吸聲與隔聲課件

第二章吸聲與隔聲第一節(jié)吸聲材料和吸聲結(jié)構(gòu)的作用與分類第二節(jié)常用吸聲材料第三節(jié)常用吸聲結(jié)構(gòu)第四節(jié)建筑隔聲第五節(jié)固體聲隔絕的計量與評價12/7/20221一、材料的聲學特性描述聲學材料的分類反射材料、吸聲材料與隔聲材料反射材料反射系數(shù)r較大主要用于需要聲反射的場合吸聲材料吸聲系數(shù)較大主要用于控制和改善聲環(huán)境以音質(zhì)為主的廳堂中，可以控制反射聲和噪聲；一般場所，也可以用于降低噪聲隔聲材料透射系數(shù)很小、傳聲損失（隔聲量）很大用于隔絕噪聲第一節(jié)吸聲材料和吸聲結(jié)構(gòu)的作用與分類12/7/20222二、吸聲系數(shù)和吸聲量1、吸聲系數(shù)α材料的吸聲能力常用吸聲系數(shù)表示。α指吸收聲能及透射聲能與入射聲能之比。其大小與材料的物理性質(zhì)、聲波頻率和入射角度等有關(guān)。

對于全反射面，α=0；對于全吸收面，α=1；一般材料的α在0～1之間。

2、吸聲量AA=S·α12/7/202234、吸聲材料和吸聲結(jié)構(gòu)的分類吸聲材料依據(jù)吸聲原理可分為：多孔吸聲材料——纖維狀吸聲材料、顆粒狀吸聲材料、泡沫狀吸聲材料；共振吸聲材料——單個共振器、穿孔板共振吸聲結(jié)構(gòu)、薄板共振吸聲結(jié)構(gòu)、薄膜共振吸聲結(jié)構(gòu)。12/7/20225一、多孔吸聲材料

多孔吸聲材料是目前應(yīng)用最廣泛的材料，主要有有機纖維材料、無機纖維材料、泡沫材料和吸聲建筑材料四大類。第二節(jié)常用吸聲材料12/7/20226二、吸聲材料的構(gòu)造特性和吸聲機理

多孔吸聲材料內(nèi)部具有大量互相連通的微孔或間隙，而且孔隙細小且在材料內(nèi)部均勻分布。吸聲機理是當聲波入射到材料表面時，一部分在材料表面反射，另一部分則透人到材料內(nèi)部向前傳播，在傳播過程中，引起孔隙中的空氣運動，與形成孔壁的固體孔筋或孔壁發(fā)生摩擦，由于粘滯性和熱傳導效應(yīng)，將聲能轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮芎纳⒌簟?2/7/20227吸聲頻率：多孔吸聲材料一般對中、高頻聲波具有良好的吸聲能力。而共振吸聲結(jié)構(gòu)則主要吸收低頻聲能。那種以為粗糙表面（如水泥拉毛）吸聲好的概念是錯誤的。具有大量微孔，但微孔之間相互封閉、不連通的材料，如泡沫塑料，吸聲性能也不佳。12/7/20228第三節(jié)常用吸聲結(jié)構(gòu)

一、穿孔板吸聲結(jié)構(gòu)由穿孔板構(gòu)成的共振吸聲結(jié)構(gòu)被稱做穿孔板共振吸聲結(jié)構(gòu)，是工程中常用的共振吸聲結(jié)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)如圖所示。工程中有時按照板穿孔的多少將其分為單孔共振吸聲結(jié)構(gòu)和多孔共振吸聲結(jié)構(gòu)。對于單孔共振吸聲結(jié)構(gòu)，它本身就是最簡單的赫姆霍茲共振吸聲結(jié)構(gòu)。同樣，可以通過在小孔頸口部位加薄膜透聲材料或多孔性吸聲材料以改善穿孔板吸聲結(jié)構(gòu)的吸聲特性，也可以通過加長小孔的有效頸長來改變其吸聲特性等。12/7/202211共振吸聲結(jié)構(gòu)的吸聲機理當入射聲波的頻率和系統(tǒng)的共振頻率一致時，穿孔板頸的空氣產(chǎn)生激烈振動摩擦，加強了吸收效應(yīng)，形成了吸收峰，使聲能顯著衰減。遠離共振頻率時，則吸收作用減小。對于多孔共振吸聲結(jié)構(gòu)，實際上可以看成單孔共振吸聲結(jié)構(gòu)的并聯(lián)結(jié)構(gòu)，因此，多孔共振吸聲結(jié)構(gòu)的吸聲性能要比單孔共振吸聲結(jié)構(gòu)的吸聲效果好，通過孔參數(shù)的優(yōu)化設(shè)計可以有效改善其吸聲頻帶等性能。12/7/202212二、微穿孔板吸聲結(jié)構(gòu)

微穿孔板吸聲結(jié)構(gòu)是一種板厚度和孔徑都小的穿孔板結(jié)構(gòu)，其穿孔率通常只有1%~3%，其孔徑一般小于3mm。微穿孔板吸聲結(jié)構(gòu)同樣屬于共振吸聲結(jié)構(gòu)，其吸聲機理與穿孔板結(jié)構(gòu)也基本相同。與普通穿孔板吸聲結(jié)構(gòu)相比，其特點是吸聲頻帶寬、吸聲系數(shù)高，缺點是加工困難、成本高。微穿孔板吸聲結(jié)構(gòu)也可以組合成雙層或多層結(jié)構(gòu)使用，以進一步提高其吸聲性能。12/7/202214三、薄膜、薄板共振吸聲結(jié)構(gòu)1、在噪聲控制工程及聲學系統(tǒng)音質(zhì)設(shè)計中，為了改善系統(tǒng)的低頻特性，常采用薄膜或薄板結(jié)構(gòu)，板后預留一定的空間，形成共振聲學空腔；有時為了改進系統(tǒng)的吸聲性能，還在空腔中填充纖維狀多孔吸聲材料。這一類結(jié)構(gòu)，統(tǒng)稱為薄膜（薄板）共振吸聲結(jié)構(gòu)。12/7/2022152、原理在該共振吸聲結(jié)構(gòu)中，薄膜的彈性和薄膜后空氣層彈性共同構(gòu)成了的共振結(jié)構(gòu)的彈性，而質(zhì)量由薄膜結(jié)構(gòu)的質(zhì)量確定，在低頻時，可以將這種共振結(jié)構(gòu)理解為單自由度的振動系統(tǒng)，當膜受到聲波激勵且激勵頻率與薄膜結(jié)構(gòu)的共振頻率一致時，系統(tǒng)發(fā)生共振，薄膜產(chǎn)生較大變形，在變形的過程中，薄膜的變形將消耗能量，起到吸收聲波能量的作用。由于薄膜的剛度較小，因而由此構(gòu)成的共振吸聲結(jié)構(gòu)的主要作用在于低頻吸聲性能。12/7/2022163、通常，單純使用薄膜空氣層構(gòu)成的共振吸聲結(jié)構(gòu)吸聲頻率較低，在200~1000Hz，吸聲系數(shù)在0.35左右，頻帶也很窄。為了提高其吸聲帶寬，常在空氣層中填充吸聲材料以提高吸聲帶寬和吸聲系數(shù)12/7/202217四、吸聲體和吸聲尖劈1、空間吸聲體：是一種高效的、自成體系的吸聲結(jié)構(gòu)，它主要由多孔性吸聲材料加外包裝構(gòu)成，不需要壁板等結(jié)構(gòu)一起形成共振空腔。其特點是吸聲性能好（對中高頻尤為明顯）、便于安裝，要求是質(zhì)量輕、便于施工等。因此，空間吸聲體常采用超細玻璃棉作為填充材料，采用木架或金屬框等為支撐結(jié)構(gòu)，采用玻璃絲布作為外包裝材料，有時也采用穿孔率大于20%的穿孔板作為外包裝，但采用此包裝時相對重量和價格比采用玻璃絲布要高。12/7/2022182、

吸聲尖劈：具有很高的吸聲系數(shù)，可以達到0.99，常用于有特殊用途的聲學結(jié)構(gòu)的構(gòu)造。吸聲尖劈的吸聲性能與吸聲尖劈的總長度L1+L2和L1/L2以及空腔的深度H、填充的吸聲材料的吸聲特性等都有關(guān)系，L1+L2越長，其低頻吸聲性能越好。此外，上述參數(shù)之間有一個最佳協(xié)調(diào)關(guān)系，需要在使用時根據(jù)吸聲的要求進行優(yōu)化，必要時還需要通過實驗加以修正。12/7/202220五、其它吸聲體1、洞口2、人和家具3、簾幕12/7/202221二、透聲系數(shù)與隔聲量1、透聲系數(shù)：

隔聲構(gòu)件透聲能力的大小，用透聲系數(shù)或透射系數(shù)來表示。是一個無量綱量，它的值介于0和1之間。值越小，表示隔聲性能越好。12/7/2022232、隔聲量R

一般隔聲構(gòu)件的值很小，約在0.00001~0.1之間，使用很不方便，故人們采用上式來表示構(gòu)件本身的隔聲能力，稱為隔聲量或透射損失、傳聲損失。1）透聲系數(shù)和隔聲量是兩個相反的概念。例如有兩堵墻，透聲系數(shù)分別為0.01和0.001，則隔聲量分別為20dB和30dB。用隔聲量來衡量構(gòu)件的隔聲性能比透聲系數(shù)更直觀、明確，便于隔聲構(gòu)件的比較和選擇。2）隔聲量的大小與隔聲構(gòu)件的結(jié)構(gòu)、性質(zhì)有關(guān)，也與入射聲波的頻率有關(guān)。12/7/2022243）同時還可以看出，入射聲頻率每增加一倍，隔聲量也增加6dB。因此，以面密度和頻率的乘積作為橫坐標（用對數(shù)刻度），隔聲量為縱坐標（用線性刻度），按上式畫出的隔聲曲線是一個mf每增加一倍，隔聲量上升6dB的直線，稱為質(zhì)量定律直線。4）以上公式是在一系列假設(shè)條件下導出的理論公式。一般來說，實測值達不mf每增加一倍，隔聲量上升6dB的結(jié)果，實際的情況通常是：m每增加一倍，隔聲量上升4~5dB；f每增加一倍，隔聲量上升3~5dB。12/7/2022262、吻合效應(yīng)受迫彎曲波與自由彎曲波速度一致時產(chǎn)生吻合效應(yīng)，使材料隔聲量大大下降。產(chǎn)生吻合效應(yīng)的最低頻率稱為臨界頻率；材料越密實厚重，臨界頻率越低；彈性越好，頻率越高；同一種材料，臨界頻率與厚度成反比。12/7/202227谷的深度和材料的內(nèi)損耗因子有關(guān)，內(nèi)損耗因子越?。ㄈ玟摗X等材料），吻合谷越深。對鋼板、鋁板等可以涂刷阻尼材料（如瀝青）來增加阻尼損耗，使吻合谷變淺，吻合谷如果落在主要聲頻范圍（150~2500Hz）之內(nèi)，將使墻的隔聲性能大大降低，應(yīng)該設(shè)法避免。薄、輕、柔的墻吻合頻率高；厚、重、剛的墻，吻合頻率低。12/7/202228

常用建筑結(jié)構(gòu)如一般磚墻、混凝土墻都很厚重，臨界吻合頻率多發(fā)生在低頻段；柔順而輕薄的構(gòu)件如金屬板、木板等，臨界吻合頻率則出現(xiàn)在高頻段，人對高頻聲敏感，所以常感到漏聲較多。為此，在工程設(shè)計中應(yīng)盡量使板材的吻合頻率避開需降低的噪聲頻段，或選用薄而密實的材料使吻合頻率升高至人耳不敏感的4KHz以上的高頻段，或選用多層結(jié)構(gòu)以避開臨界吻合頻率。此外，可采取增加墻板阻尼的辦法，來提高吻合區(qū)的隔聲量。12/7/202230四、雙層勻質(zhì)密實墻的隔聲1、提高墻體隔聲量的方法增加墻體的厚度采用雙層墻2、影響雙層墻隔聲的因素共振頻率、吻合效應(yīng)空腔厚度連接方式內(nèi)襯材料12/7/202231五、輕質(zhì)墻的隔聲提高墻體隔聲量的主要措施將多層密實板材用空氣層或多孔材料分隔，做成夾層結(jié)構(gòu)；避免板材的吻合頻率在100~3150Hz范圍；板間避免剛性連接而造成聲橋；盡量采用不同厚度的板材，以免共振頻率和吻合頻率一致；板材錯縫搭接12/7/202232門窗的隔聲門的隔聲門扇本身的隔聲；周邊縫隙的處理窗戶的隔聲圍護結(jié)構(gòu)中隔聲最薄弱的部件；一般可開啟的窗戶隔聲不會很高，基本在30dB以下；提高窗戶的隔聲性能首先盡量用固定式窗戶；聲閘通過雙層甚至三層玻璃；周邊的縫隙處理12/7/202233組合墻的隔聲由兩種及兩種以上部件構(gòu)成的墻體稱為“組合墻”；等傳聲量設(shè)計原則；組合墻隔聲量的計算：樓板的隔聲撞擊聲的隔絕樓板隔聲處理的方法：彈性面層處理；彈性墊層處理(浮筑結(jié)構(gòu))；隔聲吊頂彈性吊筋；密實面板；周邊嵌縫12/7/202234第五節(jié)固體聲隔絕的計量與評價一、撞擊聲隔聲性能單值評價Ii規(guī)范化撞擊聲壓級撞擊聲隔聲參考曲線撞擊聲隔聲指數(shù)Ii（或計權(quán)撞擊聲級Lpn,W）兩個條件：100~3150Hz的不利偏差之和≤32.0dB;單頻的不利偏差≤8.0dB12/7/202235二、撞擊聲隔絕措施

1、在承重樓板上鋪放彈性面層2、浮筑樓板3、在承重樓板下加設(shè)隔聲吊頂4、隔聲間與隔聲罩12/7/202236吸聲與隔聲材料給合使用的案例高鐵武漢火車站12/7/202237吸聲與隔聲材料的應(yīng)用范圍1、室內(nèi)墻面及天花板的飾面、地面；2、演播室、錄音室、音響設(shè)備測試室；3、播音、音響設(shè)備的表面；4、影劇院、會議室、室內(nèi)體育館、音樂大廳健身房；5、隔音門、隔音墻等屏障式隔墻式夾層；6、圖書館、