建筑物理讲义22——吸声材料和吸声结构
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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。
吸声材料与吸收结构(一)教学目的:了解使用吸收材料的目的、多孔吸收材料的特点教学内容:使用吸声材料的目的、多孔吸声材料吸声的原理和特点、多孔吸声材料的类型与施工教学重难点:多孔吸声材料吸声的原理和特点、影响多孔吸声材料性能的因素教学时数:2课时教学步骤:一、新课导入作为音响师虽然不需要参与建筑本身的设计,但了解有关建声的设计和施工有助于我们更了解该建筑的声学特点,帮助我们更好的设计、布置扩声系统。
二、新课讲授(一)使用吸声材料的目的:在进行厅堂音质设计时,假定厅堂的容积V和总表面积S已经确定,其混响时间的控制,只剩下吸声系数的确定,使用吸声材料的主要目的是为了控制反射声,以在整个音频范围内获得均匀的混响时间,同时,还可以利用吸声材料去调节声场分布,消除回声,并降低噪声干扰,从而改善厅堂音质。
(二)吸声材料和吸声结构吸声材料一般指可供直接使用、具有良好吸声能力的声学材料,而吸声结构主要是指按照一定要求,经过特殊设计的声场构件。
事实上,在安装吸声材料时,如果不将吸声材料直接紧贴在边界面上,那么他就能构成吸声结构。
因此吸声材料与吸声结构并没有非常严格的界限。
从后面的介绍可以看到,构成吸声结构的,不仅可以是吸声材料,而且也可以是吸声性能很差的非吸声材料。
从这个意义上讲,它们之间的差别又是十分明显的。
(三)多孔吸声材料多孔吸声材料是应用最普遍的一种吸声材料,这类材料包括玻璃棉,岩棉、矿棉等无机纤维材料及采用上述材料制成的板材和毡材,例如聚氨酯、聚苯烯和尿醛泡沫塑料、膨胀珍珠岩等,此外,具有一定透气性能的纺织品帘幕也可归为这类吸声材料。
多孔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,也就是说必须通到材料的表面,使得声波能够从材料表面容易地进入到材料的内部;(3)材料内部的微孔必须是相互连通的,而不能是封闭的。
错误认识一:表面粗糙的材料,如拉毛水泥等,具有良好的吸声性能。