吸声降噪技术.pptx

1 1第6章 吸声降噪技术学习目的与要求：学习目的与要求：掌握吸声材料的分类以及吸声系数、吸声量的概念；了解吸声系数的测掌握吸声材料的分类以及吸声系数、吸声量的概念；了解吸声系数的测量方法；量方法；掌握多孔吸声材料的吸声原理、影响多孔吸声材料吸声特性的因素；掌握多孔吸声材料的吸声原理、影响多孔吸声材料吸声特性的因素；掌握各类共振吸声结构及其设计计算；掌握各类共振吸声结构及其设计计算；掌握室内声场的概念及其声能计算，掌握室内声衰减的规律及混响时间掌握室内声场的概念及其声能计算，掌握室内声衰减的规律及混响时间的概念及其计算；掌握吸声降噪量的计算。的概念及其计算；掌握吸声降噪量的计算。2 2n吸声降噪是控制室内噪声常用的技术措施。吸声降噪是控制室内噪声常用的技术措施。n通过吸声材料和吸声结构来降低噪声的技通过吸声材料和吸声结构来降低噪声的技 术称为吸声技术。术称为吸声技术。n一般情况下，吸声控制能使室内噪声降低一般情况下，吸声控制能使室内噪声降低 约约3 35dBA5dBA，使噪声严重的车间降噪，使噪声严重的车间降噪6 61010 dBA dBA。第6章 吸声降噪技术3 3吸声材料一一室内吸声降噪三三 吸声结构二二第6章 吸声降噪技术4 4 吸声材料的吸声材料的基本类型基本类型在噪声污染控制工程中，吸声材料和吸声结构常用来降低室在噪声污染控制工程中，吸声材料和吸声结构常用来降低室内噪声。吸声材料按内噪声。吸声材料按吸声机理吸声机理可分为可分为多孔吸声材料多孔吸声材料和和共振吸共振吸声结构声结构两大类。两大类。吸声材料多孔性吸声材料共振吸声结构纤维状颗粒状泡沫状穿孔板共振吸声结构薄膜共振吸声结构薄板共振吸声结构吸声材料一一5 51 1）多孔吸声材料）多孔吸声材料 多孔吸声材料的内部和表面都有很多微小的细孔，孔和孔多孔吸声材料的内部和表面都有很多微小的细孔，孔和孔之间相互联通并直接与外界大气相连，具有一定的通气性。之间相互联通并直接与外界大气相连，具有一定的通气性。声波在空隙内传播时会引起经络间的空气来回运动，与静止声波在空隙内传播时会引起经络间的空气来回运动，与静止的经络相互摩擦，由于空气的粘滞性和空气与经络之间的热的经络相互摩擦，由于空气的粘滞性和空气与经络之间的热传导作用，使声能转化为热能而消耗掉，从而起着吸收声能传导作用，使声能转化为热能而消耗掉，从而起着吸收声能的作用。的作用。6 6多孔吸声材料及其种类多孔吸声材料及其种类 无机纤维材料无机纤维材料 无机纤维材料主要有超细玻璃棉、玻璃丝、矿渣棉、岩棉无机纤维材料主要有超细玻璃棉、玻璃丝、矿渣棉、岩棉及其制品。及其制品。泡沫塑料泡沫塑料 常用做吸声材料的泡沫塑料主要有聚氨酯、聚醚乙烯、聚常用做吸声材料的泡沫塑料主要有聚氨酯、聚醚乙烯、聚氯乙烯、酚醛等。氯乙烯、酚醛等。有机纤维材料有机纤维材料 如棉麻、甘蔗、木丝、稻草等如棉麻、甘蔗、木丝、稻草等 建筑吸声材料建筑吸声材料 如加气混凝土、微孔吸声砖、膨胀珍珠岩等如加气混凝土、微孔吸声砖、膨胀珍珠岩等 7 72）共振吸声结构共振吸声结构是利用共振原理做成的各种吸声结构，用于共振吸声结构是利用共振原理做成的各种吸声结构，用于对低频声波的吸收。最常用的共振吸声结构可分为单个共对低频声波的吸收。最常用的共振吸声结构可分为单个共振式吸声结构振式吸声结构(包括薄膜、薄板共振吸声结构包括薄膜、薄板共振吸声结构)、穿孔板吸、穿孔板吸声结构和微穿孔吸声结构。声结构和微穿孔吸声结构。主要由骨架、护面层、吸声层等组成。主要由骨架、护面层、吸声层等组成。8 8表表1 1 不同护面形式的吸声结构不同护面形式的吸声结构图图1 1 有护面的多孔材料吸声结构有护面的多孔材料吸声结构9 93)3)空间吸声体空间吸声体 空间吸声体是由框架、吸声材料和护面结构做成具有各种空间吸声体是由框架、吸声材料和护面结构做成具有各种形状的单元体，其降噪量一般为形状的单元体，其降噪量一般为10dB10dB左右。常用的几何形状左右。常用的几何形状有平面形、圆柱形、棱形、球形、圆锥形等，其中球体的吸有平面形、圆柱形、棱形、球形、圆锥形等，其中球体的吸声效果最好声效果最好 。图图2 2 空间吸声体空间吸声体1010吸声体吸声体1111 空间吸声体的高频吸收效果随着吸声体尺寸的减小而增加，低频吸收效果则随着吸声体尺寸的加大而升高。空间吸声体的吸声性能主要由所用吸声材料核材料的填充方式所决定。12124)4)吸声尖劈吸声尖劈 吸声尖劈是一种楔子形的空间吸声体，由金属网架内填吸声尖劈是一种楔子形的空间吸声体，由金属网架内填充多孔吸声材料构成，吸声性能十分优良。充多孔吸声材料构成，吸声性能十分优良。吸声尖劈的形状有等腰劈状、直角劈状、阶梯状、无规吸声尖劈的形状有等腰劈状、直角劈状、阶梯状、无规状等。通常可分为尖部和基部两部分。安装时在尖壁和壁状等。通常可分为尖部和基部两部分。安装时在尖壁和壁面之间留有空气层。面之间留有空气层。图图3 3 吸声尖劈构造示意吸声尖劈构造示意11金属板；金属板；22穿孔金属板；穿孔金属板；33玻璃棉；玻璃棉；44共振腔共振腔 1313n n吸声尖劈用于消声室的特殊吸声结构。吸声尖劈用于消声室的特殊吸声结构。从尖劈的尖端到基从尖劈的尖端到基从尖劈的尖端到基从尖劈的尖端到基部，声阻抗是从空气的特性阻抗逐步过渡到多孔材料的阻部，声阻抗是从空气的特性阻抗逐步过渡到多孔材料的阻部，声阻抗是从空气的特性阻抗逐步过渡到多孔材料的阻部，声阻抗是从空气的特性阻抗逐步过渡到多孔材料的阻抗的，因而实现了很好的阻抗匹配，使入射声能得到高效抗的，因而实现了很好的阻抗匹配，使入射声能得到高效抗的，因而实现了很好的阻抗匹配，使入射声能得到高效抗的，因而实现了很好的阻抗匹配，使入射声能得到高效的吸收的吸收的吸收的吸收。1414吸声材料一一(一一)吸声系数吸声系数 (二二)吸声量吸声量 (三三)多孔吸声材料多孔吸声材料 1515n吸声材料：能吸收消耗一定声能的材料。n吸声系数：材料吸收的声能（）与入射到材料上的总声能()之比，即 (一一)吸声系数吸声系数 【讨论讨论】：表示材料吸声能力的大小，值在01之间，值愈大，材料的吸声性能愈好；0，声波完全反射，材料不吸声；1，声能全部被吸收。1616n 吸声系数的影响因素 材料的结构使用条件使用条件声波频率声波频率吸声系数吸声系数影响因素影响因素2 25 53 34 41 1材料的性质声波入射角度声波入射角度1717【声波频率】n同种吸声材料对不同频率的声波具有不同的吸声系数。n平均吸声系数 ：工程中通常采用125Hz、250 Hz、500 Hz、1000 Hz、2000 Hz、4000 Hz六个频率的吸声系数的算术平均值表示某种材料的平均吸声系数。n通常，吸声材料 在0.2以上，理想吸声材料 在0.5以上。1818工程设计中常用的吸声系数有无规入射吸声系数、垂直入射吸声系数n 混响室法吸声系数(无规入射吸声系数)n 驻波管法吸声系数(垂直入射吸声系数)【声波入射角度声波入射角度】1919n 吸声系数的测量混响室法吸声系数混响室法吸声系数(无规入射吸声系数无规入射吸声系数)：n把被测吸声材料把被测吸声材料(或吸声结构或吸声结构)按一定的要求放置于专门按一定的要求放置于专门的声学试验室的声学试验室混响室中进行测定。混响室中进行测定。n将吸声材料将吸声材料(或吸声结构或吸声结构)放进混响室内，使不同频率的放进混响室内，使不同频率的声波以相同机率从各个角度入射到材料声波以相同机率从各个角度入射到材料(或结构或结构)的表面，的表面，然后根据混响时间的变化来确定材料然后根据混响时间的变化来确定材料(或结构或结构)的吸声性的吸声性能。能。n用此方法所测得的吸声系数，称为混响室吸声系数或无用此方法所测得的吸声系数，称为混响室吸声系数或无规入射吸声系数，记作规入射吸声系数，记作 。n这种测量方法与吸声材料在实际应用中声波入射的情况这种测量方法与吸声材料在实际应用中声波入射的情况比较接近。在吸声减噪设计中采用。比较接近。在吸声减噪设计中采用。2020n声音经过物体多次反射后到达受声点的反射形成的声音经过物体多次反射后到达受声点的反射形成的声场叫声场叫混响声场。混响声场。n混响室混响室是指具有扩散声场的实验房间是指具有扩散声场的实验房间,它吸声很小它吸声很小,混混响时间很长响时间很长,室内声波经过多次反射形成声能的均匀分室内声波经过多次反射形成声能的均匀分布。布。2121 混响室的设计要求尽量加长空房间的混响时间以保证室混响室的设计要求尽量加长空房间的混响时间以保证室混响室的设计要求尽量加长空房间的混响时间以保证室混响室的设计要求尽量加长空房间的混响时间以保证室内声场扩散。混响室的体积比较大内声场扩散。混响室的体积比较大内声场扩散。混响室的体积比较大内声场扩散。混响室的体积比较大 (一般大于一般大于一般大于一般大于180m180m3 3)，壁面坚实、光滑具有良好的声反射特性，在测量的声音壁面坚实、光滑具有良好的声反射特性，在测量的声音壁面坚实、光滑具有良好的声反射特性，在测量的声音壁面坚实、光滑具有良好的声反射特性，在测量的声音频率范围内反射系数大于频率范围内反射系数大于频率范围内反射系数大于频率范围内反射系数大于0.980.98。常用的材料有瓷砖或水。常用的材料有瓷砖或水。常用的材料有瓷砖或水。常用的材料有瓷砖或水磨石等。磨石等。磨石等。磨石等。混响室的体形常采用不规则房间或者边长成调和级数比混响室的体形常采用不规则房间或者边长成调和级数比混响室的体形常采用不规则房间或者边长成调和级数比混响室的体形常采用不规则房间或者边长成调和级数比的矩形房间。所有混响室的侧壁都是声反射并且反平行的矩形房间。所有混响室的侧壁都是声反射并且反平行的矩形房间。所有混响室的侧壁都是声反射并且反平行的矩形房间。所有混响室的侧壁都是声反射并且反平行的，或者在壁面上装设凸出的圆柱面或者用的，或者在壁面上装设凸出的圆柱面或者用的，或者在壁面上装设凸出的圆柱面或者用的，或者在壁面上装设凸出的圆柱面或者用V V形墙。这形墙。这形墙。这形墙。这样声音就可以很好的分布至整个空间样声音就可以很好的分布至整个空间样声音就可以很好的分布至整个空间样声音就可以很好的分布至整个空间 。混响室的设计要求混响室的设计要求 222223232424n驻波管法简便、精确，驻波管法简便、精确，但与一般实际声场不但与一般实际声场不符。符。n用于测试材料的声学用于测试材料的声学性质和鉴定。性质和鉴定。n设计消声器。设计消声器。驻波管法吸声系数驻波管法吸声系数(垂直入射吸声系数垂直入射吸声系数)驻波管法吸声系数测试仪驻波管法吸声系数测试仪2525v驻波管法驻波管法n n将被测材料置于驻波管的一端，从驻波管的另一端向管将被测材料置于驻波管的一端，从驻波管的另一端向管将被测材料置于驻波管的一端，从驻波管的另一端向管将被测材料置于驻波管的一端，从驻波管的另一端向管内辐射平面波，内辐射平面波，内辐射平面波，内辐射平面波，声波垂直入射声波垂直入射声波垂直入射声波垂直入射到材料表面，部分吸收，到材料表面，部分吸收，到材料表面，部分吸收，到材料表面，部分吸收，部分反射。部分反射。部分反射。部分反射。n n反射的平面波与入射波相互叠加反射的平面波与入射波相互叠加反射的平面波与入射波相互叠加反射的平面波与入射波相互叠加产生驻波产生驻波产生驻波产生驻波，波腹处的声，波腹处的声，波腹处的声，波腹处的声压为极大值，波节处的声压为极小值。压为极大值，波节处的声压为极小值。压为极大值，波节处的声压为极小值。压为极大值，波节处的声压为极小值。2626n n利用探管可测出声压的极大值利用探管可测出声压的极大值利用探管可测出声压的极大值利用探管可测出声压的极大值p p p pmaxmaxmaxmax和极小值和极小值和极小值和极小值p p p pminminminmin。p p p pmaxmaxmaxmax和和和和p p p pminminminmin之比称为之比称为之比称为之比称为驻波比驻波比驻波比驻波比。n n驻波比驻波比驻波比驻波比n n n n与反射系数与反射系数与反射系数与反射系数r r r r和法向吸声系数和法向吸声系数和法向吸声系数和法向吸声系数(或驻波或驻波或驻波或驻波管吸声系数）管吸声系数）管吸声系数）管吸声系数）0 0 0 0的关系为的关系为的关系为的关系为:2727n n驻波管法驻波管法驻波管法驻波管法比混响室法比混响室法比混响室法比混响室法简单方便简单方便简单方便简单方便，但所得的数据，但所得的数据，但所得的数据，但所得的数据与实际情况相比有一定误差。与实际情况相比有一定误差。与实际情况相比有一定误差。与实际情况相比有一定误差。n n混响室法和驻波管法测得的吸声系数可按下表混响室法和驻波管法测得的吸声系数可按下表混响室法和驻波管法测得的吸声系数可按下表混响室法和驻波管法测得的吸声系数可按下表进行换算。进行换算。进行换算。进行换算。0.10.10.20.20.30.30.40.40.50.50.60.60.70.70.80.80.90.90.250.250.400.400.500.500.600.600.750.750.850.850.900.900.980.981 1表表 与与 的换算关系的换算关系2828吸声材料一一(一一)吸声系数吸声系数 (二二)吸声量吸声量 (三三)多孔吸声材料多孔吸声材料 2929n 定义：吸声系数与吸声面积的乘积 式中 吸声量，m2；某频率声波的吸声系数；吸声面积，m2。(二二)吸声量（吸声量（等效吸声面积等效吸声面积）【注注】工程上通常采用吸声量评价吸声材料的实际吸声效果。3030n总吸声量：若组成室内各壁面的材料不同，则壁面在某频率下的总吸声量为 式中 第i种材料组成的壁面的吸声量，m2；第i种材料组成的壁面的面积，m2；第i种材料在某频率下的吸声系数。(二二)吸声量（吸声量（等效吸声面积等效吸声面积）3131n n首先分别计算各个面的吸声量首先分别计算各个面的吸声量地面吸声量地面吸声量 240.02240.020.48 m0.48 m2 2墙面吸声量墙面吸声量 600.05600.053m3m2 2平顶吸声量平顶吸声量 240.25240.256 m6 m2 2总吸声量总吸声量 9.48m9.48m2 2平均吸声系数平均吸声系数 9.48/9.48/（242460602424）0.0880.088【例例】有一个房间，其尺寸为长有一个房间，其尺寸为长6 6米、宽米、宽4 4米、高米、高3 3米，米，500Hz500Hz时地面吸声系数为时地面吸声系数为0.020.02，墙面吸声系数为，墙面吸声系数为0.050.05，平顶吸声系，平顶吸声系数为数为0.250.25，求总吸声量和平均吸声系数。，求总吸声量和平均吸声系数。3232吸声材料一一(一一)吸声系数吸声系数 (二二)吸声量吸声量 (三三)多孔吸声材料多孔吸声材料 3333多孔吸声材料多孔吸声材料 n多孔吸声材料是应用最广泛的吸声材料。多孔吸声材料是应用最广泛的吸声材料。n最初的多孔吸声材料以麻、棉、棕丝、毛发、最初的多孔吸声材料以麻、棉、棕丝、毛发、甘蔗渣等天然动植物纤维为主；甘蔗渣等天然动植物纤维为主；n目前则以玻璃棉、矿渣棉等无机纤维为主。目前则以玻璃棉、矿渣棉等无机纤维为主。n吸声材料可以是松散的，也可以加工成棉吸声材料可以是松散的，也可以加工成棉絮状或粘结成毡状或板状。絮状或粘结成毡状或板状。34341 1 吸声原理吸声原理 n声波入射到多孔吸声材料的表面时，部声波入射到多孔吸声材料的表面时，部分声波反射，部分声波透入材料内部微孔分声波反射，部分声波透入材料内部微孔内，激发孔内空气与筋络发生振动，空气内，激发孔内空气与筋络发生振动，空气与筋络之间的与筋络之间的摩擦阻力摩擦阻力使声能不断转化为使声能不断转化为热能而消耗；空气与筋络之间的热能而消耗；空气与筋络之间的热交换热交换也也消耗部分声能，从而达到吸声的目的。消耗部分声能，从而达到吸声的目的。(三三)多孔吸声材料多孔吸声材料 3535(三三)多孔吸声材料多孔吸声材料 KTV软包阻燃吸声材料软包阻燃吸声材料多孔槽型木质吸声材料多孔槽型木质吸声材料木丝板吸声材料木丝板吸声材料3636丝质吸声材料丝质吸声材料3737混凝土复合吸声型声屏障混凝土复合吸声型声屏障3838轻质复合吸声型声屏障轻质复合吸声型声屏障3939主要种类主要种类主要种类主要种类常用材料实例常用材料实例常用材料实例常用材料实例使用情况使用情况使用情况使用情况纤纤纤纤维维维维材材材材料料料料有机有机有机有机纤维纤维纤维纤维材料材料材料材料动物纤维：毛毡动物纤维：毛毡动物纤维：毛毡动物纤维：毛毡价格昂贵，使用较少。价格昂贵，使用较少。价格昂贵，使用较少。价格昂贵，使用较少。植物纤维：麻绒、海草、椰子丝植物纤维：麻绒、海草、椰子丝植物纤维：麻绒、海草、椰子丝植物纤维：麻绒、海草、椰子丝防火、防潮性能差，原料来源广，便防火、防潮性能差，原料来源广，便防火、防潮性能差，原料来源广，便防火、防潮性能差，原料来源广，便宜。宜。宜。宜。无机无机无机无机纤维纤维纤维纤维材料材料材料材料玻璃纤维：中粗棉、超细棉、玻璃棉毡玻璃纤维：中粗棉、超细棉、玻璃棉毡玻璃纤维：中粗棉、超细棉、玻璃棉毡玻璃纤维：中粗棉、超细棉、玻璃棉毡吸声性能好，保温隔热，耐潮，但松吸声性能好，保温隔热，耐潮，但松吸声性能好，保温隔热，耐潮，但松吸声性能好，保温隔热，耐潮，但松散纤维易污染环境或散纤维易污染环境或散纤维易污染环境或散纤维易污染环境或 难以加工成制品。难以加工成制品。难以加工成制品。难以加工成制品。矿渣棉：散棉、矿棉毡矿渣棉：散棉、矿棉毡矿渣棉：散棉、矿棉毡矿渣棉：散棉、矿棉毡吸声性能好，不燃、耐腐蚀，易断成吸声性能好，不燃、耐腐蚀，易断成吸声性能好，不燃、耐腐蚀，易断成吸声性能好，不燃、耐腐蚀，易断成碎末，污染环境施工扎手。碎末，污染环境施工扎手。碎末，污染环境施工扎手。碎末，污染环境施工扎手。纤维材纤维材纤维材纤维材料制品料制品料制品料制品软质木纤维板、矿棉吸声砖、岩棉吸声软质木纤维板、矿棉吸声砖、岩棉吸声软质木纤维板、矿棉吸声砖、岩棉吸声软质木纤维板、矿棉吸声砖、岩棉吸声板、玻璃吸声板、木丝板、甘蔗板等板、玻璃吸声板、木丝板、甘蔗板等板、玻璃吸声板、木丝板、甘蔗板等板、玻璃吸声板、木丝板、甘蔗板等装配式加工，多用于室内吸声。装配式加工，多用于室内吸声。装配式加工，多用于室内吸声。装配式加工，多用于室内吸声。颗颗颗颗粒粒粒粒材材材材料料料料砌块砌块砌块砌块矿渣吸声砖、膨胀珍珠岩吸声砖、陶土矿渣吸声砖、膨胀珍珠岩吸声砖、陶土矿渣吸声砖、膨胀珍珠岩吸声砖、陶土矿渣吸声砖、膨胀珍珠岩吸声砖、陶土吸声砖吸声砖吸声砖吸声砖多用于砌筑界面较大的消声装置。多用于砌筑界面较大的消声装置。多用于砌筑界面较大的消声装置。多用于砌筑界面较大的消声装置。板材板材板材板材珍珠岩吸声装饰板珍珠岩吸声装饰板珍珠岩吸声装饰板珍珠岩吸声装饰板质轻、不燃、保温、隔热。质轻、不燃、保温、隔热。质轻、不燃、保温、隔热。质轻、不燃、保温、隔热。泡泡泡泡沫沫沫沫材材材材料料料料泡沫泡沫泡沫泡沫塑料塑料塑料塑料聚氨酯泡沫塑料、尿醛泡沫塑料聚氨酯泡沫塑料、尿醛泡沫塑料聚氨酯泡沫塑料、尿醛泡沫塑料聚氨酯泡沫塑料、尿醛泡沫塑料吸声性能不稳定，吸声系数使用前需吸声性能不稳定，吸声系数使用前需吸声性能不稳定，吸声系数使用前需吸声性能不稳定，吸声系数使用前需实测实测实测实测其他其他其他其他吸声型泡沫玻璃吸声型泡沫玻璃吸声型泡沫玻璃吸声型泡沫玻璃强度高强度高强度高强度高 、防水、不燃、耐腐蚀、防水、不燃、耐腐蚀、防水、不燃、耐腐蚀、防水、不燃、耐腐蚀加气混凝土加气混凝土加气混凝土加气混凝土微孔不贯通，使用少微孔不贯通，使用少微孔不贯通，使用少微孔不贯通，使用少常用吸声材料的使用情况4040吸声材料构造特性FF材料的孔隙率要高，一般在70%以上，多数达到90%左右；FF孔隙应该尽可能细小，且均匀分布；FF微孔应该是相互贯通，而不是封闭的；FF微孔要向外敞开，使声波易于进入微孔内部。41412.2.吸声特性及影响因素吸声特性及影响因素 特性特性:高频声吸收效果好，低频声吸收效高频声吸收效果好，低频声吸收效果差。果差。原因原因：低频声波激发微孔内空气与筋络的：低频声波激发微孔内空气与筋络的相对运动少，摩擦损小，因而声能损失少，相对运动少，摩擦损小，因而声能损失少，而高频声容易使振动加快，从而消耗声能而高频声容易使振动加快，从而消耗声能较多。所以较多。所以多孔吸收材料常用于高中频噪多孔吸收材料常用于高中频噪声的吸收。声的吸收。4242n 吸声性能的影响因素 厚度吸声性能吸声性能 影响因素影响因素 2 25 53 34 41 1孔隙率与密度空腔空腔 使用环境使用环境护面层护面层43431 厚度对吸声性能的影响 不同厚度的超细玻璃棉的吸声系数不同厚度的超细玻璃棉的吸声系数理论证明，若吸声材料层背后理论证明，若吸声材料层背后为刚性壁面，最佳吸声频率出为刚性壁面，最佳吸声频率出现在材料的厚度等于该频率声现在材料的厚度等于该频率声波波长的波波长的1/41/4处。使用中，考虑处。使用中，考虑经济及制作的方便，对于中、经济及制作的方便，对于中、高频噪声，一般可采用高频噪声，一般可采用2 25cm5cm厚的成形吸声板；对低频吸声厚的成形吸声板；对低频吸声要求较高时，则采用厚度为要求较高时，则采用厚度为5 510cm10cm的吸声板。的吸声板。同种材料，厚度增加一倍，吸声最佳频同种材料，厚度增加一倍，吸声最佳频率向低频方向近似移动一个倍频程率向低频方向近似移动一个倍频程 由实验测试可知：由实验测试可知：厚度越大，低频时吸声系数越大；厚度越大，低频时吸声系数越大；2000Hz2000Hz，吸声系数与材料厚度无关；，吸声系数与材料厚度无关；增加厚度，可提高低频声的吸收效果，增加厚度，可提高低频声的吸收效果，对高频声效果不大。对高频声效果不大。4444n孔隙率：材料内部的孔洞体积占材料总体积的百分比。n一般多孔吸声材料的孔隙率70%；n孔隙率增大，密度减小，反之密度增大；n孔隙尺寸越大，孔隙越通畅，流阻越小。2孔隙率与密度 在稳定气流状态下，吸声材料中的压力梯度与气流速在稳定气流状态下，吸声材料中的压力梯度与气流速度之比。度之比。过高空气穿透力降低过低因摩擦力、粘滞力引起的声能损耗降低吸声性能下降45451 1材料流阻较低；材料流阻较低；2 2材料流阻较大；材料流阻较大；3 3材料流阻很大。材料流阻很大。4646n低低Rf：低频段吸收很低，中、高频带吸收较好；：低频段吸收很低，中、高频带吸收较好；高高Rf：低频段有所提高，中、高频带明显下降。：低频段有所提高，中、高频带明显下降。n合理的合理的Rs：Rs=1000/d，单位：瑞利，单位：瑞利/cm，d材料厚度，材料厚度，cm；或或 20cRf40c,即：即：800Rf1600 瑞利（瑞利（Pa.s/m）n流阻描述多孔材料的透气性，一般可采用调整材料的体流阻描述多孔材料的透气性，一般可采用调整材料的体积密度来调节积密度来调节Rf。4747【讨论讨论】密度太大或密度太大或太小都会影响材料的太小都会影响材料的吸声性能。若厚度不吸声性能。若厚度不变，增大多孔吸声材变，增大多孔吸声材料密度，可提高低中料密度，可提高低中频的吸声系数，但比频的吸声系数，但比增大厚度所引起的变增大厚度所引起的变化小，且高频吸收会化小，且高频吸收会有所下降。有所下降。n一种多孔吸声材料对应存在一个一种多孔吸声材料对应存在一个最佳吸声性能的密度范围最佳吸声性能的密度范围。4848n空腔：材料层与刚性壁之间一定距离的空气层；空腔：材料层与刚性壁之间一定距离的空气层；n吸声系数随腔深吸声系数随腔深D D（空气层）增加而增加（低频）；（空气层）增加而增加（低频）；n空腔结构节省材料，比单纯增加材料厚度更经济。空腔结构节省材料，比单纯增加材料厚度更经济。3空腔对吸声性能的影响 图图 背后空气层厚度对吸声性能的影响背后空气层厚度对吸声性能的影响 4949n多多孔孔材材料料的的吸吸声声系系数数随随空空气气层层厚厚度度增增加加而而增增加加，但增加到一定厚度后，效果不再继续明显增加。但增加到一定厚度后，效果不再继续明显增加。n当当腔腔深深D D近近似似等等于于入入射射声声波波的的1/41/4波波长长或或其其奇奇数数倍倍时，吸声系数时，吸声系数最大最大。n当腔深为当腔深为1/21/2波长或其整倍数时，吸声系数波长或其整倍数时，吸声系数最小最小。n一般推荐取腔深为一般推荐取腔深为5 510cm10cm。n天天花花板板上上的的腔腔深深可可视视实实际际需需要要及及空空间间大大小小选选取取较较大的距离。大的距离。3空腔对吸声性能的影响 5050n实际使用中，为便于固定和美观，往往要对疏松材质的多孔材料作护面处理。n护面层的要求：n良好的透气性；n微穿孔护面板穿孔率应大于20%，否则会影响高频吸声效果；n透气性较好的纺织品对吸声特性几乎没有影响。n对成型多孔材料板表面粉饰时，应采用水质涂料喷涂，不宜用油漆涂刷，以防止涂料封闭孔隙。4护面层护面层对吸声性能的影响对吸声性能的影响 5151温度温度湿度湿度气流气流 5 使用环境使用环境对吸声性能的影响对吸声性能的影响 l温度引起声速、波长温度引起声速、波长及空气粘滞性变化，及空气粘滞性变化，影响材料吸声性能。影响材料吸声性能。l温度升高，吸声性能温度升高，吸声性能向高频方向移动；向高频方向移动；l温度降低则向低频方温度降低则向低频方向移动。向移动。l通风管道和消声器内通风管道和消声器内 气流易吹散多孔材料，气流易吹散多孔材料，吸声效果下降；吸声效果下降；l飞散的材料会堵塞管飞散的材料会堵塞管 道，损坏风机叶片；道，损坏风机叶片；l应根据气流速度大小应根据气流速度大小选择一层或多层不同选择一层或多层不同的护面层。的护面层。l空气湿度引起多孔材空气湿度引起多孔材料含水率变化。料含水率变化。l湿度增大，孔隙吸水量湿度增大，孔隙吸水量增加，堵塞细孔，吸声系增加，堵塞细孔，吸声系数下降，数下降，先从高频开始。先从高频开始。l湿度较大环境应选用耐湿度较大环境应选用耐潮吸声材料。潮吸声材料。5252第6章 吸声降噪技术吸声材料一一室内吸声降噪三三 吸声结构二二5353n吸声处理中常采用吸声结构。吸声处理中常采用吸声结构。吸声结构二二(一一)薄板共振吸声结构薄板共振吸声结构 (二二)穿孔板共振吸声结构穿孔板共振吸声结构 (三三)微穿孔板吸声结构微穿孔板吸声结构 n吸声结构机理：吸声结构机理：共振吸声原理共振吸声原理n常用的吸声结构常用的吸声结构5454(一一)薄板共振吸声结构薄板共振吸声结构 5555图图 薄板共振吸声结构示意图薄板共振吸声结构示意图(一一)薄板共振吸声结构薄板共振吸声结构 空气层空气层龙骨龙骨龙骨龙骨3阻尼材料阻尼材料4薄板薄板1刚性壁面刚性壁面n机理：声波入射引起薄板振动，薄板振动克服自身阻尼和板-框架间的摩擦力，使部分声能转化为热能而耗损。当入射声波的频率与振动系统的固有频率相同时，发生共振，薄板弯曲变形最大，振动最剧烈，声能消耗最多。n结构入射声波薄金属板、胶合板、硬质纤维板、石膏板等 5656n薄板共振吸声结构的共振频率式中式中 板的面密度，板的面密度，kgkgm m2 2，其中，其中m m为板密为板密 度，度，kg/mkg/m3 3，t t为板厚为板厚,m,m；板后空气层厚度，。板后空气层厚度，。【讨论讨论】增大或增大或 增加，共振频率下降。增加，共振频率下降。n 通常取薄板厚度通常取薄板厚度3 36mm6mm，空气层厚度，空气层厚度3 310mm10mm，共振，共振频率多在频率多在8080300Hz300Hz之间，故一般用于低频吸声；之间，故一般用于低频吸声；n 吸声频率范围窄，吸声系数不高，约为吸声频率范围窄，吸声系数不高，约为0.20.20.50.5。5757空气层空气层龙骨龙骨龙骨龙骨3阻尼材料阻尼材料4薄板薄板1刚性壁面刚性壁面n改善薄板共振吸声性能的措施：改善薄板共振吸声性能的措施：在薄板结构边缘（板在薄板结构边缘（板-龙骨龙骨交接处）填置能增加结构阻交接处）填置能增加结构阻尼的软材料，如泡沫塑料条、尼的软材料，如泡沫塑料条、软橡皮、海绵条、毛毡等，软橡皮、海绵条、毛毡等，增大吸声系数。增大吸声系数。在空腔中，沿框架四周在空腔中，沿框架四周放置多孔吸声材料，如放置多孔吸声材料，如矿棉、玻璃棉等。矿棉、玻璃棉等。采用组合不同单元或不同腔采用组合不同单元或不同腔深的薄板结构，或直接采用深的薄板结构，或直接采用木丝板、草纸板等可吸收中、木丝板、草纸板等可吸收中、高频声的板材，拓宽吸声频高频声的板材，拓宽吸声频带。带。5858n吸声处理中常采用吸声结构。吸声处理中常采用吸声结构。n吸声结构机理：亥姆霍兹共振吸声原理。吸声结构机理：亥姆霍兹共振吸声原理。n常用的吸声结构常用的吸声结构 吸声结构二二(一一)薄板共振吸声结构薄板共振吸声结构 (二二)穿孔板共振吸声结构穿孔板共振吸声结构 (三三)微穿孔板吸声结构微穿孔板吸声结构 5959n分类：按薄板穿孔数分为n单腔共振吸声结构n多孔穿孔板共振吸声结构n材料：轻质薄合金板、胶合板、塑料板、石膏板等。穿孔吸声板穿孔吸声板 (二二)穿孔板共振吸声结构穿孔板共振吸声结构 n特征：穿孔薄板与刚性壁面间留一定深度的空腔所组成的吸声结构。6161n又称“亥姆霍兹”共振吸声器或单孔共振吸声器入射声波入射声波n结构：1.1.单腔共振吸声结构单腔共振吸声结构图图 单腔共振吸声结构示意图单腔共振吸声结构示意图 n原理：入射声波激发孔颈中空气柱往复运动，与颈壁摩擦，部分声能转化为热能而耗损，达到吸声目的。当入射声波的频率与共振器的固有频率相同时，发生共振，空气柱运动加剧，振幅和振速达最大，阻尼也最大，消耗声能最多，吸声性能最好。l封封闭闭空空腔腔壁壁上上开开一一个个小小孔孔与与外外部部空空气气相相通通；l腔腔体体中中空空气气具具有有弹弹性性，相相当当于于弹弹簧簧；l孔孔颈颈中中空空气气柱柱具具有有一一定定质质量量，相相当当于于质质量量块块。6262n单腔共振体的共振频率单腔共振体的共振频率 式中式中 声波速度，声波速度，m/sm/s；小孔截面积，小孔截面积，m m2 2；空腔体积，空腔体积，m m3 3；小孔有效颈长，小孔有效颈长，m m，n若小孔为圆形则有若小孔为圆形则有 式中式中 颈的实际长度颈的实际长度(即板厚度即板厚度)，m m；颈口的直径，颈口的直径，m m。n空腔内壁贴多孔材料时，有空腔内壁贴多孔材料时，有【讨论讨论】单腔共振吸声结构使用很少，单腔共振吸声结构使用很少，是其它穿孔板共振吸声结构的基础。是其它穿孔板共振吸声结构的基础。改改变变孔孔颈颈尺尺寸寸或或空空腔腔体体积积，可可得得不不同同共共振振频频率率的的共共振振器器，而而与与小小孔孔和和空空腔腔的的形形状状无无关关。6363n简称穿孔板共振吸声结构。n结构：薄板上按一定排列钻很多小孔或狭缝，将薄板上按一定排列钻很多小孔或狭缝，将穿孔板固定在框架上，框架安装在刚性壁上，板穿孔板固定在框架上，框架安装在刚性壁上，板后留有一定厚度的空气层。实际是由多个单腔后留有一定厚度的空气层。实际是由多个单腔（孔）共振器并联而成。（孔）共振器并联而成。图图 多孔穿孔板共振吸声结构多孔穿孔板共振吸声结构小孔或狭缝小孔或狭缝空气层空气层刚性壁刚性壁框架框架2.2.多孔穿孔板共振吸声结构多孔穿孔板共振吸声结构 64646565复合穿孔吸声板复合穿孔吸声板6666n多孔穿孔板共振吸声结构多孔穿孔板共振吸声结构的共振频率的共振频率式中：式中：P P穿孔率，即板上穿孔面积与板的总面积的百分比；穿孔率，即板上穿孔面积与板的总面积的百分比；D D板（膜）与刚性壁之间空气膜的厚度，板（膜）与刚性壁之间空气膜的厚度，m m；t t板厚，板厚，m m；d d为孔径，为孔径，m m。6767穿孔率n正方形排列：n三角形排列：n平行狭缝：以上各式中，为孔间距，为孔径。6868【讨论】n穿孔面积越大，吸声的频率越高；空腔越深穿孔面积越大，吸声的频率越高；空腔越深或板越厚，吸声的频率越低。或板越厚，吸声的频率越低。n工程设计中，穿孔率控制为工程设计中，穿孔率控制为1%1%10%10%，最高不，最高不超过超过20%20%，否则穿孔板就只起护面作用，吸声，否则穿孔板就只起护面作用，吸声性能变差。性能变差。n一般板厚一般板厚2 213mm13mm，孔径为，孔径为2 210mm10mm，孔间距，孔间距为为1010100mm100mm，板后空气层厚度为，板后空气层厚度为6 6100mm100mm时，时，则共振频率为则共振频率为100100400Hz400Hz，吸声系数为，吸声系数为0.20.20.50.5。当产生共振时，吸声系数可达。当产生共振时，吸声系数可达0.70.7以上。以上。6969n吸声带宽：设在共振频率设在共振频率 处的最大吸声系数为处的最大吸声系数为 ，则在则在 左右能保持吸声系数为左右能保持吸声系数为 /2/2的频带宽度。的频带宽度。l穿孔板吸声结构的吸声带宽较窄，通常仅几十穿孔板吸声结构的吸声带宽较窄，通常仅几十HzHz到到200200、300Hz300Hz。l吸声系数吸声系数0.50.5的频带宽度可按式估算的频带宽度可按式估算 式中式中 共振频率，共振频率，HzHz；共振频率对应的波长，共振频率对应的波长，cmcm；空腔深度，空腔深度，m m。【讨论讨论】多孔穿孔板共振吸声结构的吸声带宽和腔深有很大多孔穿孔板共振吸声结构的吸声带宽和腔深有很大关系，而腔深又影响共振频率的大小，故需合理选择腔深。关系，而腔深又影响共振频率的大小，故需合理选择腔深。70 7-2:在在3mm厚的金属板上钻直径为厚的金属板上钻直径为5mm的孔，板后空腔深的孔，板后空腔深20cm，今欲吸收频率为，今欲吸收频率为200Hz的噪声，试求三角形排列的的噪声，试求三角形排列的孔中心距孔中心距。解：穿孔板共振频率解：穿孔板共振频率 P=(2f0/c)2D(t+0.8d)=(2200/340)22010-2(310-3+0.8510-3)=1.91%因三角形排列的孔的穿孔率因三角形排列的孔的穿孔率孔中心距孔中心距 =0.0344m =34.4mm 71 7-3:穿孔板厚穿孔板厚4mm，孔径，孔径8mm，穿孔按正方形排列，孔距，穿孔按正方形排列，孔距20mm，穿孔板后留有，穿孔板后留有10cm厚的空气层，试求穿孔率和共厚的空气层，试求穿孔率和共振频率。振频率。则共振频率为则共振频率为:解：正方形排列的孔的穿孔率为：解：正方形排列的孔的穿孔率为：7272n改善多孔穿孔板板共振吸声性能的措施：改善多孔穿孔板板共振吸声性能的措施：为增大吸声系数与提高吸声带宽，可采取的办法：为增大吸声系数与提高吸声带宽，可采取的办法：n组合几种不同尺寸的共振吸声结构，分别吸收一小组合几种不同尺寸的共振吸声结构，分别吸收一小 段频带，使总的吸声频带变宽；段频带，使总的吸声频带变宽；n在穿孔板后面的空腔中填放一层多孔吸声材料，材在穿孔板后面的空腔中填放一层多孔吸声材料，材 料距板的距离视空腔深度而定；料距板的距离视空腔深度而定；n穿孔板孔径取偏小值，以提高孔内阻尼；穿孔板孔径取偏小值，以提高孔内阻尼；n采用不同穿孔率、不同腔深的多层穿孔板结构，以采用不同穿孔率、不同腔深的多层穿孔板结构，以 改善频谱特性；改善频谱特性；n在穿孔板后蒙一薄层玻璃丝布等透声纺织品，以增在穿孔板后蒙一薄层玻璃丝布等透声纺织品，以增 加大孔颈摩擦。加大孔颈摩擦。7373在板后加吸声材料时，吸收峰值变宽，不但提高吸声系数，而且使共振频率稍向低频移动，移动量一般在一个倍频程内。7474n吸声处理中常采用吸声结构。吸声处理中常采用吸声结构。n吸声结构机理：赫姆霍兹共振吸声原理。吸声结构机理：赫姆霍兹共振吸声原理。n介绍常用的吸声结构介绍常用的吸声结构 吸声结构二二