工程噪聲控制學(xué)-03吸聲降噪原理與設(shè)計(jì)

本講

內(nèi)

容本章主要學(xué)習(xí)和討論吸聲降噪的原理、吸聲材料的種類特性、吸聲結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算等內(nèi)容。利用吸聲處理來吸收聲能降低噪聲的方法是噪聲控制的主要措施之一。實(shí)踐證明，經(jīng)吸聲處理后，室內(nèi)混響聲一般可降低5~10dB。吸聲：聲波通過媒質(zhì)或入射到媒質(zhì)分解面上時(shí)聲能的減少過程，稱為吸聲或聲吸收。一般采用吸聲材料來降低室內(nèi)的混響聲，吸聲按其機(jī)理可分為多孔性吸聲材料、共振吸聲結(jié)構(gòu)及阻抗復(fù)合式吸聲結(jié)構(gòu)三大類。吸聲處理一般用于降低室內(nèi)噪聲中的反射聲，而對(duì)直達(dá)噪聲則不起作用。本講

內(nèi)

容補(bǔ)充

一些基本概念6.

1

多孔吸聲材料6.

2

穿孔共振吸聲結(jié)構(gòu)6.

3

阻抗復(fù)合吸聲結(jié)構(gòu)6.

4

吸聲系數(shù)的測量6.

5

吸聲降噪設(shè)計(jì)6第六章 吸聲降噪原理與設(shè)計(jì)本講

內(nèi)

容補(bǔ)充 一些基本概念1.直達(dá)聲場2.混響聲場3.擴(kuò)散聲場4.混響時(shí)間5.吸聲性能評(píng)價(jià)本講

內(nèi)

容一些基本概念（1）1.直達(dá)聲場室內(nèi)噪聲的來源，有通過空氣傳到受聲點(diǎn)的聲音，即直

達(dá)聲。從聲源直接到達(dá)受聲點(diǎn)的直達(dá)聲形成的聲場叫直達(dá)聲場。2.混響聲場室內(nèi)噪聲的來源，還有通過室內(nèi)各墻壁面反射到受聲點(diǎn)的聲音，即混響聲。經(jīng)過房間壁面一次或多次反射后到達(dá)受聲點(diǎn)的反射形成的聲場叫混響聲場。在室內(nèi)聲場中，聲波每相鄰兩次反射所經(jīng)過的路程稱為自由程。本講

內(nèi)

容由于壁面的聲學(xué)性質(zhì)不均勻，房間形狀不規(guī)則，室內(nèi)人

和物的反射現(xiàn)象十分復(fù)雜，經(jīng)多次反射聲場中聲音的傳

播規(guī)律依賴于房間的大小和房內(nèi)各個(gè)表面的反射性質(zhì)。3.擴(kuò)散聲場擴(kuò)散聲場是指有聲源的房間內(nèi)，聲能量密度處處相等，

并且在任何一點(diǎn)上，從各個(gè)方向傳來的聲波幾率都相等

的聲場。在這種理想化的聲場中，聲波的相位是無規(guī)則的。一般

情況下，對(duì)于所有內(nèi)壁面均光滑、堅(jiān)硬，并且天花板、

四壁為一定不規(guī)則形狀的大房間，聲源在室內(nèi)產(chǎn)生的聲

場非常接近擴(kuò)散聲場。擴(kuò)散聲場包含直達(dá)聲場和混響聲場，是由兩聲場疊加形成。一些基本概念（2）本講

內(nèi)

容4.混響時(shí)間當(dāng)室內(nèi)聲場達(dá)到穩(wěn)態(tài)后，聲源突然停止發(fā)聲，室內(nèi)聲能

密度衰減到原來的百萬之一，即聲壓級(jí)衰減60dB所需要

的時(shí)間，稱為混響時(shí)間，記作T，單位為秒。計(jì)算公式為：式中V---房間容積，m3；A---室內(nèi)總吸聲量，m2，

A

S

適用條件：室內(nèi)聲音頻率低于2000Hz，

0.2

。5.吸聲性能評(píng)價(jià)吸聲材料或吸聲結(jié)構(gòu)的聲學(xué)性能與頻率有關(guān)，通常采用吸聲系數(shù)、吸聲量、流阻等三個(gè)與頻率有關(guān)的物理量來評(píng)價(jià)。

0.161V

0.161VA ST60一些基本概念（3）本講

內(nèi)

容一些基本概念—圖例本講

內(nèi)

容一些基本概念—圖例本講

內(nèi)

容一些基本概念—圖例本講

內(nèi)

容一些基本概念—圖例本講

內(nèi)

容一些

基

本

概念一些基本概念—圖例本講

內(nèi)

容6.

1

多孔吸聲材料6.1.1

多孔吸聲材料的構(gòu)造特征和吸聲機(jī)理6.1.2

多孔吸聲材料吸聲性能的影響因素6.1.3

吸聲材料的種類與特點(diǎn)6.1.4

吸聲材料的吸聲理論（自學(xué)）本講

內(nèi)

容6.1.1

多孔吸聲材料的構(gòu)造特征和吸聲機(jī)理1.多孔材料的構(gòu)造特征2.吸聲機(jī)理3.吸聲系數(shù)4.吸聲特性本講

內(nèi)

容1.多孔材料的構(gòu)造特征構(gòu)造特征：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。兩個(gè)重要條件：一是具有大量的、均勻的孔隙；二是孔之間要連通，表面向外敞開。本講

內(nèi)

容2.吸聲機(jī)理多孔吸聲材料衰減聲能有兩個(gè)原因：一是粘滯阻力耗能當(dāng)聲波經(jīng)過材料表面引起空隙內(nèi)部空氣振動(dòng)時(shí)，空氣與固體經(jīng)絡(luò)間產(chǎn)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)。由于空氣的粘滯性產(chǎn)生相應(yīng)的粘滯阻力，使振動(dòng)空氣動(dòng)能不斷轉(zhuǎn)化成為熱能，從而使聲波能量衰減；二是熱交換耗能聲波通過時(shí)發(fā)生空氣絕熱壓縮升溫，與多孔材料的熱交換和熱傳導(dǎo)也衰減聲能。本講

內(nèi)

容吸聲材料吸收的聲能與入射的聲能比值稱為吸聲系數(shù)。

0

表示無吸聲作用；表示完全吸收；一般0﹤α﹤1，α越大，吸聲性能越好。

通常當(dāng)吸聲系數(shù)α≥0.2時(shí)，材料才能被稱為吸聲材料。

α≥0.5的材料就是理想的吸聲材料。

1

rEi Ei

Ei

Er

E

13.吸聲系數(shù)本講

內(nèi)

容吸聲系數(shù)α的值與入射聲波的頻率有關(guān)?同一材料對(duì)不同頻率的聲波，其吸聲系數(shù)有不同的值。?在工程中，常采用125、250、500、1000、2000、4000Hz六個(gè)倍頻

程中心頻率吸聲系數(shù)的算術(shù)平均值，來表示某一材料(或結(jié)構(gòu))的平均吸聲系數(shù)。吸聲系數(shù)α的值與聲波的入射角有關(guān)?由于入射角度對(duì)吸聲系數(shù)有較大的影響，不同的入射角其吸聲系數(shù)不同。?通常規(guī)定了三種不同的吸聲系數(shù)。即：垂直入射吸聲系數(shù)(駐波管法吸聲系數(shù))，用α0表示。它多用于材料性質(zhì)的鑒定與研究；斜入

射吸聲系數(shù)(應(yīng)用不多)；無規(guī)入射吸聲系數(shù)αT(混響法吸聲系數(shù))。4.吸聲特性本講

內(nèi)

容4.吸聲特性本講

內(nèi)

容6.1.2

多孔吸聲材料吸聲性能的影響因素1.材料厚度的影響2.材料容重的影響3.吸聲材料背后空腔的影響4.流阻的影響5.護(hù)面層的影響本講

內(nèi)

容1.材料厚度的影響?材料厚度增加，低頻吸聲系數(shù)增加。?一定的材料,厚度增加一倍,頻率特性曲

線峰值向低頻方向近似移動(dòng)一個(gè)倍頻程.fr··d=const.(<500Hz),d=(1/4)λ最佳.?在實(shí)際中,中高頻噪聲一般采用20～50mm的厚度吸聲板;對(duì)低頻吸聲要求較高時(shí),則采用50～100mm厚.本講

內(nèi)

容2.材料容重的影響在厚度一定的情況下，增大容重

可以提高中低頻吸聲系數(shù)，容重

過大反而會(huì)降低吸聲效果，對(duì)于

某一種多孔吸聲材料容重都有一

最佳值。增加容重比增加厚度引

起的變化小，容重的選擇是第二

位的。(材料的容重即單位體積的重量)本講

內(nèi)

容若在材料層與剛性壁之間留一定距離的空腔，可改善對(duì)低頻的吸

聲性能，相當(dāng)于增加了多孔材料的厚度，更經(jīng)濟(jì)。空腔增厚，對(duì)

吸收低頻聲有利。當(dāng)腔深近似于入射聲波的1/4波長時(shí)，吸聲系數(shù)最大，為1/2波長或其整數(shù)倍時(shí)，吸聲系數(shù)最小。實(shí)際使用常

取腔深50~100mm。3.吸聲材料背后空腔的影響本講

內(nèi)

容流阻是空氣質(zhì)點(diǎn)通過材料空隙時(shí)的阻力。材料的透氣性可以用流阻

這一物理參量來定義。在穩(wěn)態(tài)氣流下，吸聲材料的壓力梯度與氣流

在材料中的流速之比，定義為材料的流阻，單位為Pa·s/m。單位厚度

的流阻稱為材料的流阻率，單位為Pa·s/m2。材料流阻低，低頻吸聲系數(shù)很低但中高頻吸聲系數(shù)高；

高流阻材料與低流阻相比，高頻吸聲系數(shù)降低，低中頻系數(shù)提高。4.流阻的影響本 5.護(hù)面層的影響講 多孔材料在使用時(shí)加護(hù)面層，以固定多孔材料，防止散落。護(hù)面層可內(nèi) 采用穿孔護(hù)面板、金屬絲網(wǎng)、塑料網(wǎng)紗、玻璃布、麻布、紗布等。容護(hù)面網(wǎng)罩:有塑料紗網(wǎng)、金屬絲網(wǎng)、鋼板網(wǎng)等。穿孔率高，聲質(zhì)量和聲阻忽略不計(jì)，有高溫、耐腐蝕、高強(qiáng)度要求時(shí)用金屬網(wǎng)，一般用塑料紗網(wǎng)。纖維布:有紗布、尼龍布、金屬纖維布等。相對(duì)聲阻率0.1左右，相對(duì)聲抗率可

忽略。主要用于包扎易碎落吸聲材料。塑料薄膜：可起到放水、防潮、防止掉渣的作用。具有聲質(zhì)量，對(duì)低頻吸聲性能的影響可忽略，對(duì)高頻不利。適用于中低頻吸聲。穿孔板：具有優(yōu)良的機(jī)械性能，用于保持形狀、承受應(yīng)力、耐侵蝕的場合。穿孔率一般大于20%。本講

內(nèi)

容6.1.3

吸聲材料的種類與特點(diǎn)1.無機(jī)纖維材料類主要有：玻璃絲、玻璃棉、巖棉、礦渣棉及其制品。其特點(diǎn)：容重小、導(dǎo)熱系數(shù)小、防火、防水、防潮。2.泡沫塑料類主要有：米波羅、氨基甲酸脂泡沫等。其特點(diǎn)：容重小、導(dǎo)熱系數(shù)小、質(zhì)軟，但易老化、耐火性差。3.有機(jī)纖維材料類主要有：棉、麻等植物纖維。其特點(diǎn)：成本低，但防火、防蛀、防潮差。4.吸聲建筑材料類主要有：含有微孔的泡沫磚、泡沫混凝土等。其特點(diǎn)：保溫、防潮、耐蝕、耐凍、耐高溫。本講

內(nèi)

容常用吸聲材料的使用情況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。本講

內(nèi)

容常用吸聲材料的使用情況。主要種類常用材料實(shí)例使用情況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，使用少本講

內(nèi)

容6.

2

穿孔共振吸聲結(jié)構(gòu)6.2.1

穿孔共振吸聲結(jié)構(gòu)的共振頻率6.2.2

穿孔共振吸聲結(jié)構(gòu)的吸聲系數(shù)和頻帶寬度6.2.3

微穿孔板吸聲結(jié)構(gòu)本講

內(nèi)

容6.2.1

穿孔共振吸聲結(jié)構(gòu)的共振頻率吸聲機(jī)理：利用空氣柱在小孔中的來回磨擦消

耗聲能，用孔后的腔深來控制吸聲峰值的共振

頻率。1.單個(gè)共振器2.穿孔板組合共振器3.板后加吸聲材料的組合結(jié)構(gòu)本講

內(nèi)

容1.單個(gè)共振器（1）單孔共振吸聲結(jié)構(gòu)也稱亥姆霍茲共振器，如圖。這種結(jié)構(gòu)的腔體中空氣具有彈性，相當(dāng)于彈簧；孔頸中空

氣柱具有一定質(zhì)量，相當(dāng)于質(zhì)量塊，因此可以將它看做一

個(gè)質(zhì)量一彈簧共振系統(tǒng)。本講

內(nèi)

容1.單個(gè)共振器（2）單個(gè)共振腔的合成聲阻抗：式中S為孔頸開口面積，m2；c為聲速，一般取340m/s；V為空腔容積，m3；Lk為小孔有效頸長，m。若小孔為圓形：Lk

t

4

d

l

0.8d，其中t為頸的實(shí)際長度（即板厚度），m；d為孔頸口的直徑，m。kr2

VL

c

S

faa單個(gè)共振腔的共振頻率為：1 )CZa

Ra

j(M

本講

內(nèi)

容1.單個(gè)共振器（3）從共振頻率計(jì)算式可知：?

共振頻率fr與孔頸d大小和空腔體體積V有關(guān)，與小孔及腔的形狀無關(guān)；?

共振結(jié)構(gòu)的吸聲頻率選擇性很強(qiáng)，只對(duì)共振頻率附近聲

波有較好的吸收，吸聲頻帶很窄(即頻率選擇強(qiáng))，適用于

有明顯音調(diào)的低頻噪聲場合。?

若在頸口下放置一些諸如玻璃棉之類的多孔材料，或加

貼一薄層尼龍布等透聲織物，可以增加頸口部分的磨擦

阻力，增寬吸聲頻帶。本講

內(nèi)

容穿孔板共振吸聲結(jié)構(gòu)是在板材上，以一定的孔徑和穿孔

率打上孔，背后留有一定厚度的空氣層。這種吸聲結(jié)構(gòu)

實(shí)際上可以看作是由單腔共振吸聲結(jié)構(gòu)的并聯(lián)而成。：穿孔板共振吸聲結(jié)構(gòu)的共振頻率是式中

c0聲速，m／s；D空腔厚度，m；Lk孔頸有效長度，m

。pm為穿孔率。工程上常用板厚1~10mm，孔徑2~15mm,穿孔率0.5~15％，空氣層厚50~250mm。

c0

pm

2

L

Dfkrpm

ns

/

S02.穿孔板組合共振器本講

內(nèi)

容穿孔率的計(jì)算圓孔，正方形排列圓孔，三角形排列狹縫，平行排列穿孔率（pm），即穿孔總面積與板的總

面積的比值。2.穿孔板組合共振器2

4 B

d

d

pm23

B

2

d

p

dm

dBpmdBBB本講

內(nèi)

容3.板后加吸聲材料的組合結(jié)構(gòu)當(dāng)穿孔板結(jié)構(gòu)的空腔內(nèi)填入吸聲材料后，由于空腔的聲阻抗以及穿孔的末端修正值的變化，吸聲結(jié)構(gòu)的共振頻率將起明顯變化。此時(shí)共振頻率為：其中：

k

0

m

；D'

rD

；n

/

0

；通常情況下，共振腔內(nèi)加吸聲材料后，吸聲頻率向低頻移動(dòng)。L'

D'

0

m

2c pfr

kL

t

[(1

n)

/

2]

d

(

p

n

/

3)D'本講

內(nèi)

容3.板后加吸聲材料的組合結(jié)構(gòu)本講

內(nèi)

容6.2.2

穿孔共振吸聲結(jié)構(gòu)的吸聲系數(shù)和頻帶寬度1.共振時(shí)的吸聲系數(shù)共振吸聲結(jié)構(gòu)的吸聲系數(shù)α為：其中rp為反射系數(shù)，r為聲阻，x為聲抗。共振時(shí)聲抗x=0，吸聲系數(shù)為極大值αr：αr~r曲線如圖。0(1

r)2

x22

4r

1

rp

4r(1

r)2r

本講

內(nèi)

容6.2.2

穿孔共振吸聲結(jié)構(gòu)的吸聲系數(shù)和頻帶寬度2.共振吸聲頻帶寬度共振吸聲頻帶帶寬Δf為：吸聲系數(shù)高于0.5的頻帶寬度Δf可由下式

計(jì)算：式中λ是與共振頻率fr相對(duì)應(yīng)的波長；D為空腔深（板后

的空氣層厚度）。由上式可知，穿孔板共振吸聲結(jié)構(gòu)的Δf與腔深D有很大的

關(guān)系，而腔深又影響共振頻率的大小，故需合理選擇腔

深。f

f2

f1

(1/

Q)

frQ

r

/[2D(1

r)]f

4

(D

/

)

fr本講

內(nèi)

容6.2.3

微穿孔板共振吸聲結(jié)構(gòu)將厚度1mm孔徑小于1mm的金屬薄板，固定在剛性壁面上，板后留適當(dāng)深度空腔，組成微穿孔板吸聲結(jié)構(gòu)。實(shí)質(zhì)仍屬于共振吸聲結(jié)構(gòu)，吸聲機(jī)理相同。但板薄孔細(xì)，聲阻增加，聲質(zhì)量減小，因此明顯地提高了吸聲系數(shù)，增寬了吸聲頻帶寬度。垂直入射時(shí)，吸聲系數(shù)、共振頻率及頻帶寬度見下式：4r(1

r)2

(m

D

/

3c

c

/

D)20 0r

1/

2

0

0

3c

c

2

1

D

D

m

f rf

f2

f1

(1/

Q)

frQ

c0

/[2

(1

r)

fr

D]本講

內(nèi)

容6.

3

其他吸聲結(jié)構(gòu)6.3.1

阻抗復(fù)合吸聲結(jié)構(gòu)6.3.2

空間吸聲體6.3.3

吸聲劈尖6.3.4

薄塑盒式吸聲體其他形式本講

內(nèi)

容6.3.1

阻抗復(fù)合吸聲結(jié)構(gòu)在穿孔板吸聲結(jié)構(gòu)中的板后空腔內(nèi)，按一定要求填充適

量多孔吸聲材料，就組成了復(fù)合吸聲結(jié)構(gòu)。吸聲材料在

板后空腔中的布置有三種形式。穿孔板吸聲結(jié)構(gòu)中加裝吸聲材料后，增加了孔頸附近的空氣摩擦，導(dǎo)致阻力增大，因而可以提高吸聲系數(shù)并加寬吸聲頻帶。顯然，吸聲材料越靠近穿孔板，吸聲效果越明顯，因而在工程實(shí)際中進(jìn)行吸聲處理時(shí)，往往采取a方案結(jié)構(gòu)。本講

內(nèi)

容6.3.1

阻抗復(fù)合吸聲結(jié)構(gòu)本講

內(nèi)

容6.3.2

空間吸聲體在某些噪聲環(huán)境中，為了使用上的方便將吸聲材料做成

各種幾何體(如平板狀、球體、圓錐體、圓柱體、棱形體、

正方體等)，把它們懸掛在空中，此時(shí)吸聲材料各個(gè)側(cè)面

都能與聲波接觸，起到空間吸聲的作用，因此把它們稱

為空間吸聲體?？臻g吸聲體是由框架、吸聲材料(常用多孔材料)和護(hù)面結(jié)

構(gòu)制戊的。吸聲體懸掛在室內(nèi)吸聲時(shí)，吸聲體投影面積

與懸掛平面投影面積的比值約等于40％，或占室內(nèi)總表

面積的15％左右，對(duì)聲音的吸聲效率最高?？臻g吸聲體的特點(diǎn)：懸空懸掛，吸聲性能好，便于安裝，裝拆靈活，節(jié)約吸聲材料。該法節(jié)省吸聲材料，對(duì)工廠、企業(yè)吸聲降噪比較適用。本講

內(nèi)

容6.3.2

空間吸聲體本講

內(nèi)

容6.3.3

吸聲劈尖工程中，也經(jīng)常采用吸聲尖劈作為吸聲結(jié)構(gòu)。吸聲尖劈

的結(jié)構(gòu)如圖所示。吸聲尖劈具有很高的吸聲系數(shù)，可以

達(dá)到

0.99，常用于有特殊用途的聲學(xué)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L=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，L越長，其低頻吸聲性能越好。此外，上述參數(shù)之間有一個(gè)最佳協(xié)調(diào)關(guān)系，需要在使用

時(shí)根據(jù)吸聲的要求進(jìn)行優(yōu)化，必要時(shí)還需要通過實(shí)驗(yàn)加

以修正。本講

內(nèi)

容6.3.3

吸聲劈尖本講

內(nèi)

容6.3.4薄塑盒式吸聲體薄塑盒式吸聲體也稱無規(guī)共振吸聲結(jié)構(gòu)，是由改性的聚氯乙烯塑料薄片成型制成，外形像個(gè)塑料盒扣在塑料基片上。這種結(jié)構(gòu)的吸聲特性和薄片厚度、內(nèi)墻變化、斷面形狀及結(jié)構(gòu)后面的空氣層厚度等因素有關(guān)。塑料薄片的厚度直接影響結(jié)構(gòu)吸聲性能的變化。在保證強(qiáng)度的條件下，面層薄片以薄為宜，有利于高頻吸收，適當(dāng)增加基片厚度，可改善低頻吸聲效果。結(jié)構(gòu)的斷面形式可采用單腔、雙腔和多腔結(jié)構(gòu)。恰當(dāng)?shù)亟M合內(nèi)腔可以有效地拓寬結(jié)構(gòu)的吸聲頻率范圍。增大結(jié)構(gòu)內(nèi)腔的容積，可以穩(wěn)定高頻吸聲特性。背后留空氣層，可提高低頻段的聲吸收。它還具有結(jié)構(gòu)輕、耐腐蝕、易沖洗等優(yōu)點(diǎn)，因此是一種很有發(fā)展前途的吸聲結(jié)構(gòu)。本講

內(nèi)

容6.3.4薄塑盒式吸聲體本講

內(nèi)

容其他形式可以考慮采用穿孔板組合。即采用不同穿孔率的多層（一般取兩層)穿孔板結(jié)構(gòu)，能使吸聲頻帶增寬，提高2~3個(gè)倍頻程。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(jìn)一步提高其吸聲性能。如果吸收較低的頻率，空腔深一些，一般控制在200~300mm以內(nèi)；如果主要吸收高頻聲波，則視具體情況，空腔可以減小到100mm以內(nèi)甚至更小。本講

內(nèi)

容幾種材料結(jié)構(gòu)的吸聲特性本講

內(nèi)

容6.

4

吸聲系數(shù)的測量6.4.1

有關(guān)噪聲測量簡介1.測量儀器2.測量方法6.4.2

吸聲系數(shù)的測量1.混響室法2.駐波管法本講

內(nèi)

容6.4.1

有關(guān)噪聲測量簡介1.測量儀器（1）常用的噪聲測量儀器有聲級(jí)計(jì)、積分聲級(jí)計(jì)、頻譜分析儀和濾波器、磁帶記錄儀、實(shí)時(shí)分析儀。(1)聲級(jí)計(jì)聲級(jí)計(jì)是根據(jù)國際標(biāo)準(zhǔn)或國家標(biāo)準(zhǔn)按照一定的頻率計(jì)權(quán)和時(shí)間計(jì)權(quán)測

量聲壓級(jí)和計(jì)權(quán)聲級(jí)的儀器，是聲學(xué)測量中最常用的基本儀器，可用

來測量各種噪聲；若將聲級(jí)計(jì)上的傳聲器換成加速度傳感器，聲級(jí)計(jì)

還可以用于振動(dòng)的測量。聲級(jí)計(jì)的分類：聲級(jí)計(jì)按照精度可以分成4種基本類型，即0、Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ型。在環(huán)境

噪聲測量中，主要使用Ⅰ型（精密型，基本誤差為±0.7dB）和Ⅱ型（普通級(jí)，基本誤差為±1.5dB）；按特殊用途分類：可分為脈沖、積分、噪聲統(tǒng)計(jì)分析儀、噪聲劑量計(jì)、噪聲采集器等；按外表形狀分

為臺(tái)式、便攜式、袖珍式等多種形式。本講

內(nèi)

容1.測量儀器（2）本講

內(nèi)

容1.測量儀器（3）聲級(jí)計(jì)的構(gòu)造和工作原理：聲級(jí)計(jì)一般由傳聲器、放大器、衰減器、計(jì)權(quán)網(wǎng)絡(luò)、檢波器、指示器等組成。傳聲器：這是一種將聲壓轉(zhuǎn)換成電壓的聲電換能器。在聲級(jí)計(jì)中，

大多選用空氣電容傳聲器和駐極體電容傳聲器。此外，由于傳聲器

在聲場中會(huì)引起聲波的散射作用，特別會(huì)使高頻段的頻率響應(yīng)受到

明顯影響。這種影響隨聲波入射方向的不同而變化。根據(jù)傳聲器在

聲場中的頻率響應(yīng)不同，一般分為聲場型（自由場和擴(kuò)散場）傳聲

器和壓強(qiáng)型傳聲器。測量正入射聲波應(yīng)采用自由場傳聲器，測量無

規(guī)入射聲波應(yīng)采用擴(kuò)散場或壓強(qiáng)傳聲器。放大器：有前置和后置放大器。要求：音頻范圍內(nèi)響應(yīng)平直；足夠

低的本底噪聲；較高的輸入阻抗和較低的輸出阻抗；較小的線性失

真。衰減器：其功能是將接到的強(qiáng)信號(hào)給予衰減，以免放大器過載。有輸入衰減器、輸出衰減器。濾波器：它包括計(jì)權(quán)網(wǎng)絡(luò)和濾波器。有A、B、C、D計(jì)權(quán)網(wǎng)絡(luò)濾波器，1/1倍頻程濾波器和1/3

倍頻程濾波器。本講

內(nèi)

容1.測量儀器（4）聲級(jí)計(jì)的主要附件：有防風(fēng)罩(避免風(fēng)的影響)、鼻形錐(降低氣流擾動(dòng)的影響)、延長電纜。聲級(jí)計(jì)的校準(zhǔn)：為保證測量的準(zhǔn)確性，聲級(jí)計(jì)使用前后要進(jìn)行校準(zhǔn)，通常使用活

塞發(fā)生器、聲級(jí)校準(zhǔn)器進(jìn)行校準(zhǔn)。本講

內(nèi)

容1.測量儀器（5）(2)頻譜分析儀和濾波器在實(shí)際工作中，噪聲一般都是由許多頻率組合而成的復(fù)合聲，而噪

聲的危害不僅與強(qiáng)度有關(guān)，而且與它的頻率有關(guān)，為此需要了解噪

聲的頻率組成，就要進(jìn)行頻譜分析。具有對(duì)聲信號(hào)進(jìn)行頻譜分析功

能的設(shè)備叫頻譜分析儀，它是由聲級(jí)計(jì)和濾波器組合構(gòu)成，核心是

濾波器，它的作用是讓頻率在f1和f2間的所有信號(hào)通過，且不影響信

號(hào)的幅值相位，同時(shí)，阻止頻率在f1以下和f2以上的任何信號(hào)通過。(3)磁帶記錄儀磁帶記錄儀是一種經(jīng)常采用的現(xiàn)場測量信號(hào)記錄儲(chǔ)存儀器，可將噪聲信號(hào)記錄在磁帶上，以便帶回實(shí)驗(yàn)室進(jìn)一步分析。(4)實(shí)時(shí)分析儀實(shí)現(xiàn)快速實(shí)時(shí)分析的儀器。本講

內(nèi)

容1.測量儀器（6）本講

內(nèi)

容2.測量方法（1）(1)環(huán)境噪聲測量城市環(huán)境噪聲污染測量通常有網(wǎng)格測量、定點(diǎn)測量兩種方法。對(duì)于噪聲普查采用網(wǎng)格法，對(duì)于常規(guī)測量，采用定點(diǎn)測量法。網(wǎng)格測量法是將要測量的區(qū)域劃分成相等大小的正方格，

以網(wǎng)格中心為測點(diǎn)，分晝夜進(jìn)行測量，每次每點(diǎn)10分鐘連續(xù)等效聲級(jí)測量，24小時(shí)平均，得到該區(qū)域的噪聲狀

況。定點(diǎn)測量法是在規(guī)定的區(qū)域內(nèi)，優(yōu)選能夠代表該區(qū)域噪

聲水平的測點(diǎn)，進(jìn)行24小時(shí)定點(diǎn)監(jiān)測，測量每小時(shí)的等

效聲級(jí)，將其按時(shí)間排列，得該區(qū)域噪聲的時(shí)間分布規(guī)

律。本講

內(nèi)

容2.測量方法（2）(2)交通噪聲測量測點(diǎn)的選擇測點(diǎn)應(yīng)選在市區(qū)交通干線一側(cè)的人行道上，距馬路沿20m處。此處

距兩交叉路口應(yīng)大于50m。交通干線是指機(jī)動(dòng)車輛每小時(shí)流量不小

于100輛的道路。這樣測點(diǎn)的噪聲可以代表兩路口間該段馬路的噪聲。測量方法測量時(shí)，使用聲級(jí)計(jì)“慢”檔，傳聲器置于測點(diǎn)上方距地面高度為

1.2m，垂直指向馬路。在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)每隔5S讀取一瞬時(shí)A聲級(jí)，連續(xù)讀取200個(gè)數(shù)據(jù)，同時(shí)記錄車流量（輛/h）。評(píng)價(jià)方法測量結(jié)果可參照有關(guān)規(guī)定繪制交通噪聲污染圖，并以各交通干線的

等效聲音級(jí)和統(tǒng)計(jì)聲級(jí)的算術(shù)平均值，最大值和標(biāo)準(zhǔn)偏差來表示全

市的交通噪聲水平，并用以用城市間交通噪聲的比較。本講

內(nèi)

容2.測量方法（3）(3)機(jī)械噪聲測量測點(diǎn)的選擇確定測點(diǎn)位置和測點(diǎn)數(shù)目是機(jī)械設(shè)備噪聲測量中的重要一環(huán)，選擇時(shí)要考慮現(xiàn)場條件和周圍環(huán)境的影響。測點(diǎn)位置的選擇，在機(jī)器最外輪廓距離為d的包絡(luò)線上。對(duì)于機(jī)器外形尺寸小于1m的d取500mm，對(duì)于外形尺寸大于1m的d取1000mm。測點(diǎn)數(shù)目的確定，取決于機(jī)器的大小及其聲場的均勻性，一般不少于5點(diǎn)，測點(diǎn)過多或過少，不是造成重復(fù)測量就是出現(xiàn)漏測。當(dāng)相鄰兩點(diǎn)測得聲級(jí)差在5dB以上時(shí)，必須在這兩點(diǎn)間增加測點(diǎn)。本講

內(nèi)

容2.測量方法（4）測量方法測量時(shí)，傳聲器應(yīng)置于測點(diǎn)上方距地面高度為1.2~1.5m處，正對(duì)機(jī)器。為減小周圍聲反射的影響，被測機(jī)器外形輪廓至主要反射面(如墻壁)之間的距離不得小于2m，機(jī)器周圍不得有障礙物。為避免測量者身體的反射，應(yīng)在傳聲器和聲級(jí)計(jì)之間使用加長桿及延長電纜，并使用三腳架固定傳聲器與聲級(jí)計(jì)。若使用手持聲級(jí)計(jì)，應(yīng)將其盡量遠(yuǎn)離身體，向前伸出。測量前應(yīng)校準(zhǔn)聲級(jí)計(jì)，在機(jī)器未啟動(dòng)或停止運(yùn)轉(zhuǎn)后測量背景噪聲。正常測量應(yīng)在機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)后進(jìn)行。測量工況較差時(shí)，可采取依次啟動(dòng)、遮擋、覆蓋等方法，以減小其它噪聲的影響。本講

內(nèi)

容2.測量方法（5）評(píng)價(jià)方法測量結(jié)果可參照有關(guān)規(guī)定或機(jī)器的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行比照。得出的最終結(jié)果，應(yīng)是在機(jī)器規(guī)定的運(yùn)轉(zhuǎn)條件下，各個(gè)測點(diǎn)所測得的最大讀數(shù)，即該機(jī)器的噪聲聲壓級(jí)。本講

內(nèi)

容2.測量方法（6）本講

內(nèi)

容2.測量方法（7）本講

內(nèi)

容6.4.2

吸聲系數(shù)的測量（1）1.混響室法將被測材料按一定的要求放置于混響室中，不同頻率的聲波以相同的幾率從各個(gè)角度無規(guī)入射到材料表面。對(duì)于混響室中有無放置吸聲材料的混響時(shí)間是不一樣的。根據(jù)測得有無吸聲材料的混響時(shí)間T1、T2，就可求得無規(guī)入射吸聲系數(shù)。式中，S1為混響室內(nèi)表面總面積；S2為測量面積；α1為混響室放置吸聲材料前的平均吸聲系數(shù)；αr為材料的吸聲系數(shù)。

0.161VS1T1112

2 1

0.161V

1

1

T

T

Sr本講

內(nèi)

容6.4.2

吸聲系數(shù)的測量（2）n

1

2n 4 0

2.駐波管法將被測材料置于駐波管的一端，用聲頻信號(hào)發(fā)生器帶動(dòng)揚(yáng)聲器，從駐波

管的另一端向管內(nèi)輻射平面波，聲波以垂直入射入射方式入射到材料表

面，部分聲波被吸收，部分反射。反射的的平面波與入射波相互疊加產(chǎn)

生駐波，波腹處的聲壓為極大值，波節(jié)處的聲壓為極小值。根據(jù)駐波的

極大和極小值，就可得出垂直入射吸聲系數(shù)。極大與極小值之比為一常數(shù)n，(

pMax

pi

pr

,

pmin

pi

pr

)，n

pMax

/

pmin所以垂直入射吸聲系數(shù)α0為：如直接測量極大和極小聲壓級(jí)差為ΔL(dB),

ΔL=20lg(1/n)。

1 p

p

p

p

2pi

pr

p

p

p

p

p

p

p

p

24p

p

p

2

p

p

p

p

2

p

p

p

2p

p

4p

p

2p24

p2222 2 2 2 2 22 20

144iriririri riri rii rrii r i rrii rriripp

p

本講

內(nèi)

容6.4.2

吸聲系數(shù)的測量（3）為了在駐波管中獲得平面波，測量信號(hào)的波長一定要大于1.7倍的管徑，所以駐波管有測試的上下限頻率，即式中，c0為聲速；D駐波管徑；L為駐波管長垂直入射和無規(guī)入射吸聲系數(shù)的關(guān)系表D

2L

1.84c0

c0f上限f下限αo0.10.200.300.400.500.600.700.80αr0.250.400.500.600.750.850.900.98本講

內(nèi)

容6.4.2

吸聲系數(shù)的測量（4）本講

內(nèi)

容6.

5

吸聲降噪設(shè)計(jì)6.5.1

吸聲減噪量6.5.2

吸聲減噪設(shè)計(jì)對(duì)于封閉的房間內(nèi)，除了有由噪聲源直接傳來的直達(dá)聲外，還有房

間壁面(墻壁、天花板、底面等)的多次反射而形成的混響聲。直達(dá)聲

和混響聲兩者疊加，使得室內(nèi)聲級(jí)提高。解決這一問題的有效方法

就是采用吸聲處理，即在房間壁面上鋪設(shè)吸聲材料或設(shè)置吸聲結(jié)構(gòu)，

或在房間中懸掛空間吸聲體，使得反射聲波被吸收、減弱，從而達(dá)

到吸聲減噪的目的。因此，吸聲處理只能降低房間的混響聲，對(duì)直

達(dá)聲不起作用。（吸聲量：吸聲系數(shù)與所使用材料面積的乘積，A，m2。）A

SA

Ai

i

Sii i本講

內(nèi)

容6.5.1

吸聲減噪量房間內(nèi)的聲場可以看成是由直達(dá)聲場與混響聲場疊加而成，并將混響聲場作為完全擴(kuò)散聲場，可得房間內(nèi)總聲場的聲壓級(jí)Lp為：房間常數(shù)R為改變房間常數(shù)可改變室內(nèi)某點(diǎn)的聲壓級(jí)，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)，則距聲源中心r處相應(yīng)的聲壓級(jí)ΔLp1、ΔLp2分別為：因而吸聲降噪量為：R

S

/(1

)R

S

/(1

)R1

Q

4

Lp1

10

lg

2

4r

R2

Q

4

L

10

lg

4r2p

24

R1

L

10

lg 2

Q

4

Q

4r

4r

2

RD

L2p

2p1L

L

10lg

Q

4

C

L

4r

2

R

p w

4r

2

R

Q

4

L

L

C

10

lgp wp本講

內(nèi)

容6.5.1

吸聲減噪量當(dāng)受聲點(diǎn)離聲源很近，即在混響半徑以內(nèi)的位置上，Q/4πr2遠(yuǎn)大于4/R時(shí)，ΔD的值很小。即近聲源處，吸聲降噪的方法作用不大。如果Q/4πr2遠(yuǎn)小于4/R，且吸聲處理前后的面積不變的條件