声学第四讲 吸声材料与吸声结构
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吸声系数定义：=(E总-E反）/ E总，即声波接触吸声介面后失 去能量占总能量的比例。吸声系数永远小于1。 同一吸声材料，声音频率不同时，吸声系数不同。一般常用 100Hz-5000Hz的18个1/3倍频带的吸声系数表示。 有时使用平均吸声系数或降噪系数粗略衡量材料的吸声能力。 平均吸声系数：100Hz-5000Hz的1/3倍频带吸声系数的平均值 降噪系数（NRC)：125Hz/250Hz/500Hz/1000Hz吸声系数的平均 值（尾数四舍五入整理成.5或.0）
大面积使用尖劈进 行吸声降噪。
4.1.2吸声量或吸声系数的测量：
1、混响室法
2 1
0.161 V 1 1 ( ) S2 T60,1 T60, 2
T60,1 0.161 V S1 1 S 2 1
其中：V 混响室体积 S 材料表面积. T60,1 空室 混响室混响时间, T60,2 防入材料后混响时间.
C吸声特性
薄膜共振频率
fc
600 mL
m为薄膜面密度 (kg / m 2 ), L为空气层厚度 (cm) 。 吸收中频声 ， 200 ~ 1000HZ ， 0.3 ~ 0.4
薄板共振频率
1 fc 2
1 1.4 107 ( K) m L
K为刚度因数 (kg / m 2 S2 )。 吸收低频声，80 ~ 300HZ ， 0.2 ~ 0.5
含湿量:
重湿度 （含湿量） 增加、吸 声性能下 降（先降 低高频， 再到低频）
4.2.3 多孔材料的吸声特性
吸声特点： 总趋势是随 频率的增加 而增加，伴 有起伏，且 起伏随增加 而变化平缓， 一般吸收中 高频，加空 气层后也吸 收低频。
4.3 共振吸声结构
4.3.1空腔共振吸收，如穿孔石膏板、狭缝 吸音砖等。
4.2.2 影响材料吸声吸的因素
• 1密度: ：每立
方米材料的重 量kg/m3。 • 密度太大→密 实; 太小→透气性太 好; 存在一最佳值.
孔隙率：材料中孔隙体积和材料总体积
之比。
空气体积 孔隙率 100% 总体积
空气流阻：单位厚度时，材料两边空气
气压和空气流速之比。
两侧静压差 空气流阻 存在一最佳值 流速
4.5.2 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。
T60, 2
0.161 V S1 1 S 2 2
2、驻波管法：
利用在管中平面波入射波和反射波形成极大声压Pmax和极 小声压Pmin推倒出T 4 pmax T n 1 pmin n2 n
3、 T 和 的值有一定差别， 是无规入射时的吸声 系数， T是正入射时的吸声系数。 工程上主要使用 .
4.2 多孔吸声材料
4.2.1 多孔材料的吸声机理
A 构造特征： 多孔吸声材料，如玻璃棉、岩棉、泡沫 塑料、毛毡等具有良好的吸声性能，不 是因为表面粗糙，而是因为多孔材料从 表到里具有大量均匀、互相连通的微孔， 且表面微孔向外敞开、具有适当的通气 性.
错误认识一：表面粗糙的材料，如拉毛水泥 等，具有良好的吸声性能。
错误认识二：内部存在大量孔洞的材料，如 聚苯、聚乙烯、闭孔聚氨脂等，具有良好的 吸声性能。
B 吸声机理：
Ⅰ当声波入射到多孔材料上，声波能顺着孔隙 进入材料内部，引起空隙中空气分子的振动。 由于空气的粘滞阻力、空气分子与孔隙壁的摩 擦，使声能转化为摩擦热能而吸声。Ⅱ空气振 动是不断压缩和膨胀的过程，与多孔骨架发生 热交换也减少声能。 C多孔材料吸声的必要条件是 ： 材料有大量空隙，空隙之间互相连通，孔隙深 入材料内部。
空气 流阻是影响多孔吸声材料最重要的 因素。流阻太小，说明材料稀疏，空气振 动容易穿过，吸声性能下降；流阻太大， 说明材料密实，空气振动难于传入，吸声 性能亦下降。因此，多孔材料存在最佳流 阻。 在实际工程中，测定空气流阻比较困 难，但可以通过厚度和容重粗略估计和控 制（对于玻璃棉，较理想的吸声容重是1248Kg/m3,特殊情况使用100Kg/m3或更高）
结构因子：反映多孔材料内部纤维或颗粒 排列的情况，是衡量材料微孔或狭缝分布 情况的物理量。
厚度: 随着厚度增加， 中低频吸声系 数显著地增加， 但高频变化不 大（多孔吸声 材料对高频总 有较大的吸 收）。
容重:
厚度不变，容 重增加，中低 频吸声系数亦 增加；但当容 重增加到一定 程度时，材料 变得密实，流 阻大于最佳流 阻，吸声系数 反而下降。
第四讲、吸声材料与吸声结构
4.1吸声材料作用和分类
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。
安装条件:
多孔吸声材料的吸声性能还与安装条件有着密切的关 系。当多孔吸声材料背后有空腔时，与该空气层用同 样的材料填满的效果类似。尤其是中低频吸声性能比 材料实贴在硬底面上会有较大提高，吸声系数将随空 气层的厚度增加而增加，但增加到一定值后效果就不 明显了。
饰面状况:
多孔吸声材料表面附加有一定透声 作用的饰面，如小于0.5mm的塑料薄膜、 金属网、窗纱、防火布、玻璃丝布等， 基本可以保持原来材料的吸声特性。 使用穿孔面材时，穿孔率须大于20%， 若材料的透气性差时，如塑料薄膜， 高频吸声特性可能下降。
4.5 吸声在建筑声学中的应用举例
4.5..1 室内音质的控制
玻璃棉产品可以制成吊顶板、贴墙板、空间吸声体等， 在建筑室内起到吸声作用，降低混响时间。 一般地，房间体积越大，混响时间越长，语言清晰 度越差，为了保证语言清晰度，需要在室内做吸声， 控制混响时间。如礼堂、教室、体育场，电影院。 对音乐用建筑，为了保证一定丰满度，混响时间 要长一些，但也不能过长，可以使用吸声控制。 在厅堂建筑中，为了防止回声、声反馈、声聚焦 等声学缺陷，常在后墙面、二层眺台栏杆面、侧墙面 及局部使用吸声。
材料吸声系数实验报告。 标准:GBJ75-84 报告中必须指明材 料规格型号及安装方法。 报告中可以读出平均吸 声系数和降噪系数。 有时吸声系数会大于 等于1，主要是由于实 验室或安装时边缘效应 造成
End!
A构造特性 B吸声机理:当薄壁与空径比声波小 很多时,孔径处空气变形很小,起质量 块作用.类似于活塞,空腔中空气起弹 簧作用. C吸声特性:在共振频率处有最大吸 声系数.
共振吸声效果和吸声腔内加入吸声材料 （玻璃棉）后的吸声效果
穿孔板共振吸声频率的计算
当L<20cm时
c fc 2
当L>20cm时
吸声材料 较大 由 r 1分类反射材料 r较大 透声材料 较大
吸声材料 按用途分 隔声材料
较大 较小
事实上隔声材料中包含 了反射材料及吸声材料
吸声系数：
E 1 r E0 E E E0
从反射界面定义: 1 r
4.1.1 吸声系数与吸声量定义
吸声量：对于平面物体A= S, 单位是平米（或塞宾） 对于单个物体，表面积难于确定，直接用吸声量
4.1.2吸声材料分类
纤维状 多孔吸声材料可粒状 泡沫状 穿孔板共振吸声结构 吸声材料和结构的分类 簿板共振吸声结构 共振吸声结构 簿膜共振吸声结构 特殊吸声结构: 吸声央劈
4.4 其他吸声结构
4.4.1、空间吸声体
4.4.2、尖劈—强吸声结构（声阻逐渐加大）
4.4.3空气吸收
由于空气的热传导与粘滞性，以及空气中 水分子对氧分子振动状态的影响等造成。 声音频率越大，空气吸收越强烈(一般大于 2KHz将进行考虑)。
4.4.4洞口 在剧院中，舞台台口相当于一个偶合空间， 台口后有天幕、侧幕、布景等吸声材料。 其吸声系数一般为0.3-0.5
p (t 0.8d ) L
Fra Baidu bibliotek
c fc 2
p 2 (t 0.8d ) L pL / 3
狭缝吸音砖内放如入吸声 材料增大吸声效果 右图为美国某音乐教室。 下图为狭缝吸音砖放入玻 璃棉的情况。
4.3.2薄膜、薄板共振吸声结构，如玻璃、 薄金属板、架空木地板、空木墙裙等。 A构造特性
B吸声机理: 系统出现共振时,摩擦或内应力消耗最 大,从而将声能转换为热能.
大面积使用尖劈进 行吸声降噪。
4.1.2吸声量或吸声系数的测量：
1、混响室法
2 1
0.161 V 1 1 ( ) S2 T60,1 T60, 2
T60,1 0.161 V S1 1 S 2 1
其中：V 混响室体积 S 材料表面积. T60,1 空室 混响室混响时间, T60,2 防入材料后混响时间.
C吸声特性
薄膜共振频率
fc
600 mL
m为薄膜面密度 (kg / m 2 ), L为空气层厚度 (cm) 。 吸收中频声 ， 200 ~ 1000HZ ， 0.3 ~ 0.4
薄板共振频率
1 fc 2
1 1.4 107 ( K) m L
K为刚度因数 (kg / m 2 S2 )。 吸收低频声，80 ~ 300HZ ， 0.2 ~ 0.5
含湿量:
重湿度 （含湿量） 增加、吸 声性能下 降（先降 低高频， 再到低频）
4.2.3 多孔材料的吸声特性
吸声特点： 总趋势是随 频率的增加 而增加，伴 有起伏，且 起伏随增加 而变化平缓， 一般吸收中 高频，加空 气层后也吸 收低频。
4.3 共振吸声结构
4.3.1空腔共振吸收，如穿孔石膏板、狭缝 吸音砖等。
4.2.2 影响材料吸声吸的因素
• 1密度: ：每立
方米材料的重 量kg/m3。 • 密度太大→密 实; 太小→透气性太 好; 存在一最佳值.
孔隙率：材料中孔隙体积和材料总体积
之比。
空气体积 孔隙率 100% 总体积
空气流阻：单位厚度时，材料两边空气
气压和空气流速之比。
两侧静压差 空气流阻 存在一最佳值 流速
4.5.2 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。
T60, 2
0.161 V S1 1 S 2 2
2、驻波管法：
利用在管中平面波入射波和反射波形成极大声压Pmax和极 小声压Pmin推倒出T 4 pmax T n 1 pmin n2 n
3、 T 和 的值有一定差别， 是无规入射时的吸声 系数， T是正入射时的吸声系数。 工程上主要使用 .
4.2 多孔吸声材料
4.2.1 多孔材料的吸声机理
A 构造特征： 多孔吸声材料，如玻璃棉、岩棉、泡沫 塑料、毛毡等具有良好的吸声性能，不 是因为表面粗糙，而是因为多孔材料从 表到里具有大量均匀、互相连通的微孔， 且表面微孔向外敞开、具有适当的通气 性.
错误认识一：表面粗糙的材料，如拉毛水泥 等，具有良好的吸声性能。
错误认识二：内部存在大量孔洞的材料，如 聚苯、聚乙烯、闭孔聚氨脂等，具有良好的 吸声性能。
B 吸声机理：
Ⅰ当声波入射到多孔材料上，声波能顺着孔隙 进入材料内部，引起空隙中空气分子的振动。 由于空气的粘滞阻力、空气分子与孔隙壁的摩 擦，使声能转化为摩擦热能而吸声。Ⅱ空气振 动是不断压缩和膨胀的过程，与多孔骨架发生 热交换也减少声能。 C多孔材料吸声的必要条件是 ： 材料有大量空隙，空隙之间互相连通，孔隙深 入材料内部。
空气 流阻是影响多孔吸声材料最重要的 因素。流阻太小，说明材料稀疏，空气振 动容易穿过，吸声性能下降；流阻太大， 说明材料密实，空气振动难于传入，吸声 性能亦下降。因此，多孔材料存在最佳流 阻。 在实际工程中，测定空气流阻比较困 难，但可以通过厚度和容重粗略估计和控 制（对于玻璃棉，较理想的吸声容重是1248Kg/m3,特殊情况使用100Kg/m3或更高）
结构因子：反映多孔材料内部纤维或颗粒 排列的情况，是衡量材料微孔或狭缝分布 情况的物理量。
厚度: 随着厚度增加， 中低频吸声系 数显著地增加， 但高频变化不 大（多孔吸声 材料对高频总 有较大的吸 收）。
容重:
厚度不变，容 重增加，中低 频吸声系数亦 增加；但当容 重增加到一定 程度时，材料 变得密实，流 阻大于最佳流 阻，吸声系数 反而下降。
第四讲、吸声材料与吸声结构
4.1吸声材料作用和分类
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。
安装条件:
多孔吸声材料的吸声性能还与安装条件有着密切的关 系。当多孔吸声材料背后有空腔时，与该空气层用同 样的材料填满的效果类似。尤其是中低频吸声性能比 材料实贴在硬底面上会有较大提高，吸声系数将随空 气层的厚度增加而增加，但增加到一定值后效果就不 明显了。
饰面状况:
多孔吸声材料表面附加有一定透声 作用的饰面，如小于0.5mm的塑料薄膜、 金属网、窗纱、防火布、玻璃丝布等， 基本可以保持原来材料的吸声特性。 使用穿孔面材时，穿孔率须大于20%， 若材料的透气性差时，如塑料薄膜， 高频吸声特性可能下降。
4.5 吸声在建筑声学中的应用举例
4.5..1 室内音质的控制
玻璃棉产品可以制成吊顶板、贴墙板、空间吸声体等， 在建筑室内起到吸声作用，降低混响时间。 一般地，房间体积越大，混响时间越长，语言清晰 度越差，为了保证语言清晰度，需要在室内做吸声， 控制混响时间。如礼堂、教室、体育场，电影院。 对音乐用建筑，为了保证一定丰满度，混响时间 要长一些，但也不能过长，可以使用吸声控制。 在厅堂建筑中，为了防止回声、声反馈、声聚焦 等声学缺陷，常在后墙面、二层眺台栏杆面、侧墙面 及局部使用吸声。
材料吸声系数实验报告。 标准:GBJ75-84 报告中必须指明材 料规格型号及安装方法。 报告中可以读出平均吸 声系数和降噪系数。 有时吸声系数会大于 等于1，主要是由于实 验室或安装时边缘效应 造成
End!
A构造特性 B吸声机理:当薄壁与空径比声波小 很多时,孔径处空气变形很小,起质量 块作用.类似于活塞,空腔中空气起弹 簧作用. C吸声特性:在共振频率处有最大吸 声系数.
共振吸声效果和吸声腔内加入吸声材料 （玻璃棉）后的吸声效果
穿孔板共振吸声频率的计算
当L<20cm时
c fc 2
当L>20cm时
吸声材料 较大 由 r 1分类反射材料 r较大 透声材料 较大
吸声材料 按用途分 隔声材料
较大 较小
事实上隔声材料中包含 了反射材料及吸声材料
吸声系数：
E 1 r E0 E E E0
从反射界面定义: 1 r
4.1.1 吸声系数与吸声量定义
吸声量：对于平面物体A= S, 单位是平米（或塞宾） 对于单个物体，表面积难于确定，直接用吸声量
4.1.2吸声材料分类
纤维状 多孔吸声材料可粒状 泡沫状 穿孔板共振吸声结构 吸声材料和结构的分类 簿板共振吸声结构 共振吸声结构 簿膜共振吸声结构 特殊吸声结构: 吸声央劈
4.4 其他吸声结构
4.4.1、空间吸声体
4.4.2、尖劈—强吸声结构（声阻逐渐加大）
4.4.3空气吸收
由于空气的热传导与粘滞性，以及空气中 水分子对氧分子振动状态的影响等造成。 声音频率越大，空气吸收越强烈(一般大于 2KHz将进行考虑)。
4.4.4洞口 在剧院中，舞台台口相当于一个偶合空间， 台口后有天幕、侧幕、布景等吸声材料。 其吸声系数一般为0.3-0.5
p (t 0.8d ) L
Fra Baidu bibliotek
c fc 2
p 2 (t 0.8d ) L pL / 3
狭缝吸音砖内放如入吸声 材料增大吸声效果 右图为美国某音乐教室。 下图为狭缝吸音砖放入玻 璃棉的情况。
4.3.2薄膜、薄板共振吸声结构，如玻璃、 薄金属板、架空木地板、空木墙裙等。 A构造特性
B吸声机理: 系统出现共振时,摩擦或内应力消耗最 大,从而将声能转换为热能.