吸声材料与吸声结构.ppt
第三章 吸声材料与吸声结构,吸声材料和吸声结构，广泛地应用于音质设计和噪声控制中。吸声材料：材料本身具有吸声特性。如玻璃棉、岩 棉等纤维或多孔材料。吸声结构：材料本身可以不具有吸声特性，但材料制成某种结构而产生吸声。如穿孔石膏板吊顶。在建筑声环境的设计中，需要综合考虑材料的使用，包括吸声性能以及装饰性、强度、防火、吸湿、加工等多方面。,3.1 吸声系数与吸声量,吸声系数定义：=(E总-E反）/E总，即声波接触吸声介面后失去能量占总能量的比例。吸声系数小于1。同一吸声材料，声音频率不同时，吸声系数不同。一般常用100Hz-5000Hz的18个1/3倍频带的吸声系数表示。有时使用平均吸声系数或降噪系数粗略衡量材料的吸声能力。平均吸声系数：100Hz-5000Hz的1/3倍频带吸声系数的平均值降噪系数（NRC)：125Hz/250Hz/500Hz/1000Hz吸声系数的平均 值吸声量：对于平面物体A=S,单位是平方米（或塞宾）对于单个物体，表面积难于确定，直接用吸声量,由塞宾公式,设混响室空室时的混响时间T1，放入吸声材料后的混响时间T2。（混响室体积和内表面积分别为V0、S0）,并且,由上式推导得到：材料吸声系数=0.161V(1/T2-1/T1)/S,吸声量或吸声系数的测量1、混响室法,混响室法可以测量吸声材料的吸声系数，也可以测量吸声结构的吸声量吸声系数=0.161V(1/T2-1/T1)/S 单个结构的吸声量A=0.161V(1/T2-1/T1)/n 其中：V 混响室体积 S 材料表面积 n 吸声体个数 T1 空室混响室混响时间 T2防入材料后混响时间,2、驻波管法测量材料吸声系数：利用在管中平面波入射波和反射波形成极大声压Pmax和极小声压Pmin推导出0 0=Pmin/Pmax3、T 和 0 的值有一定差别，T是无规入射时的吸声系数，是正入射时的吸声系数。0工程上主要使用T,材料吸声系数实验报告。标准:GBJ75-84 报告中必须指明材料规格型号及安装方法。报告中可以读出平均吸声系数和降噪系数。有时吸声系数会大于等于1，主要是由于实验室或安装时边缘效应造成,3.2 多孔材料的吸声机理,多孔吸声材料，如玻璃棉、岩棉、泡沫塑料、毛毡等具有良好的吸声性能，不是因为表面粗糙，而是因为多孔材料具有大量的内外连通的微小孔隙和孔洞。当声波入射到多孔材料上，声波能顺着孔隙进入材料内部，引起空隙中空气分子的振动。由于空气的粘滞阻力、空气分子与孔隙壁的摩擦，使声能转化为摩擦热能而吸声。多孔材料吸声的必要条件是：材料有大量空隙，空隙之间互相连通，孔隙深入材料内部。,错误认识一：表面粗糙的材料，如拉毛水泥等，具有良好的吸声性能。错误认识二：内部存在大量孔洞的材料，如聚苯、聚乙烯、闭孔聚氨脂等，具有良好的吸声性能。,3.3 影响多孔吸声材料吸声系数的因素,多孔吸声材料对声音中高频有较好的吸声性能。影响多孔吸声材料吸声特性主要是材料的厚度、密度、孔隙率、结构因子和空气流阻等。密度：每立方米材料的重量。孔隙率：材料中孔隙体积和材料总体积之比。结构因子：反映多孔材料内部纤维或颗粒排列的情况，是衡量材料微孔或狭缝分布情况的物理量。空气流阻：单位厚度时，材料两边空气气压和空气流速之比。,空气 流阻是影响多孔吸声材料最重要的因素。流阻太小，说明材料稀疏，空气振动容易穿过，吸声性能下降；流阻太大，说明材料密实，空气振动难于传入，吸声性能亦下降。因此，多孔材料存在最佳流阻。在实际工程中，测定空气流阻比较困难，但可以通过厚度和容重粗略估计和控制（对于玻璃棉，较理想的吸声容重是12-48Kg/m3,特殊情况使用100Kg/m3或更高）。1、随着厚度增加，中低频吸声系数显著地增加，但高频变化不大（多孔吸声材料对高频总有较大的吸收）。2、厚度不变，容重增加，中低频吸声系数亦增加；但当容重增加到一定程度时，材料变得密实，流阻大于最佳流阻，吸声系数反而下降。,3、多孔吸声材料的吸声性能还与安装条件有着密切的关系。当多孔吸声材料背后有空腔时，与该空气层用同样的材料填满的效果类似。尤其是中低频吸声性能比材料实贴在硬底面上会有较大提高，吸声系数将随空气层的厚度增加而增加，但增加到一定值后效果就不明显了。,4、使用不同容重的玻璃棉叠和在一起，形成容重逐渐增大的形式，可以获得更大的吸声效果。5、多孔吸声材料表面附加有一定透声作用的饰面，如小于0.5mm的塑料薄膜、金属网、窗纱、防火布、玻璃丝布等，基本可以保持原来材料的吸声特性。使用穿孔面材时，穿孔率须大于20%，若材料的透气性差时，如塑料薄膜，高频吸声特性可能下降。,3.4 玻璃棉吸声系数的比较,3.5 其它吸声结构,1、空腔共振吸收，如穿孔石膏板、狭缝吸音砖等。,共振吸声效果和吸声腔内加入吸声材料（玻璃棉）后的吸声效果,狭缝吸音砖内放如入吸声材料增大吸声效果右图为美国某音乐教室。下图为狭缝吸音砖放入玻璃棉的情况。,2、薄膜、薄板共振吸声结构如玻璃、薄金属板、架空木地板、空木墙裙等。,薄膜吸声,薄板吸声,3、空间吸声体。4、尖劈强吸声结构（声阻逐渐加大）。,5、空气吸收。由于空气的热传导与粘滞性，以及空气中水分子对氧分子振动状态的影响等造成。声音频率越大，空气吸收越强烈(一般大于2KHz将进行考虑)。6、洞口。在剧院中，舞台台口相当于一个偶合空间，台口后有天幕、侧幕、布景等吸声材料。其吸声系数一般为,3.6 吸声在建筑声学中的应用举例 3.6.1 室内音质的控制,玻璃棉产品可以制成吊顶板、贴墙板、空间吸声体等，在建筑室内起到吸声作用，降低混响时间。一般地，房间体积越大，混响时间越长，语言清晰度越差，为了保证语言清晰度，需要在室内做吸声，控制混响时间。如礼堂、教室、体育场，电影院。对音乐用建筑，为了保证一定丰满度，混响时间要比长一些，但也不能过长，可以使用吸声控制。在厅堂建筑中，为了防止回声、声反馈、声聚焦等声学缺陷，常在后墙面、二层眺台栏杆面、侧墙面及局部使用吸声。,3.6.2 吸声降噪,在车间、厂房、大的开敞式空间（机场大厅、办公室、展厅等），由于混响声的原因，会使噪声比之同样声源在室外高10-15dB。，通过在室内布置吸声材料，可以使混响声被吸掉，降低室内噪声。吸声降噪最多可以获得10-15dB的降噪量。降噪量=10lg(A0/A1),未加入吸声材料时室内吸声量越少，加入吸声材料后室内吸声量越多，降噪效果越好。,大面积使用尖劈进行吸声降噪。,
