工程噪声控制学-03吸声降噪原理与设计.pptx

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本讲内容本章主要学习和讨论吸声降噪的原理、吸声材料的种类特性、吸声结构的设计计算等内容。

利用吸声处理来吸收声能降低噪声的方法是噪声控制的主要措施之一。

实践证明，经吸声处理后，室内混响声一般可降低510dB。

吸声：

声波通过媒质或入射到媒质分解面上时声能的减少过程，称为吸声或声吸收。

一般采用吸声材料来降低室内的混响声，吸声按其机理可分为多孔性吸声材料、共振吸声结构及阻抗复合式吸声结构三大类。

吸声处理一般用于降低室内噪声中的反射声，而对直达噪声则不起作用。

本讲内容补充一些基本概念6.1多孔吸声材料6.2穿孔共振吸声结构6.3阻抗复合吸声结构6.4吸声系数的测量6.5吸声降噪设计6第六章吸声降噪原理与设计本讲内容补充一些基本概念1.直达声直达声场场2.混响声混响声场场3.扩扩散声散声场场4.混响混响时间时间5.吸声性能吸声性能评评价价本讲内容一些基本概念

（1）1.直达声直达声场场室室内内噪噪声声的的来来源源，有有通通过过空空气气传传到到受受声声点点的的声声音音，即即直直达达声声。

从从声声源源直直接接到到达达受受声声点点的的直直达达声声形形成成的的声声场场叫叫直直达声达声场场。

2.混混响响声声场场室室内内噪噪声声的的来来源源，还还有有通通过过室室内内各各墙墙壁壁面面反反射射到到受受声点声点的声音，即混响的声音，即混响声声。

经经过过房房间间壁壁面面一一次次或或多多次次反反射射后后到到达达受受声声点点的的反反射射形形成成的声的声场场叫混响声叫混响声场场。

在在室室内内声声场场中中，声声波波每每相相邻邻两两次次反反射射所所经经过过的的路路程程称称为为自由程。

自由程。

本讲内容由由于于壁壁面面的的声声学学性性质质不不均均匀匀，房房间间形形状状不不规规则则，室室内内人人和和物物的的反反射射现现象象十十分分复复杂杂，经经多多次次反反射射声声场场中中声声音音的的传传播播规规律依律依赖赖于房于房间间的的大大小小和和房房内内各各个个表表面面的的反反射射性性质质。

3.扩扩散声散声场场扩扩散散声声场场是是指指有有声声源源的的房房间间内内，声声能能量量密密度度处处处处相相等等，并并且且在在任任何何一一点点上上，从从各各个个方方向向传传来来的的声声波波几几率率都都相相等等的声的声场场。

在在这这种种理理想想化化的的声声场场中中，声声波波的的相相位位是是无无规规则则的的。

一一般般情情况况下下，对对于于所所有有内内壁壁面面均均光光滑滑、坚坚硬硬，并并且且天天花花板板、四四壁壁为为一一定定不不规规则则形形状状的的大大房房间间，声声源源在在室室内内产产生生的的声声场场非非常常接接近近扩扩散散声声场场。

扩扩散散声声场场包包含含直直达达声声场场和和混混响响声声场场，是由两声，是由两声场场叠叠加加形形成。

成。

一些基本概念

（2）本讲内容4.混响混响时间时间当室内声当室内声场场达到达到稳稳态态后后，声声源源突突然然停停止止发发声声，室室内内声能声能密密度衰减到原来度衰减到原来的的百百万万之之一一，即即声声压压级级衰衰减减60dB所所需要需要的的时时间间，称称为为混混响响时间时间，记记作作T，单单位位为为秒。

秒。

计计算算公公式式为为：

式中式中V-房房间间容容积积，m3；A-室内室内总总吸吸声声量量，m2，AS适用适用条件：

条件：

室内声音室内声音频频率率低低于于2000Hz，0.2。

5.吸声性能吸声性能评评价价吸声材吸声材料或吸声料或吸声结结构构的的声声学学性性能能与与频频率率有有关关，通通常常采用采用吸声系数、吸声吸声系数、吸声量量、流流阻阻等等三三个个与与频频率率有有关关的的物物理理量来量来评评价。

价。

0.161V0.161VAST60一些基本概念（3）本讲内容一些基本概念图例本讲内容一些基本概念图例本讲内容一些基本概念图例本讲内容一些基本概念图例本讲内容一些基本概念一些基本概念图例本讲内容6.1多孔吸声材料6.1.1多孔吸声材料的构造特征和吸声机理6.1.2多孔吸声材料吸声性能的影响因素6.1.3吸声材料的种类与特点6.1.4吸声材料的吸声理论（自学）本讲内容6.1.1多孔吸声材料的构造特征和吸声机理1.多孔材料的构造特征2.吸声机理3.吸声系数4.吸声特性本讲内容1.多孔材料的构造特征构造特征：

构造特征：

材料的孔材料的孔隙率要隙率要高高，一般，一般在在70%以以上，多数上，多数达到达到90%左右；左右；孔隙孔隙应该应该尽可能尽可能细细小，且均匀小，且均匀分分布；布；微孔微孔应该应该是相是相互互贯贯通，通，而而不是不是封封闭闭的；的；微微孔孔要向外敞要向外敞开开，使声波易，使声波易于于进进入微孔入微孔内内部。

部。

两个重要两个重要条件：

条件：

一是具有一是具有大量的大量的、均匀的孔隙；均匀的孔隙；二是孔之二是孔之间间要要连连通通，表表面面向外向外敞敞开。

开。

本讲内容2.吸声机理多孔吸声多孔吸声材料衰材料衰减减声能有两个声能有两个原原因：

因：

一是粘滞一是粘滞阻力耗能阻力耗能当当声声波波经经过过材材料料表表面面引引起起空空隙隙内内部部空空气气振振动动时时，空空气气与与固固体体经经络络间间产产生生相相对对运运动动。

由由于于空空气气的的粘粘滞滞性性产产生生相相应应的的粘粘滞滞阻阻力力，使使振振动动空空气气动动能能不不断断转转化成化成为热为热能，能，从从而而使声使声波波能量能量衰衰减；减；二是二是热热交交换换耗能耗能声声波波通通过过时时发发生生空空气气绝绝热热压压缩缩升升温温，与与多多孔孔材材料料的的热热交交换换和和热热传传导导也也衰衰减减声能。

声能。

本讲内容吸声材料吸收的吸声材料吸收的声声能能与与入入射射的的声声能能比比值值称称为为吸吸声声系系数。

数。

0表示无吸声作用；表示无吸声作用；表示完全吸收；表示完全吸收；一般一般01，越越大大，吸吸声声性性能能越越好好。

通常当吸声通常当吸声系系数数0.2时时，材材料料才才能能被被称称为为吸吸声声材材料料。

0.5的材的材料就是理料就是理想想的的吸吸声声材材料料。

1rEiEiEiErE13.吸声系数本讲内容吸声系数吸声系数的的值值与与入入射射声声波波的的频频率率有有关关同一同一材料材料对对不同不同频频率的率的声声波，其吸声系波，其吸声系数数有不同的有不同的值值。

在工在工程中，常采程中，常采用用125、250、500、1000、2000、4000Hz六六个个倍倍频频程中程中心心频频率吸声系数的率吸声系数的算算术术平均平均值值，来，来表表示某一材示某一材料料（或或结结构构）的平的平均均吸吸声系数声系数。

吸声系数吸声系数的的值值与与声声波波的的入入射角射角有关有关由于由于入射角度入射角度对对吸声系吸声系数数有有较较大的影响大的影响，不同的入射角不同的入射角其其吸声吸声系系数不数不同同。

通常通常规规定了三种不同的定了三种不同的吸吸声系数。

即声系数。

即：

垂垂直入射吸声系直入射吸声系数数（驻驻波管波管法吸法吸声系声系数数），用，用0表示。

它多用于表示。

它多用于材材料性料性质质的的鉴鉴定定与与研究研究；斜入斜入射吸射吸声系声系数数（应应用用不不多多）；无无规规入射吸声系入射吸声系数数T（混响法吸声系混响法吸声系数数）。

4.吸声特性本讲内容4.吸声特性本讲内容6.1.2多孔吸声材料吸声性能的影响因素1.材材料料厚度的厚度的影影响响2.材材料料容重的容重的影影响响3.吸吸声声材料背材料背后后空腔的影响空腔的影响4.流流阻阻的影响的影响5.护护面面层层的影响的影响本讲内容1.材料厚度的影响材料材料厚度增加，低厚度增加，低频频吸吸声声系数增加系数增加。

一定一定的材的材料料,厚度增加厚度增加一一倍倍,频频率特率特性曲性曲线线峰峰值值向低向低频频方向近似方向近似移移动动一个倍一个倍频频程程.frd=const.（500Hz）,d=（1/4）最佳最佳.在在实实际际中中,中高中高频频噪声噪声一一般采般采用用2050mm的厚度吸声板的厚度吸声板;对对低低频频吸声要求吸声要求较较高高时时,则则采用采用50100mm厚厚.本讲内容2.材料容重的影响在在厚厚度度一一定定的的情情况况下下，增增大大容容重重可可以以提提高高中中低低频频吸吸声声系系数数，容容重重过过大大反反而而会会降降低低吸吸声声效效果果，对对于于某某一一种种多多孔孔吸吸声声材材料料容容重重都都有有一一最最佳佳值值。

增增加加容容重重比比增增加加厚厚度度引引起起的的变变化化小小，容容重重的的选选择择是是第第二二位的。

位的。

（材料的材料的容重容重即即单单位体位体积积的重的重量量）本讲内容若若在材料在材料层层与与刚刚性壁之性壁之间间留一定距离的留一定距离的空空腔，可改善腔，可改善对对低低频频的的吸吸声声性能，相当于增加了性能，相当于增加了多多孔孔材料的厚度材料的厚度，更更经济经济。

空腔。

空腔增增厚厚，对对吸收吸收低低频频声有利。

当腔声有利。

当腔深深近似于入射声近似于入射声波波的的1/4波波长时长时，吸声系，吸声系数最数最大，大，为为1/2波波长长或其整数倍或其整数倍时时，吸声系数，吸声系数最最小。

小。

实际实际使用常使用常取腔取腔深深50100mm。

3.吸声材料背后空腔的影响本讲内容流阻流阻是空气是空气质质点通点通过过材材料料空空隙隙时时的阻力的阻力。

材材料的透气性料的透气性可可以以用流用流阻阻这这一一物理参量来定物理参量来定义义。

在在稳态稳态气流下，气流下，吸吸声材料的声材料的压压力力梯梯度与气度与气流流在材在材料中的流速之比，料中的流速之比，定定义义为为材料的流材料的流阻阻，单单位位为为Pas/m。

单单位厚位厚度度的流的流阻称阻称为为材料的流阻材料的流阻率率，单单位位为为Pas/m2。

材料材料流阻低，低流阻低，低频频吸声吸声系系数很低但中高数很低但中高频频吸声系数高吸声系数高；高流高流阻材阻材料与低流阻相料与低流阻相比比，高，高频频吸声系吸声系数数降低，低中降低，低中频频系系数提高数提高。

4.流阻的影响本5.护面层的影响讲多孔多孔材料在使用材料在使用时时加加护护面面层层，以固定多，以固定多孔孔材材料，防止散料，防止散落落。

护护面面层层可可内采用采用穿孔穿孔护护面板、金属面板、金属丝丝网、塑料网网、塑料网纱纱、玻璃布、麻布玻璃布、麻布、纱纱布等布等。

容护护面网罩面网罩:

有塑有塑料料纱纱网、金属网、金属丝丝网网、钢钢板网等。

穿板网等。

穿孔孔率高，声率高，声质质量量和和声阻忽略声阻忽略不不计计，有高温、耐腐有高温、耐腐蚀蚀、高高强强度要求度要求时时用用金金属属网，一般用网，一般用塑塑料料纱纱网网。

纤维纤维布布:

有有纱纱布、尼布、尼龙龙布、金属布、金属纤纤维维布等。

相布等。

相对对声声阻阻率率0.1左右，相左右，相对对声声抗抗率率可可忽略忽略。

主要用于包扎易。

主要用于包扎易碎碎落吸声材料落吸声材料。

塑料薄膜：

塑料薄膜：

可起可起到放水、防潮、防到放水、防潮、防止止掉渣的作用。

掉渣的作用。

具具有声有声质质量，量，对对低低频频吸声性吸声性能能的影的影响可忽略，响可忽略，对对高高频频不不利利。

适用于中。

适用于中低低频频吸声吸声。

穿孔板：

穿孔板：

具有具有优优良的机械性能，良的机械性能，用用于于保持形状、保持形状、承承受受应应力、耐侵力、耐侵蚀蚀的的场场合。

合。

穿穿孔率孔率一般大一般大于于20%。

本讲内容6.1.3吸声材料的种类与特点1.无机无机纤维纤维材料材料类类主要有：

玻璃主要有：

玻璃丝丝、玻玻璃璃棉棉、岩岩棉棉、矿矿渣渣棉棉及及其其制制品品。

其。

其特点：

容重小、特点：

容重小、导导热热系系数数小小、防防火火、防防水水、防防潮。

潮。

2.泡沫塑料泡沫塑料类类主要主要有有：

米米波波罗罗、氨基氨基甲酸甲酸脂脂泡泡沫沫等等。

其其特点特点：

容：

容重重小小、导热导热系数小、系数小、质质软软，但但易易老老化化、耐耐火火性性差差。

3.有机有机纤维纤维材料材料类类