第3章 吸声材料与吸声结构

伊莱克斯电器公司消声室
吸声尖劈
全消声室 （6个面）
三、吸声帘幕
具有多孔吸声材料的吸声特性。幕布离墙面、窗 玻璃有一定距离，如多孔材料背后设空腔。
空腔
打褶
四、可变吸声结构
多功能厅和录音室音质设计中，为取得可变 声学环境，常用可调吸声结构，以达到改变吸声 量目的。
又称可调混响结构
可变吸声结构
多孔 吸声 材料
吸声降噪
平板空间 吸声体
吸声降噪
大穿孔率 穿孔FC板 吸声结构
大穿孔率 穿孔FC板 吸声结构吸声降噪源自阻燃织物 面吸声结构
二、分类——根据吸声机理分
1、阻性吸声材料 ——材料本身具有吸声特性。如玻璃棉、羊毛棉、岩棉纤 维或多孔吸声材料。
2、吸声结构 ——材料本身不具有吸声特性，但材料制成某种结构可吸 声。如穿孔板吸声结构、薄膜、薄板吸声结构。
一、赫姆霍兹共振器
——最简单 1、构造特征——形状有点像饮料瓶
一个封闭空腔，通过一个短管与 外界相通。
剖面图
2、吸声原理 类似暖水瓶声共振，外部空间与内部腔体通过窄瓶颈连接。 ——声波入射时，共振频率处，颈部空气（象一个质量 块）和内部空气（象一个弹簧）间产生剧烈共振克服摩擦力 而消耗声能。
单个
多个并联——穿孔板
6mm厚穿孔FC板，穿孔率2% 后空50mm填50mm厚超细玻 璃棉600×1200
穿孔槽木吸声板（木条穿孔吸 声板，帕特板），穿孔率15％
穿孔槽木吸声板（木条穿孔吸 声板，帕特板），穿孔率1％
125Hz 0.50
0.75 0.20 0.65
250Hz 0.60
0.80 0.30 0.50
吸声系数a 500Hz 1000Hz
中高频吸声，背后增加空腔可增加 低频吸声，宽频带吸声 玻璃棉、超细玻璃棉（最佳密度 15~25kg/m3)矿棉、岩棉50~100mm 吸声阻燃聚氨脂泡沫塑料： 20~50mm
矿棉吸声板：12~25mm
木丝板：25~50mm
纤维板：13~20mm
表面设金属网、玻璃丝布、阻燃织 物通常不会影响吸声特性，
但使用金属网时，须注意由网共振 可能引起的高频金属声
多孔材料须加饰面层若油漆或涂料 时为减少涂层对吸声特性的影响，
阻燃化纤毯和阻燃织物：3~10mm 可在施工中采用喷涂代替涂刷
阻燃羊毛棉、阻燃羊毛毡（4~8mm）
外加饰面可采用穿孔率20％以上穿 孔金属板、FC板和石膏板
织物帘幕吸声（最古老、最现代、 最广泛)
一、作用
引入吸声材料与吸声结构
1、室内音质设计
通过控制反射声——控制混响时间和消除音质缺
陷——达到改善室内音质效果
2、噪声控制
通过控制反射声——吸声降噪
音质设计
某录音室平面图
吸声：控制混响时间； 不规则吸声：消除声染色
音质设计
某录音室立面图
吸声：控制混响时间； 不规则吸声：消除声染色
厅堂音质设计
3、吸声特性——窄频带吸声 ——共振频率处（低频处）具有较大地吸声系数；
共振频率——低频
二、穿孔板吸声结构
1、构造特征
多个核氏共振器并联——引入穿孔板
与墙面或天花存在空气层的穿孔板，如穿孔石膏板、木 板、金属板。
2、吸声机理
由于共振克服摩擦力而消耗声能。
3、吸声特性
共振频率（中、低频）附近有最大吸声系数。
3.1 多孔吸声材料
一、构造特征 ——具有内外贯通的孔隙——开孔
二、吸声机理 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。 由于空气粘滞阻力、空气分子与孔隙壁的摩擦，使声
能转化为热能而吸声；由于空气热交换，使声能转化为热 能而吸收声能。
玻璃棉 羊毛棉
木丝板 矿棉板
空间吸声 体
象山体育馆
侧墙穿孔 FC板吸 声结构
吸声：控制混响时间
厅堂音质设计
平板空间 吸声体
圆筒状空 间吸声体
吸声：控制厅堂混响时间
厅堂音质设计 吸声：控制厅堂混响时间
大穿孔率 穿孔FC板 吸声结构
小穿孔率 穿孔FC板 吸声结构
自来水厂鼓风机房噪声控制 吸声降噪
噪声控制
大穿孔率 穿孔FC板 吸声结构
当多孔吸声材料背后有空腔时，与该空气层用同样材 料填满效果类似。
——中、低频吸声性能比材料实贴会有较大提高；
——吸声系数将随空气层厚度增加而增加，但增加到一定 值后效果就不明显，空气层厚度为5～10cm。
声学装修施工时，背后 留有空腔有作用
背后空气层影响
4、饰面——附加有一定透声作用的饰面
1）小于0.05mm的塑料薄膜、金属网、窗纱、防火布、 玻璃丝布等，基本可保持原材料吸声特性。
仅用于 墙面
木质穿孔板吸声结构
金属穿孔板吸声结构 穿孔率可高达35%，内填玻璃棉、岩棉。穿孔板后贴 一层吸声纸或吸声毡能提高孔的共振摩擦效率，大大提高
吸声性能。
穿孔板吸声结构孔径小 于1mm——微穿孔板。
利用孔内空气与颈壁 摩擦阻力大的特性，消耗 大量声能，无须另加多孔 材料。
穿孔率（1~5%），低 中高频均具有良好的吸声 性能。
可直接用彩色木丝板、纤维板（颜色丰富）。
象山体育馆空间吸声体
余姚实验学校体育馆
二、强吸声体——吸声尖劈
——钢丝构架填吸声材料（玻璃棉外包罩面材料）。 吸声原理：声阻抗渐变。 不同容重玻璃棉叠合，形成容重逐渐增大，可获得更大 吸声效果。 将一层2.5cm厚24kg/m3玻璃棉板与一层2.5cm厚32kg/m3 玻璃棉板叠合的吸声效果要优于一层5cm厚32kg/m3的玻 璃棉板。 将24kg/m3玻璃棉板制成1m长，断面为三角型的尖劈， 材料面密度逐渐增大。 吸声特点：吸声系数大于0.99。
多个面暴露，故吸声系数大于1，一般悬吊。——所 有面都能接受声波入射，故同样多材料，吸声面积增大， 吸声效率也相应提高。其吸声系数按投影面积计算时可大 于1。
可做成多种形状——平板、锥体、圆柱体。
2、吸声特性——中高频吸声
由多孔吸声材料外加透气护面层做成。所用多孔吸 声材料（玻璃棉），厚度50～100mm。护面层可用钢丝 网、穿孔板、阻燃织物面。
P d 2
2 3B
d为孔径， B为孔距。
例：穿孔板厚4mm，孔径8mm，孔距20mm，穿孔按正方形排列， 穿孔板后空腔10cm空气层。求其穿孔率。
P



d
2
=
3.14 0.8 2
=0.125 =12.5%
4 B
4 2
吸声材料及其安装情况
6mm厚穿孔FC板，穿孔率 20%后空50mm填50mm厚超 细玻璃棉600×1200
四、吸声系数的测量
混响室法： ——声音无规入射的吸声系数，即声音由四面八方 射入材料时能量损失的比例。 ——工程上常使用混响室法测得的吸声系数，因实 际工程中声音无规入射。
混响室
JTZB吸声系数测试系统 驻波管法： ——声音正入射的吸声系数，声音入射角度90°
驻波管
第3章 吸声材料与吸声结构
3.1 多孔吸声材料 3.2 空腔共振吸声结构 3.3 薄膜、薄板吸声结构 3.4 其他吸声结构
三、影响因素 ——厚度、密度、安装条件和饰面
1、厚度
随厚度增加，中、低频吸声系数显著增加，但高频变 化不大（多孔吸声材料对高频总有较大吸收）。
2、容重
增加容重，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，吸声系数反而下降。——存在最佳容重
3、安装条件 ——背后空腔——等效厚度
4、共振频率
c
P
f0 2 L(t )
c：声速；t：板厚度；L：板后空腔 厚度；
δ：孔口末端修正量，因为径部空气柱 两端附近的空气也参加振动，需要修 正，对于直径为d的圆孔δ=0.8d； P：穿孔率，穿孔面积与总面积之比。
圆孔正方形排列： 圆孔等边三角形排列：
P



d
2
4 B
容重12~48kg/m3。 ——具有防火（A级）、易切割等特性，建筑吸声最常用 的材料之一。
——由玻璃棉作为填充材料，阻燃织物面作为 面层的空间吸声体
羊毛吸声制品
——利用羊毛下脚料制成，有吸声 板、吸声棉及织物面成型吸声板等。
由于卫生、环保，防虫蛀达到 二级——卫生要求高的工程，如剧 场、电影院、录音室、演播厅、报 告厅等。防火性能达到B1级。厚度 50mm，容重20～50kg/m3。
增大穿孔 率，可使 吸声系数 向高频方 向移动；
穿孔板背后放置不同多孔吸声材料吸声性能比较 ——多孔材料贴近穿孔板时吸声效果最好
板后铺设多孔 吸声材料，可 扩展吸声频率 范围，提高其 吸声系数。
穿孔纸面石膏板 纸面石膏板本身并不具有良好的吸声性能，但穿孔后 并安装成带有一定后空腔，则可形成“亥姆霍兹共振”吸 声结构，获得较大的吸声能力。
类似：水泥压力板（FC或NAFC）、木穿孔板、金属 穿孔板。
穿孔FC板（水泥纤维压力板）吸声结构
造价低，但装饰性差，用于高处大面积、机房、地下室吸声。
大穿孔率 ——多孔吸 声材料（中
高频）
小穿孔率 ——空腔共 振吸声结构 （中低频）
——由10～20mm厚密 度板复合木纹饰面，在 工厂穿孔后制成。外观 美观，装饰性好，但防 火性能差，价格高，适 合装饰要求高的场合。
0.75
0.75
0.35
0.15
0.68
0.75
0.35
0.20
2000Hz 0.70
0.10 0.70 0.15
4000Hz 0.70
0.10 0.70 0.10
不同穿孔率穿孔板后加多孔材料吸声性能比较 穿孔率大于20%，穿孔板成为多孔吸声材料面层，而不再属 于空腔共振吸声结构，体现多孔吸声材料吸声特性。
金属微穿孔板
微穿孔板吸声系数
金属微穿孔板 适用场所：耐高温、高湿，无纤维、粉尘污染， 适用于高温、高湿、超净和高气流环境，如游泳馆。 但加工困难、成本高，多数场合选用普通穿孔板 吸声结构。
铝板、钢板、镀锌钢板， 彩钢板以及不锈钢板
3.3 薄膜、薄板共振吸声结构
——薄膜、薄板与墙体或顶棚存在空气层时能吸声，如皮 革、帆布、石膏板、木板、金属板。 一、薄膜共振吸声结构
皮革、帆布、塑料薄膜等材料具有不透气性。 1、构造特征
薄膜材料与其背后的空气层形成共振吸声结构。 2、吸声机理
共振频率处由于共振克服摩擦力而消耗声能。
3、吸声特性 共振频率附近（中频）有较大的吸声系数。
膜很薄时，膜加多孔吸声 材料结构主要呈现多孔吸 声材料的特性。——膜成 为多孔吸声材料的面层。 据实测，0.03mm厚薄膜贴 在超细玻璃棉表面，对超 细玻璃棉的吸声大小几乎 没有影响。
分类
三、吸声系数 1、吸声系数：吸声能力
Eτ Eα
E0
2、吸声频率特性曲线：
——材料在不同频率上的吸声性能
频率特性曲线
3、降噪系数（NRC）： 工程中用于单值评价在语言频率范围内材料的吸声 性能。
——材料在250Hz、500Hz、1KHz、2KHz四个频率 的吸声系数的算术平均值（四舍五入取整到0.05）。
共振频率多在80~300Hz。若空气层中填多孔吸声材料， 可适当提高吸声系数 。
胶合板结构吸声特性 板厚9mm;背后空气层：①45mm;②90mm;③180mm;④45mm，空腔加玻璃棉
——架空木地板， 大面积抹灰吊顶， 玻璃窗相当于薄 板共振吸声结构
3.4 其他吸声结构
一、空间吸声体 1、特点
多孔吸声材料或共振吸声结构加工成一定形状，悬 吊在空中，形成空间吸声体。
聚酯纤维板
装饰效果好、色彩丰富、厚度9mm，质量轻，易加工， 美工刀随意切割，拼接和边角处理方便。
纤维喷涂
——质量轻，机械化施工，效率高，施工周期短，可直接喷 涂于钢材、混凝土、木材、玻璃石膏板、塑料等材料表面， 无须任何支撑、吊挂件和加固材料，适合于高空表面、曲面 喷涂。
3.2 空腔共振吸声结构
留空腔打摺为强吸声，消声室， 调节混响时间、分隔大厅、吸声降 噪
又称亥姆霍兹共振吸声器 共
在音质要求很高的音乐厅中，为防止 100Hz以下的低频混响时间
2）穿孔率大于20%的穿孔板。
阻燃织物面、 大穿孔率穿
孔板
四、吸声特性——宽频段吸声 1、中、高频具有较好的吸声性能； 2、当增加厚度或背后留有空气间层时，低、中频吸声系
数有所提高，对高频影响不大。
超细离心玻璃棉
——玻璃熔化后采用离心法甩拉而成，纤维直径一般在6μ 以下。 ——典型多孔吸声材料。常用厚度5cm；
共振频率常在200~1000Hz
帆布共振结构吸声特性 ①背后空气层45mm；②再放入25mm厚岩棉
二、薄板共振吸声结构 胶合板、硬质纤维板、石膏板、金属板。 1、构造特征
薄板与其背后空气层形成共振吸声结构。 2、吸声机理
由于共振克服摩擦力而消耗声能。
横剖面图
3、吸声特性
共振频率附近（低频）有较大吸声系数。