機械振動與噪聲課件

1、Chapter 7 吸聲降噪7.1 吸聲材料（結(jié)構(gòu)）7.2 多孔吸聲材料7.3 共振吸聲結(jié)構(gòu)7.4 特殊吸聲結(jié)構(gòu)7.5 吸聲降噪7.1 吸聲材料（結(jié)構(gòu)）7.1.1 吸聲材料（結(jié)構(gòu)）的分類7.1.2 吸聲性能評價量7.1.3 吸聲系數(shù)的測量7.1.1 吸聲材料（結(jié)構(gòu)）的分類吸聲材料多孔性吸聲材料共振吸聲結(jié)構(gòu)特殊吸聲結(jié)構(gòu)纖維材料顆粒材料泡沫材料薄板共振吸聲結(jié)構(gòu)薄膜共振吸聲結(jié)構(gòu)空間吸聲體吸聲尖劈穿孔板共振吸聲結(jié)構(gòu)微穿孔板共振吸聲結(jié)構(gòu)多孔吸聲材料應(yīng)用木絲吸音板教室會議室寫字樓劇院多孔吸聲材料應(yīng)用珍珠巖吸音板隧道高速公路多孔吸聲材料應(yīng)用玻璃纖維天花板布藝吸音板木質(zhì)吸音板音樂廳變電室學(xué)術(shù)報告廳7.1.2

2、吸聲性能評價量1. 吸聲系數(shù)2. 平均吸聲系數(shù)和降噪系數(shù)3. 吸聲量4. 聲阻抗1. 吸聲系數(shù)材料吸收的聲能與入射到材料上的總聲能的比值，與材料性能、聲波頻率以及入射方向有關(guān)。2. 平均吸聲系數(shù)和降噪系數(shù)3. 吸聲量表示方法：房間總吸聲量：4.聲阻抗反映材料對聲能阻抗性能的物理量（0c）平均吸聲系數(shù)：7.1.3 吸聲系數(shù)的測量(表7-2)測量方法用途特點國家標(biāo)準(zhǔn)駐波管法測量聲波垂直入射吸聲系數(shù)。用于不同材料吸聲性能對比；研究試件面積小，裝置簡單，測量結(jié)果精確GB/T 18696.1-2004傳遞函數(shù)法測量聲波垂直入射吸聲系數(shù)方便快捷，可同時測量一定頻率范圍內(nèi)所有頻率處材料的復(fù)反射系數(shù)、法向聲阻

3、抗率和吸聲系數(shù)GB/T 18696.2-2002混響室法測量聲波無規(guī)入射吸聲系數(shù)。應(yīng)用于工程設(shè)計、吸聲降噪設(shè)計計算、材料吸聲性能等級評定等設(shè)備復(fù)雜，混響室體積大，試件面積大GB/T 20247-20067.2 多孔吸聲材料7.2.1 吸聲材料構(gòu)造特性7.2.2 吸聲機理7.2.3 影響材料吸聲的因素7.2.1 吸聲材料構(gòu)造特性材料的孔隙率要高，一般在70%以上，多數(shù)達到90%左右；孔隙應(yīng)該盡可能細小，且均勻分布；微孔應(yīng)該是相互貫通，而不是封閉的；微孔要向外敞開，使聲波易于進入微孔內(nèi)部。7.2.2 吸聲機理7.2.3 影響材料吸聲的因素a.材料的空氣流阻b.材料的密度或孔隙率c.材料厚度的影響d

4、.材料后空氣層的影響e.材料裝飾面的影響f. 溫度、濕度的影響a.材料的空氣流阻（Rf）定義：在穩(wěn)定氣流狀態(tài)下，吸聲材料兩面的靜壓強差與氣流線速度之比。比流阻：指單位厚度材料的流阻。過高空氣穿透力降低過低因摩擦力、粘滯力引起的聲能損耗降低吸聲性能下降b.材料的孔隙率和密度孔隙率：材料中的空氣體積與材料的總體積的比值?？紫洞笮『徒Y(jié)構(gòu)超細玻璃棉的最佳密度范圍為1525kg/m3吸聲系數(shù)5cm厚超細玻璃棉的密度變化對吸聲系數(shù)的影響頻率/Hz巖棉的最佳密度范圍為150200kg/m3c.材料厚度的影響d.材料后空氣層的影響e.材料護面層的影響作用：保護吸聲材料，防止污染環(huán)境。種類：護面網(wǎng)罩、纖維布、塑

5、料薄膜和穿孔板等。要求：要有良好的通氣性。f. 溫度、濕度的影響主要種類常用材料實例使用情況纖維材料有機纖維材料動物纖維：毛氈價格昂貴，使用較少。植物纖維：麻絨、海草、椰子絲防火、防潮性能差，原料來源廣，便宜。無機纖維材料玻璃纖維：中粗棉、超細棉、玻璃棉氈吸聲性能好，保溫隔熱，耐潮，但松散纖維易污染環(huán)境或難以加工成制品。礦渣棉：散棉、礦棉氈吸聲性能好，不燃、耐腐蝕，易斷成碎末，污染環(huán)境施工扎手。纖維材料制品軟質(zhì)木纖維板、礦棉吸聲磚、巖棉吸聲板、玻璃吸聲板、木絲板、甘蔗板等裝配式加工，多用于室內(nèi)吸聲。顆粒材料砌塊礦渣吸聲磚、膨脹珍珠巖吸聲磚、陶土吸聲磚多用于砌筑界面較大的消聲裝置。板材珍珠巖吸聲

6、裝飾板質(zhì)輕、不燃、保溫、隔熱。泡沫材料泡沫塑料聚氨酯泡沫塑料、尿醛泡沫塑料吸聲性能不穩(wěn)定，吸聲系數(shù)使用前需實測其他吸聲型泡沫玻璃強度高 、防水、不燃、耐腐蝕加氣混凝土微孔不貫通，使用少常用多孔吸聲材料的使用情況常用吸聲材料的吸聲系數(shù)材料厚度cm各種頻率(Hz)下的吸聲系數(shù)裝置情況1252505001000200040001、無機材料吸聲磚石膏板（花紋）水泥蛭石板石膏砂漿水泥珍珠巖板水泥砂漿磚（清水墻面）6.54.02.251.70.050.03 -0.240.160.210.020.070.050.140.120.460.160.030.100.060.460.090.640.250.030.

7、120.090.780.300.480.400.040.160.040.500.320.560.420.05-0.060.600.830.560.480.05貼實貼實 墻面粉刷2、木質(zhì)材料軟木板木絲板三夾板穿孔五夾板木絲板木質(zhì)纖維斑2.53.00.30.50.81.10.050.100.210.010.030.060.110.360.730.250.020.150.250.620.210.550.030.280.630.530.190.300.030.300.700.710.080.160.040.330.700.900.120.19-0.31釘在龍骨上貼實后留10cm空氣層后留5cm空氣層后

8、留515cm空氣層后留5cm空氣層后留5cm空氣層3、泡沫材料泡沫玻璃脲醛泡沫塑料泡沫水泥吸聲蜂窩板泡沫塑料4.45.02.0-1.0 0.110.220.180.270.030.320.290.050.120.060.520.400.220.420.12 0.440.680.480.860.410.520.950.220.480.850.330.940.320.300.67 貼實貼實緊靠基層粉刷4、纖維材料礦棉板玻璃棉酚醛玻璃纖維板工業(yè)毛氈3.135.08.03.0 0.100.060.250.10 0.210.080.550.28 0.600.180.800.55 0.950.440.92

9、0.60 0.850.720.980.60 0.720.820.950.56 貼實貼實貼實緊靠墻面粉刷7.3 共振吸聲結(jié)構(gòu)1.薄板共振吸聲結(jié)構(gòu)2. 薄膜共振吸聲結(jié)構(gòu)3.穿孔板共振吸聲結(jié)構(gòu)4.微穿孔板共振吸聲結(jié)構(gòu)1.薄板吸聲結(jié)構(gòu)系統(tǒng)共振頻率：薄板厚度：3-6mm空氣層厚度：3-10cm吸聲頻帶：80-300Hz吸聲系數(shù)：0.2-0.5薄板共振吸聲結(jié)構(gòu)吸聲原理2.薄膜吸聲結(jié)構(gòu)系統(tǒng)共振頻率：空氣層膜狀材料吸聲頻帶： 200-1000Hz，吸聲系數(shù)：0.30.43.穿孔板吸聲結(jié)構(gòu)單孔時系統(tǒng)共振頻率：多孔時系統(tǒng)共振頻率：吸聲頻帶：低中頻噪聲吸聲系數(shù)：0.4-0.7薄板厚度：2-5mm孔徑：2-4mm穿孔

10、率：1%-10%空腔深：1025cm吸聲帶寬：tdV=max/2幾十HZ200300HZ 1.空腔深度 2.填充多孔吸聲材料 3.不同穿孔率、空腔深度的穿孔 板共振吸聲結(jié)構(gòu)進行組合例題1在3mm厚的金屬板上鉆直徑為5mm的孔，板后空腔深20cm，欲吸收頻率為200Hz的噪聲，試求三角排列的孔中心距。由可得 P=2%由可得 B=34mm例題2穿孔板厚4mm，孔徑8mm，穿孔按正方形排列，孔距20mm，穿孔板后留有10cm深的空腔，試求穿孔率和共振頻率。例題3某車間內(nèi)，設(shè)備噪聲的頻率特性在500Hz附近出現(xiàn)一峰值，現(xiàn)使用4mm厚的三夾板制成穿孔板共振吸聲結(jié)構(gòu)，空腔深度允許有10cm，試設(shè)計結(jié)構(gòu)的其

11、他參數(shù)。設(shè)計孔徑d=3mm根據(jù)可得 P=5.4%根據(jù)可得4.微穿孔板吸聲結(jié)構(gòu)特點：吸聲頻帶較寬；可用于高溫、潮濕、腐蝕性氣體或高速氣流等其它材料及結(jié)構(gòu)不適合的環(huán)境中；結(jié)構(gòu)簡單，吸聲結(jié)構(gòu)的理論計算與實測值接近。微穿孔板結(jié)構(gòu)：板厚1.0mm;穿孔率1%5%; 孔徑1.0mm;空氣層520cm7.4 特殊吸聲結(jié)構(gòu)7.4.1 空間吸聲體7.4.2 吸聲尖劈7.4.1 空間吸聲體特點：懸空懸掛，吸聲性能好，節(jié)約吸聲材料；便于安裝，裝拆靈活。7.4.2 吸聲尖劈7.4.2 吸聲尖劈7.5 室內(nèi)聲場和吸聲降噪7.5.1 室內(nèi)聲場7.5.2 吸聲降噪7.5.3 吸聲降噪的設(shè)計原則和程序擴散聲場：房間內(nèi)聲能密度

12、處處相同，而且在任一受聲點上，聲波從各個方向傳來的概率相等，相位無規(guī)，這樣的聲場叫擴散聲場。室內(nèi)聲場直達聲場混響聲場7.5.1.室內(nèi)聲場距點聲源 r 處的聲強為距點聲源 r 處的聲能密度及聲壓為：a.直達聲場自由程：聲波每相鄰兩次反射所經(jīng)過的路程稱作自由程。平均自由程：許多次反射之間聲波傳播距離的平均值。聲波傳播一個自由程所需的時間為：單位時間內(nèi)平均反射次數(shù)為：b.混響聲場單位時間內(nèi)壁面吸收的聲能為：單位時間聲源向室內(nèi)貢獻的混響聲為：單位時間內(nèi)壁面吸收的聲能為：穩(wěn)態(tài)時：設(shè)：混響聲場中的聲壓為：相應(yīng)聲壓級為：c.總聲場混響半徑直達聲與混響聲聲能相等時的距離稱為臨界距離（半徑）。R=1時的臨界距離

13、稱為混響半徑。意義：當(dāng)受聲點與聲源的距離小于臨界半徑時，吸聲處理的降噪效果不大；當(dāng)受聲點與聲源的距離大于臨界半徑時，吸聲處理才有明顯的效果?；祉憰r間計算公式適用場合C.F. Eyring 公式用于小空間房間（視聽室、演播室）Sabine公式（1）適用于吸聲量不大的房間（0.2）；（2）用于近似計算Eyring-Millington 公式用于大空間廳堂（如音樂廳、禮堂、體育館、影劇院）（0.2）4.室內(nèi)聲衰減和混響時間在擴散聲場中，聲源停止發(fā)聲后聲壓級下降60dB所需時間，反映室內(nèi)聲能量衰減的快慢程度房間類型T60（s）音樂廳1.52.1歌劇院1.21.6多功能廳1.21.5話劇院、會堂0.91

14、.3普通電影院1.01.2立體聲電影院0.650.9體育館（多功能）2.0音樂錄音室1.21.6房間類型T60（s）強吸聲錄音室0.40.6電視演播室 語言0.50.7電視演播室 音樂0.61.0電影同期錄音棚0.40.8語言錄音室、電話會議室0.30.4琴室0.40.6教室、講演室0.81.0視聽教室 語言0.40.8視聽教室 音樂0.61.0混響時間推薦值（500Hz與1000Hz平均值）7.5.2 吸聲降噪設(shè)R1、R2分別為室內(nèi)設(shè)置吸聲裝置前后的房間常數(shù)，則距聲源r處相應(yīng)的聲壓級分別為:當(dāng)受聲點離聲源較近時，降噪量很小。當(dāng)受聲點離聲源較遠時（混響半徑以外），降噪量可簡化為：如果房間內(nèi)吸聲

15、系數(shù)較小，上式可簡化為：由于：2/1或T1/T21234568102040降噪量（dB）0356789101316吸聲計算常用公式7.5.3 吸聲降噪的設(shè)計原則和程序總原則：應(yīng)先對聲源進行隔聲、消聲等處理，當(dāng)噪聲源不宜采用隔聲措施，或采用了隔聲手段后仍不能達到噪聲的標(biāo)準(zhǔn)時，可采用吸聲處理來作為輔助手段?；驹瓌t：1.房間的平均吸聲系數(shù)很小時，吸聲降噪才有較好效果；2.根據(jù)噪聲的頻率特性選擇吸聲材料或結(jié)構(gòu)，多孔吸聲材料對中高頻噪聲具有較好的降噪效果，共振吸聲結(jié)構(gòu)對于中低頻具有較好的降噪效果；3.車間面積較大時宜采用空間吸聲體，平頂吸聲處理；4.聲源集中在局部區(qū)域時，宜采用局部吸聲處理，并同時設(shè)置

16、隔聲屏障；5.噪聲源比較多而且較分散的生產(chǎn)車間宜作吸聲處理；6.選擇吸聲材料時，要充分考慮防潮、防火、防塵、耐腐蝕等方面的要求，安裝時應(yīng)考慮采光、通風(fēng)、照明及裝飾等方面的功能要求。吸聲降噪設(shè)計程序?qū)崪y或預(yù)測房間內(nèi)的噪聲級和頻譜特性確定房間的吸聲降噪量確定各頻帶所需的吸聲降噪量測量或估算房間內(nèi)原房間常數(shù)或平均吸聲系數(shù)，求出處理后應(yīng)有的房間常數(shù)或平均吸聲系數(shù)選定吸聲材料或吸聲結(jié)構(gòu)確定吸聲降噪處理的面積和安裝方式計算實例某房間尺寸為14m10m3m，內(nèi)裝有一鼓風(fēng)機，位于10m3m墻壁的中心部位，測得房間在各個倍頻程中心頻率處的平均吸聲系數(shù)列于下表中。要求距該鼓風(fēng)機7m處符合NR-50曲線，試對房間的

17、內(nèi)壁進行吸聲處理。倍頻程中心頻率/Hz說明125250500100020004000距空調(diào)7m處倍頻帶聲壓級/dB606263595754處理前房間混響時間/s2.62.42.01.81.61.2處理前房間平均吸聲系數(shù)0.060.070.080.090.10.13次 序項 目倍頻程中心頻率/Hz1252505001000200040001距噪聲源7m處倍頻程聲壓級/dB6062635957542噪聲允許值/dB NR-506758545047453需要減噪量LP04991094處理前房間混響時間/s2.62.42.01.81.61.25處理前平均吸聲系數(shù)10.060.070.080.090.10.136所需平均吸聲系數(shù)20.060.160.410.470.530.54設(shè)計計算步驟為：墻壁：水泥膨脹珍珠巖板倍頻程中心頻率/Hz125250500100020004000吸聲系數(shù)0.160.460.640.480.560.567.選擇吸聲材料，設(shè)計吸聲結(jié)構(gòu)屋頂：微孔聚氨酯泡沫塑料倍頻程中心頻率/Hz1252505001