噪声第七章-吸声降噪技术2

平均自由程：声波经过多次反射距离的平均值 （d）。
由理论和实验均证实不论空间形状如何，均有：
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 c cS
▪ 空腔厚度为垂直入射声波1/4波长时，吸声系 数最大，若为1/2波长，或是整数倍时，吸声 系数最小。
❖ 6、护面层
▪ 多孔材料疏松，无法固定，不美观，需表面覆 盖护面层，如护面穿孔板，织物或网纱等
▪ 穿孔板，穿孔率超过 20% ▪ 薄膜，厚度小于0.05mm ❖ 7、温度和湿度
▪ 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
第七章 吸声降噪技术
2013.11.25
本章内容
❖7.1 吸声材料的分类和吸声性能评价量 ❖7.2 多孔性吸声材料 ❖7.3 共振吸声结构 ❖7.4 室内声场和吸声降噪
本课的重点难点
❖多孔性吸声材料的吸声机理； ❖共振吸声结构的吸声机理； ❖室内声场中声能密度和声压级的计算；
第二节 多孔性吸声材料
❖单孔共振吸声结构
d V
t
Am ax
2 2
C d2
fr
2
4Vt
d
4
穿孔板共振吸声结构
刚性壁面
t
V
D
d
fr 2c
AD S t2c
P
Dt
穿孔率的计算
1）当圆孔为正方形排列时
P
d
2
4B
2）当孔为等边三角形排列时
P d 2
2 3B
d B
d
B
❖一般穿孔率P控制在1% ～10%，最高不超 过20%，若超过20%不起共振吸声作用， 变成护面板了。
几种多孔性吸声材料
第二节 多孔性吸声材料
❖一、多孔性吸声材料的吸声机理
压缩、膨胀、摩擦、产热
降低声音能量
❖多孔性吸声材料具备条件
▪ 内部有许多孔隙，且分布均匀而细小 ▪ 孔隙与材料表面相通，具有通气性 ▪ 孔隙相互连通，不是封闭的
二、影响多孔性吸声材料吸声性能的因素
❖ 1、空气流阻
▪ 稳定气流通过多孔性吸声材料时，材料两面的静压差和气 流线速度之比。反映空气通过多孔材料时阻力大小。
❖薄板共振吸声结构的共振频率通常在80Hz ～300Hz范围
三、穿孔板共振吸声结构
❖由穿孔板构成的共振吸声结构被称做穿孔 板共振吸声结构，它也是工程中常用的共 振吸声结构。
❖对于多孔共振吸声结构，实际上可以看成 单孔共振吸声结构的并联结构，因此，多 孔共振吸声结构的吸声性能要比单孔共振 吸声结构的吸声效果好，通过孔参数的优 化设计可以有效改善其吸声频带等性能。
❖ 微穿孔板吸声结构的理论是我国著名声学专家， 中科院院士马大猷教授于20世纪70年代提出来的。
❖ 在板厚小于1.0mm薄板上穿以孔径小于1.0mm的 微孔，穿孔率在1％～5％之间，后部留有一定厚 度（如5～20cm）的空气层，空气层内不填任何 吸声材料，这样即构成了微穿孔吸声结构，常用 的多是单层或双层微穿孔板结构形式。
▪ 材料厚度的增加，吸声最佳频率向低频方向移动；
▪ 厚度每增加1倍，最大吸收频率向低频方向移动一个倍频
程；
fr
1 4
c D
❖4、材料平均
密度
▪ 随着材料密 度的增大， 最大吸收系 数向低频方 向移动。
❖5、背后空腔
▪ 吸声材料背后具有一定厚度的空腔，其作用相 当于加大材料的有效厚度，可改变低频的吸声 性能。
▪ 声波入射到薄板激起板面振动使板发生弯曲变
形，由于板和固定支点之间的磨擦，以及板本
身内的耗损，于是声能转化为热能，在共振频
率处，消耗声能最大，吸声系数最大其它频率
吸声系数相对较小。
空气层
龙骨 薄板
垫衬
❖薄板材料可用胶合板，纤维板，石膏板或 水泥板。
❖薄膜吸声结构的共振频率通常在200Hz～ 1000Hz范围，最大吸声系数约为0.3～0.4， 一般作为中频范围的吸声材料。
❖孔径d一般为2mm～4mm，空腔深度为 10cm～25cm，板厚为2mm～5mm。为拓宽 吸声频率范围，也可在板内加上吸声材料 ，为拓宽吸声频率范围，也可在板内加上 吸声材料，添加吸声材料要靠近穿孔板。
▪ 吸声带宽 假设在f0处的最大吸声系数为αmax，则在f0附近 能保持吸声系数为αmax /2的频带宽度Δf为吸声 带宽。
▪ 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
第三节 共振吸声结构
❖一、概述
▪ 薄板或薄膜共振吸声结构 ▪ 单空腔共振吸声结构 ▪ 穿孔共振吸声结构 ▪ 微穿孔共振吸声结构
第三节 共振吸声结构
❖二、薄板与薄膜共振吸声结构
▪ 当薄板固定在刚性面骨架上时，薄板和板后的 封闭空气层，就构成了薄板共振吸声结构
过高 过低
空气穿透力降低
因摩擦力、粘滞力引 起的声能损耗降低
吸声性能下降
1－材料流阻较低； 2－材料流阻较大； 3－材料流阻很大。
二、影响多孔性吸声材料吸声性能的因素
❖ 2、孔隙率的影响
▪ 材料内部空气体积与材料总体积之比；
▪ 孔隙率又与材料的流阻有关；
▪ 相同孔隙率，孔隙尺寸越大，流阻越小；
❖ 3、材料厚度
❖ 微穿孔板吸声结构是一种低声质量，高声阻的共 振吸声结构，其性能介于多孔吸声材料和共振吸 声结构之间，其吸声频率宽度可优于常规的穿孔 板共振吸声结构。
第四节 室内声场和吸声降噪
一、室内声场中的声能密度和声压级 ❖扩散声场
室内声能密度处处相同，在任何一点上， 从各个方向传来的声波几率相等，声波相位 是无规则的，这样的声场称作扩散声场。
▪ 直达声场：从声源直接到达接受点的直达声形成 的声场。
▪ 混响声场：经过房间面壁一次和多次反射后到达 接受点的反射声形成的声场。
1、直Fra Baidu bibliotek声场
所以直达声声能密度： d
又由于：
d
p
2 e
c2
RW
4r 2c
所以直达声声压级为：
LpdLw10lg4R r2
2、混响声场
自由程：在室内声场中，声波每相邻两次反射所 经过的路程。
吸声系数高于αmax /2的频带宽度：
f 4 fr2 D
c
四、微穿孔板共振吸声结构
❖ 由于穿孔板的声阻很小，因此吸声频带很窄。为 使穿孔板结构在较宽的范围内有效地吸声，必须 在穿孔板背后填充大量的多孔材料或敷上声阻较 高的纺织物。但是，如果把穿孔直径减小到1mm 以下，则不需另加多孔材料也可以使它的声阻增 大，这就是微穿孔板。