噪声控制技术—吸声隔声消声

0.93
0.97
240
6
0.25
0.55
0.78
0.75
0.87
0.91
370
5
0.11
0.30
0.50
0.50
0.50
0.52
微孔砖
450
620
膨胀珍珠岩
360
4
0.09
0.29
0.64
0.72
0.72
0.86
5.5
0.20
0.40
0.60
0.52
0.65
0.62
10
0.36
0.39
0.44
0.50
第I区:刚度和阻尼控制区：刚度控制区的频率范围从 零直到墙体的第一共振频率为止，此区域内，墙板的 隔声量与墙板刚度和声波频率的比值成正比，墙板的 隔声量随着入射声波频率的增加而以每倍频程6dB的 斜率下降。当入射声波的频率和墙板固有频率相同时 ，引起共振，进入板共振区即阻尼控制区，此区隔声 量最小，随着声波频率的增加，共振现象愈来愈弱， 直至消失。
❖ 穿孔率（P），即穿孔总面积与未穿孔总 面积的比值，穿孔率越大，对中高频率 声音吸收效果越好，穿孔率越小，对低 频吸收效果越好。
二、吸声结构
➢ 共振吸声结构（针对低频噪声控制）
材料特征：薄膜或薄板表面穿孔 吸声机理：应用共振原理
1）声音与薄板（薄膜）固有频率产生共振 2）声音与板后空腔气室空气产生共振
噪声控制技术 ——吸声、隔声、消声
噪声控制技术—吸声
室内噪声的来源：
通过空气传来的直达声 室内各墙壁面反射回来的混响声
室内混响声对环境的影响：
❖ 混响使室内噪声级增加，如一列火车进 入隧道以后的噪声级比行驶在空旷的野 外可高出5-10dB;
❖ 混响对听觉的干扰；
▪ 吸声是噪声污染控制的一种重要手段；
发生吻合效应的条件：
b
sin
单层匀质墙的隔声量
R
10 lg[1
(
fm )2 ]
0c
隔声质量定律：
R 20 lg m 20 lg f 43
经验估算式（非垂直入射声波）：
R 18lg m 12lg f 25
当f在100~3200Hz范围内，采用平均隔声量表示 隔声性能，有：
常用单层隔声墙的隔声量
0.48
0.49
0.55
2）穿孔板共振吸声结构
2.1）单腔共振吸声结构
共振频率：
V
t
f0
c
2
S Vlk
d
其中：
S：孔面积，m2 V：空腔体积，m3 lk：小孔有效颈长，m
2.2）多孔共振吸声结构
刚性壁面
t
V
D
d
假设：S：每各孔面积, m2
F：共振单元薄板面积, m2
h：空腔深度，m
lk：小孔有效颈长，m
▪ 在噪声污染控制工程设计中，常利用吸 声材料吸收声能量来降低室内噪声。
1）吸声系数：
a Ea E0
当a＝0时，无吸声
声能传播图
当a＝1时，完全吸收，无声能反射
1）吸声系数
a是频率的函数，为研究问题方便，常用
中心频率为125，250，500，1000，2000，
4000Hz的吸声系数的平均值，称为平均
穿孔率P＝S/F 其共振频率为
f0
c
2
S c
Fhlk 2
P hlk
3、微穿孔板吸声结构
微穿孔板吸声结构是一种板厚度和孔 径都小的穿孔板结构，其穿孔率通常只 有 1%~3% ，其孔径一般小于 3mm 。
吸声结构
金属微穿孔材料
空间吸声体
即：将吸声体悬挂在室 内对声音进行多方位吸 收；
吸声体投影面积与悬挂 平面投影面积的比值约 等于40％时，对声音的 吸声效率最高；
0
0.06
0.12
0.20
0.21
0.60
0.68
3
0.28
0.40
0.33
0.32
0.37
0.26
木质纤维板
1.1
0
0.06
0.15
0.28
0.30
0.33
0.31
5
0.22
0.30
0.34
0.32
0.41
0.42
泡沫水泥
5
0
0.32
0.39
0.48
0.49
0.47
0.54
5
0.42
0.40
0.43
隔声量计算的经验估算式:
R 16 lg(m1 m2 ) 16 lg f 30 R
平均隔声量的经验估算:
空气层附加隔声量
常见双层墙结构隔声量
四、ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ层复合隔声结构
坚实 薄板
护面 层
阻 尼 材 料
吸 声 材 料
五、隔声间
（一）组合墙体隔声量的计算
隔声量由声能透射系数决定，组合件的隔声量
由组合件的平均声能透射系数决定。组合件的平均
2、某房间尺寸为6m*7m*3m，墙壁、天花板、和地板 在1KHz时的吸声系数分别为0.06，0.07,0.07，若安装 一个在1KHz倍频程内，吸声系数为0.08的吸声贴面天 花板，求该频带在吸声处理前后的混响时间及处理后 的吸声减噪量。
噪声控制技术—隔声
一、常用隔声评价量
1、透射系数 Wt
第II区:质量控制区：随着声波频率的提高，共振影响逐渐消 失，在声波作用下，墙板的隔声量受墙板惯性质量影响。该 区域内，隔声量随入射声波频率的增加而以斜率为6dB/倍频 程直线上升。
第III区:吻合效应区：在该区域内，随着入射声波频率的继续升高，隔声 量反而下降，曲线上出现一个深深的低谷：吻合效应：由于构件本身具 有一定的弹性，当声波以某一角度入射到构件上时，将激起构件的弯曲 振动，当一定频率的声波以某一角度投射到构件上正好与其所激发的构 件的弯曲振动产生吻合时，构件的弯曲振动及向另一面的声辐射都达到 极大，相应隔声量为极小，这一现象称为“吻合效应”，相应的频率为 “吻合频率”。越过低谷后，隔声量以每倍频程10 dB趋势上升，然后逐 渐接近质量控制的隔声量。
随着材料密度的增大，最大吸声系数amax 向低频方向移动.
C：空腔（空气层）
➢ 即：材料层与刚性壁间的空气层； ➢ 当空气层厚度d=1/4λ时，吸声系数a最大； ➢ 当空气层厚度d=1/2λ或其整数倍时，吸
声系数a最小。
D：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；
0.55
0.55
常用建筑材料的吸声系数
倍频带中心频率 (Hz)
建筑材料
125
250
500
1k
2
2k
吸声系数
普通砖
0.03
0.03
0.03
0.04
0.05
0.07
涂漆砖
0.01
0.01
0.02
0.02
0.02
0.03
混凝土块
0.36
0.44
0.31
0.29
0.39
0.25
涂漆混凝土块
0.10
0.05
低；随着频率的增加，质量效应增大，在某些频率下，刚度和质 量效应共同作用而产生共振现象，这时板振动幅度很大，隔声量 出现极小值，隔声量大小主要取决于构件的阻尼，称为阻尼控制 ；当频率继续增高，则质量起主要控制作用，这时隔声量随频率 增加而增加；而在吻合临界频率 处，隔声量有一个较大的降低， 形成一个隔声量低谷，通常称为吻合效应。
消声室 消声箱
吸声劈尖
四、吸声降噪计算
设吸声前的声压级为：
Lp1
LW
10 lg
Q
4r 2
4 R1
吸声后的声压级为：
Lp2
LW
10 lg
Q
4r 2
4 R2
则：
L p
L p1
Lp2
10lg
Q
4r 2
Q
4r 2
4 R1 4 R2
当某接受点远离声源时，即： 4 Q
R 4r 2
三、双层匀质构件的隔声量
1、隔声原理
双层间的空气层可看作与两板相连的弹簧，当声波入射 到第一层墙透射到空气层时，空气的弹性形变具有减振作 用，传递到第二层墙的振动减弱，从而提高墙体的总隔声 量。其隔声量等于两单层墙的隔声量之和，再加上空气层 的隔声量。
结论：双层墙隔声性能较单层墙优越的区域主要在共振频率 以后， 故在设计中尽量将f0移往人们不敏感的频率区域。
W
2、隔声量：入射声功率级与透射声功率级之差， 也称传声损失。单位dB
R 10 lg I 20 lg P 10 lg 1
It
Pt
3、插入损失：隔声结构设置前后的声功率级 的差(IL )。
IL LW1 LW 2
二、声波透过单层匀质构件的传播 单层匀质墙的隔声频率特性曲线
单层匀质密实墙典型的隔声频率特性曲线如图 所示。 频率从低端开始，板的隔声受刚度控制，隔声量随频率增加而降
0.84
5
0.18
0.18
0.50
0.48
0.58
0.85
三合板
0.3
5
0.21
0.73
0.21
0.19
0.08
0.12
10
0.59
0.38
0.18
0.05
0.04
0.08
细木丝板
1.6
5
0
0.04
0.11
0.20
0.21
0.60
0.68
5
0.29
0.77
0.73
0.68
0.81
0.83
甘蔗板
1.3
吸声板
共振吸声结构的分类
薄板或薄膜吸声结构（材料本身产生共 振）
穿孔板共振吸声结构（共振腔结构） 微穿孔板吸声结构（小于1mm微孔） 薄塑料盒式吸声体
1、薄板（膜）共振吸声结构
墙体
龙骨
薄板
衬垫
共振频率
f0
600 MD
其中：
M：薄板面密度, Kg/m2
D: 空气层（空腔）厚度，cm
薄板共振吸声结构的应用范围：
①了解待处理房间的噪声级和频谱； ②根据噪声标准，确定各频程所需的降噪量； ③估算或进行实际测量要采取吸声处理的吸声 系数； ④选取吸声材料的种类及吸声结构类型，确定 吸声材料的厚度、容重、吸声系数，并计算吸 声材料的面积和确定安装方式等。
第五次课作业
1、设在墙面与地面交线上有一声源，已知500Hz的声 功率级为85dB，同频带下的房间常数为100m2， 求距 声源5m处之声压级Lp。
吸声系数
常用吸声材料的吸声系数及相关参数
倍频带中心频率 (Hz)
材料名称
容重 kg/m 3
厚度 (cm)
125
250
500
1k
2
2k
吸声系数
超细玻璃棉
25
2.5
0.02
0.07
0.22
0.59
0.94
0.94
5
0.05
0.24
0.72
0.97
0.90
0.98
矿棉 毛毡
10
0.11
0.85
0.88
0.83
多孔性吸声材料（针对中、高频噪声控制）
多孔性吸声材料分类：
无机纤维（如玻璃棉、岩棉等） 有机纤维（如植物纤维、木质纤维等） 泡沫材料（如泡沫塑料、泡沫混凝土等） 吸声建筑材料（如微孔吸声砖）
吸声材料
超细玻璃棉
玻璃棉毡
吸声材料
吸声海绵
吸音波峰海绵
吸声材料
玻纤吸声板
聚酯纤维吸音板
吸声材料
0.06
0.07
0.09
0.08
混凝土 木料 灰泥 大理石 玻璃窗
0.01
0.01
0.02
0.02
0.02
0.02
0.15
0.11
0.10
0.07
0.06
0.07
0.01
0.02
0.02
0.03
0.04
0.05
0.01
0.01
0.02
0.02
0.02
0.03
0.15
0.10
0.08
0.08
0.07
0.05
聚酯纤维吸音板 环保吸音棉
吸声材料
布艺软包吸音板 槽木吸音板
吸声材料
复合材料类
浪形吸声墙
吸音砖
吸声材料
矿棉石膏板类
吸声材料—珍珠岩吸声板
植草声障墙
常春藤
巴黎植物墙
（二）影响吸声性能的因素
➢材料的厚度 ➢材料的孔隙率与密度 ➢材料层与刚性面间的空气层 ➢护面层（多应用于多孔疏松材料） ➢环境因素：温度、湿度、气流
✓ 薄板吸声结构的共振频率通常在801000Hz范围，吸声系数约为0.2-0.5，一 般作为中低频范围的吸声材料。
薄板共振吸声结构的吸声系数
材料名称
材料 厚度
(cm)
空气层厚度 (cm)
125
倍频带中心频率 (Hz)
250
500
1k
2
吸声系数
2k
刨花板
2.5
0
0.18
0.14
0.29
0.48
0.74
透声系数为：
S1 1 S2 2 Sn n
S1 S2 Sn
例如：在一垛总面积为22米2的砖墙上有一扇2米2 的普通木门，对中心频率为1000Hz的倍频带声能， 其透声系数分别为10-5和10-2，即隔声量分别为 50dB和20dB。求此时组合墙的平均透声系数和平 均隔声量。
2）吸声量：
A iSi
i
A：材料的总吸声量 Si：材料i的吸声表面积 (m2) 吸声量A的单位是m2
（一）吸声材料
吸声机理：
声波投射到多孔材料表面时，部分 投入的声波与纤维或颗粒表面产生内摩 擦（摩擦力来自空气的压缩、膨胀）， 部分声能转变成热能，从而使声音的能 量减小。
材料特征：
内部有许多小孔，并与材料表面相通， 具有通气性。
则：
Lp
10lg
R2 R1
10
lg
12
1 1 1 2
一般情况下，平均吸声系数都比1小得多，所以有：
Lp
10 lg
2 1
由于平均吸声系数通常是按实测混响时间T60 得到，如果T1和T2分别为吸声前后的混响时间， 则：
Lp
10
lg
T1 T2
T 60 10lg 0.161V
S
吸声降噪设计
A：材料厚度
多孔材料对高频率声音吸声效果明显，即在高 频区吸声系数较大；
多孔材料对低频率声音吸声效果差，即在低频 区吸声系数较小；
随着材料厚度的增加，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；
材料厚度（最佳吸收频率下的波长）d
1 4
最佳
B：材料孔隙率与密度（容重）