第七章 吸声降噪

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
7.3 共振吸声结构
特点： 低频吸收性能好； 装饰性强； 强度足够； 声学性能易于控制。
7.3 共振吸声结构
7.3.1 共振吸声机理 7.3.2 常用共振吸声结构
7.3.1 共振吸声机理
2.薄膜吸声结构
系统共振频率：
膜
状 材 料
1
f0 2
0c2 600
M0L M0L
吸声频带：
空
200-1000Hz，
气 层
吸声系数：0.35
3.薄板吸声结构
系统共振频率：
f0
1
2
0c2 K
M0L M0
吸声频带： 80-300Hz， 吸声系数：0.2-0.5 薄板厚度：3-6mm 空气层厚度：3-10mm
Id
QW
4r 2
Q---声源的指向性因数
点声源位于自由场空间，Q=1;置于无穷大刚性平面上，Q=2;声源置于两个 刚性平面的交线上，Q=4;声源置于三个刚性反射面的交角上，Q=8）
n
n
A Ai iSi
i 1
i 1
7.5.1 吸声设计计算
3.室内声压级的计算 室内声场
直达声场 混响声场
扩散声场： 房间内声能密度处处相同，而且在任一受声点上，声波 在各个传播方向作无规分布的声场叫扩散声场 。
3.室内声压级的计算
a.直达声场的计算： 距点声源 r 处的声强为
Id
QW
4r 2
Q---声源的指向性因数
点声源位于自由场空间，Q=1;置于无穷大刚性平面上，Q=2;声源置于两个 刚性平面的交线上，Q=4;声源置于三个刚性反射面的交角上，Q=8）
距点声源 r 处的声压及声能密度为：
pd2
cI d
cQW 4r 2
Dd
pd2
c2
QW
4r 2c
声源的指向性因数
3.室内声压级的计算
a.直达声场的计算： 距点声源 r 处的声强为
环境噪声控制工程
范文宏
Chapter 7 吸声降噪
7.1 概述 7.2 多孔吸声材料 7.3 共振吸声结构 7.4 特殊吸声结构 7.5 吸声设计
7.1 概述
7.1.1 吸声与吸声材料的概念 7.1.2 吸声机理 7.1.3 吸声材料的基本类型 7.1.4 表示材料吸声性能的量 7.1.5 材料吸声性能的测量
7.5.1 吸声设计原则
7.对于湿度较高的环境，或有清洁要求的吸声设计，可采用 薄膜覆面的多孔材料或单、双层微穿孔板共振吸声结构， 穿孔板的板厚及孔径均不大于lmm，穿孔率可取0.5％-3％， 空腔深度可取50一200mm。
8.进行吸声处理时，应满足防火、防潮、防腐、防尘等工艺 与安全卫生要求，兼顾通风、采光、照明及装修要求，也要 注意埋设件的布置。
0c 0c
2
1 Z0 0c Z0 0c
7.1.5 材料吸声性能的测量
常用两种测量方法的比较
测量方法 混响室法
用途
优点
可测量声波无规入 所测量的吸声系数和吸声 射时的吸声系数和 量可在声学设计工程中应 单个物体吸声量。 用。
缺点
试件面积大， 安装测量不 方便。
驻波管法
可测量声波法向入 射时的吸声系数和 声阻抗率。
f. 温度、湿度的影响
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 维
无机
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
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。
5.微穿孔板吸声结构
系统共振频率：
f0
1
2
(m D 3c)(D c)
共振时最大吸声系数：
0
4r (1 r)2
5.微穿孔板吸声结构
特点： 吸声频带较宽； 可用于高温、潮湿、腐蚀性气体或高速
气流等其它材料及结构不适合的环境中； 结构简单，设计理论成熟，吸声结构的
理论计算与实测值接近。
7.4 特殊吸声结构
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
7.1.4 表示材料吸声性能的量
1. 吸声系数 2. 吸声量 3. 声阻抗
1. 吸声系数
a.定义： 材料吸收的声能与入射到材料上的总声能的 比值。
7.5.1 吸声设计程序
根据声源特性估算受 声点的各频带声压级
了解环境特点，选定噪声控制标准
确定受声点允许的噪声 级和各频带声压级
计算各频带所需吸声量
计算室内应有的吸声系数
确定各吸声面的吸声系数
选择合适的吸声材料
7.5.1 吸声设计程序
(1)确定吸声处理前室内的噪声级和各倍频带的声压级并 了解噪声源的特性，选定相应的噪声标准； (2)确定降噪地点的允许噪声级和各倍频带的允许声压级， 计算所需吸声降噪量∆Lp； (3)根据降噪量值，计算吸声处理后应有的室内平均吸声 系数α2 ； (4)由室内平均吸声系数α2和房间可供设置吸声材料的面 积，确定吸声面的吸声系数 ； (5)由确定吸声面的吸声系数，选择合适的吸声材料或吸声 结构、类型、材料厚度、安装方式等。
7.3.1 共振吸声机理
等效声阻抗：
Za
Ra
j(M a
1)
Ca
共振频率：
f0
c
2
S
V (t )
d
4
7.3.2常用共振吸声结构
1.空气层共振吸声结构 2.薄膜吸声结构 3.薄板吸声结构 4.穿孔板吸声结构 5.微穿孔板吸声结构
1.空气层共振吸声Байду номын сангаас构
1空气层厚度为0； 2空气层厚度为100mm； 3空气层厚度为300mm。
2. 吸声量
表示方法：
A S
一个房间的总吸声量：
A iSi Ai
i
i
3.声阻抗
a.声阻抗：
媒质在一定表面上声阻抗是该表面上有效平均声
压与通过该表面上的有效体积速度的比值。
b.声阻抗率：
ZA
P u
媒质上某点的声阻抗率是媒质中某一点的有效声
压与该点的有效质点速度的比值。
ZS
P u
3.声阻抗
7.5.1 吸声设计计算
1.房间平均吸声系数的计算 如果一个房间的墙面上布置有几种不同的材料时，它们 对应的吸声系数和面积分别为α1、α2、α3……和Sl、 S2、S3 …… ，房间平均吸声系数为：
Sii Si
7.5.1 吸声设计计算
2.吸声量的计算
A S
若一个房间的墙面上布置有几种不同的材料时，则房间 的吸声量为：
几种多孔性吸声材料
7.2.1 吸声机理
7.2.2 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。
7.2.3 多孔吸声材料的吸声特性
2.影响材料吸声的因素
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
7.2 多孔吸声材料
7.2.1 吸声机理 7.2.2 吸声材料构造特性 7.2.3 多孔吸声材料的吸声特性
➢ 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
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：指单位厚度材料的流阻。
过高 过低
空气穿透力降低
7.4.1 空间吸声体 7.4.2 吸声尖劈
7.4.1 空间吸声体
特点： 悬空悬挂，吸声
性能好，节约吸 声材料； 便于安装，装拆 灵活。
7.4.2 吸声尖劈
7.4.2 吸声尖劈
7.5 吸声设计
7.5.1 吸声设计原则 7.5.2 吸声设计程序 7.5.3 吸声设计计算
7.5.1 吸声设计原则
7.1.1 吸声与吸声材料的概念
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。
7.1.2 吸声机理
粘滞性 热传导效应
7.1.3 吸声材料的基本类型
ZS R jZ
声阻： 反映材料阻性的影响。 声抗： 反映材料惯性和弹性的影响，和频率成一定 的函数关系。 *声抗/声阻：表示材料的频率选择性。
3.声阻抗
c.声学意义：
对自由平面声波： ZS 0c
平面声波从空气中入射到材料表面时：
1 rP 2
rP
2c2 2c2
1c1 1c1
Z0 Z0
E Ei
Ei Er Ei
1 rI
1. 吸声系数
b.表示方法：
➢ 考虑到入射方向的不同 无规入射吸声系数 垂直入射吸声系数数 斜入射吸声系数
1. 吸声系数
b.表示方法：
➢ 考虑到频率特性： 平均吸声系数: 材料在不同频率的吸声系数的算术平均值。 降噪系数： 是指250、500、1000和2000Hz的频率下测得的吸 声系数的算术平均值。
1.混响室法测吸声系数的测试原理
安装吸声材料前后，房间的总吸声量的变化可表示为：
A
A2
A1
55.3V c2T2
4m2V
(55.3V c1T1
4m1V )
若两次测量时间间隔短及室内温、湿度相差很小。可认为：
所以：
c1 c2 c,以及m1 m2 m
A
A2
A1
55.3V c
(1 T2
1) T1
4.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 )
4.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%
只能用于不同材料合同中 材料在不同情况下的吸声 性能比较，不能测量共振 吸声结构，亦不能在声学 设计工程中直接使用。
试件面积小， 安装测量方 便
7.1.5 材料吸声性能的测量
1.混响室法测吸声系数的测试原理： 混响时间：声压级衰减60分贝的时间。 房间内吸声量与混响时间有关：
A 55.3V 4m V cT
7.5.1 吸声设计原则
4.噪声源比较多而且较分散的生产车间宜作吸声处理；
5.对于中、高频噪声，可采用20-50mm厚的常规成型吸声 板，当吸声要求较高时可采用50～80mm厚的超细玻璃棉 等多孔吸声材料，并加适当的护面层；
6.对于宽频带噪声，可在多孔材料后留50-100mm的空气 层，或采用80-150mm厚的吸声层；对于低频带噪声，可 采用穿孔板共振吸声结构，其板厚通常可取2-5mm，孔径 可取3-6mm，穿孔率小于5％；
总原则： 应先对声源进行隔声、消声等处理，当噪声源不宜采用隔 声措施，或采用了隔声手段后仍不能达到噪声的标准时， 可采用吸声处理来作为辅助手段。
基本原则： 1.单独的风机房、泵房、控制室等房间面积较小，所需降 噪量较高时，可对天花板、墙面同时作吸声处理； 2.车间面积较大时．宜采用空间吸声体，平顶吸声处理； 3.声源集中在局部区域时，宜采用局部吸声处理，并同时 设置隔声屏障；
纤维材 软质木纤维板、矿棉吸声砖、岩棉吸声板、 装配式加工，多用于室内吸声。 料制品 玻璃吸声板、木丝板、甘蔗板等
颗 砌块
粒
材 料
板材
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
1.混响室法测吸声系数的测试原理
整个房间的吸声系数可表示为：
S
A S
55.3V cS
1 ( T2
1 )
T1
2. 驻波管法测吸声系数的测试原理
2. 驻波管法测吸声系数的测试原理
pmax p0 (1 r )
pmin p0 (1 r )
S pmax pmin
0
1
r
2
4S (1 S)2
3.混响室法测吸声系数与驻波管法测吸 声系数的换算：
因摩擦力、粘滞力引 起的声能损耗降低
吸声性能下降
a.材料的空气流阻（Rf）
b.材料的密度或孔隙率
孔隙率： 材料中的空气体积 与材料的总体积的
比值。
c.材料厚度的影响
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
作用： 保护吸声材料，防止污染环境。 种类： 护面网罩、纤维布、塑料薄膜和穿孔板等。 要求： 要有良好的通气性。