多孔吸声材料的吸声原理及其分类
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
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
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。
吸声材料及其原理
吸声材料及其原理吸声机理吸声材料按吸声机理分为:①靠从表面至内部许多细小的敞开孔道使声波衰减的多孔材料，以吸收中高频声波为主，有纤维状聚集组织的各种有机或无机纤维及其制品以及多孔结构的开孔型泡沫塑料和膨胀珍珠岩制品。
②靠共振作用吸声的柔性材料(如闭孔型泡沫塑料，吸收中频)、膜状材料(如塑料膜或布、帆布、漆布和人造革，吸收低中频)、板状材料(如胶合板、硬质纤维板、石棉水泥板和石膏板，吸收低频)和穿孔板(各种板状材料或金属板上打孔而制得，吸收中频)。
以上材料复合使用，可扩大吸声范围，提高吸声系数。
用装饰吸声板贴壁或吊顶，多孔材料和穿孔板或膜状材料组合装于墙面，甚至采用浮云式悬挂，都可改善室内音质，控制噪声。
多孔材料除吸收空气声外，还能减弱固体声和空室气声所引起的振动。
将多孔材料填入各种板状材料组成的复合结构内，可提高隔声能力并减轻结构重量。
对入射声能有吸收作用的材料。
吸声材料主要用于控制和调整室内的混响时间，消除回声，以改善室内的听闻条件;用于降低喧闹场所的噪声，以改善生活环境和劳动条件;还广泛用于降低通风空调管道的噪声。
吸声材料按其物理性能和吸声方式可分为多孔性吸声材料和共振吸声结构两大类。
后者包括单个共振器、穿孔板共振吸声结构、薄板吸声结构和柔顺材料等。
材料选用选用吸声材料，首先应从吸声特性方面来确定合乎要求的材料，同时还要结合防火、防潮、防蛀、强度、外观、建筑内部装修等要求，综合考虑进行选择。
吸声原理声音源于物体的振动，它引起邻近空气的振动而形成声波，并在空气介质中向四周传播。
当声音传入构件材料表面时，声能一部分被反射，一部分穿透材料，还有一部由于构件材料的振动或声音在其中传播时与周围介质摩擦，由声能转化成热能，声能被损耗，即通常所说声音被材料吸收。
吸声系数材料的吸声性能常用吸声系数妶表示。
入射到材料表面的声波,一部分被反射,一部分透入材料内部而被吸收。
被材料吸收的声能与入射声能的比值,称为吸声系数。
建筑技术概论-多空吸声材料
（三）材料厚度 同一种材料，随着厚度的增加，中，低频范围的吸声系数会有 所增加，并且吸声材料的有效频率范围也会扩大。在设计上，通 常按照中，低频范围所需要的吸声系数值选择材料的厚度。
（四）材料表观密度（容重） 同一种材料，厚度不变，容重改变时，吸声特性也会发生变 化。
（五）材料背后空气层 对于厚度，表观密度一定的多孔材料，当其与坚实壁面之间 留有空气层时，吸声特性会有所改变。由下图可以看出，由于背 后增加了空气层，在很宽的频率范围，使得同一种多孔材料的吸 声系数增加。
（六）饰面的影响 为了尽可能的保持原来的吸声特性，饰面应具有良好的透气性。例 如可以使用金属网，塑料窗纱，透气性好的纺织品等，也可以使用厚度 小于0.05mm的塑料薄膜，穿孔薄膜和穿孔率在20%以上的薄穿孔板等。 使用穿孔板面层，低频吸声系数将有所提高，使用薄膜面层，中频吸声 系数将有所提高。
（七）声波的频率和入射条件 多孔材料的吸声系数随入射频率的增大而增大，常用的厚度大 致为5cm成型多孔材料。 （八）材料吸湿，吸水 多孔材料吸水后，材料的 间隙和小孔中的空气被水分所代替， 使得孔隙率降低，因此会大大改变其吸声性能。
五.影响多孔材料吸声性能的因素 （一）材料中空气的流阻 空气流阻，指空气流稳定的流过材料时，材料两面的静压差和 流速之比，空气粘性越大，材料越厚，越密实，流阻就越大，材料 透气性越低。如果流阻过大，则克服摩擦力，粘滞阻力从而使声能 转化为热能的效率就很低。多孔材料存在最佳的空气流阻。 （二）空隙率 指材料中的空隙体积和材料总体积之比。一般多孔材料空隙率在 70%以上。
第二章吸声材料与 吸声结构
多孔吸声材料
一.吸声原理 多孔吸声材料中有许多连通的间隙或气泡，声波入射时，声波产 生的振动引起小孔或间隙的空气运动，由于与孔壁或纤维表面摩擦 和空气的粘滞阻力，一部分声能转变为热能。使声波衰减，其次， 小空中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。 二.吸声特性 主要，防火性能达到难燃 B1级，同时强度和刚度较高。有一定耐撞击能力。
第四章吸声降噪
第四章吸声降噪第一节吸声原理及表征材料吸声的量一、吸声原理●吸声或声吸收：声波通过介质或入射到介质分界面上时声能的减少过程。
●当介质为空气，声波在空气中传播时，由于空气质点振动所产生的摩擦作用，声能转化为热能的损耗所引起的声波随传播距离增加而逐渐衰减的现象，称为空气吸收。
●当介质分界面为材料表面时，部分声能被吸收，可称为材料吸声。
●材料的吸声是由于黏滞性、热传导性和分子吸收而转变为热能。
●首先是黏滞性和内摩擦的作用，由于声波传播时，质点振动速度各处不同，存在着速度梯度，使相邻质点间产生相互作用的黏滞力或内摩擦力，对质点运动起阻碍作用，从而使声能不断转化为热能。
●其次是热传导效应，由于声波传播时介质质点疏密程度各处不同，因此介质温度也各处不同，存在温度梯度，从而相邻质点间产生了热量传递，使声能不断转化为热能。
●按吸声机理的不同：吸声体可分为多孔性吸声材料和共振吸声结构。
●其中多孔性材料在工程中应用最广泛。
●多孔材料包括纤维类、泡沫类和颗粒类。
●以纤维类材料为例，最常见的有离心玻璃棉、矿渣棉、化纤棉、木丝板等；●泡沫类材料以泡沫塑料、海棉乳胶、泡沫橡胶等居多；●颗粒类材料则以膨胀珍珠岩、多孔陶土砖、蛭石混凝土等居多。
●共振吸声结构可以分为薄板共振吸声结构，薄板穿孔共振吸声结构等。
●从材料和共振结构的吸声性能来讲，多孔材料以吸收中高频噪声声能为主，共振吸声结构对低频有吸声峰值。
●利用吸声材料吸收声能，降低室内噪声，是噪声控制工程中的措施之一。
●人们在室内所接收到的噪声，包括声源直接通过空气传来的直达声以及室内各壁面反射回来的混响声。
●在车间里听到的机器噪声，远比安装在室外的机器噪声高，主要是由于车间内存在混响声。
●许多工程实践证明，一般车间采取吸声降噪措施，可取得5~8dB的降噪量，如果车间原来吸性能很差，吸声材料布置合理，甚至可降低噪声8~12dB。
透射声能吸收声能2E 反射声能入射声能3E 1E 0E图1 材料吸声示意图二、 表征材料吸声性能的量吸声系数可衡量材料吸声性能的大小，010321E E E E E -=+=α2E －被吸收的声能；3E －透射声能；0E －入射声能；1E －反射声能。
多孔吸声材料的吸声原理及其分类
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。
三、多孔吸声材料吸声机理及相关参数ppt课件
大面积使用尖劈进 行吸声降噪。
并且
2 0 1 0
0.161 V0 T2 2S0
1 0
S S S S S S
由上式推导得到：材料吸声系数 =0.161V(1/T2-1/ T1)/S
混响室法可以测量吸声材料的吸声系数，也可
以测量吸声结构的吸声量
吸声系数=0.161V(1/T2-1/ T1)/S 单个结构的吸声量A= 0.161V(1/ T2 -1/ T1)/n
3.4 玻璃棉吸声系数的比较
3.5 其它吸声结构
1、空腔共振吸收，如穿孔石膏板、狭缝吸音砖等。
f0
c 2
s V t
f0
c 2
P t L
c P f 0 2 2 L t PL /3
例题
某穿孔板厚度4mm，孔径8mm，孔距 20mm，穿孔按照正方形排列，板后空气 层厚10cm，求共振频率。
3.6.2 吸声降噪
在车间、厂房、大的开敞式空间（机场大厅、办公室、 展厅等），由于混响声的原因，会使噪声比之同样声 源在室外高10-15dB。，通过在室内布置吸声材料，可 以使混响声被吸掉，降低室内噪声。 吸声降噪最多可以获得10-15dB的降噪量。降噪量 =10lg(A0/A1),未加入吸声材料时室内吸声量越少，加 入吸声材料后室内吸声量越多，降噪效果越好。
三、多孔吸声材料吸声机理及 相关参数
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。
多孔材料的吸声原理 什么样的多孔吸音材料比较好
您可信赖的声学产品提供者 多孔材料的吸声原理什么样的多孔吸音材料比较好多孔材料的吸声原理，什么样的多孔吸音材料比较好：市面上的吸音板/吸音材料主要分为两大类：多孔性吸音材料和共振吸音材料。
这里沁声小编要为您讲解多孔性吸音材料的吸声机理：多孔吸声材料之所以能够有良好的吸声性能，靠的是孔中空气的黏滞性。
多孔吸声材料特有的内外贯能的微小间隙，互相开口贯通的连续气泡，具有通气性，因此当声波入射到多孔材料的表面后，便会顺着间隙或微孔进入材料内部，激发孔中的空气振动，振动的空气与多孔材料的固定筋络间产生相对运动，由于空气的黏滞性，在微孔内产生相应黏滞阻力，迫使这种相对运动产生摩擦损耗并转化为热能，同时变热了的压缩空气和固体筋络之间的热交换即热民、传导，也使声能损耗，这就是多孔材料的吸声性。
广州沁声建材有限公司生产的多孔性吸音材料主要有：沁声聚酯纤维吸音板、沁声布艺软包吸音板、沁声玻璃纤维吸音棉、沁声聚酯纤维吸音棉、沁声木丝吸音板等等，这些都是首选的多孔吸声材料。
您可信赖的声学产品提供者沁声聚酯纤维吸音板，全称为聚酯纤维装饰吸音板，是一种以聚酯纤维为原料经热压成型制成的兼具吸音功能的材料。
聚酯纤维吸音板和其他多孔材料的吸音特性类似,吸音系数随频率的提高而增加,高频的吸音系数很大,其后背留空腔以及用它构成的空间吸音体可大大提高材料的吸音性能。
降噪系数大致在0.8～1.10左右,成为宽频带的高效吸音体沁声布艺软包吸音板您可信赖的声学产品提供者 布艺吸音板是指软包体的具有装饰及吸音减噪作用的材料，广泛应用于法院、影剧院、音乐厅、博物馆、展览馆、图书馆、审讯室、画廊、拍卖厅、体育馆、报告厅、多功能厅、酒店大堂、医院、商场、学校、琴房、会议室、演播室、录音室、KTV 包房、酒吧、工业厂房、机房、家庭降噪等对声学环境要求较高及高档装修的场所。
布艺吸音板是根据声学原理精致加工而成,由软织物饰面、框组和吸音棉、防水铝毡组成。
五大类吸声材料及吸声结构简介
五大类吸声材料及吸声结构简介1、多孔吸声材料（1）多孔吸声材料的类型包括：有机纤维材料、麻棉毛毡、无机纤维材料、玻璃棉、岩棉、矿棉，脲醛泡沫塑料，氨基甲酸脂泡沫塑料等。
聚氯乙烯和聚苯乙烯泡沫塑料不属于多孔材料，用于防震，隔热材料较适宜。
（2）构造特征：材料内部应有大量的微孔和间隙，而且这些微孔应尽可能细小并在材料内部是均匀分布的。
材料内部的微孔应该是互相贯通的，而不是密闭的，单独的气泡和密闭间隙不起吸声作用。
微孔向外敞开，使声波易于进入微孔内。
（3）吸声特性主要是高频，影响吸声性能的因素主要是材料的流阻，孔隙，结构因素、厚度、容重、背后条件的影响。
a.材料厚度的影响任何一种多孔材料的吸声系数，一般随着厚度的增加而提高其低频的吸声效果，而对高频影响不大。
但材料厚度增加到一定程度后，吸声效果的提高就不明显了，所以为了提高材料的吸声性能而无限制地增加厚度是不适宜的。
常用的多孔材料的厚度为:玻璃棉，矿棉50—150mm毛毡4---5mm泡沫塑料25—50mmb.材料容重的影响改变材料的容重可以间接控制材料内部微空尺寸。
一般来讲，多孔材料容重的适当增加，意味着微孔的减少，能使低频吸声效果有所提高，但高频吸声性能却可能下降。
合理选择吸声材料的容重对求得最佳的吸声效果是十分重要的，容重过大或过小都会对多孔材料的吸声性能产生不利的影响。
c.背后空气层的影响多空材料背后有无空气层，对于吸声特性有重要影响。
大部分纤维板状多孔材料都是周边固定在龙骨上，离墙50—150mm距离安装。
材料空气层的作用相当于增加了材料的厚度，所以它的吸声特性随着空气层厚度增加而提高，当材料离墙面安装的距离(既空气层的厚度)等于1/4波长的奇数倍时，可获得最大的吸声系数；当空气层的厚度等于1/2波长的整数倍时，吸声系数最小。
d.材料表面装饰处理的影响大多数吸声材料在使用时常常需要进行表面装饰处理.常见的方法有：表面钻孔开槽，粉刷油漆，利用织布，穿孔板和塑料薄膜等。
多孔吸声材料原理
（7）空腔共振吸声结构
空腔共振吸声结构由封闭的空腔和较小的武器所组成，它有很 强的频率选择性，在其共振频率附近，吸声系数较大，而对离共 振频率较远的声波吸收和很小。 淮海工学院 土木工程系
11.2.3
隔声材料
主要起隔绝声音作用的材料。主要用于外墙、门窗、隔墙、 隔断等。
隔声类型：隔绝空气声 隔绝固体声 原理截然不同，隔声与材料、建筑结构有密切的关系。
d
可见，材料导热系数A的物理意义是，厚度为lm的材料， 当温度差为1K时，在ls内通过1m’面积的热量。材料的导热系数 愈小，表示其绝热性能愈好。
淮海工学院 土木工程系
Q d R A(T T ) 1 2
11.1.1.3
影响导热系数的因素
1、物质构成 2、微观结构 3、孔隙构造 4、湿度 5、温度 6、热流方向
（1）空气声的隔绝
对于空气声隔声，材料的体积密度越大，质量越大，隔声性 越好，因此应选用密实的材料作为隔声材料，如砖、泥凝土、钢 板等。如采用轻质材料或薄壁材料，需辅以多孔吸声材料或采用 夹层结构，如夹层玻璃就是一种很好的隔声材料。 淮海工学院 土木工程系
材料隔绝空气声的能力，可以用材料对声波的透射系 数或材料的隔声量来衡量。
0.80－0.60
0.60－0.40
0.40－0.20
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在建筑室内使用吸声材料后的降噪效果可以用现场 实测的混响时间来测量，或按下式计算降噪量：
T1 Lp 10 lg T2
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11.2.2
吸声材料及其构造
（1）多孔吸声材料
原理：声波进入材料内部互相贯通的孔隙，空气 分子受到摩擦和沾滞阻力，使空气产生振动，从而使 声能转化为机械能，最后因摩擦而转变为热能被吸收 。
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。
多孔吸声材料的吸声原理及其分类
多孔吸声资料的吸声本理及其分类之阳早格格创做一、多孔资料的吸声本理惠更斯本理:声源的振荡引起动摇,动摇的传播是由于介量中量面间的相互效率.正在连绝介量中,所有一面的振荡,皆将间接引起相近量面的振荡.声波正在气氛中的传播谦脚其本理.多孔吸声资料具备许多微强的间隙战连绝的气泡,果而具备一定的通气性.当声波进射到多孔资料表面时,主假如二种机理引起声波的衰减:最先是由于声波爆收的振荡引起小孔大概间隙内的气氛疏通,制成战孔壁的摩揩,紧靠孔壁战纤维表面的气氛受孔壁的效率阻挡易动起去,由于摩揩战粘滞力的效率,使相称一部分声能转移为热能,进而使声波衰减,反射声减强达到吸声的手段;其次,小孔中的气氛战孔壁与纤维之间的热接换引起的热益坏,也使声能衰减.其余,下频声波可使清闲间气氛量面的振荡速度加快,气氛与孔壁的热接换也加快.那便使多孔资料具备良佳的下频吸声本能.二、多孔吸声资料的分类多孔吸声资料按其选材的柔顺程度分为柔顺性战非柔顺性资料,其中柔顺性吸声资料主假如通过骨架里里摩揩、气氛摩揩战热接换去达到吸声的效验;非柔顺性资料主要靠气氛的粘滞性去达到吸声的功能.多孔吸声资料按其选材的物理个性战中瞅主要分为有机纤维资料,无机纤维资料,吸声金属资料战泡沫资料四大类.1 有机纤维资料早期使用的吸声资料主要为动物纤维制品,如棉麻纤维、毛毡、苦蔗纤维板、木量纤维板、火泥木丝板以及稻草板等有机天然纤维资料.有机合成纤维资料主假如化教纤维,如阴纶棉、涤纶棉等.那些资料正在中、下频范畴内具备良佳的吸声本能,但是防火、防腐、防潮等本能较好.除此除中,文件还对付纺织类纤维超下频声波的吸声本能举止了钻研,证据正在超下频声波场中,那种纤维资料基础上不所有吸声效率.2 无机纤维资料无机纤维资料不竭问世,如玻璃棉、矿渣棉战岩棉等.那类资料不但是具备良佳的吸声本能,而且具备量沉、不焚、不腐、阻挡易老化、代价矮廉等个性,进而代替了天然纤维的吸声资料,正在声教工程中赢得广大的应用.但是无机纤维吸声资料存留性坚易断、受潮后吸声本能慢遽下落、量天紧硬需中加搀纯的呵护资料等缺面.3 金属吸声资料金属吸声资料是一种新式真用功程资料,于七十年代后期出现于兴盛工业国家.此刻比较典型的金属资料是铝纤维吸声板战变截里金属纤维资料.其中铝纤维吸声板具备如下个性:(1) 超薄沉量,吸声本能劣同.(2) 强度下,加工及拆置便当.由于局部采与铝量资料,故可耐受气流冲打战振动,适用于气流速度较大大概振动剧烈的场合.铝的柔韧性较佳,故钻孔、蜿蜒战裁切加工皆很简单.资料也不会飞集传染环境战刺激皮肤.(3) 耐候、耐下温本能良佳.铝纤维易以吸火,浸火后与出火分坐时流逝,且易于搞燥,搞燥后吸声本能不妨真足回复.含火结冰时资料不受益坏,果而对付热热环境皆适用.(4) 不含有机粘结剂,可回支利用.既不会产死洪量的兴弃垃圾,也节省了资材,称得上是绿色环保型资料,具备电磁屏蔽效验战良佳的导热本能,可用于特殊央供的场合.铝量纤维吸声资料正在海中的使用已很一致,较多使用正在音乐厅、展览馆、课堂、下架公路底里的吸声资料,下速公路大概热却塔的声屏障,天铁、隧讲等天下干润环境的吸声资料.由于特殊的耐侯本能,特天相宜正在室中露天使用.铝量纤维吸声资料的缺累之处便是死产成本下.暂时仅日天性够死产那种铝纤维,上海已经有了死产铝量纤维吸声资料的企业,但是本资料必须依好进心.由于铝量纤维吸声资料的超过便宜,以后其将正在尔国声环境的革新战噪声统制中收挥效率.变截里金属纤维资料连年去已渐渐正在海中汽车上启初使用,海内奥迪、桑塔纳汽车也启初使用那种资料动做消声器芯的汽车消声器.马健敏等人对付变截里不锈钢纤维资料的吸声个性举止了较周到的真验钻研,分解了资料薄度、资料容沉、资料含火量及资料里前加气氛层对付吸声本能的效率;弛燕等人还进一步对付不锈钢纤维加脱孔板复合结构的吸声个性举止了钻研[10 ] .概括以上的钻研创制,金属纤维资料具备如下个性:(1) 简单资料吸支下频噪声的本能劣同,正在协共微脱孔板大概减少气氛层后,金属纤维资料的矮频吸声本能得到明隐革新;(2) 抗恶劣处事环境的本领强,正在下温、油污、火汽等条件下,仍不妨动做理念的吸声资料.4 泡沫资料根据泡沫孔形式的分歧,可分为启孔型泡沫资料战关孔型泡沫资料.前者的泡沫孔是相互连通的,属于吸声泡沫资料,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.后者的泡沫孔是启关的,泡沫孔之间是互不相通的,其吸声本能很好,属于保温隔热资料.如散苯乙烯泡沫、隔热泡沫玻璃、一般泡沫混凝土等.图1 以泡沫铝为例给出了启孔战关孔泡沫铝资料的结构示企图.图1 泡沫铝的形貌以上百般多孔吸声资料均有劣缺面战各自的适用范畴,然而随着钻研处事的进一步启展,百般资料的新产品数量不竭删加,它们的一些缺面得到克服,其适用范畴也得到夸大,其中尤以泡沫资料的死少最为赶快,启垦的种类也相对付较多.本文将对付泡沫吸声资料的钻研收达情况举止比较仔细的介绍.多孔资料是怎么样吸声的？普遍多孔资料里里具备洪量的小孔，那些微强细孔相互连通并间接通背资料的表面，当声波进射到那种启孔性资料表面时，一部分声波会透进资料里里，一部分声波正在资料表面反射.透进资料里里的声波正在漏洞战小孔中传播，气氛疏通会爆收粘滞战摩揩效率，共时小孔中气氛受压缩时温度降下，稠稀时温度落矮，以及资料的热传导效力，进而使声能渐渐转形成热能所消耗，那种能量的转移是不可顺的，果此资料便爆收了吸声效率.对付于那种具备良佳吸声本能的资料，一般被称为多孔吸声资料.其吸声本能与小孔的大小、数量、构制形式等有关，而且资料便爆收了一定的薄度才搞起吸声效率.对付于资料里里虽具备洪量微孔，但是那些微强细孔相互启关而不连通的多孔资料，当使波进射到那种资料表面时，果声波无法透进资料里里，果此它不会爆收吸声做用.那类多孔资料普遍具备良佳的隔热保温效率，被称为隔热大概者绝热资料.如散苯乙烯泡沫板、硬量散氨酯板、酚醛泡沫板等.启孔型多孔吸声资料战关孔型多孔隔热资料中的小孔.多孔型吸声资料普遍是中下频的吸声系数比较大，而矮频段的吸声系数比较小.如果资料里里有很多互贯串通的细微清闲，由清闲产死的气氛通讲，可模拟为由固体框架间产死许多细管大概毛细管组成的管讲构制.当声波传进时，果细管中*近管壁与管中间的声波振荡速度分歧，由媒量间速度好引起的内摩揩，使声波振荡能量转移为热能而被吸支.佳的吸声资料多为纤维性资料，称多孔性吸声资料，如玻璃棉、岩棉、矿碴棉、棉麻战人制纤维棉、特制的金属纤维棉等等，也包罗清闲连通的泡沫塑料之类.吸声本能与资料的纤维清闲结构有关，如纤维的细细(微米至几十微米间为佳)战资料稀度(决断纤维之间“ 毛细管” 的等效直径)、资料内气氛容积与资料体积之比(称清闲率，玻璃棉的清闲率正在90%以上)、资料内清闲的形状结构等.从使用的角度，不妨不管吸声的机理，只消查阅资料吸声系数的真验截止即可.天然正在采用时还要注意资料的防潮、防火以及可化妆性等其余央供.多孔性吸声资料有一个基础吸声个性，即矮频吸声好，下频吸声佳.定性的吸声频次个性睹图1.频次下到一定值附近，睹图1中f0，吸声系数α 达到最大值，频次继承删大时，吸声系数正在下端有些动摇.那个f0的位子，大概上是f0对付应的波少为资料薄度t的4倍.当资料薄度减少时，不妨革新矮频的吸声个性.图1中t2大于t1，相共频次时t2的吸声系数大于t1的吸声系数.如果t2=2t1，则相共吸声系数对付应的频次约莫为f2=f1，即薄度减少一倍，矮频吸声系数的频次个性背矮频移一个倍频程.但是并不是不妨背去减少薄度去普及矮频吸声系数的，果为声波正在资料的清闲中传播时有阻僧，使减少薄度去革新矮频吸声受到节制.分歧资料有分歧的灵验薄度.像玻璃棉一类佳的吸声资料，普遍用5cm安排的薄度，很少用到10cm以上.而像纤维板一类较微稀的资料，其资料纤维间清闲非常小，声波传播的阻僧非常大，不但是吸声系数小，而且灵验薄度也非常小.普遍仄板状吸声资料的矮频吸声本能好是一致顺序.一种矫正的要领是将整块的吸声资料切割成尖劈形状，睹图2，当声波传播到尖劈状资料时，从尖部到基部，气氛与资料的比率渐渐变更，也即声阻抗渐渐变更，声波传播便超出仄板状资料灵验薄度的节制，达到资料的基部，进而可革新矮频吸声本能.吸声频次个性仍与图1相似，最大吸声系数的频次f0对付应的波少约莫为尖劈吸声结构少度t的4倍.比圆要使100hz以上频次皆有很下的吸声系数，吸声尖劈的少度约为87cm安排.天然那样的吸声结构普遍不宜用于室内拆建，主要用于声教真验室大概特殊的噪声统制工程.。
(优)多孔吸声材料材料ppt文档
3 影响吸声材料的因素
入材料内部, 吸声性能会下降; 但流阻太小, 使声 半开孔泡沫材料：半开孔泡沫铝, 可以通过高压渗流制备, 在其制备过程中, 通过控制制备参数, 来达到预计的孔连接性。
3 影响吸声材料的因素
3.2 空隙率的影响
——孔隙率：定义为材料中孔隙体积和材料总体积的比值
。总体来说, 孔隙率越大, 泡沫金属的吸声系数越大。主要 是因为孔隙度越大, 孔隙的曲折度越大, 内部通道越复杂。 当声音进入后, 发生漫反射和折射, 并且孔隙中的空气随之 而振动, 由于孔隙壁的摩擦以及空气粘滞阻力等而使得相当 一部分声能转化为热能而被耗散。
2 吸声材料的分类
泡沫吸声结构材料
半开孔泡沫材料：半开孔泡沫铝, 可以通过高压渗流制备
, 在其制备过程中, 通过控制制备参数, 来达到预计的孔连接 性。
半开孔泡沫铝宏观照片 Typical structure of semi open celled aluminum foam
2 吸声材料的分类
泡沫吸声结构材料
分
闭孔泡沫
类
开 孔 泡 沫
半开孔孔泡沫
2 吸声材料的分类
泡沫吸声结构材料
闭孔泡沫材料：闭孔结构的泡沫金属材料,以闭孔泡沫
铝为代表, 闭孔泡沫铝的吸声系数比较低, 是由于声波很难
到达孔隙内部, 与其内部相互作用, 仅有一些裂缝和微孔, 本 身并不能作为良好的吸声材料。
闭孔泡沫铝宏观照片 Typical structure of close celled aluminum foam
2.2 多孔吸声结构材料
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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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