機(jī)械振動(dòng)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(píng)價(jià)量7.1.3 吸聲系數(shù)的測(cè)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(huì)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(bào)告廳7.1.2

2、吸聲性能評(píng)價(jià)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(duì)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(cè)量(表7-2)測(cè)量方法用途特點(diǎn)國家標(biāo)準(zhǔn)駐波管法測(cè)量聲波垂直入射吸聲系數(shù)。用于不同材料吸聲性能對(duì)比；研究試件面積小，裝置簡(jiǎn)單，測(cè)量結(jié)果精確GB/T 18696.1-2004傳遞函數(shù)法測(cè)量聲波垂直入射吸聲系數(shù)方便快捷，可同時(shí)測(cè)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(cè)量聲波無規(guī)入射吸聲系數(shù)。應(yīng)用于工程設(shè)計(jì)、吸聲降噪設(shè)計(jì)計(jì)算、材料吸聲性能等級(jí)評(píng)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(jī)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(dá)到90%左右；孔隙應(yīng)該盡可能細(xì)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(jìn)入微孔內(nèi)部。7.2.2 吸聲機(jī)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(qiáng)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(xì)玻璃棉的最佳密度范圍為1525kg/m3吸聲系數(shù)5cm厚超細(xì)玻璃棉的密度變化對(duì)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(hù)面層的影響作用：保護(hù)吸聲材料，防止污染環(huán)境。種類：護(hù)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(shí)例使用情況纖維材料有機(jī)纖維材料動(dòng)物纖維：毛氈價(jià)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(jī)纖維材料玻璃纖維：中粗棉、超細(xì)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(shí)測(cè)其他吸聲型泡沫玻璃強(qiáng)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(jī)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(shí)貼實(shí) 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(shí)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(shí)貼實(shí)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(shí)貼實(shí)貼實(shí)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(shí)系統(tǒng)共振頻率：多孔時(shí)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(jìn)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(jì)結(jié)構(gòu)的其

11、他參數(shù)。設(shè)計(jì)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(diǎn)：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(jiǎn)單，吸聲結(jié)構(gòu)的理論計(jì)算與實(shí)測(cè)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(diǎn)：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(chǎng)和吸聲降噪7.5.1 室內(nèi)聲場(chǎng)7.5.2 吸聲降噪7.5.3 吸聲降噪的設(shè)計(jì)原則和程序擴(kuò)散聲場(chǎng)：房間內(nèi)聲能密度

12、處處相同，而且在任一受聲點(diǎn)上，聲波從各個(gè)方向傳來的概率相等，相位無規(guī)，這樣的聲場(chǎng)叫擴(kuò)散聲場(chǎng)。室內(nèi)聲場(chǎng)直達(dá)聲場(chǎng)混響聲場(chǎng)7.5.1.室內(nèi)聲場(chǎng)距點(diǎn)聲源 r 處的聲強(qiáng)為距點(diǎn)聲源 r 處的聲能密度及聲壓為：a.直達(dá)聲場(chǎng)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(gè)自由程所需的時(shí)間為：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)平均反射次數(shù)為：b.混響聲場(chǎng)單位時(shí)間內(nèi)壁面吸收的聲能為：?jiǎn)挝粫r(shí)間聲源向室內(nèi)貢獻(xiàn)的混響聲為：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)壁面吸收的聲能為：穩(wěn)態(tài)時(shí)：設(shè)：混響聲場(chǎng)中的聲壓為：相應(yīng)聲壓級(jí)為：c.總聲場(chǎng)混響半徑直達(dá)聲與混響聲聲能相等時(shí)的距離稱為臨界距離（半徑）。R=1時(shí)的臨界距離

13、稱為混響半徑。意義：當(dāng)受聲點(diǎn)與聲源的距離小于臨界半徑時(shí)，吸聲處理的降噪效果不大；當(dāng)受聲點(diǎn)與聲源的距離大于臨界半徑時(shí)，吸聲處理才有明顯的效果。混響時(shí)間計(jì)算公式適用場(chǎng)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(jì)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(shí)間在擴(kuò)散聲場(chǎng)中，聲源停止發(fā)聲后聲壓級(jí)下降60dB所需時(shí)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(huì)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(qiáng)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(huì)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(shí)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(jí)分別為:當(dāng)受聲點(diǎn)離聲源較近時(shí)，降噪量很小。當(dāng)受聲點(diǎn)離聲源較遠(yuǎn)時(shí)（混響半徑以外），降噪量可簡(jiǎn)化為：如果房間內(nèi)吸聲

15、系數(shù)較小，上式可簡(jiǎn)化為：由于：2/1或T1/T21234568102040降噪量（dB）0356789101316吸聲計(jì)算常用公式7.5.3 吸聲降噪的設(shè)計(jì)原則和程序總原則：應(yīng)先對(duì)聲源進(jìn)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(dá)到噪聲的標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，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(shí)，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(duì)中高頻噪聲具有較好的降噪效果，共振吸聲結(jié)構(gòu)對(duì)于中低頻具有較好的降噪效果；3.車間面積較大時(shí)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(shí)，宜采用局部吸聲處理，并同時(shí)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(shí)，要充分考慮防潮、防火、防塵、耐腐蝕等方面的要求，安裝時(shí)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(jì)程序?qū)崪y(cè)或預(yù)測(cè)房間內(nèi)的噪聲級(jí)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(cè)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(jì)算實(shí)例某房間尺寸為14m10m3m，內(nèi)裝有一鼓風(fēng)機(jī)，位于10m3m墻壁的中心部位，測(cè)得房間在各個(gè)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(jī)7m處符合NR-50曲線，試對(duì)房間的

17、內(nèi)壁進(jìn)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(jí)/dB606263595754處理前房間混響時(shí)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(xiàng) 目倍頻程中心頻率/Hz1252505001000200040001距噪聲源7m處倍頻程聲壓級(jí)/dB6062635957542噪聲允許值/dB NR-506758545047453需要減噪量LP04991094處理前房間混響時(shí)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(jì)計(jì)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(jì)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