多孔吸声材料的吸声原理及其分类

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多种共振吸声结构的吸声机理介绍

多种共振吸声结构的吸声机理介绍

多孔吸声材料对低频声吸声性能比较差,因此往往采用共振吸声原理来解决低频声的吸收。

由于它的装饰性强,并有足够的强度,声学性能易于控制,故在建筑物中得到广泛的应用。

一、单个共振器1结构形式它是一个密闭的内部为硬表面的容器,通过一个小的开口与外面大气相联系的结构,称为核姆霍兹共振器。

单个共振器示意图2吸声原理单个共振器可看成由几个声学作用不同的声学元件所组成,开口管内及管口附件空气随声波而振动,是一个声质量元件;空腔内的压力随空气的胀缩而变化,是一个声顺元件;而空腔内的空气在一定程度内随声波而振动,也具有一定的声质量。

空气在开口壁面的振动摩擦,由于粘滞阻尼和导热的作用,会使声能损耗,它的声学作用是一个声阻。

当入射声波的频率接近共振器的固有频率时,孔颈的空气柱产生强烈振动,在振动过程中,由于克服摩擦阻力而消耗声能。

反之,当入射声波频率远离共振器固有频率时,共振器振动很弱,因此声吸收作用很小,可见共振器吸声系数随频率而变化,最高吸声系数出现在共振频率处。

3共振频率计算单个共振器对频率有较强选择性,共振频率f0可由下式求得:式中,c 为声速;S 为颈口面积,S=πr²;r 为颈口半径;V 为空腔体积;t为颈的深度,即板厚;d 为圆孔直径。

因为颈部空气柱两端附近的空气也参加振动,需要对t 进行修正,其修正值一般取0.8d。

二、穿孔板共振吸声结构1结构形式在各种薄板上穿孔并在板后设置空气层,必要时在空腔中加衬多孔吸声材料,可以组成穿孔板共振吸声结构,由于每个开口背后均有对应空腔,这一穿孔板结构即为许多并联的核姆霍兹共振器。

一般硬质纤维板、胶合板、石膏板、纤维水泥板以及钢板、铝板均可作为穿孔板结构的面板材料。

穿孔板共振吸声结构简图2吸声原理由于它是核姆霍兹共振器的组合,因此可看作是由质量和弹簧组成的一个共振系统。

当入射声波的频率和系统的共振频率一致时,穿孔板颈的空气产生激烈振动摩擦,加强了吸收效应,形成了吸收峰,使声能显著衰减;远离共振频率时,则吸收作用小。

建筑物理声学复习整理

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。

吸声

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。

多孔材料的吸声原理以及影响吸声系数的因素

多孔材料的吸声原理以及影响吸声系数的因素

多孔吸声材料多孔吸声材料是普遍应用的吸声材料,其中包括各种纤维材料:超细玻璃棉、离心玻璃棉、岩棉、矿棉等无机纤维,棉、毛、麻、棕丝、草质或木质纤维等有机纤维。

纤维材料很少直接以松散状使用,通常用胶黏剂制成毡片或板材,如玻璃棉毡(板)、岩棉板、矿棉板、木丝板、软质纤维板凳。

微孔吸声砖等也属于多孔吸声材料。

泡沫塑料,如果其中的空隙相互连通并通向外表,可作为多孔吸声材料。

一、多孔材料的吸声机理多孔吸声材料具有良好吸声性能的而原因,不是因为表面的粗糙,而是因为多孔材料具有大量内外两桶的微小空隙和空洞。

图12-1(a)表示了粗糙表面和多孔材料的差别。

那种认为粗糙墙面(如拉毛水泥)吸声好的概念是错误的。

当声波入射到多孔材料上,声波能顺着微孔进入材料的内部,引起空隙中空气的振动。

由于空气的黏滞阻力、空气与孔壁的抹茶和热传导作用等,使相当一部分声能转化为热能而被损耗。

因此,只有孔洞对外开口,孔洞之间互相连通,且孔洞深入材料内部,才可以有效地吸收声能。

这一点与某些隔热保温材料的要求不同。

如聚苯和部分聚氯乙烯泡沫塑料以及加气混凝土等材料,内部也有大量气孔,但大部分单个闭合,互补连通(见图12-1b),他们可以作为隔热温饱材料,但吸声小郭却不好。

二、影响多孔材料吸声系数的因素多孔材料一般对中高频声波具有良好的吸声。

影响和控制多孔材料吸声特性的因素,主要是材料的孔隙率、结构因子和空气流阻。

孔隙率是指材料中连通的空隙体积和材料总体积之比。

结构因子是有多孔材料结构特性所决定的物理量。

空气流阻反应了空气通过多孔材料阻力的大小。

三则中以空气阻留最为重要,它定义为:当稳定气流通过多孔材料时,材料两面的静压差和气流线速度之比。

单位厚度材料的流阻,称为“比流阻”。

当材料厚度不大时,比流阻越大,说明空气穿透两就小,牺牲性能就下降,但比流阻大小,声能因摩擦力、黏滞力而损耗的效率就低,吸声性能就会下降。

所以,多孔材料存在最佳流阻。

当材料厚度充分大,比流阻小,则吸声就打。

多孔性吸声材料

多孔性吸声材料

多孔性吸声材料介绍多孔性吸声材料是一种具有吸音效果的材料,通常由多个孔隙组成。

这些孔隙可以吸收和散射空气中的声波,从而减少噪音的传播。

多孔性吸声材料广泛用于建筑、交通工具、电子设备等领域,以提供更加宁静和舒适的环境。

原理多孔性吸声材料的吸声力学机制基于两个主要步骤:声波进入多孔材料并在其中传播,然后被吸收或散射。

当声波进入多孔材料时,它会从空气传导到材料的孔隙中。

在孔隙内部,声波将与孔壁相互作用,产生摩擦和振动。

这些振动通过材料的内部传播,导致能量损失。

此外,多孔材料的内部结构会引导声波在材料中散射,从而进一步减少能量传播。

根据孔隙的尺寸和排列方式,多孔性吸声材料可以实现对特定频率范围内的声波的吸收。

这是因为不同频率的声波与孔隙壁的相互作用方式不同。

选择合适的孔隙尺寸和材料结构可以使多孔性吸声材料在特定频率范围内具有更好的吸声效果。

材料特性多孔性吸声材料具有以下特点:1.吸声效果良好:多孔性结构使得材料能够吸收大量的声波能量,从而降低噪音的传播和反射。

2.轻量化:由于多孔结构可以减小材料的密度,多孔性吸声材料通常具有较低的重量,适合于需要减轻负荷的应用场合。

3.耐火性:多孔性吸声材料常采用耐火材料制成,能够在高温环境下保持其吸声性能。

4.耐久性:多孔性吸声材料通常具有较好的耐久性和抗老化性能,可长时间使用而不受损。

5.施工方便:多孔性吸声材料可以用于各种形状和尺寸的表面,易于安装和维护。

应用领域多孔性吸声材料的应用广泛,包括以下领域:在建筑领域中,多孔性吸声材料用于吸收室内噪音,改善声学环境。

常见的应用包括办公室、会议室、剧院、音乐厅等场所。

它们通常用于墙壁、天花板、地板和隔音门等位置。

交通工具多孔性吸声材料在汽车、火车、飞机和船舶等交通工具中广泛应用。

它们可以减少发动机、车轮和空气动力学噪音对车厢的影响,提供更加安静和舒适的乘坐体验。

电子设备多孔性吸声材料也可以用于减少电子设备产生的噪音。

例如,在计算机机箱中使用吸声材料可以降低风扇噪音,提供更加安静的工作环境。

工程材料之吸声材料

工程材料之吸声材料

工程材料之吸声材料吸声材料是指在一定程度上吸收由空气传递的声波能量的材料,广泛应用在音乐厅、影剧院、大会堂、语音室等的内部墙面、地面、天棚等部位。

适当采用吸声材料,能改善声波在室内传播的质量,获得良好的音响效果。

一、材料的吸声原理声音是由于物体的振动引起的,物体振动迫使临近的空气跟着振动而成为声波,并在空气介质中向四周传播。

声音在传播过程中,一部分由于声能随着距离的增大而扩散,另一部分则因空气分子的吸收而减弱。

声能的这种减弱现象,在室外空旷处尤为明显,但在室内,这种现象就不太明显,而主要是靠室内的墙壁、顶棚和地板等材料表面对声能的吸收来使声音减弱。

当声波遇到材料表面时,一部分被反射,一部分穿透材料,其余部分则被材料吸收。

材料的吸声性能除了与材料本身性质、厚度及材料的表面特征有关外,还与声音的频率及声音的入射方向有关。

为了全面反映材料的吸声性能,通常采用125Hz、250Hz、500Hz、1000Hz、2000Hz和4000Hz6个频率的吸声系数表示材料吸声的频率特征。

任何材料均能不同程度地吸收声音,通常把6个频率的平均吸声系数大于0.2的材料,称为吸声材料。

二、建筑上常用的吸声材料1.无机材料石膏板、水泥蛭石板、石膏砂浆(掺水泥玻璃纤维)水泥膨胀珍珠岩板、水泥砂浆、砖(清水墙面)2.有机材料软木板、木丝板、三合板、穿孔五合板、木花板、木质纤维板三、吸声材料的类型及其结构形式1.多孔性吸声材料多孔性吸声材料是比较常用的一种吸声材料,具有良好的中高频吸声性能。

多孔性吸声材料具有大量内外连通的微孔和连续的气泡,通气性良好。

当声波入射到材料表面时,声波很快地顺着微孔进入材料的内部,引起孔隙内的空气震动,由于摩擦、空气黏滞阻力和材料内部的热传导作用,使相当一部分声能转化为热能而被吸收。

多孔材料吸声的先决条件是声波易进入微孔,不仅在材料内部,在材料表面上也应当是多孔的。

材料的吸声性能与材料的表观密度和内部构造有关。

多孔吸声材料吸声原理

多孔吸声材料吸声原理

多孔吸声材料吸声原理
多孔吸声材料是一种常用的吸声材料,它能够有效地吸收空气中的声波能量并将其转化为热能。

其吸声原理具体如下:
1. 散射:多孔吸声材料的表面存在许多不规则的孔洞和凸起,当声波撞击到这些不规则表面时,会产生散射作用。

这种散射作用会将声波能量分散到不同的方向上,从而减少声波的反射。

2. 吸收:多孔吸声材料的孔洞和孔壁会引起声波的多次反射和折射,使声波在材料内部进行多次传播和耗散。

由于孔洞和孔壁形成的复杂声波路径,声波能量会逐渐转化为热能,从而减少声波的反射和传导。

3. 摩擦:当声波通过多孔吸声材料时,声波会与孔洞壁面以及材料内的空气分子发生摩擦。

这种摩擦会将声波能量转化为微弱的热能,从而降低声波的强度和传播距离。

综上所述,多孔吸声材料通过散射、吸收和摩擦等机制,能够有效地吸收声波能量,达到降低噪声和改善声学环境的目的。

多孔吸声材料

多孔吸声材料

多孔吸声材料
多孔吸声材料是一种能够有效吸收环境中噪音的材料,广泛应用于建筑、汽车、航空航天等领域。

它具有优良的吸声性能,能够有效减少噪音对人体的影响,提高环境的舒适度。

本文将介绍多孔吸声材料的原理、特点、应用领域以及未来发展方向。

多孔吸声材料的原理是利用材料内部的孔隙结构和材料本身的阻尼特性,将噪
音能量转化为热能而达到吸声的效果。

这种材料通常由多孔隙材料和阻尼材料组成,多孔隙材料用于吸收高频噪音,而阻尼材料用于吸收低频噪音。

通过合理设计材料的孔隙结构和厚度,可以实现对不同频率噪音的有效吸收。

多孔吸声材料具有吸声效果好、重量轻、易加工成型、耐高温、耐腐蚀等特点。

它可以有效减少建筑内部和车辆内部的噪音,提高人们的工作和生活质量。

在建筑领域,多孔吸声材料被广泛应用于各类办公室、会议室、影音室等需要降噪处理的场所;在汽车领域,多孔吸声材料被应用于汽车内饰、发动机舱、车身板等部位,有效降低了汽车的噪音水平。

未来,随着人们对环境噪音的重视和对舒适性要求的提高,多孔吸声材料将会
得到更广泛的应用。

同时,随着科技的发展,新型多孔吸声材料的研发也将成为一个热点。

人们将继续探索材料的微观结构和声学特性,以提高多孔吸声材料的吸声性能和耐久性,满足不同领域对噪音控制的需求。

总的来说,多孔吸声材料是一种具有广泛应用前景的材料,它在降噪领域发挥
着重要作用。

随着技术的不断进步和应用需求的不断增加,相信多孔吸声材料将会得到更好的发展,并为人们的生活和工作环境带来更多的舒适和便利。

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多孔吸声材料的吸声原理及其分类
一、多孔材料的吸声原理
惠更斯原理:声源的振动引起波动,波动的传播是由于介质中质点间的相互作用。

在连续介质中,任何一点的振动,都将直接引起邻近质点的振动。

声波在空气中的传播满足其原理。

多孔吸声材料具有许多微小的间隙和连续的气泡,因而具有一定的通气性。

当声波入射到多孔材料表面时,主要是两种机理引起声波的衰减:首先是由于声波产生的振动引起小孔或间隙内的空气运动,造成和孔壁的摩擦,紧靠孔壁和纤维表面的空气受孔壁的影响不易动起来,由于摩擦和粘滞力的作用,使相当一部分声能转化为热能,从而使声波衰减,反射声减弱达到吸声的目的;其次,小孔中的空气和孔壁与纤维之间的热交换引起的热损失,也使声能衰减。

另外,高频声波可使空隙间空气质点的振动速度加快,空气与孔壁的热交换也加快。

这就使多孔材料具有良好的高频吸声性能。

二、多孔吸声材料的分类多孔吸声材料按其选材的柔顺程度分为柔顺性和非柔顺性材料,其中柔顺性吸声材料主要是通过骨架内部摩擦、空气摩擦和热交换来达到吸声的效果;非柔顺性材料主要靠空气的粘滞性来达到吸声的功能。

多孔吸声材料按其选材的物理特性和外观主要分为有机纤维材料,无机纤维材料,吸声金属材料和泡沫材料四大类。

1 有机纤维材料
早期使用的吸声材料主要为植物纤维制品,如棉麻纤维、毛毡、甘蔗纤维板、木质纤维板、水泥木丝板以及稻草板等有机天然纤维材料。

有机合成纤维材料主要是化学纤维,如晴纶棉、涤纶棉等。

这些材料在中、高频范围内具有良好的吸声性能,但防火、防腐、防潮等性能较差。

除此之外,文献还对纺织类纤维超高频声波的吸声性能进行了研究,证实在超高频声波场中,这种纤维材料基本上没有任何吸声作用。

2 无机纤维材料
无机纤维材料不断问世,如玻璃棉、矿渣棉和岩棉等。

这类材料不仅具有良好的吸声性能,而且具有质轻、不燃、不腐、不易老化、价格低廉等特性,从而替代了天然纤维的吸声材料,在声学工程中获得广泛的应用。

但无机纤维吸声材料存在性脆易断、受潮后吸声性能急剧下降、质地松软需外加复杂的保护材料等缺点。

3 金属吸声材料
金属吸声材料是一种新型实用工程材料,于七十年代后期出现于发达工业国家。

如今比较典型的金属材料是铝纤维吸声板和变截面金属纤维材料。

其中铝纤维吸声板具有如下特点:
(1) 超薄轻质,吸声性能优异。

(2) 强度高,加工及安装方便。

由于全部采用铝质材料,故可耐受气流冲击和震动,适用于气流速度较大或震动剧烈的场所。

铝的柔韧性较好,故钻孔、弯曲和裁切加工都很容易。

材料也不会飞散污染环境和刺激皮肤。

(3) 耐候、耐高温性能良好。

铝纤维难以吸水,浸水后取出水分立即流失,且易于干燥,干燥后吸声性能可以完全恢复。

含水结冰时材料不受损坏,因而对冷热环境都适用。

(4) 不含有机粘结剂,可回收利用。

既不会形成大量的废弃垃圾,也节省了资源,称得上是绿色环保型材料,具有电磁屏蔽效果和良好的导热性能,可用于特殊要求的场所。

铝质纤维吸声材料在国外的使用已很普遍,较多使用在音乐厅、展览馆、教室、高架公路底面的吸声材料,高速公路或冷却塔的声屏障,地铁、隧道等地下潮湿环境的吸声材料。

由于特殊的耐侯性能,特别适宜在室外露天使用。

铝质纤维吸声材料的不足之处就是生产成本高。

目前仅日本能够生产这种铝纤维,上海已经有了生产铝质纤维吸声材料的企业,但原材料必须依赖进口。

由于铝质纤维吸声材料的突出优点,今后其将在我国声环境的改善和噪声控制中发挥作用。

变截面金属纤维材料近年来已逐渐在国外汽车上开始使用,国内奥迪、桑塔纳汽车也开始使用这种材料作为消声器芯的汽车消声器。

马健敏等人对变截面不锈钢纤维材料的吸声特性进行了较全面的实验研究,分析了材料厚度、材料容重、材料含水量及材料背后加空气层对吸声性能的影响;张燕等人还进一步对不锈钢纤维加穿孔板复合结构的吸声特性进行了研究[10 ] 。

综合以上的研究发现,金属纤维材料具有如下特点:
(1) 单一材料吸收高频噪声的性能优异,在配合微穿孔板或增加空气层后,金属纤维材料的低频吸声性能得到明显改善;
(2) 抗恶劣工作环境的能力强,在高温、油污、水汽等条件下,仍可以作为理想的吸声材料。

4 泡沫材料
根据泡沫孔形式的不同,可分为开孔型泡沫材料和闭孔型泡沫材料。

前者的泡沫孔是相互连通的,属于吸声泡沫材料,如吸声泡沫塑料、吸声泡沫玻璃、吸声陶瓷、吸声泡沫混凝土等。

后者的泡沫孔是封闭的,泡沫孔之间是互不相通的,其吸声性能很差,属于保温隔热材料。

如聚苯乙烯泡沫、隔热泡沫玻璃、普通泡沫混凝土等。

图1 以泡沫铝为例给出了开孔和闭孔泡沫铝材料的结构示意图。

图1 泡沫铝的形貌
以上各类多孔吸声材料均有优缺点和各自的适用范围,然而随着研究工作的进一步开展,各类材料的新产品数量不断增多,它们的一些缺点得到克服,其适用范围也得到扩大,其中尤以泡沫材料的发展最为迅速,开发的种类也相对较多。

本文将对泡沫吸声材料的研究进展情况进行比较详细的介绍。

多孔材料是如何吸声的?
一般多孔材料内部具有大量的小孔,这些微小细孔相互连通并直接通向材料的表面,当声波入射到这种开孔性材料表面时,一部分声波会透入材料内部,一部分声波在材料表面反射。

透入
材料内部的声波在缝隙和小孔中传播,空气运动会产生粘滞和摩擦作用,同时小孔中空气受压缩
时温度升高,稀疏时温度降低,以及材料的热传导效应,从而使声能逐渐转变成热能所消耗,这
种能量的转变是不可逆的,因此材料就产生了吸声作用。

对于这种具有良好吸声性能的材料,一
般被称为多孔吸声材料。

其吸声性能与小孔的大小、数量、构造形式等有关,而且材料就产生了
一定的厚度才能起吸声作用。

对于材料内部虽具有大量微孔,但这些微小细孔相互封闭而不连通
的多孔材料,当使波入射到这种材料表面时,因声波无法透入材料内部,因此它不会产生吸
声作
用。

这类多孔材料一般具有良好的隔热保温作用,被称为隔热或者绝热材料。

如聚苯乙烯泡沫板
、硬质聚氨酯板、酚醛泡沫板等。

开孔型多孔吸声材料和闭孔型多孔隔热材料中的小孔。

多孔型
吸声材料一般是中高频的吸声系数比较大,而低频段的吸声系数比较小。

如果材料内部有很多互相连通的细微空隙,由空隙形成的空气通道,可模拟为由固体框架间形成许多细管或毛细管组成的管道构造。

当声波传入时,因细管中*近管壁与管中间的声波振动速度不同,由媒质间速度差引起的内摩擦,使声波振动能量转化为热能而被吸收。

好的吸声材料多为纤维性材料,称多孔性吸声材料,如玻璃棉、岩棉、矿碴棉、棉麻和人造纤维棉、特制的金属纤维棉等等,也包括空隙连通的泡沫塑料之类。

吸声性能与材料的纤维空隙结构有关,如纤维的粗细(微米至几十微米间为好)和材料密度(决定纤维之间“ 毛细管” 的等效直径)、材料内空气容积与材料体积之比(称空隙率,玻璃棉的空隙率在90%以上)、材料内空隙的形状结构等。

从使用的角度,可以不管吸声的机理,只要查阅材料吸声系数的实验结果即可。

当然在选用时还要注意材料的防潮、防火以及可装饰性等其他要求。

多孔性吸声材料有一个基本吸声特性,即低频吸声差,高频吸声好。

定性的吸声频率特性见图1。

频率高到一定值附近,见图1中f0,吸声系数α达到最大值,频率继续增大时,吸声系数在高端有些波动。

这个f0的位置,大体上是f0对应的波长为材料厚度t的4倍。

当材料厚度增加时,可以改善低频的吸声特性。

图1中t2大于t1,相同频率时t2的吸声系数大于t1的吸声系数。

如果t2=2t1,则相同吸声系数对应的频率大约为f2=f1,即厚度增加一倍,低频吸声系数的频率特性向低频移一个倍频程。

但并非可以一直增加厚度来提高低频吸声系数的,因为声波在材料的空隙中传播时有阻尼,使增加厚度来改善低频吸声受到限制。

不同材料有不同的有效厚度。

像玻璃棉一类好的吸声材料,一般用5cm左右的厚度,很少用到10cm以上。

而像纤维板一类较微密的材料,其材料纤维间空隙非常小,声波传播的阻尼非常大,不仅吸声系数小,而且有效厚度也非常小。

一般平板状吸声材料的低频吸声性能差是普遍规律。

一种改进的方法是将整块的吸声材料切割成尖劈形状,见图2,当声波传播到尖劈状材料时,从尖部到基部,空气与材料的比例逐渐变化,也即声阻抗逐渐变化,声波传播就超出平板状材料有效厚度的限制,达到材料的基部,从而可改善低频吸声性能。

吸声频率特性仍与图1相似,最大吸声系数的频率f0对应的波长大约为尖劈吸声结构长度t的4倍。

例如要使100hz以上频率都有很高的吸声系数,吸声尖劈的长度约为87cm左右。

当然这样的吸声结构一般不宜用于室内装修,主要用于声学实验室或特殊的噪声控制工程。

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