第三讲吸声与吸声结构
- 格式:ppt
- 大小:2.38 MB
- 文档页数:51
第三讲 吸声材料和吸声结构第一节 吸声材料和吸声结构概述一.定义:吸声材料和吸声结构,广泛地应用于音质设计和噪声控制中。
对建筑师来说,把材料和结构的声学特性和其他建筑特性如力学性能、耐火性、吸湿性、外观等结合起来综合考虑,是非常重要的。
通常把材料和结构分成吸声的、或隔声的、或反射的,一方面是按材料分别具有较大的吸声、或较小的透射、或较大的反射,另一方面是按照使用时主要考虑的功能是吸声、或隔声、或反射。
但三种材料和结构没有严格的界限和定义。
吸声材料:材料本身具有吸声特性。
如玻璃棉、岩棉等纤维或多孔材料。
吸声结构:材料本身可以不具有吸声特性,但材料经打孔、开缝等简单的机械加工和表面处理,制成某种结构而产生吸声。
如穿孔FC 板、穿孔铝板吊顶等。
在建筑声环境的设计中,需要综合考虑材料的使用,包括吸声性能以及装饰性、强度、防火、吸湿、加工等多方面,根据具体的使用条件和环境综合分析比较。
二.作用吸声材料最早应用于对听闻音乐和语言有较高要求的建筑物中,如音乐厅,剧院,播音室等,随着人们对居住建筑和工作的声环境质量的要求的提高,吸声材料在一般建筑中也得到了广泛的应用。
三.分类:吸声材料和吸声结构的的种类很多,根据材料的不同,可以分为以下几类吸声材料(结构)多孔吸声材料共振吸声结构特殊吸声结构纤维状吸声材料颗粒状吸声材料泡沫状吸声材料薄板共振结构亥姆霍兹共振吸声器穿孔吸声结构薄膜共振结构吸声尖劈空间吸声体第二节多孔吸声材料一.吸声原理多孔吸声材料中有许多连通的间隙或气泡,声波入射时,声波产生的振动引起小孔或间隙的空气运动,由于与孔壁或纤维表面摩擦和空气的粘滞阻力,一部分声能转变为热能,使声波衰减;其次,小孔中空气与孔壁之间还不断发生热交换,也使声能衰减。
二.吸声特性主要吸收中、高频声三.多孔性吸声材料必须具备以下几个条件:(1)材料内部应有大量的微孔或间隙,而且孔隙应尽量细小且分布均匀;(2)材料内部的微孔必须是向外敞开的,也就是说必须通过材料的表面,使得声波能够从材料表面容易地进入到材料的内部;(3)材料内部的微孔一般是相互连通的,而不是封闭的。
常用的吸声材料和吸声结构一、吸声材料和吸声结构在没有进行声学处理的房间里,人们听到的声音,除了由声源直接通过空气传来的直达声之外,还有由房间的墙面、顶棚、地面以及其它设备经多次反射而来的反射声,即混响声(reverberant sound)。
由于混响声的叠加作用,往往能使声音强度提高10多分贝。
如在房间的内壁及空间装设吸声结构,则当声波投射到这些结构表面后,部分声能即被吸收,这样就能使反射声减少,总的声音强度也就降低。
这种利用吸声材料和吸声结构来降低室内噪声的降噪技术,称为吸声(sound absorption)。
1.吸声材料材料的吸声性能常用吸声系数(absorption coefficient)来表示。
声波入射到材料表面时,被材料吸收的声能与入射声能之比称为吸声系数,用α表示。
一般材料的吸声系数在0.01~1.00之间。
其值愈大,表明材料的吸声效果愈好。
材料的吸声系数大小与材料的物理性质、声波频率及声波入射角度等有关。
通常把吸声系数α>0.2的材料,称为吸声材料(absorptive material)。
吸声材料不仅是吸声减噪必用的材料,而且也是制造隔声罩、阻性消声器或阻抗复合式消声器所不可缺少的。
多孔吸声材料的吸声效果较好,是应用最普遍的吸声材料。
它分纤维型、泡沫型和颗粒型三种类型。
纤维型多孔吸声材料有玻璃纤维、矿渣棉、毛毡、苷蔗纤维、木丝板等。
泡沫型吸声材料有聚氨基甲醋酸泡沫塑料等。
颗粒型吸声材料有膨胀珍珠岩和微孔吸声砖等。
表10-2如前所述,多孔吸声材料对于高频声有较好的吸声能力,但对低频声的吸声能力较差。
为了解决低频声的吸收问题,在实践中人们利用共振原理制成了一些吸声结构(absorptive structure)。
常用的吸声结构有薄板共振吸声结构、穿孔板共振吸声结构和微穿孔板吸声结构。
(1)薄板共振吸声结构。
把不穿孔的薄板(如金属板、胶合板、塑料板等)周边固定在框架上,背后留有一定厚度的空气层,这就构成了薄板共振吸声结构。
一、空间吸声体室内的吸声处理,除了把吸声材料和结构安装在室内各界面上,还可以用前面所述的吸声材料和结构做成那个放置在建筑空间内的吸声体。
空间吸声体有两个或两个以上的面与声波接触,有效的吸声面积比投影面积大得多,有时按投影面积计算,其吸声系数大于1。
对于形状复杂的吸声体,实际中多用单个吸声量来表示其吸声性能。
空间吸声体可以根据使用场合的具体条件,把吸声特性的要求与外观艺术处理结合起来考虑,设计成各种形状(如平板形、锥形、球形或不规则形状),可收到良好的效果和建筑效果。
图12-9、图12-10是几种空间吸声体的示例。
图12-10 空间吸声体(a)吊在顶棚上的圆锥形空间吸声体;(b)“浮云”式吸声板吸声特性;二、强吸声结构比较典型的强吸声结构式消声室,如图12-11(a)用于各种声学实验和测量。
室内声场要求尽可能低接近自由声场,因此所有界面的吸收系数应接近于1。
在消声室等特殊场合,需要房间界面对于在相当低的频率以上的声波都具有极高的吸声系数,有时达0.99以上。
这时必须使用强吸声材料。
吸声尖劈是消声室中常用的强吸声材料,如图12-11(b)所示。
用棉状和毡状多空吸声材料,如超细玻璃棉、玻璃棉等填充在框架中,并蒙以玻璃丝布或塑料窗纱等罩面材料制成。
对吸声尖劈的吸声系数要求在0.99以上,这在中高频容易达到,而低频时则较困难,达到次要的最低频率称为“截止频率”fc,并以此表示尖劈的吸收性能。
吸声尖劈的截止频率与多空材料品种、尖劈的形状尺寸和劈后有没有空腔及空腔的尺寸有关。
一般人可用0.2*c/l来估算,其中c为声速,l为尖劈的尖部长度。
如果填充尖劈的多空材料的表观密度能从外向里逐步从小增大,尖劈长度可以有所减小。
此外,工程实际中,有时把尖劈截去约尖劈全长的10%-20%,这时吸声性能影响不大,但却增大了消声室的有效空间。
强吸声结构中,除了吸声尖劈以外,还有在界面平铺多空材料,只要厚度足够大,也可做到对宽频带声音的强吸收。