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第四章 吸声降噪

第一节 吸声原理及表征材料吸声的量
一、 吸声原理
l 吸声或声吸收：声波通过介质或入射到介质分界面上时声能的减少过程。
l 当介质为空气，声波在空气中传播时，由于空气质点振动所产生的摩擦作用，声能转化为热能的损耗所引起的声波随传播距离增加而逐渐衰减的现象，称为空气吸收。
l 当介质分界面为材料表面时，部分声能被吸收，可称为材料吸声。
l 材料的吸声是由于黏滞性、热传导性和分子吸收而转变为热能。
l 首先是黏滞性和内摩擦的作用，由于声波传播时，质点振动速度各处不同，存在着速度梯度，使相邻质点间产生相互作用的黏滞力或内摩擦力，对质点运动起阻碍作用，从而使声能不断转化为热能。
l 其次是热传导效应，由于声波传播时介质质点疏密程度各处不同，因此介质温度也各处不同，存在温度梯度，从而相邻质点间产生了热量传递，使声能不断转化为热能。
l 按吸声机理的不同：吸声体可分为多孔性吸声材料和共振吸声结构。
l 其中多孔性材料在工程中应用最广泛。
l 多孔材料包括纤维类、泡沫类和颗粒类。
l 以纤维类材料为例，最常见的有离心玻璃棉、矿渣棉、化纤棉、木丝板等；
l 泡沫类材料以泡沫塑料、海棉乳胶、泡沫橡胶等居多；
l 颗粒类材料则以膨胀珍珠岩、多孔陶土砖、蛭石混凝土等居多。
l 共振吸声结构可以分为薄板共振吸声结构，薄板穿孔共振吸声结构等。
l 从材料和共振结构的吸声性能来讲，多孔材料以吸收中高频噪声声能为主，共振吸声结构对低频有吸声峰值。
l 利用吸声材料吸收声能，降低室内噪声，是噪声控制工程中的措施之一。
l 人们在室内所接收到的噪声，包括声源直接通过空气传来的直达声以及室内各壁面反射回来的混响声。
l 在车间里听到的机器噪声，远比安装在室外的机器噪声高，主要是由于车间内存在混响声。
l 许多工程实践证明，一般车间采取吸声降噪措施，可取得5~8dB的降噪量，如果车间原来吸性能很差，吸声材料布置合理，甚至可降低噪声8~12dB。

图1 材料吸声示意图
二、 表征材料吸声性能的量
吸声系数可衡量材料吸声性能的大小，

－被吸收的声能；
－透射声能；
－入射声能；
－反射声能。
l 当时，，表示材料是全反射的；
l 当时，，表示材料是全吸收的；
l 吸声系数越大，材料的吸声效果越好。
l 吸声系数的大小与声波入射角度有关，因此在吸声系数的测量中有垂直入射吸声系数、无规律入射吸声系数或斜入射吸声系数的区别。
l 另外，所有材料的吸声系数在不同的频率是不同的，为了完整表征材料的吸声性能，常常给出不同频率的吸声系数。
l 对材料的吸声性能，较为简单的单值评价处理方法是采用各频率吸声系数的平均值，如平均吸声系数、降噪系数等，但单值评价处理方法不能对不同材料的吸声频率特性进行比较。
1. 无规律入射吸声系数
l 当声波从各个方向以相同的概率无规律入射时测定的吸声系数为无规律入射吸声系数，在混响室内进行测量，其测量条件较接近于材料的实际使用条件，故常作为工程设计的依据。
2. 垂直入射吸声系数
l 当声波是以材料表面法线方向垂直入射时，测定的吸声系数为垂直入射吸声系数，通常在驻波管中进行测量，用于材料吸声性能的研究分析、比较和产品的质量控制。其数值通常低于无规律入射吸声系数。
3. 平均吸声系数
l 材料平均吸声系数是不同频率吸声系数的算术平均值。
4. 降噪系数
l 降噪系数是250Hz、500 Hz、1000 Hz、2000 Hz测出的吸声系数的算术平均值。

第二节 多孔吸声材料
一、 多孔吸声材料的分类和性能
1. 多孔吸声材料的分类
l 从构造特征上来说，多孔吸声材料从外到内应具有大量互相贯通的微孔，也即具有适当的透气性，具体要求如下：
（1） 材料内部应有大量的微孔和间隙，不仅材料中空气体积与材料总体积之比（即孔隙率）要高，而且这些孔隙应尽可能细小，并在材料内部均匀分布，这样材料内部筋络总表面积大，有利于声能吸收。
（2） 材料内部的微孔应该是互相贯通的，而不应是密闭的，单独的气泡和密闭间隙不起吸声作用。
（3） 微孔向外敞开，使声波易于进入微孔内，不具有敞开微孔仅有凹凸表面的材料不会有好的吸声性能。
凡符合多孔材料构造特征的，都可以作为多孔吸声材料加以利用。

表1　多孔吸声材料的基本类型
主要种类
常用材料实例
使用情况
纤维材料
有机纤维材料
动物纤维：毛毡等
价格昂贵，使用较少
植物纤维：麻绒、海草、椰子丝等
防火、防潮性能差，原料来源丰富，价格便宜
无机纤维材料
玻璃纤维：中粗棉、超细棉、玻璃毡等
吸声性能好，保温隔热，不自燃，防腐防潮，但松散纤维易污染环境，需做好护面层或加工成制品
矿渣棉：散棉、矿棉毡等
吸声性能好，不燃、耐腐蚀，但性脆易折断成碎末，污染环境，施工扎手
纤维材料制品
软质木纤维板、矿棉吸声板、岩棉吸声板、玻璃棉吸声板、木丝板、甘蔗板等
装配式施工，多用于室内吸声装饰工程
泡沫材料
泡沫塑料
聚氨酯泡沫塑料、尿醛泡沫塑料等
吸声性能不稳定，吸声系数使用前需实测
其他
吸声型泡沫玻璃等
强度高、防水、不燃、耐腐蚀
加气混凝土等
微孔不贯通，使用较少
颗粒材料
砌块
矿渣吸声砖、膨胀珍珠岩吸声砖、陶土吸声砖等
多用砌筑截面较大的消声器
板材
珍珠岩吸声装饰板等
质轻、不燃、保温、隔热、强度偏低
2. 多孔吸声材料的吸声性能
l 多孔材料的吸声作用主要体现在两个方面：
l 一是当声波入射到多孔材料表面时激发起微孔内的空气振动，空气与固体筋络间产生相对运动，由于空气的黏滞性，在微孔内产生相应的黏滞阻力，使振动空气的动能不断转化为热能，从而使声能衰减。
l 二是在空气绝热压缩时，空气与孔壁间不断发生热交换，由于热传导的作用，也会使声能转化为热能。
l 多孔吸声材料的吸声特性曲线总的变化趋势是吸声系数随频率的增加而增大，曲线由低频向高频逐步升高，在高频段出现不同程度的起伏，随着频率的升高，起伏逐步缩小，趋向一个缓慢变化的数值。
l 纤维类多孔吸声材料在工程中应用最为广泛，其具有如下吸声特性：
（1）随频率增加，吸声系数增大，呈现多孔材料的吸声特性。
（2）在低、中频范围内，厚度有最大的影响，厚度增加，吸声系数随之增加。当增加背后空气层厚度时，低频吸声系数随之增加。
（3）增加材料的体积密度在中、低频吸声系数有增大趋势，但由于纤维粗细的影响，体积密度并不和吸声系数相对应。
（4）饰面材料往往降低高频吸声系数。
（5）纤维粗细对材料吸声系数有一定的影响。在体积密度相同时，材料吸声系数随纤维直径的增大而迅速降低，纤维直径越小，平均吸声系数越大。
l 泡沫类多孔吸声材料，由于内部微孔贯通程度不一，吸声系数偏低，使用较少。
l 颗粒类多孔吸声材料，其耐潮、防火、耐腐蚀、强度较高，适用于具有调整气流的强噪声排气消声结构，工程上常用粒料加黏结剂和部分填料制成吸声砌块或吸声板材使用，工程实际应用中其吸声性能优于泡沫类材料，但不如纤维类材料。
二、 影响多孔吸声材料吸声性能的因素
l 从材料的结构参数看，影响多孔吸声材料吸声性能的因素主要是流阻、孔隙率和结构因数，它提供了理论分析的依据。
l 但从工程实用角度，主要涉及材料厚度、材料容重、空气层、护面层等因素。
1. 材料的厚度
l 多孔吸声材料的低频吸声系数一般较低，当材料厚度增加时，低频吸声系数增加很快，而对高频吸声系数的影响很小。
l 对同种材料而言，材料厚度加倍，吸声系数最大的频率向低频方向移动一个倍频程。
l 若吸声材料层背后为刚性壁面，则最佳吸声频率声波波长的1/4等于材料厚度。
图为某地生产的容重为20kg/m3的不同厚度超细玻璃棉的典型吸声特性曲线。由图可知，厚度增大低频吸声系数增加很快。

图2　不同厚度超细玻璃棉的吸声特性

2. 材料的容重
l 在材料厚度一定的情况下，当容重增加时，较大吸声系数值将向低频方向移动。
l 在实用范围内，材料的容重比材料的厚度所引起的吸声系数变化要小。
l 同时，容重过大，吸声系数降低。因此各种吸声材料有其最佳容重，如目前工程使用较多的离心玻璃棉以24~48kg/m3为佳。
图为某地生产的5cm厚度，容重不同的超细玻璃棉的典型吸声特性曲线。由图可知，容重增大，低频吸声系数增加较快。

图3　不同容重超细玻璃棉的吸声特性

3. 空气层
l 为了改善吸声材料的低频吸声性能，可在材料层与刚性壁面之间留有一定厚度的空腔，这相当于增加材料层的有效厚度，而且还比单纯增加材料厚度或容重更为经济。
l 当空气层厚度接近1/4入射声波波长的奇数倍时，对该声波的吸声系数最大；当空气层厚度接近1/2入射声波波长的整数倍时，吸声系数最小。
l 实用时，后面空气层过厚不切实际，太薄对低频作用不大，因此，在墙上的空气层以5~10cm较为适当。对于平顶，则视实际需要以及空间尺寸选取更大的距离。
4. 护面层
l 多孔材料一般很疏松，直接用于室内既无法固定，又不美观，因而需要在其表面覆盖护面层，常用构造如下：
（1）护面穿孔板。
l 以金属薄板、硬质纤维板、胶合板、塑料薄片等最多，但在板面上必须钻圆孔，开槽缝或做其他花纹。
l 面板的穿孔率（穿孔总面积与未穿孔总面积之比）在不影响板材结构机械强度条件下尽可能选大些，一般宜不小于20%。
l 只有在特殊情况下，才可取较小的穿孔率。
l 穿孔率越大，对中、高频的吸声性能越好；穿孔率越小，则对中、高频吸声性能较差，而对低频则吸声性能较好。
l 若穿孔板的穿孔率小于20%，由于高频声波的绕射作用较弱，因此高频吸声效果会受到影响。对于圆孔而言，以孔径取3~6mm居多。
（2）织物和网纱。
l 为了防止多孔材料从小孔中钻出，通常可用玻璃纤维布、纱布、塑料网纱、金属丝网、拉网钢板等将多孔材料表面予以覆盖。
l 这些护面材料因穿孔率高，几乎不影响多孔材料的吸声性能。
l 有时还可将织物预制成袋状，在袋内填入多孔材料，施工时十分方便。装饰要求不高的环境，为了节省投资，也可省略穿孔护面层。

第三节 吸声结构
l 多孔吸声材料对低频声吸声性能较差，而采用吸声结构，能够获得较好的低频吸声效果，以弥补多孔材料在低频吸声性能的不足。
l 常用的吸声结构有穿孔板共振吸声结构、微穿孔板吸声结构、薄板共振吸声结构以及空间吸声体等。由于吸声结构的装饰性强，并有足够的强度，声学性能易于控制，故在建筑物中得到广泛的应用。

一、 穿孔板共振吸声结构
1. 亥姆霍兹共振器
对低频噪声常采用穿孔板共振吸声结构吸声。图为单个共振器结构，在容积为V的空腔侧壁开有直径为d的小孔，板厚为t。这种共振器叫亥姆霍兹（Helmholtz）共振器。

l 亥姆霍兹共振器可看成由几个声学作用不同的声学元件所组成，开口管内及管口附近空气随声波而振动，是一个声质量元件。
l 空腔内的压力随空气的声波波动而变化，是一个声顺元件。
l 而空腔内的空气在一定程度内随声波而振动，也具有一定的声质量。
l 空气在开口壁面振动摩擦，由于黏滞阻尼和热传导的作用，会使声能损耗，它的声学作用是一个声阻。
l 当入射声波的频率接近共振器的固有频率时，孔颈的空气柱产生强烈振动，在振动过程中，由于克服摩擦阻力而消耗声能。反之，当入射声波频率远离共振器固有频率时，共振器振动很弱，因此声吸收作用很小，可见共振器吸声系数随频率而变化，最高吸声系数出现在共振频率处。
说明：亥姆霍兹共振器的使用条件必须是外来声波的波长大于空腔的尺寸，而且腔壁上小孔的尺寸也比空腔的尺寸小得多。这样的条件只有低频噪声才有，因此，亥姆霍兹共振器只适用于防治低频噪声。
共振频率：

－孔颈的有效长度，它与实际长度t的关系

d－孔颈的直径；
V－空腔的体积；
S－孔颈的横截面积，；
c－声速。
2. 穿孔板吸声结构
l 亥姆霍兹共振器的频率选择性很强，所以吸声频带很窄，也就是它只能吸收频率非常单调的声音。
l 在工程实践中，往往用组合共振器。
l 组合共振器是一块打许多孔的板，叫做穿孔板吸声结构。
l 穿孔板吸声结构实际是由许多单个共振器并联而成的，当共振器的孔数为n时，其共振频率为

或

D－穿孔板后空气层的厚度（cm）；
－孔颈的有效长度（cm）；
p－穿孔率；
的计算公式为：
当孔径d大于板厚t时：
当空腔内壁贴多孔材料时：
由孔径d及孔心距B求p的公式如下：
圆孔为正方形排列时，

圆孔为三角形排列时，

在实际工程设计中，除确定其共振频率外，还需求出吸声系数和带宽。
共振时的吸声系数为：

－相对声阻，它由流阻r、穿孔板有效长度、穿孔率p决定，

单个共振器吸声系数高于0.5的频带宽度：

组合共振器，吸声系数高于0.5的频带宽度：

改变不同的参数用驻波管法测定和值，有如下结论：
1.　固定孔径、腔深，改变穿孔率，共振频率同计算的理论共振频率有差异。在穿孔率低时，实测值比理论的共振频率偏高，反之则偏低。
2.　固定穿孔率、腔深，改变孔径，当孔径由mm至mm范围内改变，对吸声系数及带宽的影响都不大。
3.　固定穿孔率、孔径，改变腔深，随着腔深的增加，共振频率向低频移动。
l 一般地说，穿孔率在10%以内，既有共振作用，又有阻尼作用。但当穿孔率在20%以上时，几乎没有共振作用。这时，穿孔板已不再是共振吸声结构，而仅仅成为护面板了。

二、 微穿孔板共振吸声结构
l 普通穿孔板在使用中最大问题是声阻过小，背后不填多孔材料时吸声频带较窄，为了加宽吸声频带，用板厚、孔径均1mm以下、穿孔率为1%~5%的薄金属板与背后空气层组成共振吸声结构，比普通穿孔板的声阻大得多，而声质量要小得多，声阻与声质量之比大为提高，不用另加多孔材料就可以成为良好的吸声结构，这种穿孔板称为微穿孔板。
l 微穿孔板吸声结构的优点是构造简单、易于清洗、耐高温，所以它适合于高速气流、高温或潮湿等特殊环境。
l 为达到吸收不同声波频率的要求，常常作成双层或多层的组合结构。
l 微穿孔板的相对声阻抗率（以空气特性阻抗为单位）的计算公式：

c－声速，m/s；
D－空气层深度，mm；
－角频率，；
r－相对声阻率，，d为孔径，P为穿孔率，Kr为声阻系数；
m－相对声质量，，为声质量系数，t为板厚。

式中：　　　　　　　　
声吸收的频带宽度，近似地由决定，比值越大，吸声频带越宽。

或　　　　　　　　
式中：L－常数，金属板L=1400，隔热板L=500。
的近似公式为：

利用以上公式，可以从要求的r、m、f求出微穿孔板的x、d、t、r。
微穿孔板吸声结构的共振频率：

式中：－末端修正；D－腔深。
采用双层吸声结构，可以得到更宽的吸声频带，此时有两个共振吸收峰，其共振频率为：

D1－前腔腔深；
P1－前腔穿孔率；
l2－后腔板厚；
D2－后腔腔深；
P2－后腔穿孔率。
反共振频率为：

共振频率是换能器阻尼最小时的频率;
反共振频率是换能器阻尼最大时的频率。
微穿孔板吸声系数为：

式中：；。
当产生共振时，有：

共振频率对应的最大吸声系数为：

的频带宽度，由下式确定：

按需要确定、、，可以算出r、m、D值，再定出微穿孔的结构参数。

图6 不同孔径的微孔组合

l 以上表明，微穿孔板孔径小，所以r值比普通穿孔板大得多，而声质量也小，故微穿孔板适于宽频带吸收。
l 当微穿孔板板厚0.2~1mm，孔径0.2~1mm，穿孔率适中，试验表明其吸声效果很好。当板厚大于1mm，孔径大于1mm，穿孔率过大或过小，吸声系数明显下降。
l 一般来说，0.5mm以上的微孔，传统的机械加工的方法可以满足需要；更小的孔径或更高精确度的要求，需使用其他方法，传统方法是利用激光打孔，但激光打孔成本较高，不适合大面积的制作应用；另一种方法是近年来提出的化学切削法，采用化学切削的方法加工微穿孔板，最小孔径可达0.1mm，而且方法简单，成本低；由于孔径达到0.1~0.2mm，这种方法得到的微穿孔板又称为超微孔板。

图7 两组变孔径微穿孔板的实验吸声曲线

三、 薄板共振吸声结构
l 在周边固定于框架上薄板（如胶合板、薄木板、草纸板、硬质纤维板，石膏板、石棉水泥板或金属薄板等）后面，设置适当厚度的封闭空气层，变构成薄板共振吸声结构。
l 它是一个由薄板和板后空气层组成的振动系统，当声波入射到薄板结构时，薄板在声波高变压力激发下而振动，使薄板发生弯曲变形（其边缘被嵌固），出现了薄板内部摩擦损耗，当入射声波的频率接近于振动系统的固有频率时发生共振，此时声吸收显著。薄板共振结构的共振频率约在80~300Hz的低频范围内。
l 如果薄板本身的劲度远远大于板后空气层的劲度，则薄板共振结构的声阻抗率和共振频率可用下式计算：

式中：m－薄板的面密度/kg/m3；D－空气层的厚度/m。
l 因此增加薄板的面密度m或空气层厚度D，皆可使共振频率下移。
l 在具体设计薄板共振吸声结构时，可以选定不同的m和D值，通过计算求得的值，以满足设计要求。
l 薄板结构的共振吸声系数一般为0.2~0.5。
l 在空气层中加填多孔吸声材料，在薄板的边缘（即板与龙骨交接处）安置海绵、软橡皮、毛毡等软材料，都能提高吸声系数。
四、 空间吸声体以及其他吸声结构
l 在室内进行吸声处理时，常常用吸声材料做护面板，即把整片的吸声材料安装在天花板或墙面上。
l 这样，声波只能与吸声材料的外表面接触，如果把这些吸声材料制成各种各样的几何形状，如球体、立方体、圆柱体、圆锥体、棱形柱体、平板体等，一块一块地单独吊在天花板上，或悬挂在墙上，则声波不仅会被向着声源一面的吸声材料所吸收，而且由于绕射作用，有一部分声波将通过吸声结构之间的空隙绕射或反射到结构背面被吸收，从而扩大吸声的有效面积。这种吸声结构叫做“空间吸声体”。
l 薄板共振、穿孔板、微穿孔板三种吸声结构的吸声系数，一般都小于1。
l 而悬挂的空间吸声体，用混响室法测量，平均空间吸声体在500Hz以上的吸声系数可超过1，有的甚至达到1.4。
l 实验证明，空间吸声体的悬挂数量有一个最佳值，以最常用的平板空间吸声体为例，其悬挂面积最好取房间平顶面积的35%~40%。或者取房间内表面积的20%为宜。
l 吸声体面积过小，吸声效果差；吸声体面积过大，则吸声效果不显著，也不经济。

第四节 室内声场
一、 扩散声场中的声压级和混响半径
l 假设在一封闭空间中有一声源发出声波，这一声波向四周传播开去，在室内任何一点位置上，除了接收到声源直接发射到的直达声外，还接收到经各壁面多次反射来的声音。
l 由于声波经各壁面或室内物体的多次反射不断地改变传播方向，使室内声的传播处于无规律状态，室内声能密度处处相同，因而形成了“扩散”声场。
l 在室内，声波经相邻两次反射距离的平均值定义为平均自由程d，理论和实验均证实不管空间的形状如何，均为：

V－房间体积/m3；S－房间的总表面积/m2。
l 声音在空气中每秒钟传播的距离为声速c，因此，声波在每秒时间里的平均反射次数n应为

即
l 声源在封闭空间内稳定地辐射声能时，部分被室内各壁面所吸收，另一部分被反射为混响声能。
l 在初始阶段，室内单位容积内的声能量，即混响声能密度逐渐增加，被吸收的声能也不断地随之增加，到达稳态时，声源供给混响声场的能量正好补偿被壁面与介质所吸收的声能，此时室内的平均声能密度称为稳态平均混响声能密度，符号为。
l 设室内各壁面在某一频率的平均吸声系数为，声源辐射的声功率为W，在第一次被壁面吸收之前为“直达声”，因此，经第一次壁面吸收后，剩下的即为每秒钟提供的混响声能

l 另外，在室内声场达到稳态时，声波每碰撞壁面一次被吸收的声能为

l 因此乘以每秒钟碰撞次数n，得到

即为每秒钟被吸收的声能。
l 根据室内声能达到稳定状态时每秒钟由声源提供的混响声能等于被吸收的混响声能，因此，下式成立：

于是：

式中：R－房间常数/m2；为Si面积的吸声系数。
l 一个各向发射均匀的点声源声强

l 而实际声源在各方向辐射的强度并不一样。
l 在某点上测得声源的声强与对同样声功率无指向性声源在同点位置上的声强度之比，称为该声源的指向性因数Q。
l 声强与声能密度的关系为：

于是具有指向性因数为Q的声源，其平均直达声能密度为：

r－接收点至声源中心的距离/m。
室内某点的平均能量密度应为直达声能和混响声能密度的总和，即：

由　
则室内距声源中心r点处的有效声压的平方为：

由声压级和声功率级的定义，可得到声压级和声功率级的关系

上式右边括号内第一项来自直达声，第二项来自混响声。
l 当r较小，即接收点离声源很近时，

室内声场以直达声为主，混响声可以忽略；
反之，当
l 即接收点离声源很远时，则以混响声为主，直达声可以忽略。
l 此时与r无关。
l 当 时
l 直达声能和混响声能密度相等，r称为混响半径，可以用表示。

l 混响半径与房间常数R和声源指向性因数Q有关，而R又取决于房间吸收。
l 当室内吸收和声源指向性因数Q越大时，直达声占优势的空间也越大。
l 对于Q，即使是点源，若安置室内的位置不同，Q值也将随之变化。
l 当点源仅位于房间中央时，；
l 位于地面或墙面中间，；
l 位于两墙面交线中点上，；
l 位于三面交点上，。
二、 室内混响时间
l 当声源在室内发声达到稳态而突然停止时，由于壁面的多次反射，声音不会立即消失，而会持续一段时间，这一持续声音称为“混响声”。
l 假定室内稳态声场的平均声能量密度为，当声源停止发声。由于室内壁面等的吸声，混响声能将逐渐消失。
l 声音经第一次反射后的平均声能密度降低为

l 经第二次反射后为
；
l 经第n次反射后为

l 在t秒时间内总次数为，此时室内平均声能密度为：

可见，将随时间增长作指数衰减；吸声面积越多，声能衰减越快，容积越大，衰减越慢。
l W.C.赛宾通过大量实验研究，发现声源停止发声后的衰减率对室内音质有极为重要的意义。
l 当室内声场达到稳定后，立即停止发声，声能密度衰减到原来的百万分之一时，即衰减60dB所需的时间为“混响时间”T60（s），按此定义简化得到
　　（s）
可定义：
　　（m2）
A－衡量室内壁面吸声能力的量，叫做吸声量。
l 当室内各处吸声系数不同时，把各处的吸声量相加即为室内总吸声量：

l 混响时间的长短直接影响室内音质，T60过长会使人们感到听音混浊不清；过短又有沉寂干瘪的感觉。
l 要达到良好的音质，通常通过调整各频率的平均吸声系数，以获得主要频率的“最佳混响时间”。

第五节 吸声降噪设计
l 吸声降噪是对室内顶棚、墙面等部位进行吸声处理，增加室内的吸声量，以降低室内噪声级的方法。
l 在封闭房间内有一噪声源时，在室内任意点处除听到来自声源的直达声外，还有来自各个边界面多次反射形成的混响声，直达声与混响声的叠加，使室内的噪声级比同一声源在露天场所的噪声级要高，混响声强弱与室内的吸收能力有关。
l 在室内的边界面上设置吸声材料或吸声结构、悬挂空间吸声体等，增加室内吸声量，以减弱混响声，从而降低室内噪声级，是噪声控制技术的一个重要内容。
l 由于吸声降噪只能降低室内的混响声而不能降低直达声，降噪效果还与室内原有的吸声量、接收者的位置等因素有关，因此，实施吸声降噪措施之前，必须对现场条件作具体分析。
一、 吸声降噪量
l
l 室内空间某点确定位置上，当声源声功率级和声源指向性因数Q一旦确定，那么，只有改变房间常数R值才能使值发生变化。
l 设和分别为室内吸声装置前后的房间常数，距离声源中心r处相应声压级和为

和的差值反映了吸声装置后r点处的降噪效果，即

当某点远离声源，则，近似可写出

在一般情况下，、都比1小得多，因此可简化为

l 可见与之比值越大，噪声级降低得越多，但应该注意两者是对数关系，当/大到某一程度时对数增长缓慢，甚至极小，因而比值宜选取适当，不宜过分追求过大值，以免得不偿失。
l 由于吸声系数与吸声量A成正比，与混响时间成反比，因此还可表示为

l 综上所述，从降低室内混响声来说，室内吸声量越大越好，吸声处理后的混响时间越短越好。
二、 吸声设计原则
1. 对声源采取措施，如采用低噪声源设备，改进设备，设备加装隔声罩、消声器或建隔声间等。
2. 当房间内平均吸声系数较小时，适合进行吸声降噪处理，这样才能获得较好的效果。
3. 房间的吸声量在较高的基础上继续增加时，往往收效甚微。如由0.1提高到0.2和由0.4提高到0.8降噪量3dB。因此，进行吸声降噪处理必须考虑经济投入和降噪效果。
4. 通常室内混响声在直达声的基础上会增加4~12dB，因此，一般室内吸声降噪量也能达到4~12 dB。
5. 然而，有时吸声降噪值虽然只有3~4 dB，但由于室内人员感到消除了噪声四面八方袭来的感觉，因此心理效果往往不能用3~4 dB的数值来衡量，在具备条件的情况下，混响声较大的车间应采取一定的吸声降噪措施。
6. 吸声降噪处理对于远离声源的接收者效果较好，而对声源较近的接收者效果较差。
7. 因此，如果在房间内各处分散布置声源较多时，房间内各处直达声都较强，这种情况应慎重考虑是否采取吸声降噪措施。
8. 选择吸声处理方式时，必须兼顾通风、采光、照明、装修，并注意施工、安装的方便及节省工料等。
9. 选择吸声材料或结构时，必须考虑防火、防潮、防腐蚀、防尘、防止小孔堵塞等工艺要求。
三、 吸声设计程序
1. 确定待处理房间需满足的噪声级和噪声频谱。可根据有关标准确定，也可由任务委托者提出。
2. 确定待处理房间的噪声级和频谱。对现有车间，可进行实测取得。对设计中的车间，可由设备声功率谱及房间壁面情况进行推算。
3. 计算各频带噪声所需的降噪量。
4. 测量或估算待处理房间内的平均吸声系数，求出吸声处理需增加的吸声量或平均吸声系数。
5. 选定吸声材料（或吸声结构）的种类、厚度、容重等，求出吸声材料的吸声系数，确定吸声材料的面积和吸声方式等。
6. 设计安装位置时，吸声材料应布置在最容易接触声波和反射次数最多的表面上，如顶棚、顶棚与墙的交接处和墙与墙的交接处1/4波长以内的空间等处；两相对墙面的吸声量要尽量接近。

第六节 常用吸声材料
常用吸声材料有无机纤维、泡沫塑料、有机纤维、吸声建筑材料、常用薄板共振结构、微穿孔　。

表1　无机纤维吸声材料吸声系数
材料名称
厚度/cm
密度/kg/m3
各频率下的吸声系数
备注
125
250
500
1000
2000
4000
熟玻璃丝前加10目/寸铁丝网一层
2
4
5
6
7
8
9
9.5
200
200
200
200
200
200
200
200
0.14
0.13

0.26

0.29
0.14
0.20
0.22
0.33
0.37
0.52
0.55
0.615
0.18
0.53
0.695
0.82
0.83
0.97
0.94
0.975
0.48
0.98
0.99
0.92
0.99
0.89
0.97
0.915
0.98
0.84
0.88
0.89
0.975
0.86
0.90
0.99

熟玻璃丝前加10目/寸铁丝网一层
5
6
7
8
9
9.5
150
150
150
150
150
150

0.23
0.305
0.37
0.367
0.55
0.615
0.395
0.625
0.735
0.78
0.94
0.975
0.85
0.995
0.991
0.995
0.97
0.915
0.94
0.82
0.975
0.99
0.90
0.995

玻璃丝前加10目/寸铁丝网一层
5
6
7
9
200
200
200
200
0.21
0.21
0.26
0.27
0.315
0.405
0.485
0.625
0.70
0.80
0.885
0.95
0.99
0.99
0.97
0.90
0.94
0.99
0.955
0.955

玻璃丝前加1.5mm厚φ7孔穿孔率20%的穿孔板
6
7
8
9
9.5
8
8
8
200
200
200
200
200
100
120
250
0.17
0.22
0.185
0.255
0.24
0.21
0.18
0.23
0.255
0.315
0.375
0.49
0.50
0.225
0.32
0.50
0.64
0.81
0.91
0.98
0.985
0.47
0.70
0.99
0.88
0.805
0.85
0.83
0.87
0.64
0.81
0.81
0.74
0.90
0.79
0.91
0.79
0.85
0.87
0.87

0.755
0.79

0.75
0.90
0.76

玻璃丝毡（白色）去掉表面硬皮层
2
4
6
8
100
100
100
100
0.05
0.08
0.15
0.25
0.08
0.21
0.365
0.545
0.215
0.54
0.75
0.825
0.43
0.93
0.95
0.92
0.775
0.99
0.985
0.975
0.90
0.95
0.95
0.95
上海产
玻璃丝毡（黄色）去掉表面硬皮层
2
4
6
8
100
100
100
100
0.08
0.11
0.19
0.25
0.10
0.23
0.395
0.55
0.24
0.55
0.735
0.87
0.50
0.93
0.935
0.92
0.85
0.93
0.95
0.96

松软玻璃丝毡
4
80
0.2
0.21
0.28
0.52
0.85

超细玻璃棉
2.5

0.10
0.14
0.30
0.50
0.90
0.70

5
5
5
12
17
24
0.06
0.06
0.10
0.16
0.19
0.30
0.68
0.71
0.85
0.98
0.98
0.85
0.93
0.91
0.85
0.90
0.90
0.85
南通产
5
10
15
20
20
20
0.10
0.25
0.50
0.35
0.60
0.80
0.85
0.85
0.85
0.85
0.87
0.85
0.86
0.87
0.86
0.86
0.85
0.80
上海产
超细玻璃棉（玻璃布护面）
10
15
20
20
0.29
0.48
0.88
0.87
0.87
0.85
0.87
0.96
0.98
0.99

天津产
超细玻璃棉（穿孔钢板护面）
φ4，p1.9%
15
25
0.62
0.75
0.57
0.45
0.24

天津产
φ5，p4.8%
15
20
0.79
0.74
0.73
0.64
0.35
0.20
φ5，p2%，t1
15
25
0.85
0.70
0.60
0.41
0.25
0.30
φ5，p5%，t1
15
25
0.60
0.65
0.60
0.55
0.40
0.44
φ9，p10%，t1
6
30
0.38
0.63
0.60
0.56
0.54
0.67
φ9，p20%，t1
6
30
0.13
0.63
0.60
0.66
0.69

防水超细玻璃棉
10
20
0.25
0.94
0.93
0.90
0.96

沥青玻璃棉毡
3

0.11
0.13
0.26
0.46
0.75
0.88
大连产
5
100
0.09
0.24
0.55
0.93
0.98
0.98
树脂玻璃棉板
2.5

0.04
0.07
0.16
0.34
0.63
0.87

树脂玻璃棉毡
5
100
0.09
0.26
0.60
0.94
0.98
0.99
大连产
矿渣棉前加亚麻布一层，10目/寸铁丝网一层
5
6
7
8
9
9.5
5
6
7
8
9
9.5
200
200
200
200
200
200
240
240
240
240
240
240

0.32

0.25

0.39
0.545
0.59
0.635
0.67
0.775
0.805
0.415
0.55
0.62
0.65
0.60
0.61
0.74
0.80
0.765
0.775
0.795
0.86
0.682
0.785
0.615
0.65
0.65
0.645
0.81
0.86
0.83
0.835
0.81
0.855
0.76
0.75
0.76
0.76
0.735
0.765
0.885
0.97
0.90
0.98
0.99
0.965
0.865
0.878
0.8
0.88
0.865
0.875

矿渣棉包亚麻布
7
240
0.35
0.59
0.66
0.76
0.855
0.92

矿渣棉包亚麻布加φ7，p20%，t1.5穿孔板
7
240
0.33
0.50
0.56
0.62
0.68

矿渣棉包亚麻一层，加10目/寸铁丝网一层
8
8
150
300
0.30
0.35
0.64
0.43
0.93
0.55
0.788
0.67
0.93
0.78
0.94
0.92

矿渣棉
6
7
8
8
8
240
200
150
240
300
0.25
0.32
0.30
0.35
0.35
0.55
0.63
0.64
0.65
0.43
0.78
0.76
0.73
0.65
0.55
0.75
0.83
0.78
0.75
0.67
0.87
0.90
0.93
0.88
0.78
0.91
0.92
0.94
0.92
0.92
北京产
沥青矿棉毡
1.5
3
4
6
200
200
200
200
0.08
0.10
0.16
0.19
0.09
0.18