测量材料吸声系数的方法

测量材料吸声系数的方法

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/m³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，这是由于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。吸声材料吸声系数越大，吸声面积越多，吸声效果越明显。可以利用吸声天花、吸声墙板、空间吸声体等进行吸声降噪。

声学设计中的几个重要参数

1、吸声系数〆建筑声学设计中用吸声材和吸声结构来消除回声，颤动回声，声聚焦和减少混响时间等房间的声学缺陷。吸声材料吸声结构通常用吸声系数〆来表示。Eo-Er〆=０Eo式中：Eo-入射到吸声材料的声能：Er-被材料反射出来的声能。〆=1意味着声能全被吸收；〆=0意味着声能全被反射。

2、临界距离DC前面已提到直达声的传播衰减与传输距离的平方比成反比，离声源的距离越远，声压级越低，混响声的传播衰减不遵守平方反比定律，在理想状态下，理论上它在整个房间的声压级是相等的。临界距离DC是指在声源轴线方向上，直达声与混响声声能相等的距离，即D/R=（0dB）,临界距离在计算声音清晰度时很有用,一般来说,在D/R>-6dB区域内(即2倍临界距离),声音的清晰度是最好的。Q-扬声器的指向性因数R-房间常数(即房间的吸声量)〆-房间的平均吸声系数S-房间的总吸声面积

3、混响时间R60房间的混响R60与房间的容积V表面面积S和房间的平均吸声系数有关,V-房间容积M3S-房间的总吸声面积房间平均吸声系数应使用EYING公式计算；M为空气吸声系数，它与频率和湿度有关，1KHZ~8KHZ的M值为0.003~0.057。不同混响时间R60的听觉感受:R60<0.5秒(500HZ);声音清晰,但太于(单薄),适宜于录音室。R60=0.7~0.8秒（500HZ）：声音清晰、干净、适宜于电影院和会议厅。R60=1.2~1.4秒（500HZ）：声音丰满、有气魄、空间感强，适用于音乐厅和剧场。R60>2秒~3秒（500HZ）：声音混浊、语言清晰度差，声音发嗡，有回声感。吸声材料与吸声结构按吸声机理，常用的吸声材料与吸声结构可分为多孔吸声材料和共振吸声结构。1、多孔吸声材料多孔吸声材料包括纤维材料和颗粒材料。纤维材料有：玻璃棉、超细玻璃棉、矿棉等无机纤维及其毡、板制品，棉、毛、麻等有机纤维织物。颗粒材料有膨胀珍珠岩、微孔砖板等块、板制品。多孔吸声材料一般有良好的中高频吸声性能，吸声机理不是因为表面粗糙，而是因为它有大量内外连通的微小空隙气泡。多孔材料的吸声能力与其厚度，密度有关，随着厚度增加，中低频吸声系数显着增加，高频变化不大。增加材料的密度也可以提高中低频吸收系数，但比增加厚度的效果小，因此在使用同样材料时，当厚度不受限制时，宁愿采用结构密度松散的厚度大的多孔材料。多孔材料背后有无空气层，对吸声性能有重要影响。其吸声性能随着空气层厚度的增加而提高。帘幕也是一种很好的多孔吸声材料。就吸声效果而言，丝绒最好，平绒次之，棉麻织品再次，化纤类帘幕最差。通过调节帘幕与墙面或玻璃的间距可调节吸声效果。

2、共振吸声结构穿孔板吸声结构和薄板、薄膜吸声结构都可看作利用共振吸收原理的吸声结构。穿孔板吸声结构具有较好的中频吸声特性。它由金属板、薄木板、石膏板等穿以一定密度的小孔或缝隙后固定在龙骨上，背后留有空气层而构成共振吸声系统。它可视为由许多并联的亥姆霍兹共振器组成。共振频率可用下式计算：式中C——声速，

34×103cm/sP——穿声率，即穿孔面积与总面积之比值；D----板厚（CM）d----穿孔直径（CM）穿孔板的吸声特性在共振频率附近有最大的吸声系数。为扩展吸声系数的频率范围，可在穿孔板后铺设多孔吸声材料及留有一定的空气隙。穿孔的孔径小于1MM（穿孔率P=1%~3%）时称为微孔板，用薄金属板制成，其后面再铺设多孔吸声材料，可在较宽带内获得较好的吸声效果。做成双层微穿孔板结构，吸声性能更佳。如果把穿孔率达到50%以上的微穿孔金属薄膜或微孔有机玻璃板直接帖在大面积装饰玻璃平面上，则可解决玻璃平面的强声发射问题，同时也不大影响玻璃的透光性或透明度。他的缺点是造价太高。

3、声波扩散体改善建筑声学特性的方法除使用吸声材料外，还经常在墙面及声波发射强烈的地方设置声波扩散体/面，使声波产生漫反射和分散室内的共振频率。改善声音的“染色”失真（即音色变调）和颤动回声。常用的声波扩散体形状（a）为三角形，（b）为圆弧形，（c）为MLS扩散体。三种扩散体墙面结构的效果以（c）MLS为最好（1-3-2-1-1-2-1随机序号），（a）次之，（b）最差。

4、最新的高性能防潮吸声材料室内游泳池的建声设计一直是一个老大难问题，因为常规的吸声材料都不能防潮、防水，使游泳馆的扩声系统音质难以提高,现在新型的吸音材料，阻燃环保植物纤维素就弥补了这一缺陷！