第七章吸声降噪

驻波比法
可测量声波法向入 射时的吸声系数和 声阻抗率。
只能用于不同材料合同中 材料在不同情况下的吸声 性能比较，不能测量共振 吸声结构，亦不能在声学 设计工程中直接使用。
试件面积小， 安装测量方 便
混响室法测吸声系数与驻波比法测吸声 系数的换算：
比较两种吸声测量方法可知：
基于声音传播方向的无规则性，混响室法测得的 吸声系数更接近材料的实际应用环境；但测定吸 声系数较困难，两种方法测定的吸声系数可以进 行换算。
7.1.2 表示材料吸声性能的量
1. 吸声系数 2. 吸声系数的分类和测量 3. 吸声性能的单值评价量
1. 吸声系数
a.定义：
材料吸收的声能量与入射到材料上的总声 能的比值。
E Ei Er 1
Ei
Ei
当a＝0时，无吸声 当a＝1时，完全吸收，无声能反射
2 吸声系数的分类测量
a.材料的空气流阻（Rf）
定义：
在稳定气流状态下，吸声材料中的压力梯度与气流
线速度之比。
Rf

P u
比流阻：指单位厚度材料的流阻。
过高 过低
空气穿透力降低
因摩擦力、粘滞力引 起的声能损耗降低
吸声性能下降
a.材料的空气流阻（Rf）
b.材料的密度或孔隙率
孔隙率：
材料中的空气体积与材料的总体积的比值。
作用： 保护吸声材料，防止污染环境。 种类： 护面网罩、纤维布、塑料薄膜和穿孔板等。 要求： 要有良好的通气性。
f. 温度、湿度的影响
f. 温度、湿度的影响
常用吸声材料的使用情况
主要种类 常用材料实例
使用情况
有机
纤维
材料
纤 维
无机
材 纤维
料 材料
动物纤维：毛毡 植物纤维：麻绒、海草、椰子丝 玻璃纤维：中粗棉、超细棉、玻璃棉毡 矿渣棉：散棉、矿棉毡
7.3常用共振吸声结构
1.概述 2.薄膜与薄板共振吸声结构 3.穿孔板共振吸声结构 4.微穿孔板吸声结构
7.3.1.概述
在室内生源所发出的声波的激励下，房间壁、顶、地 面等围护结构，以及房间中的其他物体也将发生振动。
振动的结构或物体由于自身的内摩擦和与空气的摩擦， 会把一部分振动能量转变成热能而消耗掉，根据能量 守恒定律，这些消耗掉的能量必定来源于激励结构或 物体振动的声源的声能量。
颗 砌块
粒
材 料
板材
矿渣吸声砖、膨胀珍珠岩吸声砖、陶土吸 声砖
珍珠岩吸声装饰板
多用于砌筑界面较大的消声装置。 质轻、不燃、保温、隔热。
泡 泡沫 沫 塑料 材 料 其他
聚氨酯泡沫塑料、尿醛泡沫塑料
吸声型泡沫玻璃 加气混凝土
吸声性能不稳定，吸声系数使用前需实 测
强度高 、防水、不燃、耐腐蚀
微孔不贯通，使用少
4.微穿孔板吸声结构
系统共振频率：
f0

1
2
(m D 3c)(D c)
共振时最大吸声系数：
0

4r (1 r)2
4.微穿孔板吸声结构
4.微穿孔板吸声结构
4.微穿孔板吸声结构
特点： 吸声频带较宽； 可用于高温、潮湿、腐蚀性气体或高速气流等
其它材料及结构不适合的环境中； 结构简单，设计理论成熟，吸声结构的理论计
算与实测值接近。 孔小、易堵塞 成本较高
※特殊吸声结构
1 空间吸声体 2 吸声尖劈
1 空间吸声体
特点：
e2 jkl
0 1 2
3）.混响室法无规入射吸声系数测量
3）.混响室法无规入射吸声系数测量
1.混响室法测吸声系数的测试原理： 混响时间：声压级衰减60分贝的时间。 房间内吸声量与混响时间有关：
A 55.3V 4m V cT
m:衰减系数
1.混响室法测吸声系数的测试原理
安装吸声材料前后，房间的总吸声量的变化可表示为：
3.穿孔板吸声结构
多孔时系统共振频率：
c
P
fr 2 D(t )
板的穿孔面积越大，多孔系 统吸声频率就越高。空腔越深或 板越厚，吸声频率就越低。
一般穿孔板吸声结构主要用 于吸收低中频噪声的峰值。
3.穿孔板吸声结构
穿孔率（P）=穿孔面积/总面积
穿孔面积越大，吸声频率越高。
吸声频带：低中频噪声， 吸声系数：0.4-0.7 薄板厚度：2-5mm
价格昂贵，使用较少。 防火、防潮性能差，原料来源广，便宜。
吸声性能好，保温隔热，耐潮，但松散 纤维易污染环境或 难以加工成制品。 吸声性能好，不燃、耐腐蚀，易断成碎 末，污染环境施工扎手。
纤维材 软质木纤维板、矿棉吸声砖、岩棉吸声板、 装配式加工，多用于室内吸声。 料制品 玻璃吸声板、木丝板、甘蔗板等
55.3V
55.3V
A A2 A1 c2T2 4m2V ( c1T1 4m1V )
若两次测量时间间隔短及室内温、湿度相差很小。可认为：
c1 c2 c,
所以：
A

A2

A1

55.3V c
1 ( T2

1) T1
4V (m2
m1)
1.混响室法测吸声系数的测试原理
吸声频带： 80-300Hz， 吸声系数：0.2-0.5 薄板厚度：3-6mm 空气层厚度：3-10mm
例题
采用胶合板为共振吸声结构，其厚度为 4mm，面密度为3.2kg/m2，空气层厚度 h=6cm，求其共振频率f0。
f0

1
2
0c2
M0L
60 M0L
60 137Hz 3.2 0.06
主要有薄板共振吸声结构、亥姆霍兹共振吸声结构、 穿孔共振吸声结构以及微穿孔共振吸声结构等
共振吸声结构对中、低频噪声有很好的吸声性能，而 多孔性吸声材料的吸声频率范围主要在中、高频率。
7.3.1 共振吸声结构
特点： 低频吸收性能好； 装饰性强； 强度足够； 声学性能易于控制。
7.3.2.薄膜吸声结构
声波入射到材料表面的方向包括：正入射、 斜入射、无规则入射。
1). 驻波比法测吸声系数的测试原理
1). 驻波管法测吸声系数的测试原理
基于振幅合成, 产生驻波时:
波腹： Pmax Pi Pr 波节： Pmin Pi Pr
pmax p0 (1 r ) pmin p0 (1 r )
（2）降噪系数：
是指250、500、1000和2000Hz的频率下测得的吸 声系数的算术平均值。
3.吸声性能的单值评价量
（3）吸声量：
A S
一个房间的总吸声量：
A iSi
i
A：材料的总吸声量 Si：材料i的吸声表面积 (m2) 可推知，吸声量A的单位是m2
7.2 多孔吸声材料
7.2.1 吸声机理 7.2.2 影响因素
环境噪声控制工程
环境科学与工程学院
Chapter 7 吸声降噪
7.1 吸声材料的分类和吸声性能评价量 7.2 多孔吸声材料 7.3 共振吸声结构 7.4 室内声场和吸声降噪
7.1吸声材料的分类和吸声性能评价量
7.1.1 吸声材料的分类 7.1.2 吸声性能的评价量
7.1吸声材料的分类和吸声性能评价量
1.多孔性吸声材料
多孔性吸声材料（针对高频噪声控制） 材料特征：
内部有许多小孔，并与材料表面相通，具有 通气性。 吸声机理：
声波投射到多孔材料表面时，部分投入的声 波与纤维或颗粒表面产生内摩擦（摩擦力来自空 气的压缩、膨胀），部分声能转变成热能，从而 使声音的能量减小。
共振吸声结构（针对低频噪声控制）
⊙吸声材料构造特性
材料的孔隙率要高，一般在70%以上， 多数达到90%左右；
孔隙应该尽可能细小，且均匀分布； 微孔应该是相互贯通，而不是封闭的； 微孔要向外敞开，使声波易于进入微孔
内部。
频率影响
7.2.2 影响多孔性吸声材料吸声性能的因素
a.材料的空气流阻 b.材料的密度或孔隙率 c.材料厚度的影响 d.材料后空气层的影响 e.材料装饰面的影响 f. 温度、湿度的影响
1). 驻波管法测吸声系数的测试原理
驻波比 n
s Pmax 1 rp Pmin 1 rp
rp

s s
1 1
0
1
r
2

4s (1 s)2
2)传递函数法垂直入射吸声系数测量
H12 ( f
)

p2 ( f ) p1( f )


H12 e jks e jks H12
整个房间的吸声系数可表示为：
S

A S

55.3V cS
1 ( T2
1 )
T1
4V S
(m2 m1)
S:试件的面积
常用两种测量方法的比较
测量方法 混响室法
用途
优点
可测量声波无规入 所测量的吸声系数和吸声 射时的吸声系数和 量可在声学设计工程中应 单个物体吸声量。 用。
缺点
试件面积大， 安装测量不 方便。
孔隙率又与材料的流阻有关，具有相同孔隙 率的材料，孔隙尺寸越大，流阻就越小；反之 孔隙尺寸越小，流阻越大。
孔隙率还与孔隙的组织结构有关，孔隙比较 通畅的材料流阻小，孔隙比较“迂回曲折”的 材料流阻大。
c.材料厚度的影响
d.材料平均密度的影响
e.材料后空气层的影响
e.材料后空气层的影响
f.护面层（材料装饰面）的影响
吸声是噪声污染控制的一种重要手段； 在噪声污染控制工程设计中，常利用吸
声材料吸收声能量来降低室内噪声。