声学第四讲吸声材料和吸声结构

声学第四讲吸声材料和吸声结构
饰面状况:
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。
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安装条件:
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。
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特殊吸声结构: 吸声央劈
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4.2 多孔吸声材料
4.2.1 多孔材料的吸声机理 A 构造特征：
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，而是因为多孔材料从 表到里具有大量均匀、互相连通的微孔， 且表面微孔向外敞开、具有适当的通气 性.
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结构因子：反映多孔材料内部纤维或颗粒 排列的情况，是衡量材料微孔或狭缝分布
情况的物理量。
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厚度: 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）。
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容重:
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。
值（尾数四舍五入整理成.5或.0）
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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4.1.2吸声材料分类
纤维状
多孔吸声材料可粒状
泡沫状
吸声材料和结构的分类共振吸声结构穿 簿孔 板板 共共 振振 吸吸 声声 结结 构构
簿膜共振吸声结构
4.2.2 影响材料吸声吸的因素
• 1密度: ：每立
方米材料的重 量kg/m3。 • 密度太大→密 实; 太小→透气性太 好; 存在一最佳值.
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孔隙率：材料中孔隙体积和材料总体积
之比。
孔隙率 空 总气 体体 积 1积 0% 0
空气流阻：单位厚度时，材料两边空气
气压和空气流速之比。
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由 r1分 反 吸 透 类射 声 声 r较 较 材 材 材 较大 大 料 料 料 大按用 隔 吸 途 声 声 分 材 材 较 较料 料 小 大
事实上隔声材料中包含 了反射材料及吸声材料
吸声系数： 从反射界面定义:
E 1 r E0
1 r E E E0
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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。
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B 吸声机理：
Ⅰ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。Ⅱ空气振 动是不断压缩和膨胀的过程，与多孔骨架发生 热交换也减少声能。 C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。 声学第四讲吸声材料和吸声结构
4.3.1空腔共振吸收，如穿孔石膏板、Leabharlann Baidu缝 吸音砖等。
A构造特性 B吸声机理:当薄壁与空径比声波小 很多时,孔径处空气变形很小,起质量 块作用.类似于活塞,空腔中空气起弹 簧作用. C吸声特性:在共振频率处有最大吸 声系数.
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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
空气流阻 两流 侧速 静压存差在一最佳
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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）
含湿量:
重湿度 （含湿量） 增加、吸 声性能下 降（先降 低高频， 再到低频）
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4.2.3 多孔材料的吸声特性
吸声特点： 总趋势是随 频率的增加 而增加，伴 有起伏，且 起伏随增加 而变化平缓， 一般吸收中 高频，加空 气层后也吸 收低频。
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4.3 共振吸声结构
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穿孔板共振吸声频率的计算
当L<20cm时
c
p
fc
2
(t 0.8d)L
当L>20cm时
fc 2c
p (t0.8d)LpL2/3
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4.1.1 吸声系数与吸声量定义
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。吸声系数永远小于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
第四讲、吸声材料与吸声结构
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4.1吸声材料作用和分类
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。