第二章第四節(jié)噪聲控制技術(shù)——吸聲08-11-04案例.ppt

1、第二章噪音污染及其控制，第一節(jié)概要第二節(jié)音響基礎(chǔ)第三節(jié)噪音的評(píng)價(jià)和標(biāo)準(zhǔn)第四節(jié)噪音控制技術(shù)吸音第五節(jié)噪音控制技術(shù)消音第七節(jié)能動(dòng)噪音控制概要，第二章噪音污染及其控制，第四節(jié)噪音控制技術(shù)吸音，第二章噪音污染及其控制，第四節(jié)噪音控制技術(shù)吸音，(1)吸音系數(shù)吸音系數(shù)：材料吸收和入射到材料的總聲能()之比，即(2-107 )、(1)吸音系數(shù)，【討論】: 表示材料的吸音能力的大小，值約為01之間大的0，聲波完全反射，材料不吸音的1，聲音全部被吸收。 吸聲系數(shù)的影響因素、材料的結(jié)構(gòu)、使用條件、聲波頻率、【聲波頻率】同種吸聲材料對(duì)不同頻率的聲波有不同的吸聲系數(shù)。 平均吸音系數(shù)：工程中通常用125Hz、250 H

2、z、500Hz、1000Hz、2000Hz、4000Hz這6個(gè)頻率的吸音系數(shù)的算術(shù)平均值表示某種材料的平均吸音系數(shù)。 通常，吸音材料為0.2以上，理想吸音材料為0.5以上。 【入射吸音系數(shù)】工程設(shè)施修訂中常用的吸音系數(shù)為混響室法吸音系數(shù)(隨機(jī)入射吸音系數(shù))駐波管法吸音系數(shù)(垂直入射吸音系數(shù))應(yīng)用：測(cè)定材料的垂直入射吸音系數(shù)，按照表2-11，換算為隨機(jī)入射吸音系數(shù)。 與表2-11的換算關(guān)系是在混響室中，使不同頻率的聲波以相等的概率從各角度入射到材料表面，并測(cè)定的吸音系數(shù)。 測(cè)試復(fù)雜，對(duì)儀器設(shè)備要求高，數(shù)值偏差較大，但接近實(shí)際情況。 采用吸音噪音降低設(shè)定修訂。 混響室法吸音系數(shù)(隨機(jī)入射吸音系數(shù))

3、、駐波管法簡(jiǎn)便、精確，但與一般實(shí)際聲場(chǎng)不一致。 用于測(cè)試材料的聲學(xué)特性和鑒定。 修訂消音器。 駐波管法吸音系數(shù)(垂直入射吸音系數(shù))、(1)吸音系數(shù)、(2)吸音量、(2)多孔質(zhì)吸音材料、定義：吸音系數(shù)與吸音面積之積(2-108 )式中，吸音量、m2某頻率的聲波的吸音系數(shù)吸音面積、m2。 (2)吸音量(等效吸音面積)、【注】工程中使用通常吸音量評(píng)價(jià)吸音材料的實(shí)際吸音效果。 總吸音量：若構(gòu)成室內(nèi)各壁面的材料不同，則壁面在某個(gè)頻率下的總吸音量在(2-109 )式中為由第1材料構(gòu)成的壁面的吸音量、m2； 由第一材料構(gòu)成壁面的面積、m2； 第一材料在某一頻率下的吸音系數(shù)。 (2)吸音量(等效吸音面積)、(

4、1)吸音系數(shù)、(2)吸音量、(3)多孔質(zhì)吸音材料、2 .吸音特性及影響因素、特性：高頻音吸收效果高的原因：低頻音波激發(fā)細(xì)孔內(nèi)的空氣與肌肉的相對(duì)運(yùn)動(dòng)少，摩擦損失小，因此聲能損失少，高頻音加快振動(dòng)， 因此，多孔質(zhì)吸收材料經(jīng)常用于高中頻率噪聲的吸收。吸音性能的影響因素、厚度、空洞、使用環(huán)境、表面板、厚度對(duì)吸音性能的影響，圖2-15的不同厚度的超細(xì)玻璃棉的吸音系數(shù)理論上證明，如果吸音材料層的背后是剛性壁面，則最佳吸音頻率或當(dāng)前材料的厚度等于該頻率的聲波長(zhǎng)的1/4。 考慮到使用中的經(jīng)濟(jì)和制作的便利性，對(duì)于中、高頻噪聲，一般可以采用25cm厚的成形吸音板，在對(duì)低頻吸音的要求高的情況下，采用厚度為5 10c

5、m的吸音板。 用相同的材料，厚度變成2倍，吸音的最佳頻率在低頻方向近似地移動(dòng)1倍的頻率，從實(shí)驗(yàn)測(cè)試可知，厚度越大，低頻時(shí)的吸音系數(shù)越大。 2000Hz、吸音系數(shù)與材料的厚度無關(guān)，加厚厚度，可以提高低頻音的吸收效果，對(duì)高頻音沒有什么效果。 孔隙率：材料內(nèi)部的孔隙體積相對(duì)于材料總體積的比例。 一般多孔性吸音材料的空隙率為50%?？紫堵试龃螅芏葴p少，相反密度增大。 多孔性吸音材料對(duì)應(yīng)于存在最佳吸音性能的密度范圍。 孔隙率和密度，【研究】密度過大或過小會(huì)影響材料的吸音性能。 如果厚度不變，增大多孔質(zhì)吸音材料的密度，可以提高低中頻的吸音系數(shù)，但比增大厚度引起的變化小，高頻吸收降低。 空腔：材料層與剛性

6、壁之間一定距離的空氣層吸音系數(shù)，隨腔深度d (空氣層)的增加而增加的空洞結(jié)構(gòu)節(jié)約材料，比單純?cè)黾硬牧虾穸雀?jīng)濟(jì)。 空洞對(duì)吸音性能的影響，圖2-16背后的空氣層厚度對(duì)吸音性能的影響，0.6，多孔材料的吸音系數(shù)隨空氣層厚度的增加而增加，但增加到一定厚度后，效果不再明顯增加。 當(dāng)空洞深度d與入射聲波的1/4波長(zhǎng)大致相等時(shí)，吸音系數(shù)最大。 當(dāng)腔深度為1/2波長(zhǎng)或其整數(shù)倍時(shí)，吸音系數(shù)最小。 一般推薦的導(dǎo)入深度為510cm。 天花板的型腔深度可以根據(jù)實(shí)際需要和空間尺寸選擇較大的距離。 空洞對(duì)吸音性能的影響，在實(shí)際使用中，為了便于固定和美觀，多采用稀疏材質(zhì)的多孔質(zhì)材料進(jìn)行保護(hù)。 表面層要求：良好的透氣性。

7、微穿孔保護(hù)面板的穿孔率應(yīng)超過20%。 不這樣做的話會(huì)影響高頻吸音效果。 透氣性好的織物幾乎不會(huì)影響吸音特性。 在成形多孔質(zhì)材料板表面的粉飾時(shí)，應(yīng)該用水質(zhì)涂料涂裝，用涂料涂抹，防止涂料堵塞空隙。 4、表面層對(duì)吸音性能的影響、溫度、濕度、氣流、溫度引起音速、波長(zhǎng)及空氣粘性的變化，影響材料的吸音性能。 溫度上升、吸音性能向高頻方向移動(dòng)、溫度下降時(shí)向低頻方向移動(dòng)。 通風(fēng)管道和消音器內(nèi)的氣流容易吹走多孔質(zhì)材料，吸音效果降低。 飛散的材料堵住了管道，損壞了風(fēng)扇葉片。 根據(jù)氣流速度的大小，選擇一個(gè)或多個(gè)不同的保護(hù)層。 空氣濕度會(huì)引起多孔材料含水率的變化。 濕度增大，細(xì)孔吸水量增加，堵塞細(xì)孔，吸音系數(shù)降低，首

8、先從高頻開始。 在濕度較高的環(huán)境中，請(qǐng)選擇耐濕吸音材料。 第二章噪音污染及其控制，第四節(jié)噪音控制技術(shù)吸音、吸音處理中經(jīng)常采用吸音結(jié)構(gòu)。 (1)薄板共鳴吸音構(gòu)造，(2)穿孔板共鳴吸音構(gòu)造，(3)微穿孔板吸音構(gòu)造，吸音構(gòu)造機(jī)制：亥姆霍茲共鳴吸音原理，常用吸音構(gòu)造，圖2-17薄板共鳴吸音構(gòu)造圖像，(1)薄板共鳴吸音構(gòu)造，機(jī)制入射聲波的頻率與振動(dòng)系統(tǒng)的固有頻率相同時(shí)，產(chǎn)生共振，薄板的彎曲變形最大，振動(dòng)在構(gòu)造、入射聲波、薄金屬板、膠合板、硬質(zhì)纖維板、石膏板等薄板共振吸音構(gòu)造共振頻率式中，為板的面密度、kgm2，其中m為板密度，kg/m3，t為板厚，m； 木板后面的空氣層的厚度。 【研究】增加或增加，諧振

9、頻率降低。 通常薄板厚度為36mm，空氣層厚度為310mm，共振頻率多在80300Hz之間，因此一般用于低頻吸音。 吸音頻率范圍窄，吸音系數(shù)不高，約0.20.5。 (2-110 )、改善薄板共鳴吸音性能的措施：在薄板構(gòu)造的邊緣(板-龍骨的交界處)放置發(fā)泡塑料條、軟橡膠、海綿條、氈等可增加構(gòu)造衰減的軟材料，增加吸音系數(shù)。 空洞中沿著框架的周圍配置有礦棉、玻璃棉等多孔性吸音材料。 采用組合了不同的單元和不同的空腔的深度的薄板構(gòu)造，木絲板，瓦楞紙板等中，原樣采用能吸收高頻音的板材，擴(kuò)大吸音頻帶。 吸音處理中經(jīng)常采用吸音構(gòu)造。 吸音結(jié)構(gòu)機(jī)理：亥姆霍茲共振吸音原理。常用的吸音構(gòu)造，(1)薄板共鳴吸音構(gòu)造

10、，(2)穿孔板共鳴吸音構(gòu)造，(3)微穿孔板吸音構(gòu)造，分類：根據(jù)薄板穿孔數(shù)的不同，單腔共鳴吸音構(gòu)造多孔穿孔板共鳴吸音構(gòu)造材料：輕量薄合金板，膠合板，塑料板，石膏板等。 (2)穿孔板的共鳴吸音構(gòu)造。 由在穿孔薄板和剛性壁面之間留有一定深度的空室構(gòu)成的吸音構(gòu)造。 也稱為“亥姆霍茲”共振吸音器或單腔共振吸音器，是入射聲波、構(gòu)造：1 .單腔共振吸音構(gòu)造，在空洞壁上開小孔與外部空氣通道的空腔內(nèi)的空氣具有彈性，相當(dāng)于彈簧的頸中的空氣柱具有一定的質(zhì)量，相當(dāng)于質(zhì)量塊。圖2-18單腔共振吸聲結(jié)構(gòu)的示意圖、原理：入射到聲波激發(fā)孔頸的空氣柱往復(fù)運(yùn)動(dòng)，與頸壁摩擦，部分聲能轉(zhuǎn)化為熱能而消耗，達(dá)到吸聲目的。 當(dāng)入射聲波的頻

11、率與諧振器的固有頻率相同時(shí)，產(chǎn)生諧振，氣柱運(yùn)動(dòng)加劇，振幅和振動(dòng)速度達(dá)到最大，衰減也最大，消耗聲能量最多，吸聲性能最好。 單腔共振體共振頻率公式中的聲波速度、m/s； 小孔截面積、m2； 空洞體積，m3； 小孔的有效頸長(zhǎng)，m，小孔為圓形的式中頸的實(shí)際長(zhǎng)度(即板厚)，m頸的直徑，m。 在空洞內(nèi)壁粘貼多孔質(zhì)材料時(shí)，(2-121 )、【討論】單腔共鳴吸音構(gòu)造的使用少，成為其他穿孔板共鳴吸音構(gòu)造的基礎(chǔ)。 通過改變管頸尺寸和空腔體積，可以得到不同諧振頻率的諧振器，而與小孔和空腔的形狀無關(guān)。 簡(jiǎn)稱穿孔板共振吸音結(jié)構(gòu)。 構(gòu)造：在薄板上以一定的排列鉆多個(gè)小孔和狹縫，將穿孔板固定在框架上，將框架安裝在剛性壁上，在

12、板后留下一定厚度的空氣層。 實(shí)際上，多個(gè)單腔(孔)諧振器是并聯(lián)連接的。圖2-19穿孔板共鳴吸音構(gòu)造、小孔或狹縫、空氣層、剛性壁、框架、2 .多孔質(zhì)穿孔板共鳴吸音構(gòu)造、多孔質(zhì)穿孔板共鳴吸音構(gòu)造共鳴頻率式中：聲波速度、m/s； 小孔截面積、m2； 薄板占每個(gè)諧振單元的面積，m2； 型腔深度，m； 小孔有效酋長(zhǎng)，m； 穿孔率，=/。 (2-112 )、穿孔率正方形排列：三角形排列：平行狹縫：以上各式中，孔間距、孔徑。 穿孔面積越大吸音的頻率越高空洞越深，或者板越厚吸音的頻率越低。 在工程設(shè)施修訂中，穿孔率控制在1%，最高控制在20%以下。 否則，穿孔板只能作為保護(hù)面發(fā)揮作用，吸音性能變差。 一般在板

13、厚213mm、孔徑210mm、孔間距離10100mm、板后空氣層厚度6100mm的情況下，共振頻率為100400Hz，吸音系數(shù)為0.20.5。 發(fā)生共振時(shí)，吸音系數(shù)可以在0.7以上。吸音頻帶寬度：設(shè)共振頻率下的最大吸音系數(shù)為，則左右可以將吸音系數(shù)保持為/2的頻帶寬度。 穿孔板吸音構(gòu)造的吸音頻帶狹窄，通常只有幾十赫茲到200，300 Hz。 吸音系數(shù)0.5的頻帶寬度可由式推定(2-113 )式中：共振頻率、與Hz共振頻率對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)、cm； 型腔深度，m。 【研究】由式(2-113 )可知，多孔穿孔板的共鳴吸音構(gòu)造的吸音頻帶寬度與空洞深度有很大關(guān)系，空洞深度影響共鳴頻率的大小，因此有必要合理選擇空

14、洞深度。 改善多孔穿孔板的共鳴吸音性能的措施：為了增大吸音系數(shù)、提高吸音頻帶寬度，將幾種不同尺寸的共鳴吸音結(jié)構(gòu)組合，分別吸收小頻帶，擴(kuò)大總吸音頻帶，在穿孔板后面的空室中填充多孔吸音材料， 材料到板的距離根據(jù)腔的深度而不同的穿孔板的孔徑，為了提高孔內(nèi)衰減采用取小的值的不同穿孔率、不同的腔深度的多層穿孔板構(gòu)造，在改善了光譜特性的穿孔板后蓋上薄層的玻璃布等透音織物，增加頸摩擦。 吸音處理中經(jīng)常采用吸音構(gòu)造。 吸音結(jié)構(gòu)機(jī)理：亥姆霍茲共振吸音原理。介紹了常用的吸音結(jié)構(gòu)、(1)薄板共鳴吸音結(jié)構(gòu)、(2)穿孔板共鳴吸音結(jié)構(gòu)、(3)微穿孔板吸音結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：在厚度小于1mm的金屬薄板上穿孔，孔徑小于1mm，穿

15、孔率為1%5%，安裝方法與薄板共鳴吸音結(jié)構(gòu)相同的空氣層內(nèi)不填充吸音材料。 常用的是單層或雙層的微穿孔板。 (3)微穿孔板的吸音構(gòu)造，薄板多由鋁板或鋼板制成，板特別薄，孔特別小，為了與一般穿孔板的共鳴吸音構(gòu)造區(qū)別，稱為微穿孔板的吸音構(gòu)造。 圖2-20單層、雙層微穿孔板吸音構(gòu)造示意圖，20世紀(jì)60年代由中國(guó)萩名音響專家馬大隈教授開發(fā)。 優(yōu)點(diǎn)：克服了穿孔板共振吸音構(gòu)造吸音頻帶狹窄的缺點(diǎn)。 吸收吸音系數(shù)大的音頻帶寬的低成本、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的設(shè)定修正算理論已成熟。 耐高溫、耐腐蝕，不怕濕氣和沖擊，也能承受暫時(shí)性的火焰，適合于包含一般的高速氣流管道的廣泛環(huán)境。 缺點(diǎn)：孔徑太小，容易堵塞，適合清潔場(chǎng)所。 設(shè)定要求

16、：利用空洞深度控制共振頻率，空洞越深共振頻率越低。 吸音系數(shù)可以在0.9以上，音頻帶寬可以在45個(gè)八度以上。 采用雙層和多層的微板，或者縮小微穿孔板的孔徑，或者提高穿孔率，可以增大吸音系數(shù)，擴(kuò)大吸音帶寬，孔徑多選0.51.0mm，穿孔率優(yōu)選1%3%。 雙重微穿孔板的間距：吸收低頻聲波，距離大，可吸收一般控制在2030mm范圍內(nèi)的中高頻聲波，距離在10mm以下。 SJ-TV型微沖板消聲器的結(jié)構(gòu)示意圖，第二章噪聲污染及其控制，第四節(jié)噪聲控制技術(shù)吸音，(一)室內(nèi)聲場(chǎng)，(二)室內(nèi)聲壓水平，(三)吸音噪聲降低量的修正計(jì)算，室內(nèi)聲場(chǎng)根據(jù)聲場(chǎng)的性質(zhì)，直接聲場(chǎng)：從聲源直接到達(dá)聽眾的混響聲場(chǎng)：在壁面反射一次或多

17、次擴(kuò)散聲場(chǎng)：聲能密度在任何地方相等，聲波在任何受音點(diǎn)各傳播方向隨機(jī)分布的聲場(chǎng)。 是理想的聲場(chǎng)，為了簡(jiǎn)化討論，以下基本概念和公式基于室內(nèi)擴(kuò)散聲場(chǎng)。 (1)室內(nèi)聲場(chǎng)，1 .室內(nèi)聲場(chǎng)的衰減，2 .回響時(shí)間，1 .室內(nèi)聲場(chǎng)的衰減，平均自由行程，每單位時(shí)間室內(nèi)聲波相鄰的2次反射之間的路程的平均值(2-115 )式中，平均自由行程房間容積，m3； 如果設(shè)室內(nèi)總表面積、m2音的空氣中的聲速為c，則聲波的每秒平均反射次數(shù)n=c/d，即(2-116 )、平均吸音系數(shù)、室內(nèi)的各反射面面積分別為S1、S2、Sn、吸音系數(shù)為1，若僅考慮室內(nèi)壁面和空氣的吸收，則經(jīng)過t秒后，室內(nèi)聲能吸音系數(shù)房間容積，m3； 室內(nèi)總表面積、m2； 聲速、s/m； 經(jīng)過時(shí)間，s； 聲波經(jīng)過t時(shí)間傳播的距離，m； 空氣衰減系數(shù)，m-1； 聲波在空氣中每傳播100米