波投射到多孔材料表面时， 声波投射到多孔材料表面时 ， 部分投 入的声波与纤维或颗粒表面产生内摩擦 摩擦力来自空气的压缩、 膨胀） （ 摩擦力来自空气的压缩 、 膨胀 ） ， 部分 声能转变成热能， 从而使声音的能量减小。 声能转变成热能 ， 从而使声音的能量减小 。
1. 吸声系数
b.表示方法：
考虑到频率特性： 平均吸声系数： 材料在不同频率的吸声系数的算术平均值。 为研究问题方便，常用中心频率为125，250，500， 1000，2000，4000Hz的吸声系数的平均值，称为平均 吸声系数： 1 α = (α125 + α 250 + α 500 + α1000 + α 2000 + α 4000 ) 6
P ZA = u
3.声阻抗
c.声学意义： 对自由平面声波：
2
ZS = ρc
平面声波从空气中入射到材料表面时：
α =1− rP ρ2c2 − ρ1c1 Z0 − ρ0c rP = = ρ2c2 + ρ1c1 Z0 + ρ0c
Z0 − ρ0c α =1− Z0 + ρ0c
2
4.1.5 材料吸声性能的测量
所以：
55.3 1 1 V ∆A = A2 − A = ( − ) 1 c T2 T 1
1.混响室法测吸声系数的测试原理
整个房间的吸声系数可表示为：
∆A 55.3 1 1 V αS = = ( − ) S cS T2 T 1
2. 驻波管法测吸声系数的测试原理
2. 驻波管法测吸声系数的测试原理
pmax = p0 (1+ r ) pmin = p0 (1− r ) S= pmax pmin
Chapter 4 吸声降噪
4.1 概述(材料的声学分类和吸声特性） 4.2 多孔吸声材料 4.3 共振吸声结构 4.4 室内声场和吸声降噪
吸声是噪声污染控制的一种重要手段； 吸声是噪声污染控制的一种重要手段； 是噪声污染控制的一种重要手段 在噪声污染控制工程设计中，常利用吸声材料 在噪声污染控制工程设计中，常利用吸声材料 吸声结构吸收声能量来降低室内噪声 吸收声能量来降低室内噪声。 或吸声结构吸收声能量来降低室内噪声。
4.2.1 吸声机理 4.2.2 吸声材料构造特性 4.2.3 多孔吸声材料的吸声特性
多孔性吸声材料： 多孔性吸声材料：
无机纤维（如玻璃棉、岩棉等） 无机纤维（如玻璃棉、岩棉等） 有机纤维（如植物纤维、木质纤维等） 有机纤维（如植物纤维、木质纤维等） 泡沫材料（如泡沫塑料、泡沫混凝土等） 泡沫材料（如泡沫塑料、泡沫混凝土等） 吸声建筑材料（如微孔吸声砖） 吸声建筑材料（如微孔吸声砖）
f. 温度、湿度的影响
常用吸声材料的使用情况
主要种类 有机 纤维 材料 纤 维 材 料 无机 纤维 材料 纤维材 料制品 颗 粒 材 料 泡 沫 材 料 砌块 板材 泡沫 塑料 其他 常用材料实例 动物纤维：毛毡 植物纤维：麻绒、海草、椰子丝 玻璃纤维：中粗棉、超细棉、玻璃棉毡 矿渣棉：散棉、矿棉毡 使用情况 价格昂贵，使用较少。 防火、防潮性能差，原料来源广，便宜。 吸声性能好，保温隔热，耐潮，但松散 纤维易污染环境或难以加工成制品。 吸声性能好，不燃、耐腐蚀，易断成碎 末，污染环境施工扎手。
几种多孔性吸声材料
4.2.1 吸声机理
4.2.2 吸声材料构造特性
材料的孔隙率要高，一般在70%以上， 多数达到90%左右； 孔隙应该尽可能细小，且均匀分布； 微孔应该是相互贯通，而不是封闭的； 微孔要向外敞开，使声波易于进入微孔 内部。
4.2.3 多孔吸声材料的吸声特性
影响材料.材料装饰面的影响
作用：
多孔材料疏松，无法固定，不美观， 多孔材料疏松，无法固定，不美观，需表面覆盖护 面层，如护面穿孔板，织物或网纱等； 面层，如护面穿孔板，织物或网纱等；
保护吸声材料，防止污染环境。 种类： 护面网罩、纤维布、塑料薄膜和穿孔板等。 要求： 要有良好的通气性。
55.3 V A≈ + 4m V cT
1.混响室法测吸声系数的测试原理
安装吸声材料前后，房间的总吸声量的变化可表示为：
55.3 V 55.3 V ∆A = A2 − A = + 4m2V −( + 4mV) 1 1 c2T2 c1T 1
若两次测量时间间隔短及室内温、湿度相差很小。可认为：
c1 = c2 = c,以 m = m2 = m 及1
4.1 概述
4.1.1 吸声与吸声材料的概念 4.1.2 吸声机理 4.1.3 吸声材料的基本类型 4.1.4 表示材料吸声性能的量 4.1.5 材料吸声性能的测量
4.1.1 吸声与吸声材料的概念
吸声： 声波通过媒质或入射到媒质分界面上时声能的减少过 程，称为吸声或声吸收。 材料吸声： 当媒质的分界面为材料表面时，部分声能被吸收的现 象，称为材料吸声。 吸声材料： 具有较大吸声能力的材料（平均吸声系数超过0.2）， 称为吸声材料。
基于空气的体积弹性量为ρc 基于空气的体积弹性量为 2
假设空腔厚为L 假设空腔厚为L，则弹性系数
2
4S α0 =1− r = (1+ S)2
3.混响室法测吸声系数与驻波管法测吸
声系数的换算：
驻波管法测吸声系数 混响室法测吸声系数
0.10 0.20 0.30 0.40 0.50 0.60 0.70 0.80 0.25 0.40 0.50 0.60 0.75 0.85 0.90 0.98
4.2 多孔吸声材料
过高 空气穿透力降低 吸声性能下降 过低 因摩擦力、粘滞力引 起的声能损耗降低
∆P Rf = u
a.材料的空气流阻（Rf）
b.材料的密度或孔隙率
孔隙率： 材料中的空气体积 与材料的总体积的 比值。
密度大，空隙率越小， 比流阻越大 密度对吸声性能也存在 最佳值。
c.材料厚度的影响
厚度增加，低频吸声系数增加，对高频吸收的影 响小。
室内噪声的来源：
通过空气传来的直达声； 通过空气传来的直达声； 直达声 室内各墙壁面反射回来的混响声 混响声。 室内各墙壁面反射回来的混响声。
图1 室内声场
室内混响声对环境的影响：
混响使室内噪声级增加， 混响使室内噪声级增加，如一列火车进入 噪声级增加 隧道以后的噪声级比行驶在空旷的野外可 高出5-10dB; 高出 混响对听觉的干扰。 听觉的干扰 混响对听觉的干扰。 反射声的存在可使声音提高10~12dB,若 反射声的存在可使声音提高 若 在室内天花板、 在室内天花板 、 墙面或空间安装吸声材料 或吸声结构， 就能吸收一部分声能， 或吸声结构 ， 就能吸收一部分声能 ， 使反 射声减弱， 使房内总的噪声级下降， 射声减弱 ， 使房内总的噪声级下降 ， 这种 降噪的方法叫吸声处理 吸声处理。 降噪的方法叫吸声处理。
共振吸声结构（针对低频噪声控制） 共振吸声结构（针对低频噪声控制） 低频噪声控制
材料特征： 材料特征：薄膜或薄板表面穿孔 吸声机理： 吸声机理：应用共振原理 1）入射声音与薄板（薄膜）固有频率产生共振 ）入射声音与薄板 薄膜） 薄板（ 2）入射声音与板后空腔气室空气产生共振 ）入射声音与板后空腔气室空气产生共振 气室空气