三、多孔吸聲材料吸聲機(jī)理及相關(guān)參數(shù)課件

第三章吸聲材料與吸聲結(jié)構(gòu)吸聲材料和吸聲結(jié)構(gòu)，廣泛地應(yīng)用于音質(zhì)設(shè)計(jì)和噪聲控制中。吸聲材料：材料本身具有吸聲特性。如玻璃棉、巖棉等纖維或多孔材料。吸聲結(jié)構(gòu)：材料本身可以不具有吸聲特性，但材料制成某種結(jié)構(gòu)而產(chǎn)生吸聲。如穿孔石膏板吊頂。在建筑聲環(huán)境的設(shè)計(jì)中，需要綜合考慮材料的使用，包括吸聲性能以及裝飾性、強(qiáng)度、防火、吸濕、加工等多方面。3.1吸聲系數(shù)與吸聲量吸聲系數(shù)定義：=(E總-E反）/E總，即聲波接觸吸聲介面后失去能量占總能量的比例。吸聲系數(shù)小于1。同一吸聲材料，聲音頻率不同時(shí)，吸聲系數(shù)不同。一般常用100Hz-5000Hz的18個(gè)1/3倍頻帶的吸聲系數(shù)表示。有時(shí)使用平均吸聲系數(shù)或降噪系數(shù)粗略衡量材料的吸聲能力。

平均吸聲系數(shù)：100Hz-5000Hz的1/3倍頻帶吸聲系數(shù)的平均值

降噪系數(shù)（NRC)：125Hz/250Hz/500Hz/1000Hz吸聲系數(shù)的平均

值吸聲量：對(duì)于平面物體A=S,單位是平米（或塞賓）

對(duì)于單個(gè)物體，表面積難于確定，直接用吸聲量混響室法可以測(cè)量吸聲材料的吸聲系數(shù)，也可以測(cè)量吸聲結(jié)構(gòu)的吸聲量吸聲系數(shù)=0.161V(1/T2-1/T1)/S單個(gè)結(jié)構(gòu)的吸聲量A=0.161V(1/T2-1/T1)/n其中：V混響室體積S材料表面積n吸聲體個(gè)數(shù)

T1空室混響室混響時(shí)間T2防入材料后混響時(shí)間2、駐波管法測(cè)量材料吸聲系數(shù)：利用在管中平面波入射波和反射波形成極大聲壓Pmax和極小聲壓Pmin推導(dǎo)出0

0=Pmin/Pmax3、T和0的值有一定差別，T是無規(guī)入射時(shí)的吸聲系數(shù)，是正入射時(shí)的吸聲系數(shù)。0工程上主要使用T材料吸聲系數(shù)實(shí)驗(yàn)報(bào)告。標(biāo)準(zhǔn):GBJ75-84報(bào)告中必須指明材料規(guī)格型號(hào)及安裝方法。報(bào)告中可以讀出平均吸聲系數(shù)和降噪系數(shù)。有時(shí)吸聲系數(shù)會(huì)大于等于1，主要是由于實(shí)驗(yàn)室或安裝時(shí)邊緣效應(yīng)造成3.2多孔材料的吸聲機(jī)理多孔吸聲材料，如玻璃棉、巖棉、泡沫塑料、毛氈等具有良好的吸聲性能，不是因?yàn)楸砻娲植冢且驗(yàn)槎嗫撞牧暇哂写罅康膬?nèi)外連通的微小孔隙和孔洞。當(dāng)聲波入射到多孔材料上，聲波能順著孔隙進(jìn)入材料內(nèi)部，引起空隙中空氣分子的振動(dòng)。由于空氣的粘滯阻力、空氣分子與孔隙壁的摩擦，使聲能轉(zhuǎn)化為摩擦熱能而吸聲。多孔材料吸聲的必要條件是：材料有大量空隙，空隙之間互相連通，孔隙深入材料內(nèi)部。3.3影響多孔吸聲材料吸聲系數(shù)的因素多孔吸聲材料對(duì)聲音中高頻有較好的吸聲性能。影響多孔吸聲材料吸聲特性主要是材料的厚度、密度、孔隙率、結(jié)構(gòu)因子和空氣流阻等。密度：每立方米材料的重量?？紫堵剩翰牧现锌紫扼w積和材料總體積之比。結(jié)構(gòu)因子：反映多孔材料內(nèi)部纖維或顆粒排列的情況，是衡量材料微孔或狹縫分布情況的物理量。空氣流阻：?jiǎn)挝缓穸葧r(shí)，材料兩邊空氣氣壓和空氣流速之比。3、多孔吸聲材料的吸聲性能還與安裝條件有著密切的關(guān)系。當(dāng)多孔吸聲材料背后有空腔時(shí)，與該空氣層用同樣的材料填滿的效果類似。尤其是中低頻吸聲性能比材料實(shí)貼在硬底面上會(huì)有較大提高，吸聲系數(shù)將隨空氣層的厚度增加而增加，但增加到一定值后效果就不明顯了。3.4玻璃棉吸聲系數(shù)的比較3.5其它吸聲結(jié)構(gòu)1、空腔共振吸收，如穿孔石膏板、狹縫吸音磚等。例題某穿孔板厚度4mm，孔徑8mm，孔距20mm，穿孔按照正方形排列，板后空氣層厚10cm，求共振頻率。共振吸聲效果和吸聲腔內(nèi)加入吸聲材料（玻璃棉）后的吸聲效果狹縫吸音磚內(nèi)放如入吸聲材料增大吸聲效果右圖為美國(guó)某音樂教室。下圖為狹縫吸音磚放入玻璃棉的情況。3、空間吸聲體。4、尖劈—強(qiáng)吸聲結(jié)構(gòu)（聲阻逐漸加大）。5、空氣吸收。由于空氣的熱傳導(dǎo)與粘滯性，以及空氣中水分子對(duì)氧分子振動(dòng)狀態(tài)的影響等造成。聲音頻率越大，空氣吸收越強(qiáng)烈(一般大于2KHz將進(jìn)行考慮)。6、洞口。在劇院中，舞臺(tái)臺(tái)口相當(dāng)于一個(gè)偶合空間，臺(tái)口后有天幕、側(cè)幕、布景等吸聲材料。其吸聲系數(shù)一般為0.3-0.53.6.2吸聲降噪在車間、廠房、大的開敞式空間（機(jī)場(chǎng)大廳、辦公室、展廳等），由于混響聲的原因，會(huì)使噪聲比之同樣聲源在室外高10-15dB。，通過在