2019最新第6章 吸声降噪技术数学
室内声场和吸声降噪
0.161V T60'S
' 0.1S6V1T160' T160
由于： ' Smm(SSm)
S
所以： m0.1Sm 6V1T160' T160
四、吸声降噪量
设吸声前的声压级为：
Lp1LW10lg4Qr2 R 41
PminPi Pr
由于这两列波频率相同，所以它们之间的 相位差为：
(t k 1 ) x (t k 2 ) x k ( x 2 x 1 ) 2( x 2 x 1 )
当体系满足 n时x，形成驻波。
设x2-x1=Lx，则：
2
Lx
nx
入射声波和质点速度方程分别为：
Ⅰ
a Ⅱ bⅠ
pi
p 2i
p iP i cot sk1x
pr
p 2r
pt
ui
Pi
1c1
co st
k1x
空气反射声波和质点速度方程分别为：
o
c
D
p r P rco t s k 1
ur P 1c r1co stk1x
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。 当 Q 时 4，即 r 很小，声场以直达声为主；
4r 2 R
当 Q 时 4，即 r 很大，声场以混响声为主； 4r 2 R
当
Q
4r 2
时R4，直达声声能密度与混响声声能密度相
等，这时r称为临界半径，即：
r 1 QR
d 4V S
其中：V为房间体积，S为房间总表面积。
设声音在1秒钟内传播的距离为c米，则1
秒钟内的平均反射次数为：
n
噪声控制技术—吸声隔声消声
第五次课作业
1、设在墙面与地面交线上有一声源，已知500Hz的声 功率级为85dB，同频带下的房间常数为100m2， 求距 声源5m处之声压级Lp。
2、某房间尺寸为6m*7m*3m，墙壁、天花板、和地板 在1KHz时的吸声系数分别为，，若安装一个在1KHz 倍频程内，吸声系数为的吸声贴面天花板，求该频带 在吸声处理前后的混响时间及处理后的吸声减噪量。
消声室 消声箱
吸声劈尖
四、吸声降噪计算
设吸声前的声压级为：
Lp1LW10lg4Qr2 R 41
吸声后的声压级为：
Lp2 LW10lg4Q r2 R42
则：
Lp
Lp1
Lp2
10lg
Q
4r2
Q
4r2
4 R1
4 R2
当某接受点远离声源时，即： 4 Q
R 4r 2
则：
Lp1l0g R R 1 21l0g 1 21 1 2 1
噪声控制技术—隔声
一、常用隔声评价量
1、透射系数 W t
W
2、隔声量：入射声功率级与透射声功率级之差， 也称传声损失。单位dB
ห้องสมุดไป่ตู้
R10 lgI It
20 lgP Pt 10 lg1
3、插入损失：隔声结构设置前后的声功率级 的差(IL )。
IL L W 1L W 2
二、声波透过单层匀质构件的传播 单层匀质墙的隔声频率特性曲线
✓ 薄板吸声结构的共振频率通常在801000Hz范围，吸声系数约为，一般作为 中低频范围的吸声材料。
薄板共振吸声结构的吸声系数
材料名称
材料 厚度
(cm)
空气层厚度 (cm)
125
倍频带中心频率 (Hz)
上理工噪声污染控制课件06吸声降噪技术
李彦明
2.1 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
共振吸声结构
料
单个共振器 穿孔板共振吸声结构
薄膜共振吸声结构 薄板共振吸声结构
特殊吸声结构
空间吸声体 吸声尖劈
李彦明
2.2影响材料吸声的因素
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
李彦明
d.穿孔板吸声结构
单孔时系统共振频率：
f0
c
2
S , d
V (t )
4
多孔时系统共振频率：
f0
c
2
P
L(t )
李彦明
d.穿孔板吸声结构
穿孔率（P）=穿孔面积/总面积 穿孔面积越大，吸声频率越高。 吸声频带：低中频噪声， 吸声系数：0.4-0.7 薄板厚度：2-5mm 孔 径：2-4mm 穿孔率：1%-10%
李彦明
1.3 吸声量
表示方法： A S
一个房间的总吸声量：
A iSi Ai
i
i
A：材料的总吸声量，m2 ；Si：材料i 的吸声表面积 ，m2
李彦明
2、多孔性吸声材料
吸声材料多为多孔性吸声材料（针对高频噪声控制）。
材料特征：内部有许多小孔，并与材料表面相通，具有通 气性。
吸声机理： 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），部分声能转变成热能，从而使声音的能量减小。
李彦明
3.2常用共振吸声结构
a.空气层吸声结构（空气层共振） b.薄膜吸声结构（材料本身产生共振） c.薄板吸声结构（材料本身产生共振） d.穿孔板吸声结构（共振腔结构） e.微穿孔板吸声结构（小于1mm微孔）
噪声控制技术-第六章吸声处理技术
表6.1，将 换算为无规入射吸声系数 。 T 0
表6.1
0与 T 的换算关系
0.4 0.60 0.5 0.75 0.6 0.85 0.7 0.90 0.8 0.98
0 T
0.1 0.25
0.2 0.40
0.3 0.50
0.9 1
一
吸声材料
(一) 吸声系数
(二) 吸声量 (二) 多孔吸声材料
• 当腔深D近似等于入射声波的1/4波长时，吸声系
数最大。
• 当腔深为 1/2 波长或其整倍数时，吸声系数最小。 • 一般推荐取腔深为5～10cm。
• 天花板上的腔深可视实际需要及空间大小选取较
大的距离。
4 护面层对吸声性能的影响
• 实际使用中，为便于固定和美观，往往要对
疏松材质的多孔材料作护面处理。
• 孔隙率：材料内部的孔洞体积占材料总体积的
百分比。
• 一般多孔吸声材料的孔隙率＞50%； • 孔隙率增大，密度减小，反之密度增大； • 一种多孔吸声材料对应存在一个最佳吸声性能
的密度范围。 【讨论】密度太大或太小都会影响材料的吸声性能。
若厚度不变，增大多孔吸声材料密度，可提高低中频 的吸声系数，但比增大厚度所引起的变化小，且高频 吸收会有所下降。
6 吸声处理技术
吸声降噪是控制室内噪声常用的技术措施。 通过吸声材料和吸声结构来降低噪声的技 术称为吸声。 一般情况下，吸声控制能使室内噪声降低 约3～5dB(A)，使噪声严重的车间降噪6～10 dB(A)。
6 吸声处理技术
一
吸声材料
二
吸声结构
三 室内吸声降噪
一
吸声材料
(一) 吸声系数
(二) 吸声量 (三) 多孔吸声材料
吸声处理室内降噪
吸声处理室内降噪一、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。
一般认为nrc小于0.2的材料是反射材料，nrc大于等0.2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/m?的离心玻璃棉的nrc可达到0.95。
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，即声音由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，这是因为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。
任何大于1的测量吸声系数值在实际声学工程计算中都不能按大于1使用，最多按1进行计算。
在房间中，声音会很快充满各个角落，因此，将吸声材料放置在房间任何表面都有吸声效果。
噪声振动第6章2教材
6.3.3 噪声控制的基本技术1. 吸声(sound absorption)吸声处理是控制音质和降低噪声的重要方法之一。
它是利用某些吸声材料或吸声结构吸收声能来降低噪声强度的。
(1) 吸声材料与吸声性能吸声材料多是一些多孔材料，这类材料的吸声机理是：当声波进入多孔材料的孔隙中时，引起空隙间的空气分子和纤维的振动，由于空气与孔壁的摩擦阻力、空气的粘滞阻力和热传导等作用，使相当一部分声能变为热能而耗散掉，从而起到吸声作用。
因此多孔材料必须具有大量微孔，各孔之间要连通并通到材料表面，使空气可以自由进入。
吸声材料的吸声性能可以用吸声系数α来衡量。
吸声系数等于被吸收的声能(E)对入射声能(E 0)之比。
即0E E==入射声能吸收声能α 吸声系数随入射角而改变，通常吸声系数是指在混响室中测量而用赛宾混响公式算出的吸声系数。
它包括了各种入射角，计算公式为：A=0.163V/T (6-13)式中：V —混响室体积(m 3)；T —混响时间(s)；A —室内总吸声量(m 2)。
室内全空时测得的吸声量为A 0，面积为S(m 2)的吸声材料放入后所测得的吸声量为A 1，则吸声系数为α=(A 1-A 0)/s=A/s (6-14)式中A 为该吸声材料的吸声量。
按照定义，向着自由空间开着的1m 2的窗户引起的声吸收(声波传到窗口全部透出去)量为1m 2(旧称1赛宾)。
如果某材料的吸声系数为0.4，则该材料的吸声量要达到1m 2所需要的面积为2.5m 2。
吸声系数α与材料的性质有关。
一般说，密度小和空隙多的材料，吸声系数大，吸声性能好；而结构紧密、光滑、坚硬的材料吸声系数小，吸声性能差。
吸声系数还与声波的频率有关，通常用125、250、500、1000、2000、4000六个频率的吸声系数表示材料的吸声频率特性。
吸声系数可用混响室或驻波管法进行测定。
表6-7列出了几种常用国产材料的吸声系数。
表6-7 常用国产吸声材料的吸声系数(驻波管法α 0)聚氨脂泡沫塑料40 4 0.10 0.19 0.36 0.70 0.75 0.80 上海45 8 0.20 0.40 0.95 0.90 0.98 0.85 上海木丝板2 0.15 0.15 0.16 0.34 0.78 0.52 北京4 0.19 0.20 0.48 0.78 0.42 0.70 北京8 0.25 0.53 0.82 0.63 0.84 0.59 北京水泥膨胀珍珠岩板3505 0.16 0.46 0.64 0.48 0.56 0.56 北京8 0.34 0.47 0.40 0.30 0.48 0.55 上海矿渣膨胀珍珠岩吸声砖700-800 11.5 0.38 0.54 0.60 0.69 0.70 0.72 北京1) 材料的空隙率q：多孔材料中通气的孔隙体积与材料总体积之比称为空隙率。
吸声降噪设计计算
S Rr 1
混响声压级为：
Lp
LW
10 lg
4 Rr
总声场吸声降噪计算
总声场（扩散声场） 总声场声压级为：
★ Lp
LW
10 lg
Q
4r 2
4 Rr
练习题：书本P113：11，12
分析总结
当
Q
4r
2
时4，即
Rr
r
很小，声场以直达声为主；
当 Q 时4 ，即 r 很大，声场以混响声为主； 4r 2 Rr
考虑加装吸声材料遮盖部分对原 壁面吸声量的影响S2（ m2 ）
当度相4等Qr，2 这时R4时r，r直c称达为声临声界能半密径度，与即混：响r声c 声14能密QRr
混响时间
混响声：由于室内存在混响，声音发出后，不会立 即消失，要持续一段时间，这一段时间内持 续的声音成为“混响声”。
混响时间: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.
0.161V
T60 S ln 1
★吸声降噪量计算公式
设吸声前的声压级为：
Lp1
LW
10 lg
Q
4r 2
4 R1
吸声后的声压级为：
Lp2
LW
郑-噪声-第5章-吸声技术(1+2+3)
可以看作由多个单腔（孔）共振器并联而成。
刚性壁 空气层
小孔或 狭缝
♣ 共振频率
c f0 2 P L(t )
t：板厚（小孔深度），m d:孔径，m d δ：孔口末端修正量，m （若直径为d的圆孔则δ＝ πd/4≈0.8d） L：板后空气层厚度，m P：穿孔率，即穿孔面积/总面积
吸声带宽Df 4
c 共振频率f 0 2
0
f0
L
0-与共振频率相对应的波长，m L-板后空气层厚度(空腔深），m
吸声带宽和腔深有很大关系，L增
P L(t )
大，吸声带宽增大， 而腔深又影响共振频率的大小，L 增大，共振吸声频率变低。 工程上通常取空腔深L为10~25 cm 板厚t取2~5 mm，孔径2~4mm,穿孔 率P取1%~10%
♣ 薄板共振频率
1 f0 2 K M0L M0
0c 2
共振频率主要取决于板的
0 ——空气密度，kg/m3 c ——空气中的声速，m/s M0 ——板的单位面积质量， 即面密度，kg／m2 L ——板后空气层厚度，㎝ K ——结构的刚度因素， kg/(m2· s2)
面密度和背后空气层厚度， 增大M或L，可以使共振频 率下降。
第5 章
吸声技术
1.吸声技术概述 2.多孔吸声材料
3.共振吸声结构 4.空间吸声体
5.吸声降噪计算
3.共振吸声结构
共振吸声机理：在声源发出的声波的激励下，引起周围其他 物体的振动，振动的物质由于自身摩擦力和与空气的摩擦， 使一部分振动能量转变为热能而消耗掉。物体都有各自的固 有频率，当声波频率和固有频率相等时，发生共振，此时振 动最强烈，引起的能量损耗也最大，即在共振频率处吸声系 数最大。 薄膜共振吸声结构
噪声分析常用计算公式汇总(二)吸声降噪
噪声分析常用计算公式汇总（二）吸声降噪吸声降噪是一种常见的噪声控制技术，通过利用吸音材料来吸收和消除噪声，从而达到降低噪声水平的目的。
以下是吸声降噪常用的计算公式汇总：1.吸声系数:吸声系数代表了材料对声音的吸收能力，是评价吸音性能的重要指标。
一般用α表示，其取值范围从0到1、常见的吸声材料如纤维板、泡沫塑料等，其吸声系数可以通过实验测定或公式计算得出。
2.混合吸声系数:混合吸声系数是指多层噪声吸收材料组合的总吸声能力。
对于由N层吸声材料构成的吸声系统，混合吸声系数的计算公式如下：α=1-(1-α1)(1-α2)...(1-αN)其中，α1、α2、..、αN分别为各层吸声材料的吸声系数。
3.吸声量:吸声量是指单位面积的吸声材料吸收声能的能力。
一般用单位面积吸声系数（Sabine吸声度）或单位体积吸声系数（流量吸声度）来表示。
吸声量的计算公式如下：Sabine吸声度= α × S（单位面积吸声系数× 材料表面积）流量吸声度=α×V（单位体积吸声系数×材料体积）4.吸声背板的功效：吸声背板是指在墙面或天花板后面设置的一种材料，用于提高吸声效果。
吸声背板的功效通过增加声场中声能的损失来实现。
吸声背板的功效计算公式如下：L = 10 × log10(1 + (θ × α × D/λ))其中，L为吸声背板的功效（单位为dB），θ为吸声背板所占的背景面积比例（取值范围为0到1），α为吸声系数，D为吸声背板与声源的距离，λ为声波的波长。
5.吸声深度:吸声深度是指吸声材料对入射声波的吸收深度，是评价吸声材料吸音性能的重要指标之一、吸声深度的计算公式如下：d=0.163×(f/α)其中，d为吸声深度，f为入射声波的频率，α为吸声系数。
以上是吸声降噪中常用的计算公式汇总，可以根据具体情况选择适用的公式进行计算，以评估吸声材料的吸音性能以及吸声系统的效果。
第六章 吸声
3、混响时间（T，单位为秒）
交混回响：在声源停止发生后，房间内的声音并不会立 即消失，声能经壁面的多次反射和吸收后，声压才降 到闻阈以下，这种声音的延续现象称为交混回响。
混响时间：声源停止发声后，声强减为原值的百万分之 一的时间（即声级由开始值衰减60分贝所需要的时间）
在20℃的空气中，声速C=343米/秒时：
求： 到声源中心距离为1米处对应的直达声场、混响声场 以及总声场的声压级。
某厂房的两侧墙（抹灰粉刷面）总面积为S1=300米2，两 端墙（贴有木纤维板）总面积为S2=150米2，水泥地面面 积S3=300米2，顶棚（贴5厘米厚的聚胺脂泡沫塑料）面 积S4=300米2，室内有15个工人在工作，在房间地面中心 有一台设备，发出90分贝的噪声，如作吸声处理，吸声 材料距离噪声源至少多远才有效？
再求：如果进一步把平均吸声系数提高为0.5，减噪效果又如何？
解：如果进一步把平均吸声系数提高为0.5， LP3－LPD=3.0分贝 吸声处理后的平均减噪量为：D=5.2－3.0=2.2分贝
注意：
1、吸声处理只有在壁面吸声系数较低，房间吸声量较小的 工业厂房才适用。
2、目前，用吸声处理方法降低房间噪声一般在6~12分贝， 最高不会超过15分贝。
吸声处理后的减噪量：
D LP1 LP2 (LP1 LPD ) (LP2 LPD )
例题： 一般壁面抹灰的房间，平均吸声系数为α1=0.04，如果作 了吸声处理后，使平均吸声系数提高为α2=0.3， 求：吸声处理后的减噪效果。
解：
吸声处理前，α1= 0.04，查表6—4可得： LP1－LPD=14分贝 吸声处理后，α2= 0.3， 查表6—4可得： LP2－LPD=5.2分贝 吸声处理后的平均减噪量为：D=14－5.2=8.8分贝
环境噪声与控制工程课件第6章 吸声降噪
T
6
7
8
9
0
0
2
4
6
8
10
12
14
16
18
10 20
22
24
26
27
29
31
33
34
36
20 38
39
41
42
44
45
47
48
50
51
30 52
54
55
56
58
59
60
61
63
64
40 65
66
67
68
70
71
72
73
74
75
50 76
77
78
78
79
80
Байду номын сангаас
81
82
83
84
60 84
85
86
87
88
88
4
【声波频率】
❖ 同种吸声材料对不同频率的声波具有不同的吸声 系数。
❖ 平均吸声系数 ：工程中通常采用125Hz、250 Hz、500 Hz、1000 Hz、2000 Hz、4000 Hz六个频 率的吸声系数的算术平均值表示某种材料的平均 吸声系数。
❖ 通常，吸声材料 在0.2以上，理想吸声材料 在0.5以上。
第六章 吸声降噪技术
一 吸声材料 二 吸声结构 三 室内吸声降噪
多孔吸声材料
木丝板吸声材料
多孔槽型木质吸声材料
KTV软包阻燃吸声材料
木质穿孔吸声板
丝质吸声材料
轻质复合吸声型声屏障
吸声门
吸声体
一 吸声材料
第六章 吸声
数α=1；一般材料的吸声系数都在0和1之间，即0＜α＜1。
吸声系数的大小，除了受材料本身性质的影响外，还与材料
的安装方式（背后有无空气层、空气层的厚度以及固定方式等） 入射声的频率以及声波的入射角度有关。
吸声材料就其广泛的涵义来说，是指一些可以有效地将声能
转变为其他形式能的材料；而用声学术语来说，是指在125、 250、500、1000、2000、4000Hz6个倍频带的平均吸声系数大 于0.2的材料。
r——计算处到声源的距离，单位为m；
Rr——房间常数，Rr=，单位为m2；
S——室内总表面积，单位为m2；
——室内平均吸声系数； R——声源指向性因数。
若吸声处理前后的房间常数分别为
Rr1
S1 1 1
, Rr 2
S 2 12
1、 2分别为相应的室内平均吸声系数，则在离声源足
够远处最大的吸声减噪量
第二节 吸 声 测 量
吸声测量的测量频率范围一般为100~4000Hz， 在测量频率范围内，其频带宽度为1/3倍频程或 倍频程。
吸声测量主要有两种方法，即驻波管法和混响室 法。
一、驻波管法
n pmax
p m in
rp
n 1 n 1
2
0 1 rp
（6-5） （6-6） （6-7）
0
4 n 1 2
Lk——Lk=t+0.8d；
t——板厚，单位为cm；
吸声降噪PPT课件
- 0.44 0.73 0.50 0.56 0.53
-
- 0.45 0.65 0.59 0.62 0.68
材料名称
水泥 木丝板
工业毛毡
聚氨酯 泡沫塑料
微孔砖 木纤维板
厚度 cm 1.5 1.5 1.5 2.5 2.5 1 3 5 7 3 5 8 5 1.3
多孔材料的吸声系数α0
密度 腔厚
频率（Hz）
吸声： 声波通过媒质或入射到媒质分解面上时声能的减 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，称为吸声材料。
3
5.1.2 吸声机理
粘滞性 热传导效应
4
5.1.3 吸声材料的基本类型
纤维状
18
2. 驻波管法测吸声系数的测试原理
p max p 0 (1 r )
p min p 0 (1 r )
S p max p min
0
1
r
2
4S (1 S ) 2
19
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
26
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。
Rf
P u
比流阻Rs：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
第6章 吸声降噪技术
的作用。
5
多孔吸声材料及其种类 ①无机纤维材料 无机纤维材料主要有超细玻璃棉、玻璃丝、矿渣棉、岩棉 及其制品。 ②泡沫塑料 常用做吸声材料的泡沫塑料主要有聚氨酯、聚醚乙烯、聚 氯乙烯、酚醛等。 ③有机纤维材料 如棉麻、甘蔗、木丝、稻草等 ④建筑吸声材料 如加气混凝土、微孔吸声砖、膨胀珍珠岩等
6
2）共振吸声结构
率的吸声系数的算术平均值表示某种材料的平均 吸声系数。
通常，吸声材料 在0.2以上，理想吸声材料 在0.5以上。
17
【声波入射角度】
工程设计中常用的吸声系数有无规入射吸声系数、垂 直入射吸声系数
混响室法吸声系数(无规入射吸声系数) T
驻波管法吸声系数(垂直入射吸声系数) 0
S
31
一
吸声材料
(一) 吸声系数
(二) 吸声量 (三) 多孔吸声材料
32
多孔吸声材料
多孔吸声材料是应用最广泛的吸声材料。
最初的多孔吸声材料以麻、棉、棕丝、毛发、
甘蔗渣等天然动植物纤维为主；
目前则以玻璃棉、矿渣棉等无机纤维为主。
吸声材料可以是松散的，也可以加工成棉
絮状或粘结成毡状或板状。
用此方法所测得的吸声系数，称为混响室吸声系数或
T 无规入射吸声系数，记作
。
这种测量方法与吸声材料在实际应用中声波入射的情
课程设计吸声降噪
课程设计吸声降噪一、教学目标本课程旨在让学生了解吸声降噪的原理和应用，掌握吸声材料的选择和降噪效果的评估方法。
通过本课程的学习，学生应能解释吸声降噪的基本概念，描述不同吸声材料的特性及其在实际工程中的应用，运用基本的计算方法评估降噪效果。
在技能目标方面，学生将能够运用吸声降噪原理解决实际问题，如设计简单的吸声结构，使用相关软件进行降噪效果模拟等。
通过课程学习，学生应培养解决实际问题的能力，提升科学思维和创新意识。
在情感态度价值观目标方面，本课程将引导学生认识到吸声降噪技术在环境保护和提高生活质量方面的重要性，培养学生的社会责任感和职业道德，激发他们对声学技术的兴趣和热情。
二、教学内容本课程的教学内容主要包括吸声降噪的基本原理、吸声材料的种类和特性、吸声结构的设计方法以及降噪效果的评估技术。
具体来说，第一部分将介绍声波的基本特性，吸声降噪的原理及其在工程中的应用。
第二部分将详细讲解不同类型的吸声材料，如多孔材料、纤维材料和金属吸声体等，以及它们的性能参数和适用场景。
第三部分将涉及吸声结构的设计方法，包括吸声体的大小、形状和布局等。
最后一部分将介绍降噪效果的评估方法，包括实验室测试和现场测量等。
三、教学方法为了提高学生的学习兴趣和主动性，本课程将采用多种教学方法。
包括课堂讲授，以讲解吸声降噪的基本概念和原理；案例分析，通过分析实际工程案例，让学生了解吸声降噪技术的应用；实验操作，通过实验室测试和现场测量，让学生亲手体验降噪效果的评估过程；小组讨论，鼓励学生就特定问题展开讨论，培养他们的团队合作能力。
四、教学资源为了支持教学内容和教学方法的实施，我们将准备一系列教学资源。
教材方面，将选用权威的声学教材，提供系统的吸声降噪知识。
参考书方面，将提供相关的技术规范和工程案例，供学生深入研究。
多媒体资料方面，将制作精美的PPT和教学视频，帮助学生更好地理解吸声降噪的原理和应用。
实验设备方面，将确保实验室的设备和材料齐全，为学生提供亲手实践的机会。
5.吸声处理技术
6.吸声处理技术课程教学基本要求：理解吸声系数、吸声量的定义及表达式，掌握多孔吸声材料和共振吸声结构的吸声机理、吸声特性及其影响因素，理解直达声场与混响声场的定义，扩散声场中的生能量密度与声压级，掌握混响时间的定义及表达式，吸声降噪量的表达式，具备运用吸声处理技术进行室内降噪的控制设计。
课程内容：吸声系数、吸声量的定义及表达式，无规入射吸声系数与垂直入射吸声系数的区别及相互转化关系，吸声材料的分类，多孔吸声材料的吸声机理、吸声特性，影响多孔吸声材料吸声性能的因素，薄膜共振吸声结构，薄板共振吸声结构，穿孔板共振吸声结构，微穿孔板共振吸声结构，空间吸声体，常用吸声材料的吸声系数，直达声场与混响声场的定义，扩散声场中的生能量密度与声压级，混响时间的定义及表达式，吸声降噪量的表达式，吸声设计及其应用。
吸声技术，就是利用吸声材料和吸声结构把入射到其表面上的声能量吸收掉，从而在传播途径上降低噪声。
众所周知，同一台机器，在室内（一般房间）开动要比室外开动响，原因是声源发出的声音遇到墙面、顶棚、地坪及其他物体时，都会发生反射现象。
当机器设备开动时，人们听到的声音出了机器设备发出的直达声外，还听到由这些表面多次来回反射而形成的反射声，也称混响声。
如果在室内顶棚和四壁安装吸声材料或悬挂吸声体，将室内反射声吸收掉一部分，室内噪声级将会降低。
吸声处理只降低反射声的影响，对直达声是无能为力的。
吸声降噪效果是有限的，其降噪量通常最多不会超过10分贝。
在实际生活中，我们经常有这样的感受，同样的噪声源所发出的噪声，在室内感受到的响度远比在室外感受到的响度大，这是因为我们在室内所接收到的噪声除了通过空气直接传来的直达声外，还包括室内各壁面（包括：墙壁、顶棚、地面及其它物体表面）经多次反射而来的反射声（混响声）。
这两种声音的叠加，使室内噪声强度增加了。
试验表明，由于反射声的缘故，可使室内噪声提高10～12dB 。
要想降低这种噪声的强度，就需要在房间的内表面（天花板、四周墙面）安装吸声材料，或在房间内悬挂空间吸声体，这样就会吸收掉部分反射声，使混响声减小。
第六章 吸声降噪
• 2 ．材料的厚度 大量的试验证明：吸声材料的厚度决定 了吸声系数的大小和频率范围。增大厚度可 以增大吸声系数，尤其是增大中低频吸声系 数。同一种材料，厚度不同，吸声系数和吸 声频率特性不同；不同的材料，吸声系数和 吸声频率特性差别也很大，具体选用时可以 查阅相关声学手册。
• 3 ．材料的容重或空隙率 材料的容重是指吸声材料加工成型后单 位体积的重量。有时，也用空隙率来描述。 空隙率是指多孔性吸声材料中连通的空气体 积与材料总体积的比值
湿度对多孔性材料的吸声性能也有十分明显的 影响。随着孔隙内含水量的增大，孔隙被堵塞，吸 声材料中的空气不再连通，空隙率下降，吸声性能 下降，吸声频率特性也将改变。 温度对多孔性吸声材料也有一定影响。温度下 降时，低频吸声性能增加；温度上升时，低频吸声 性能下降。
• 5 ．材料后空气层的影响
在实际工程结构中，为了改善吸声材料的低 频吸声性能，通常在吸声材料背后预留一定 厚度的空气层。空气层的存在，相当于在吸 声材料后又使用了一层空气作为吸声材料， 或者说，相当于使用了吸声结构。
• 工程中也经常使用混响吸声系数与垂直入射吸声 系数之间的简单换算关系进行工程估计，参见表 6.1 。 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 0 20 38 52 65 76 84 92 98 100 2 22 39 54 66 77 85 92 98 100 4 24 41 55 67 78 86 93 99 100 6 26 42 56 68 78 87 94 99 100 8 27 44 58 70 79 88 94 100 100 10 29 45 59 71 80 88 95 100 100 12 31 47 60 72 81 89 95 100 100 14 33 48 61 73 82 90 96 100 100 16 34 50 63 74 83 90 97 100 100 18 36 51 64 75 84 9! 97 100 100
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混响室的体形常采用不规则房间或者边长成调和级数比 的矩形房间。所有混响室的侧壁都是声反射并且反平行 的，或者在壁面上装设凸出的圆柱面或者用V形墙。这 样声音就可以很好的分布至整个空间 。
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。
纤维材 软质木纤维板、矿棉吸声砖、岩棉吸声 装配式加工，多用于室内吸声。 料制品 板、玻璃吸声板、木丝板、甘蔗板等
1—金属板；2—穿孔金属板；3—玻璃棉；4—共振腔
12
吸声尖劈用于消声室的特殊吸声结构。从尖劈的尖端到基 部，声阻抗是从空气的特性阻抗逐步过渡到多孔材料的阻 抗的，因而实现了很好的阻抗匹配，使入射声能得到高效 的吸收。
13
一 吸声材料
(一) 吸声系数 (二) 吸声量 (三) 多孔吸声材料
14
多孔槽型木质吸声材料
KTV软包阻燃吸声材料
35
丝质吸声材料
36
混凝土复合吸声型声屏障
37
轻质复合吸声型声屏障
38
常用吸声材料的使用情况
主要种类 常用材料实例
使用情况
有机
纤维
材料
纤 无机
维 材
纤维
料 材料
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
通常，吸声材料 在0.2以上，理想吸声材料
在0.5以上。
17
【声波入射角度】
工程设计中常用的吸声系数有无规入射吸声系数、垂 直入射吸声系数
混响室法吸声系数(无规入射吸声系数)T
驻波管法吸声系数(垂直入射吸声系数) 0
18
吸声系数的测量
混响室法吸声系数(无规入射吸声系数) ：
1
27
一 吸声材料
(一) 吸声系数 (二) 吸声量 (三) 多孔吸声材料
28
(二) 吸声量（等效吸声面积）
定义：吸声系数与吸声面积的乘积
A S
式中 A ——吸声量，m2；
——某频率声波的吸声系数；
S ——吸声面积，m2。
【注】工程上通常采用吸声量评价吸声材料的 实际吸声效果。
29
41
吸声性能的影响因素
孔隙率与密度
2
厚度 1
吸声性能 影响因素
3 空腔
使用环境 5
4 护面层
42
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。
7
图1 有护面的多孔材料吸声结构 表1 不同护面形式的吸声结构
8
3) 空间吸声体
空间吸声体是由框架、吸声材料和护面结构做成具有各种 形状的单元体，其降噪量一般为10dB左右。常用的几何形状 有平面形、圆柱形、棱形、球形、圆锥形等，其中球体的吸 声效果最好 。
图2 空间吸声体
9
吸声体10Fra bibliotek空间吸声体的高频吸收效果随着吸声体尺 寸的减小而增加，低频吸收效果则随着吸声 体尺寸的加大而升高。
33
1 吸声原理
(三) 多孔吸声材料
声波入射到多孔吸声材料的表面时，部 分声波反射，部分声波透入材料内部微孔 内，激发孔内空气与筋络发生振动，空气 与筋络之间的摩擦阻力使声能不断转化为 热能而消耗；空气与筋络之间的热交换也 消耗部分声能，从而达到吸声的目的。
34
(三) 多孔吸声材料
木丝板吸声材料
在噪声污染控制工程中，吸声材料和吸声结构常用来降低室
内噪声。吸声材料按吸声机理可分为多孔吸声材料和共振吸
声结构两大类。
纤维状
多孔性吸声材料
颗粒状
吸 声 材 料
共振吸声结构
泡沫状 穿孔板共振吸声结构 薄膜共振吸声结构
薄板共振吸声结构 4
1）多孔吸声材料 多孔吸声材料的内部和表面都有很多微小的细孔，孔和孔
21
22
23
驻波管法吸声系数(垂直入射吸声系数)
驻波管法简便、精确， 但与一般实际声场不 符。
用于测试材料的声学 性质和鉴定。
设计消声器。
24
驻波管法吸声系数测试仪
驻波管法
将被测材料置于驻波管的一端，从驻波管的另一端向管 内辐射平面波，声波垂直入射到材料表面，部分吸收， 部分反射。
45
低Rf ：低频段吸收很低，中、高频带吸收较好； 高Rf ：低频段有所提高，中、高频带明显下降。
合理的Rs： Rs=1000/d，单位：瑞利/cm，d材料厚度，cm； 或 2ρ0c<Rf<4ρ0c,即：800<Rf<1600 瑞利（Pa.s/m）
流阻描述多孔材料的透气性，一般可采用调整材料的体 积密度来调节Rf。
n 12
26
驻波管法比混响室法简单方便，但所得的数据 与实际情况相比有一定误差。
混响室法和驻波管法测得的吸声系数可按下表 进行换算。
表 0 与T 的换算关系
0 0.1 0.2
0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9
T 0.25 0.40 0.50 0.60 0.75 0.85 0.90 0.98
15
吸声系数的影响因素
材料的性质
2
材料的结构 1
吸声系数 影响因素
3 使用条件
声波频率 5
4 声波入射角度
16
【声波频率】
同种吸声材料对不同频率的声波具有不同的吸声 系数。
平均吸声系数 ：工程中通常采用125Hz、250
Hz、500 Hz、1000 Hz、2000 Hz、4000 Hz六个频 率的吸声系数的算术平均值表示某种材料的平均 吸声系数。
S
31
一 吸声材料
(一) 吸声系数 (二) 吸声量 (三) 多孔吸声材料
32
多孔吸声材料 多孔吸声材料是应用最广泛的吸声材料。
最初的多孔吸声材料以麻、棉、棕丝、毛发、 甘蔗渣等天然动植物纤维为主； 目前则以玻璃棉、矿渣棉等无机纤维为主。
吸声材料可以是松散的，也可以加工成棉 絮状或粘结成毡状或板状。
颗 砌块 粒 材 板材 料
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
多用于砌筑界面较大的消声装置。 质轻、不燃、保温、隔热。
泡 泡沫
沫 塑料
材 料
其他
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
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
39
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。
40
2.吸声特性及影响因素
特性:高频声吸收效果好，低频声吸收效 果差。 原因：低频声波激发微孔内空气与筋络的 相对运动少，摩擦损小，因而声能损失少， 而高频声容易使振动加快，从而消耗声能 较多。所以多孔吸收材料常用于高中频噪 声的吸收。
不同厚度的超细玻璃棉的吸声系数
理论证明，若吸声材料层背后
为刚性壁面，最佳吸声频率出
现在材料的厚度等于该频率声
波波长的1/4处。使用中，考虑
经济及制作的方便，对于中、
高频噪声，一般可采用2～5cm
厚的成形吸声板；对低频吸声
要求较高时，则采用厚度为5～
10cm的吸声板。
43
2 孔隙率与密度
孔隙率：材料内部的孔洞体积占材料总体积的百 分比。
空间吸声体的吸声性能主要由所用吸声材 料核材料的填充方式所决定。
11
4)吸声尖劈
吸声尖劈是一种楔子形的空间吸声体，由金属网架内填 充多孔吸声材料构成，吸声性能十分优良。
吸声尖劈的形状有等腰劈状、直角劈状、阶梯状、无规 状等。通常可分为尖部和基部两部分。安装时在尖壁和壁 面之间留有空气层。
图3 吸声尖劈构造示意
反射的平面波与入射波相互叠加产生驻波，波腹处的声
压为极大值，波节处的声压为极小值。
25
利用探管可测出声压的极大值pmax和极小值pmin。 pmax和pmin之比称为驻波比。
驻波比n与反射系数r和法向吸声系数(或驻波 管吸声系数）α0的关系为:
r
n n
1 1
,
0
1
r
2
4n
第6章 吸声降噪技术
学习目的与要求：
掌握吸声材料的分类以及吸声系数、吸声量的概念；了解吸声系数的测 量方法； 掌握多孔吸声材料的吸声原理、影响多孔吸声材料吸声特性的因素； 掌握各类共振吸声结构及其设计计算； 掌握室内声场的概念及其声能计算，掌握室内声衰减的规律及混响时间 的概念及其计算；掌握吸声降噪量的计算。
把被测吸声材料(或吸声结构)按一定的要求放置于专 门的声学试验室——混响室中进行测定。
将吸声材料(或吸声结构)放进混响室内，使不同频率 的声波以相同机率从各个角度入射到材料(或结构)的 表面，然后根据混响时间的变化来确定材料(或结构) 的吸声性能。
用此方法所测得的吸声系数，称为混响室吸声系数或
1
第6章 吸声降噪技术