2019最新第6章 吸声降噪技术数学

吸声处理室内降噪一、吸声1.1吸声系数与降噪系数吸声是声波撞击到材料表面后能量损失的现象，吸声可以降低室内声压级。

描述吸声的指标是吸声系数a，代表被材料吸收的声能与入射声能的比值。

理论上，如果某种材料完全反射声音，那么它的a=0；如果某种材料将入射声能全部吸收，那么它的a=1。

事实上，所有材料的a介于0和1之间，也就是不可能全部反射，也不可能全部吸收。

不同频率上会有不同的吸声系数。

人们使用吸声系数频率特性曲线描述材料在不同频率上的吸声性能。

按照iso标准和国家标准，吸声测试报告中吸声系数的频率范围是100-5khz。

将100-5khz的吸声系数取平均得到的数值是平均吸声系数，平均吸声系数反映了材料总体的吸声性能。

在工程中常使用降噪系数nrc粗略地评价在语言频率范围内的吸声性能，这一数值是材料在250、500、1k、2k四个频率的吸声系数的算术平均值，四舍五入取整到0.05。

一般认为nrc小于0.2的材料是反射材料，nrc大于等0.2的材料才被认为是吸声材料。

当需要吸收大量声能降低室内混响及噪声时，常常需要使用高吸声系数的材料。

如离心玻璃棉、岩棉等属于高nrc吸声材料，5cm厚的24kg/m?的离心玻璃棉的nrc可达到0.95。

测量材料吸声系数的方法有两种，一种是混响室法，一种是驻波管法。

混响室法测量声音无规入射时的吸声系数，即声音由四面八方射入材料时能量损失的比例，而驻波管法测量声音正入射时的吸声系数，声音入射角度仅为90度。

两种方法测量的吸声系数是不同的，工程上最常使用的是混响室法测量的吸声系数，因为建筑实际应用中声音入射都是无规的。

在某些测量报告中会出现吸声系数大于1的情况，这是因为测量的实验室条件等造成的，理论上任何材料吸收的声能不可能大于入射声能，吸声系数永远小于1。

任何大于1的测量吸声系数值在实际声学工程计算中都不能按大于1使用，最多按1进行计算。

在房间中，声音会很快充满各个角落，因此，将吸声材料放置在房间任何表面都有吸声效果。

6.3.3 噪声控制的基本技术1. 吸声(sound absorption)吸声处理是控制音质和降低噪声的重要方法之一。

它是利用某些吸声材料或吸声结构吸收声能来降低噪声强度的。

(1) 吸声材料与吸声性能吸声材料多是一些多孔材料，这类材料的吸声机理是：当声波进入多孔材料的孔隙中时，引起空隙间的空气分子和纤维的振动，由于空气与孔壁的摩擦阻力、空气的粘滞阻力和热传导等作用，使相当一部分声能变为热能而耗散掉，从而起到吸声作用。

因此多孔材料必须具有大量微孔，各孔之间要连通并通到材料表面，使空气可以自由进入。

吸声材料的吸声性能可以用吸声系数α来衡量。

吸声系数等于被吸收的声能(E)对入射声能(E 0)之比。

即0E E==入射声能吸收声能α 吸声系数随入射角而改变，通常吸声系数是指在混响室中测量而用赛宾混响公式算出的吸声系数。

它包括了各种入射角，计算公式为：A=0.163V/T (6-13)式中：V —混响室体积(m 3)；T —混响时间(s)；A —室内总吸声量(m 2)。

室内全空时测得的吸声量为A 0，面积为S(m 2)的吸声材料放入后所测得的吸声量为A 1，则吸声系数为α=(A 1-A 0)/s=A/s (6-14)式中A 为该吸声材料的吸声量。

按照定义，向着自由空间开着的1m 2的窗户引起的声吸收(声波传到窗口全部透出去)量为1m 2(旧称1赛宾)。

如果某材料的吸声系数为0.4，则该材料的吸声量要达到1m 2所需要的面积为2.5m 2。

吸声系数α与材料的性质有关。

一般说，密度小和空隙多的材料，吸声系数大，吸声性能好；而结构紧密、光滑、坚硬的材料吸声系数小，吸声性能差。

吸声系数还与声波的频率有关，通常用125、250、500、1000、2000、4000六个频率的吸声系数表示材料的吸声频率特性。

吸声系数可用混响室或驻波管法进行测定。

表6-7列出了几种常用国产材料的吸声系数。

表6-7 常用国产吸声材料的吸声系数(驻波管法α 0)聚氨脂泡沫塑料40 4 0.10 0.19 0.36 0.70 0.75 0.80 上海45 8 0.20 0.40 0.95 0.90 0.98 0.85 上海木丝板2 0.15 0.15 0.16 0.34 0.78 0.52 北京4 0.19 0.20 0.48 0.78 0.42 0.70 北京8 0.25 0.53 0.82 0.63 0.84 0.59 北京水泥膨胀珍珠岩板3505 0.16 0.46 0.64 0.48 0.56 0.56 北京8 0.34 0.47 0.40 0.30 0.48 0.55 上海矿渣膨胀珍珠岩吸声砖700-800 11.5 0.38 0.54 0.60 0.69 0.70 0.72 北京1) 材料的空隙率q：多孔材料中通气的孔隙体积与材料总体积之比称为空隙率。

噪声分析常用计算公式汇总（二）吸声降噪吸声降噪是一种常见的噪声控制技术，通过利用吸音材料来吸收和消除噪声，从而达到降低噪声水平的目的。

以下是吸声降噪常用的计算公式汇总：1.吸声系数:吸声系数代表了材料对声音的吸收能力，是评价吸音性能的重要指标。

一般用α表示，其取值范围从0到1、常见的吸声材料如纤维板、泡沫塑料等，其吸声系数可以通过实验测定或公式计算得出。

2.混合吸声系数:混合吸声系数是指多层噪声吸收材料组合的总吸声能力。

对于由N层吸声材料构成的吸声系统，混合吸声系数的计算公式如下：α=1-(1-α1)(1-α2)...(1-αN)其中，α1、α2、..、αN分别为各层吸声材料的吸声系数。

3.吸声量:吸声量是指单位面积的吸声材料吸收声能的能力。

一般用单位面积吸声系数（Sabine吸声度）或单位体积吸声系数（流量吸声度）来表示。

吸声量的计算公式如下：Sabine吸声度= α × S（单位面积吸声系数× 材料表面积）流量吸声度=α×V（单位体积吸声系数×材料体积）4.吸声背板的功效：吸声背板是指在墙面或天花板后面设置的一种材料，用于提高吸声效果。

吸声背板的功效通过增加声场中声能的损失来实现。

吸声背板的功效计算公式如下：L = 10 × log10(1 + (θ × α × D/λ))其中，L为吸声背板的功效（单位为dB），θ为吸声背板所占的背景面积比例（取值范围为0到1），α为吸声系数，D为吸声背板与声源的距离，λ为声波的波长。

5.吸声深度:吸声深度是指吸声材料对入射声波的吸收深度，是评价吸声材料吸音性能的重要指标之一、吸声深度的计算公式如下：d=0.163×(f/α)其中，d为吸声深度，f为入射声波的频率，α为吸声系数。

以上是吸声降噪中常用的计算公式汇总，可以根据具体情况选择适用的公式进行计算，以评估吸声材料的吸音性能以及吸声系统的效果。

课程设计吸声降噪一、教学目标本课程旨在让学生了解吸声降噪的原理和应用，掌握吸声材料的选择和降噪效果的评估方法。

通过本课程的学习，学生应能解释吸声降噪的基本概念，描述不同吸声材料的特性及其在实际工程中的应用，运用基本的计算方法评估降噪效果。

在技能目标方面，学生将能够运用吸声降噪原理解决实际问题，如设计简单的吸声结构，使用相关软件进行降噪效果模拟等。

通过课程学习，学生应培养解决实际问题的能力，提升科学思维和创新意识。

在情感态度价值观目标方面，本课程将引导学生认识到吸声降噪技术在环境保护和提高生活质量方面的重要性，培养学生的社会责任感和职业道德，激发他们对声学技术的兴趣和热情。

二、教学内容本课程的教学内容主要包括吸声降噪的基本原理、吸声材料的种类和特性、吸声结构的设计方法以及降噪效果的评估技术。

具体来说，第一部分将介绍声波的基本特性，吸声降噪的原理及其在工程中的应用。

第二部分将详细讲解不同类型的吸声材料，如多孔材料、纤维材料和金属吸声体等，以及它们的性能参数和适用场景。

第三部分将涉及吸声结构的设计方法，包括吸声体的大小、形状和布局等。

最后一部分将介绍降噪效果的评估方法，包括实验室测试和现场测量等。

三、教学方法为了提高学生的学习兴趣和主动性，本课程将采用多种教学方法。

包括课堂讲授，以讲解吸声降噪的基本概念和原理；案例分析，通过分析实际工程案例，让学生了解吸声降噪技术的应用；实验操作，通过实验室测试和现场测量，让学生亲手体验降噪效果的评估过程；小组讨论，鼓励学生就特定问题展开讨论，培养他们的团队合作能力。

四、教学资源为了支持教学内容和教学方法的实施，我们将准备一系列教学资源。

教材方面，将选用权威的声学教材，提供系统的吸声降噪知识。

参考书方面，将提供相关的技术规范和工程案例，供学生深入研究。

多媒体资料方面，将制作精美的PPT和教学视频，帮助学生更好地理解吸声降噪的原理和应用。

实验设备方面，将确保实验室的设备和材料齐全，为学生提供亲手实践的机会。

6.吸声处理技术课程教学基本要求：理解吸声系数、吸声量的定义及表达式，掌握多孔吸声材料和共振吸声结构的吸声机理、吸声特性及其影响因素，理解直达声场与混响声场的定义，扩散声场中的生能量密度与声压级，掌握混响时间的定义及表达式，吸声降噪量的表达式，具备运用吸声处理技术进行室内降噪的控制设计。

课程内容：吸声系数、吸声量的定义及表达式，无规入射吸声系数与垂直入射吸声系数的区别及相互转化关系，吸声材料的分类，多孔吸声材料的吸声机理、吸声特性，影响多孔吸声材料吸声性能的因素，薄膜共振吸声结构，薄板共振吸声结构，穿孔板共振吸声结构，微穿孔板共振吸声结构，空间吸声体，常用吸声材料的吸声系数，直达声场与混响声场的定义，扩散声场中的生能量密度与声压级，混响时间的定义及表达式，吸声降噪量的表达式，吸声设计及其应用。

吸声技术，就是利用吸声材料和吸声结构把入射到其表面上的声能量吸收掉，从而在传播途径上降低噪声。

众所周知，同一台机器，在室内（一般房间）开动要比室外开动响，原因是声源发出的声音遇到墙面、顶棚、地坪及其他物体时，都会发生反射现象。

当机器设备开动时，人们听到的声音出了机器设备发出的直达声外，还听到由这些表面多次来回反射而形成的反射声，也称混响声。

如果在室内顶棚和四壁安装吸声材料或悬挂吸声体，将室内反射声吸收掉一部分，室内噪声级将会降低。

吸声处理只降低反射声的影响，对直达声是无能为力的。

吸声降噪效果是有限的，其降噪量通常最多不会超过10分贝。

在实际生活中，我们经常有这样的感受，同样的噪声源所发出的噪声，在室内感受到的响度远比在室外感受到的响度大，这是因为我们在室内所接收到的噪声除了通过空气直接传来的直达声外，还包括室内各壁面（包括：墙壁、顶棚、地面及其它物体表面）经多次反射而来的反射声（混响声）。

这两种声音的叠加，使室内噪声强度增加了。

试验表明，由于反射声的缘故，可使室内噪声提高10～12dB 。

要想降低这种噪声的强度，就需要在房间的内表面（天花板、四周墙面）安装吸声材料，或在房间内悬挂空间吸声体，这样就会吸收掉部分反射声，使混响声减小。