空间吸声体,强吸音结构以及其他吸声结构

一、空间吸声体

室内的吸声处理，除了把吸声材料和结构安装在室内各界面上，还可以用前面所述的吸声材料和结构做成那个放置在建筑空间内的吸声体。空间吸声体有两个或两个以上的面与声波接触，有效的吸声面积比投影面积大得多，有时按投影面积计算，其吸声系数大于1。对于形状复杂的吸声体，实际中多用单个吸声量来表示其吸声性能。

空间吸声体可以根据使用场合的具体条件，把吸声特性的要求与外观艺术处理结合起来考虑，设计成各种形状（如平板形、锥形、球形或不规则形状），可收到良好的效果和建筑效果。图12-9、图12-10是几种空间吸声体的示例。

图12-10 空间吸声体

（a）吊在顶棚上的圆锥形空间吸声体；

（b）“浮云”式吸声板吸声特性；

二、强吸声结构

比较典型的强吸声结构式消声室，如图12-11（a）用于各种声学实验和测量。室内声场要求尽可能低接近自由声场，因此所有界面的吸收系数应接近于1。

在消声室等特殊场合，需要房间界面对于在相当低的频率以上的声波都具有极高的吸声系数，有时达0.99以上。这时必须使用强吸声材料。

吸声尖劈是消声室中常用的强吸声材料，如图12-11（b）所示。用棉状和毡状多空吸声材料，如超细玻璃棉、玻璃棉等填充在框架中，并蒙以玻璃丝布或塑料窗纱等罩面材料制成。对吸声尖劈的吸声系数要求在0.99以上，这在中高频容

易达到，而低频时则较困难，达到次要的最低频率称为“截止频率”fc，并以此表示尖劈的吸收性能。

吸声尖劈的截止频率与多空材料品种、尖劈的形状尺寸和劈后有没有空腔及空腔的尺寸有关。一般人可用0.2*c/l来估算，其中c为声速，l为尖劈的尖部长度。如果填充尖劈的多空材料的表观密度能从外向里逐步从小增大，尖劈长度可以有所减小。此外，工程实际中，有时把尖劈截去约尖劈全长的10%-20%，这时吸声性能影响不大，但却增大了消声室的有效空间。

强吸声结构中，除了吸声尖劈以外，还有在界面平铺多空材料，只要厚度足够大，也可做到对宽频带声音的强吸收。这时，若从外表面到材料内部其表观密度从小逐渐增大，则可获得与吸声尖劈大致相同的吸声性能。

图12-11（a）消声室

图12-11（b）吸声尖劈的吸收特性

（材料：玻璃棉；表观密度：40kg/m3）

三、帘幕

纺织品中除了帆布一类因阻流很大，透气性差而具有膜状材料的性质以外，大都具有多空材料的吸声特性，只是由于他的厚度一般较薄，吸声效果比厚的多孔材料差。如果幕布、窗帘等离开墙面、窗玻璃有一定距离，恰如多空材料背后设置了空气层，尽管没有完全封闭，对中高频甚至低频的声波仍具有一定的吸声作用。设帘幕离刚性壁的距离为L，具有吸声峰值的频率是f=（2n-1）c/4L，n 为正整数。有图12-12（a）所示测定结果可以看出第一个吸收峰值频率随空气层厚度L而变化，该频率大致在c/4L附近，如果帘幕有裥，吸声性能会改善，见图12-12（b）。

图12-12（a）帘幕的吸声特性图12-12（b）帘幕吸声性能与褶

裥的关系

帘幕：面密度0.26kg/㎡1---直挂与墙紧贴；2--褶裥12.5 空气层厚度L：①--30mm；3---褶裥25%；4--褶裥50%

②--100mm；③---250mm

四、洞口

向室外自由声场敞开的洞口，从室内角度来看，入射到洞口上的声波完全透过去了，反射为零，即吸声系数为1。

如果空洞的尺度比声波波长小，即吸声系数将小于1。

洞口如不是朝向自由场，而是朝向一个体积不大、界面吸收较小的房间，则透射过洞口的声能会有一部分反射回来，此时洞口的吸声系数小于1。

在剧院中，舞台台口相当于一个大洞口，台口之后的天幕、侧幕、布景等有吸声作用。根据实测，台口的吸收系数约为0.3-0.5。

五、人和家具

处于声场中的人和家具都要吸收声能。因为人和家具很难计算吸声的有效面积，所以吸声特性一般不采用吸声系数表示，而采用个体吸声量表示，其总吸声量为个体吸声量乘以人和家具的数量。

人的吸收主要是人们穿的衣服的吸收。衣服属于多孔材质，但衣服常常不是很厚，所以对中高频声波的吸收显著，则低频吸收较小。人们的衣服各有不同，并随时间季节而变化，所以个体吸声特性有差异，只能用统计平均值来表示。

在剧院、会堂、体育馆等观众密集排列的场合。观众吸收还和座位的排列方式、密度、暴露在声场中的情况等因素有关。观众吸收的一般特点是：随着声波

频率的增加，吸声系数先是增加，但当频率高于2000Hz时，吸声系数又下降。这可能是由于吸声面相互遮掩引起的，在高频时这种遮掩作用影响较大。此外，等间距的有规则的座位排列，会因为座位间空隙和空气共振，在某个频率，往往在100-3-200Hz范围内，引起较大的吸收。空场时，纺织品面料的软座椅可较好的相当于观众的吸收，是观众厅的孔场吸声情况和满场时相差不大，这时排练和观众到场不多时演出时有利的。人造革面料的座椅，面层不透气，对高频吸收不大；硬板座椅相当于薄板共振吸声结构。对于密集排列的观众席，有时也用吸声系数表示吸声特性，这时吸声量等于吸声系数乘以观众席面积。

六、空气吸收

声音在空气中传播，能量会因为空气的吸收而衰减。空气吸收主要是由以下三个方面引起的：一是空气的热传导性；二是空气的粘滞性；三是分子弛豫现象，。正常状态下，钱两种因素引起的吸收比第三种因素引起的吸收小得多，可以忽略。在空气中，是氧分子振动能量的弛豫引起了声频范围内的声能大部分被吸收。在给定频率情况下，弛豫吸声和空气中所含水分密切相关，即依赖于相对湿度和温度。空气吸收，高频时较大，在混响时间计算时要加以考虑。在模型实验时应用的吸声频率很高，空气吸收会较大的影响实验结果，通常用于干燥空气或氮气来充填模型空间，以减少弛豫吸收。