吸声和室内声场
室内声场理论及声压级、混响时间计算
室内声场理论及声压级、混响时间计算一、室内声场理论1 声音在室内的传播声音在房间室内传播时，不但遵循室外大气中传播的规律，还会被房间天花、地面、墙面反射回来，声源不断发声时，入射声波与反射声波相叠加，形成复杂的室内声场。
大的平表面会象镜面一样反射声音，而且入射角等于反射角。
内凹型的表面会聚拢声音，形成声聚焦。
外秃的表面能够使将声音发散，形成扩散。
当房间表面起伏不平，而且起伏尺寸接近或小于声音波长时，声音入射后将不会形成定向反射，而是向各个方向无规则地反射，形成扩散。
就象光，表面平整的镜子能够反射出人像，这是镜面反射的结果，如果使用磨石将镜子磨毛，将成为乌玻璃，就是因为玻璃表面出现坑凹不平，尺寸与光的波长接近，形成光散射，各个角度都能看到入射的光，玻璃变得“发乌”了。
声音入射到房间表面一部分能量进入材料内部，一部分能量穿透材料到对面空间，这种能量损失的过程是吸声。
完全没有吸声的房间被称为理想混响室，如果在里面拍一下掌，声音将不断反射，在无限时间内回响。
现实情况下不存在这种房间，墙壁坚硬且光滑的房间混响时间很长，接近混响室，房间中声音会加强，接近混响室的房间中噪声比在一般房间内可能高15dB。
声音完全没有反射的房间被称为理想消声室，房间中只有声源的直达声，这样的声场叫做“自由场”。
在自由场中，距点声源距离增大一倍，声压级严格下降6dB。
现实情况下也不存在理想消声室，对房间进行强吸声处理可以近似看作消声室，因房间中只有直达声，声压级比普通房间可以降低10dB。
2 室内混响2.1 直达声与混响声声源发出的直接到达的声音是直达声，直达声总是最先到达人耳，这是因为直达声比反射声的声程短。
除了直达声以外，反射的声音形成了混响声，使室内声压级增加。
直达声只与声源强度有关，声源功率越大，直达声声压级越大，如果需要降低直达声，唯一的方法是使声源安静下来。
房间地面上立有阻挡直达声的屏障时，反射声会从天花反射过来，使屏障的隔声能力下降，如果天花吸声，减弱了反射声能量，屏障的降噪效果能够提高。
噪声污染控制课程教学大纲
一、课程基本信息课程代码：260441课程名称：噪声污染控制英文名称：课程类别：专业选修课学时：45 〔讲授 36 学时＋实验 9 学时学分：2.5合用对象:环境工程考核方式：考试,期评成绩中考试成绩占 70%,平时成绩为 30%。
先修课程：二、课程简介中文简介随着现代工业、交通运输业和城市建设的发展,环境噪声污染已经成为国内外影响最大的公害之一。
本课程分两部份：噪声的基本知识,包括声波的定义、基本性质、评价和标准、噪声的测试以及噪声影响评价。
噪声控制的常用技术：吸声、隔声、消声器、隔振、阻尼减振。
最后通过应用实例,理论联系实际,综合运用以上的各种处理措施。
Brief introduction in EnglishWith the development of modern industry, transportation and urban construction, environmental noise pollution is becoming the serious problem inside and outside country.The course is divided into two parts: the fundamental knowledge, including the definition of noise/fundamental character/evaluation and standard/test of noise and noise impact assessment.The common technology of noise control: absorption sound/insulation sound/muffler/vibration isolation/damp vibration reduction.At last ,theory contacts fact. All kinds of treatment measure are used synthetically through the application example.三、课程性质与教学目的噪声污染控制是高等学校环境工程专业的一门重要专业课。
室内声场的组成
室内声场的组成1. 引言室内声场是指在室内环境中的声音分布和声音品质等特征。
一个好的室内声场可以提供良好的听觉享受，对于音乐会厅、剧院、会议厅、录音棚等场所尤为重要。
本文将介绍室内声场的组成，并深入探讨各种因素对室内声场的影响。
2. 室内声学基础知识在了解室内声场的组成之前，我们首先需要了解一些室内声学基础知识。
声音是通过空气中的震动传播的，而室内空间的结构、形状和材质会对声音的传播产生影响。
以下是一些基本的概念：2.1 回声回声指的是声音在空间中反射多次后形成的重复声音。
回声会导致声音混响时间增加，影响声音的清晰度和可听性。
2.2 吸声吸声是指材料吸收声波能量的能力。
吸声材料可以减少回声，提高声音的清晰度。
2.3 演化声音在室内空间中传播时会经历多次反射、漫射和衰减，这些过程被称为声场的演化。
不同的演化过程会对声音的品质产生影响。
3. 室内声场的组成室内声场的组成涉及多个因素，包括空间形状、尺寸、材料、声源位置等。
以下是各个因素的详细介绍：3.1 空间形状和尺寸空间形状和尺寸对声场的分布和反射产生显著影响。
不同的形状和尺寸会导致不同的声学效果。
例如，狭长的空间会产生严重的回声，而高大的空间则可能导致声音分散。
3.2 声学材料室内的墙壁、地板、天花板和家具等材料会影响声音的传播和吸收。
吸声材料可以减少回声，提高声音的清晰度和可听性。
常见的吸声材料包括吸声板、吸声瓷砖等。
3.3 声源位置声源的位置会对声场产生显著影响。
声源离听众越近，声音越直接、清晰，而声源离听众越远，声音则会衰减和分散。
3.4 演讲台设计在一些会议厅和讲堂等场所，演讲台的设计也是室内声场的重要组成部分。
演讲台的位置应该合理，以便演讲者的声音能够传播到整个场所，并保持清晰和高可听性。
3.5 音频系统音频系统包括扬声器、放大器和混音器等设备。
合适的音频系统可以增强声音的质量和可听性。
不同类型的场所需要使用不同类型的音频系统来满足其特定的声音需求。
(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。
5-环境噪声控制技术-吸声
声能转化为热能
空气分子间的粘滞阻力
空气与筋络间的摩擦阻力
空气与筋络热交换
吸声材料与吸声结构
3、多孔吸声材料的吸声特性及影响因素
吸声材料与吸声结构
3、影响多孔吸声材料吸声的因素
A、材料的空气流阻
B、材料的密度或孔隙率
C、材料厚度的影响
D、材料后空气层的影响 E、材料装饰面的影响 F、温度、湿度的影响
与吸声材料的结构、性质、适用条件有关。 与入射角度、频率有关。
平均吸声系数（考虑到频率特性）:
材料在不同频率（125、250、500、1000、2000和4000Hz）
吸声系数的算术平均值。
降噪系数：
是指250、500、1000、2000Hz下测得的吸声系数的 算术平均值。
一个房间的总吸声量：
吸声材料与吸声结构
3、穿孔板共振吸声结构
多孔穿孔板共振吸声结构
c f0 2 P L(t )
穿孔率（P） =穿孔面积/总面积
吸声材料与吸声结构
3、穿孔板共振吸声结构 多孔穿孔板共振吸声结构
吸声频带：低中频噪声的峰值 吸声系数：0.4～0.7
f 4
0
f0
L
车间工人多，噪声设备 10-40 少，用隔声罩，反之， 分贝 用隔声间，二者都不行， 用隔声屏 气动设备的空气动力性 噪声，各类放空排气 设备振动厉害，固体声 传播远，干扰居民，机 械设备外壳、管道振动 噪声严重 15-40 分贝 5-25 分贝
隔振 减振
环境噪声控制技术-概述
噪声控制的基本原则
科学性 控制技术的先进性 经济性
第3章吸声与室内声场
（3）混响室测量方法与原理
把待测材料10～12M2放入混响室，分别测量放入样前 后的混响时间 T 60 和 T60 ，则：
s 10.16V S1T160T160
其中：
1 ——混响室原墙面吸声系数
V —— 混响室体积 S ——被测材料面积
第三节 多孔吸声材料
一、多孔吸声材料法:
1.多孔吸声材料：
内部具有许多相通微孔或气泡，且微孔与材料表面相通 的材料。
2. 吸声机理：
声能引起空气与多孔材料微孔或气泡壁摩擦生热，声能 转换为热能。
二、多孔吸声材料吸声吸声频谱特性
r
a
f
说明：
fr fa
（1）与第一吸收峰 r对应的频率叫第一共振频率 f r
（2）与第一吸收谷 a 对应的频率叫第一反共振频率 f a
（1）仪器构造:
– 驻波管； – 可移动声音信号探头； – 探头信号处理器； – 平面波发声喇叭； – 单一频率声音信号发生器； – 标尺。
（2）驻波管测量原理：
单一频率的平面波在驻波管内经被测吸声材料反射后形 成驻波，移动可动探头测量最大声压Pmax与最小声压 Pmin，可获得驻波比：
n Pmax Pmin
接受者： 个体噪声防护（耳塞、耳罩、隔声头盔）。
第三章 吸声及室内声场
本章内容：
吸声的作用与意义：① 降噪 ② 提高室内语言清晰度
吸声系数及其测量方法；① 驻波管法 ② 混响室法
吸声降噪方法：① 多孔吸声材料法； ② 共振吸声法：穿孔板法
室内声场： ① 直达声场； ② 混响声场
吸声方案设计：① 降低噪声声级吸声设计； ② 降低混响时间吸声设计。
2. 吸声系数分类
三室内声场
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室内声场的统计分析
LOGO
从以上分析可知，除声源发出的直达声外，还存在着大量反射 声。这些反射声在到达边界面并经过每次反射之前，均有一段自由传 播的路程，称为自由程。经过这一自由程后，声波就要反射一次，而 每次反射，因边界面的吸收就要损失一部分能量。在声源不断发声的 情况下，损失的这部分能量将不断获得补充，直至声场达到稳态。一 旦声源停止发声，虽然损失的能量得不到补充，但室内的声音并不会 马上消失。这是很显然的，因为这时直达声虽然没有了，但反射声继 续存在，这些反射声是由声源停止发声之前的直达声形成的，它不因 声源停止发声而立即消失，而是按照原有的规律——每反射一次损失 部分能量，持续进行下去，其声能不断减小，直至全部丧失殆尽。这 时由于不再有新的反射声产生，因而封闭空间中的总声级也就逐渐降 低，直至最后消失。这种在声源停止发声后仍然存在的声延续现象称 为混响。混响的概念在封闭空间声场的统计研究中具有特殊的意义， 它对室内的听闻条件有着重大的影响。
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声波在室内的传播
LOGO 直达声、近次反射声和混响声 直达声：声源直接到达接受点的声音。 近次反射声：相对直达声延时小雨50ms的反射声。 混响声：延时超过50ms以后到达接受点的多重反射声。
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声波在室内的传播
LOGO
室内声场的几何图解
几何声学是一门运用“声线”的概念研究声学问题的 学科，采用声线研究分析室内声场，主要了解声波在室内 经各反射面反射后的反射声分布情况。它的理论基础就是 惠更斯原理。
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室内声场的几何图解
LOGO 凸面的反射 条件：q<0 反射结果： 效果
第四章 室内声场与音质
第一节 室内声场
二、混响和混响时间
（二）混响时间的计算 艾润公式 式中，若 ——〉1时，则T60——〉0，这和理论结果 是一致的，艾润公式克服了赛宾公式的局限性。 当 <<1时，-ln（1— 式就一样了。 ）约等于 ，这和赛宾公
第一节 室内声场
二、混响和混响时间
（三）混响时间的频率特性 由于室内各界面材料或界面结构对不同频率的吸声系 数不一样，因此，对不同的频率的声波，房间的混响 的时间也不一样。这一特性称为混响时间的频率特性 ，或叫做T60频谱。 一般情况下，如无特别说明，一个房间的混响时间是 指500Hz声波的混响时间。
第一节 室内声场
二、混响和混响时间
（二）混响时间的计算 通常，在声场均匀分布的封闭室内的混响时间可用著 名的赛宾(W.C.Sabine)公式进行工程估算 ：
0.161V T60 = Sα
T60—闭室的混响时间(s)； S—室内表面总面积(m2)，包括地面、墙面和天花板； —墙壁、天花板、地板等房间内表面的平均吸声系数； V—闭室的容积。
第一节 室内声场
二、室内声场分布
（二）混响半径 混响半径 当直达声场与混响声场的声能相等时，受声 点到声源的距离r称为混响半径rc 。 设室内一点声源，声功率为W，距声源r处的直达声声密 度 ed = W / 4πr 2 c ；另一方面该声源又建立起的混响声 能密度 e = 4W / cR 与r无关。
一、室内声场的基本特征
（三）室内声场的基本特征
如果室内声源辐射的是连续稳定声波，那么在室内各受音点 接受到的声压值也是稳定的，但由于反射声对直达声迭加的 结果，声压随声源距的衰减没有象室外声场那样明显。 由于室的周边界面对声的反射作用，当室内声源停止发声后 ，室内声并不立即停止，而是继续持续一段时间，这种声的 残响现象通常称之为混响。 由于室形状的复杂性或线度比例失当，声波在室内传播时， 还有可能产生回声、聚焦、蛙鸣以及前面已提及的声染色等 特异声现象。
室内声场和吸声降噪
吸收的声能量为：
Dr V cS
4V
当单位时间内声源贡献的混响声能与被吸
收的混响声能相等时，体系达到稳定状态，
即：
W(1)DrV4cVS
所以，室内混响声场平均声能密度为：
Dr
4W1 cS
设： R S 1
R：房间常数，m2
则混响声场平均声能密度为：
4W Dr
又因为声能密度与有效声压是平方正比关系，即：
D Pe 2 c 2
则： P e2 W c 4 Q r2 R 4 c 2 W c 4 Q r2 R 4
所以混响声压级为：
2
Lp1l0g P P 0 e LW1l0g 4 Q r2R 4
cSt
Dt D1 4V
又由于声能密度与有效声压是平方正比关系，所
以有：
Pt2 P021
cSt 4V
当声能密度衰减到原来的百万分之一时所需要的
时间，即声压级衰减60dB所需要的时间，称为混
响时间所以有：
5.2 5V
0.16 V1
T60cS ln 1Sln 1
1）当声音频率低于2000Hz时，m可忽略，也即：
T60
0.16V1
Sln1
2）当声音频率低于2000Hz，且平均吸声系数小 于0.2时，有：
ln 1
此时混响时间为：
T6
0
0.161V
S
混响室法测吸声系数
无吸声材料时： 0.161V
T60 S
有吸声材料时： '
室内声场和吸声降噪
二、扩散声场的声能密度和声压级
1、直达声场 QW
第七章第三节 室内声场和吸声
1）声波的一维空间简振（声波沿轴相方向传播）
入射简谐振动声波：
pi Pi cost k
反射简谐振动声波：
pr Pr cost k
两列声波进行合成（叠加），其合成声波：
p pi pr P cos kx cost
其中：合成波振幅为 Pcoskx，P＝2Pi
3）总声场
把直达声场和混响声场叠加形成总声场。 又由于直达声声能平均密度为：
QW Dd 2 4r c
当室内存在混响时，室内某点的平均声能密 度应等于直达声和混响声能密度之和，即：
WQ 4W W Q 4 D Dd Dr 2 2 c 4r R 4r c cR
4V
当单位时间内声源贡献的混响声能与被吸 收的混响声能相等时，体系达到稳定状态， 即： cS W (1 ) DrV 4V 所以，室内混响声场平均声能密度为：
4W 1 Dr cS
设：
S R 1
R：房间常数，m2
4W 则混响声场平均声能密度为： D r cR
2
从混响声压级公式可看出：公式中第一项Lw为直 达声，第二项为混响声。
Q 4 时，即 r 很小，声场以直达声为主； 当 2 R 4r Q 4 时 ，即 r 很大，声场以混响声为主； 2 R 4r
Q 4 2 R 时，直达声声能密度与混响声声能密 4r
当
当 度相等，这时r称为临界半径，即：
又因为声能密度与有效声压是平方正比关系，即：
Pe D 2 c
则：
W Pe c
2
2
4 4 Q Q 2 c Wc 2 2 R R 4r 4r
所以混响声压级为：
07 第七章 吸声和室内声场
第七章 吸声和室内声场7.1 材料的声学分类和吸声特性7.1.1 材料的声学分类在噪声控制工程设计中，常用吸声材料和吸声结构来降低室内噪声，尤其在体积较大，混响时间较长的室内空间，应用相当普遍。
吸声体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．多孔性吸声材料多孔性吸声材料的内部有许多微小细孔直通材料表面，或其内部有许多相互连通的气泡，具有一定的通气性能。
凡在结构上具有以上特征的材料都可以作为吸声材料。
吸声材料的种类很多，我国目前生产的大体可分四大类。
（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等。
（4）吸声建筑材料，如膨胀珍珠岩、微孔吸声砖、泡沫混凝土等。
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。
常见的有穿孔板吸声结构，微穿孔板吸声结构，薄板和薄膜吸声结构等。
7.1.2 吸声系数和吸声量1．吸声系数用吸声系数来描述吸声材料或吸声结构的吸声特性。
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：r E E E E E i r i i a -=-==1α（7.1）式中E i 为入射声能，E a 为被材料或结构吸收的声能， E r 为被材料或结构反射的声能，r 为反射系数。
由式（7.1）可见，当入射声波被完全反射时，α=0，表示无吸声作用；当入射声波完全没有被反射时，α=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，α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。
吸声系数是频率的函数，同一种材料，对于不同的频率，具有不同的吸声系数。
为表示方便，有时还用中心频率125、250、500、4K 六个倍频程的吸声系数的平均值，称为平均吸声系数α。
2．吸声量吸声系数反映房间壁面单位面积的吸声能力，材料实际吸收声能的多少，除了与材料的吸声系数有关外，还与材料表面积大小有关。
吸声处理与室内降噪
吸声处理与室内降噪部分材料的吸声系数材料125Hz500Hz2kHz 4k 抹灰光滑砖墙各种磨光石材单面玻璃贴墙木制墙板地毯木地板贴墙悬挂布料贴墙悬挂丝绒上述材料离墙2cm泡沫塑料穿空纸吸音板纤维吸音板贴面玻璃纤维板贴面矿棉纤维板无贴面矿棉纤维板膨胀珍珠岩钙塑泡沫装饰板吸声吸声系数与降噪系数吸声是声波撞击到材料表面后能量损失的现象，吸声可以降低室内声压级。
描述吸声的指标是吸声系数a，代表被材料吸收的声能与入射声能的比值。
理论上，如果某种材料完全反射声音，那么它的a=0；如果某种材料将入射声能全部吸收，那么它的a=1。
事实上，所有材料的a介于0和1之间，也就是不可能全部反射，也不可能全部吸收。
不同频率上会有不同的吸声系数。
人们使用吸声系数频率特性曲线描述材料在不同频率上的吸声性能。
按照ISO标准和国家标准，吸声测试报告中吸声系数的频率范围是100-5KHz。
将100-5KHz的吸声系数取平均得到的数值是平均吸声系数，平均吸声系数反映了材料总体的吸声性能。
在工程中常使用降噪系数NRC粗略地评价在语言频率范围内的吸声性能，这一数值是材料在250、500、1K、2K四个频率的吸声系数的算术平均值，四舍五入取整到。
一般认为NRC小于的材料是反射材料，NRC大于等的材料才被认为是吸声材料。
当需要吸收大量声能降低室内混响及噪声时，常常需要使用高吸声系数的材料。
如离心玻璃棉、岩棉等属于高NRC吸声材料，5cm厚的24kg/m3的离心玻璃棉的NRC可达到。
测量材料吸声系数的方法有两种，一种是混响室法，一种是驻波管法。
混响室法测量声音无规入射时的吸声系数，即声音四面八方射入材料时能量损失的比例，而驻波管法测量声音正入射时的吸声系数，声音入射角度仅为90度。
两种方法测量的吸声系数是不同的，工程上最常使用的是混响室法测量的吸声系数，因为建筑实际应用中声音入射都是无规的。
在某些测量报告中会出现吸声系数大于1的情况，这是于测量的实验室条件等造成的，理论上任何材料吸收的声能不可能大于入射声能，吸声系数永远小于1。
吸声和室内声场PPT课件
穿孔率的计算：
d
1）当圆孔为正方形排列时 B
P d 2
4B
d
2）当孔为等边三角形排列时
P
d 2
2 3B
B
穿孔率计算：
3）当孔为平行狭缝时
d
P d B
B
E：空间吸声体
即：将吸声体悬挂在室内对声音进行多 方位吸收；
吸声体投影面积与悬挂平面投影面积的 比值约等于40％时，对声音的吸声效率 最高；
L p
10 lg 2 1
Байду номын сангаас
由于平均吸声系数通常是按实测混响时间T60 得到，如果T1和T2分别为吸声前后的混响时间， 则：
L p
10 lg T1 T2
一般地面和壁面（墙面）平均吸声系数为0.03 左右，吸声处理后平均吸声系数约为0.3左右，则 声压级衰减10dB左右。一般吸声处理降噪1012dB，如果平均吸声系数要求0.5以上，则降噪处 理所需要的成本增加。
（扩散声场包含直达声场和混响声
二、扩散声场的声能密度和声压级
1、直达声场 QW
对于点声源，直达声的声强为：I d 4r 2
因为：
Id
Pd 2
c
所以：
pd 2
c I d
cQW 4r 2
所以直达声声能密度：
又由于： W1 QW
所以直达声声压级为：
Dd
Pd 2
c 2
QW
4r 2c
Q
Lp Lw1 10lg S Lw 10lgQ 10lg S Lw 10lg 4r 2
第四节 室内简正方式
➢ 理想声场是完全扩散声场；
➢ 实际声场是不完全扩散声场，而是由室内各壁面 反射声形成的驻波声场；
第五章 吸声技术
a.材料的空气流阻（Rf）
定义： 在稳定气流状态下，吸声材料中的压力梯度与气流 线速度之比。 P
Rf
u
比流阻：指单位厚度材料的流阻。
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
a.材料的空气流阻（Rf）
b.材料的密度或孔隙率
孔隙率——指材料内部孔洞容积占材料总体积的 百分率，一般多孔材料孔隙率在50%以上，有的 达到80%～90%。 密度——指单位体积吸声材料的重量或材料容重。 孔隙率太大密度太小，或相反均不利。一般有最 适 的 吸 声 密 度 （ 或 孔 隙 率 ） 范 围 ， 超细玻璃棉的密度一般为15～25Kg/m3
密度增大低中频吸声有 改善 并不是越密越好根据频 率特性选 密度增大中高频吸声性 能下降 密度低低中频吸声较差
c.材料厚度的影响
吸声材料的厚度可提高低频的吸声效果，一般材 料厚度增加吸声频率向低频方向移动，对同种材 料而言材料厚度加倍，吸声系数最大的频率向低 频方向移动一个倍频程。但对高频影响不大。然 而厚度增大，造价增大，占的体积大。 对同一种多孔性吸声材料，当容重一定时，厚度 和频率的乘积决定了吸声系数的大小。
b.薄膜共振吸声结构
膜 状 材 料
膜状材料：如皮革、人造革、 塑料薄膜等 吸声频带：
空 气 层
200-1000Hz，
吸声系数：0.3-0.4
c.穿孔板共振吸声结构
单腔共振吸声体：亥姆霍兹共振器 结构：由一个较小的颈口和一个
V
较大的封闭腔体组成，颈口和 声场空间相连。
t
d
单腔共振吸声体
几种多孔性吸声材料
吸声机理
声波投射到多孔材料表面时，部分 透入的声波在传播过程中引起孔隙内部 的空气运动，与形成孔壁的固体筋络发 生摩擦，由于空气的粘滞性和热传导效 应，部分声能转变成热能，从而使声波 的能量减小。
五、吸声和室内声场
多孔吸声制品
有护面的多孔材料吸声结构
1—木龙骨； 2—轻织物 3—多孔材料；4—穿孔板
外环线声屏障的结构示意图
三聚氢胺吸声泡沫塑料
BASF公司开发生产的巴数特（plastics）TM是一种由三聚氰胺树脂制 备的开孔泡沫，为热固型塑料。其特征是在于由纤维而易成型的丝线构成 的精细三维网状结构。具有阻燃性、柔韧性、耐磨蚀性、良好的绝热性、 重量轻、高吸声性能。在噪声控制和厅堂音质控制中具有广阔的应用前 景。三聚氰胺泡沫塑料吸声性能优良，其开孔率达95%，容重极轻 （4~12Kg/m3），是目前最轻的泡沫塑料。当密度为5Kg/m3，厚度为 50mm，贴实，在500Hz～8000Hz，吸声系数均在0.85以上，中高频吸声 性能特别优良。可按用户要求切割成不同形状的吸声体，可吊挂于体育场 馆、影剧院、演播厅等处，也可制成吸声尖劈安装于消声室内，还广泛应 用于汽车、火车、飞机等领域作为吸声材料和填充材料。
材 料
板材
珍珠岩吸声装饰板
泡 泡沫塑料 聚氨酯泡沫塑料、脲醛泡沫塑料 沫
材 料 其它
泡沫玻璃 加气混凝土
使用情况 价格昂贵，使用较少 防火、防潮性能差，原料来源丰 富，价格便宜 吸声性能好，保温隔热，不自燃， 防潮防腐，应用广泛 吸声性能好，松散的散棉易因自 重下沉，施工扎手 装配式施工，多用于室内吸声装 饰工程
1.混响室方法
用混响室法测定的数据，表示声波无规入射状态的
吸声系数，用S表示
2.驻波管方法
使用驻波管测定的数据表示垂直入射在材料上的吸
声系数，用0表示。
用驻波法测定较为简便，在混响室内测定的数据更 接近实际。
图3-1 驻波管结构及测量装置
7.2多孔吸声材料
过去，多孔吸声材料常使用棉麻毛等天然 材料，近年来，主要使用玻璃棉、超细玻璃棉、 岩棉矿棉等无机纤维所代替。这些材料可以为松 散的，也可以加工成棉絮状或采用适当的粘结剂 加工成毡状或板状。
吸声处理与室内降噪
吸声处理与室内降噪部分材料的吸声系数材料 125Hz 500Hz 2kHz 4k 抹灰光滑砖墙0.013 0.02 0.028 0.05 各种磨光石材 0.01 0.01 0.015 单面玻璃 0.03 0.027 0.02 贴墙木制墙板0.05 0.06 0.1 0.1 地毯 0.11 0.28 0.29 0.29 木地板 0.05 0.06 0.1 0.22 贴墙悬挂布料 0.03 0.11 0.24 0.35 贴墙悬挂丝绒0.05 0.35 0.38 0.36 上述材料离墙2cm 0.08 0.440.44 0.35 泡沫塑料 0.07 0.06 0.14 0.32 穿空纸吸音板 0.31 0.47 0.59 0.64 纤维吸音板0.12 0.35 0.72 0.55 贴面玻璃纤维板 0.10 0.31 0.67 0.66 贴面矿棉纤维板 0.22 0.82 0.87 0.79 无贴面矿棉纤维板 0.15 0.89 0.94 0.84 膨胀珍珠岩 0.12 0.57 0.32 0.935 钙塑泡沫装饰板 0.08 0.34 0.140.17吸声1.1 吸声系数与降噪系数吸声是声波撞击到材料表面后能量损失的现象，吸声可以降低室内声压级。
描述吸声的指标是吸声系数a，代表被材料吸收的声能与入射声能的比值。
理论上，如果某种材料完全反射声音，那么它的a=0；如果某种材料将入射声能全部吸收，那么它的a=1。
事实上，所有材料的a介于0和1之间，也就是不可能全部反射，也不可能全部吸收。
不同频率上会有不同的吸声系数。
人们使用吸声系数频率特性曲线描述材料在不同频率上的吸声性能。
按照ISO标准和国家标准，吸声测试报告中吸声系数的频率范围是100-5KHz。
将 100-5KHz的吸声系数取平均得到的数值是平均吸声系数，平均吸声系数反映了材料总体的吸声性能。
在工程中常使用降噪系数NRC粗略地评价在语言频率范围内的吸声性能，这一数值是材料在250、500、1K、2K四个频率的吸声系数的算术平均值，四舍五入取整到0.05。
吸声
吸声
声波通过某种介质或射到某介质表面时，声能减少或转换为其他能量的过程称为吸声。
吸声，对同一个空间，改变室内声场的特性。
吸声的主要作用是吸收室内的混响声,对直达声不起作用,也就是说吸声可提高音质,但对降噪能力效果不好；且吸声材料是以多孔、疏散的材质。
表征材料吸声性能的参数是吸声系数，即被材料吸收的声能与入射声能
吸声材料。
常用的吸声材料有玻璃棉、矿渣棉、卡普隆纤维、棉麻等植物纤维、泡沫微孔吸声砖等。
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穿孔板吸声结构、薄膜吸声结构
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吸声系数和吸声量
吸声系数
材料的声学分类和吸声特性
a Ea Ei Er 1 r
Ei
Ei
Ei：入射声能；Ea：被材料或结构吸收声能； Er：被材料或结构反射声能；r:反射系数
吸声量
A aS
S：吸声材料或结构的表面积
吸声和室内声场
课程名称：环境噪声控制工程
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吸声和室内声场
材料的声学分类和吸声特性 多孔吸声材料 共振吸声结构
室内声场和吸声降噪
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材料的声学分类和吸声特性
吸声材料的分类
多孔性吸声材料
有机纤维材料：玻璃棉、岩棉 无机纤维材料：软质纤维板、木丝板 泡沫材料：泡沫玻璃、泡沫混凝土 吸声建筑材料：膨胀珍珠岩、微孔吸声砖
m：相对声质量；D：腔深（穿孔板与后壁的距离）；c：声速
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室内声场与吸声降躁
扩散声场中的声能密度和声压级
扩散声场：当声源在单位时间内发出的声能 等于被吸收的声能时，若房间内声能密度处 处相同，且在任一受声点上声波在各个传播 方向作无规分布的声场。
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室内声场与吸声降躁
扩散声场中的声能密度和声压级
直达声场:从声源直接到达受声点的直达声形 成的声场。
声压：
pd
cI d
cQW 4r 2
声能密度： 声压级：
Dd
pd2
c 2
QW
4r 2c
LPd
LW
10
lg(
Q
4r
2
)
Q : 指向性因子；W : 声功率； : 空气密度；
c : 声速；Lw : 声功率级
吸声降躁量：
LP
Q
10
lg
4r
2
Q
4r 2
4 R2
4 R1
一R1般、R室2 :内设置吸吸声声降装置躁前量、：后的 房间常数
LP
10lg
a1 a2
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谢谢！！
吸声和室内声场
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室内声场与吸声降躁
总声场：把直达声场和混响声场叠加。
声压：
p
p
2 d
p
2 r
cW ( Q 4 ) 4r 2 R
声能密度：
D
Dd
Dr
W c
(
Q
4r
2
4) R
声压级：
LP
LW
10lg( Q
4r 2
4) R
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吸声降躁量
室内声场与吸声降躁
吸声降躁:利用在房间内的安装吸声材料或 吸声结构吸收一部分混响声，降低室内噪声。
共振吸声结构
共振频率:
c
P
f 0 2 L(t )
C：声速；P：穿孔率，穿孔面积与总面积之比； t：板厚； L：板后空气层厚度；δ：孔口末端修正量
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微穿孔板吸声结构
共振吸声结构
结构：穿孔直径和板厚度在1mm以下。
共振频率:
f 0 2
1 (m D / 3c)(D / c)
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影响因素
材料密度与厚度的影响 背后空腔的影响 护面层的影响
多孔吸声材料
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高速公路的吸声材料
多孔吸声材料
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Байду номын сангаас
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共振吸声结构
薄膜与薄板共振吸声结构
共振频率:由单位面积膜的质量、膜后空气层 厚度及膜的张力决定。
不受张拉或拉力很小的膜：
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材料的声学分类和吸声特性
吸声系数的测量
混响室方法（混响室吸声系数：as） 驻波管方法（驻波管吸声系数：a0）
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驻波管装置和测试设备
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吸声原理
多孔吸声材料
当声波入射到材料的孔隙，在其内部传播的 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。从而， 材料就这样“吸收”部分声能。
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室内声场与吸声降躁
混响声场：经过房间壁间一次或多次反射后 到达受声点的反射声形成的声场。
声压：
pr
4cW R
声能密度：
Dr
pr2
c 2
4W cR
声压级：
LPr
LW
10 lg( 4 ) R
R＝ Sa ：房间常量 1－a
S：房间内表面面积；
a：房间各壁面平均吸声系数
f0
1
2
0c 2 600
M0L
M0L
M0：膜的单位面积质量；L：膜与刚性壁之间空气层的厚度
板材周边固定在框架上，连同板后的封闭空气层 构成的振动系统：
f0
1
2
0c2 K
M0L M0
M0：膜的单位面积质量；L：膜与刚性壁之间空气层的厚度； ρ0：空气密度；c：空气中声速；K：结构的刚度因素
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穿孔板共振吸声结构