三、多孔吸声材料吸声机理及相关参数
- 格式:ppt
- 大小:1.65 MB
- 文档页数:25
多孔吸声材料对低频声吸声性能比较差,因此往往采用共振吸声原理来解决低频声的吸收。
由于它的装饰性强,并有足够的强度,声学性能易于控制,故在建筑物中得到广泛的应用。
一、单个共振器1结构形式它是一个密闭的内部为硬表面的容器,通过一个小的开口与外面大气相联系的结构,称为核姆霍兹共振器。
单个共振器示意图2吸声原理单个共振器可看成由几个声学作用不同的声学元件所组成,开口管内及管口附件空气随声波而振动,是一个声质量元件;空腔内的压力随空气的胀缩而变化,是一个声顺元件;而空腔内的空气在一定程度内随声波而振动,也具有一定的声质量。
空气在开口壁面的振动摩擦,由于粘滞阻尼和导热的作用,会使声能损耗,它的声学作用是一个声阻。
当入射声波的频率接近共振器的固有频率时,孔颈的空气柱产生强烈振动,在振动过程中,由于克服摩擦阻力而消耗声能。
反之,当入射声波频率远离共振器固有频率时,共振器振动很弱,因此声吸收作用很小,可见共振器吸声系数随频率而变化,最高吸声系数出现在共振频率处。
3共振频率计算单个共振器对频率有较强选择性,共振频率f0可由下式求得:式中,c 为声速;S 为颈口面积,S=πr²;r 为颈口半径;V 为空腔体积;t为颈的深度,即板厚;d 为圆孔直径。
因为颈部空气柱两端附近的空气也参加振动,需要对t 进行修正,其修正值一般取0.8d。
二、穿孔板共振吸声结构1结构形式在各种薄板上穿孔并在板后设置空气层,必要时在空腔中加衬多孔吸声材料,可以组成穿孔板共振吸声结构,由于每个开口背后均有对应空腔,这一穿孔板结构即为许多并联的核姆霍兹共振器。
一般硬质纤维板、胶合板、石膏板、纤维水泥板以及钢板、铝板均可作为穿孔板结构的面板材料。
穿孔板共振吸声结构简图2吸声原理由于它是核姆霍兹共振器的组合,因此可看作是由质量和弹簧组成的一个共振系统。
当入射声波的频率和系统的共振频率一致时,穿孔板颈的空气产生激烈振动摩擦,加强了吸收效应,形成了吸收峰,使声能显著衰减;远离共振频率时,则吸收作用小。
多孔吸声材料的吸声原理及其分类一、多孔材料的吸声原理惠更斯原理:声源的振动引起波动,而波动的传播是由于介质中粒子之间的相互作用。
在连续介质中,任何一点的振动都会直接引起相邻颗粒的振动。
声波在空气中的传播符合其原理。
多孔吸声材料有许多微小的缝隙和连续的气泡,因此具有一定的透气性。
当声波入射到多孔材料表面时,主要有两种机制导致声波衰减:首先,声波产生的振动导致小孔或缝隙中的空气运动,导致与孔壁摩擦。
靠近孔壁和纤维表面的空气在孔壁的影响下不易移动。
由于摩擦力和粘滞力的作用,相当一部分声能转化为热能,从而衰减声波,减弱反射声,从而达到吸声的目的;其次,小孔中的空气和孔壁与光纤之间的热交换引起的热损失也会衰减声能。
此外,高频声波可以加速空隙间空气颗粒的振动速度,以及空气与孔壁之间的热交换。
这使得多孔材料具有良好的高频吸声性能。
二、多孔吸声材料的分类多孔吸声材料按其选材的柔顺程度分为柔顺性和非柔顺性材料,其中柔顺性吸声材料主要是通过骨架内部摩擦、空气摩擦和热交换来达到吸声的效果;非柔顺性材料主要靠空气的粘滞性来达到吸声的功能。
多孔吸声材料按其选材的物理特性和外观主要分为有机纤维材料,无机纤维材料,吸声金属材料和泡沫材料四大类。
1有机纤维材料早期使用的吸声材料主要是植物纤维制品,如棉麻纤维、毛毡、甘蔗纤维板、木纤维板、水泥木棉板、稻草板等有机天然纤维材料。
有机合成纤维材料主要是化学纤维,如腈纶棉、涤棉等。
这些材料在中高频范围内具有良好的吸声性能,但防火、防腐、防潮等性能较差。
此外,文献还研究了纺织纤维超高频声波的吸声性能,证明该纤维材料在超高频声波场中基本没有吸声效果。
无机纤维2无机纤维材料不断问世,如玻璃棉、矿渣棉和岩棉等。
这类材料不仅具有良好的吸声性能,而且具有质轻、不燃、不腐、不易老化、价格低廉等特性,从而替代了天然纤维的吸声材料,在声学工程中获得广泛的应用。
但无机纤维吸声材料存在性脆易断、受潮后吸声性能急剧下降、质地松软需外加复杂的保护材料等缺点。
多孔吸声材料的吸声机理多孔吸声材料是一种用于降低噪声和改善声学环境的材料。
它通过利用多孔材料的结构特点,使声波在材料内部发生多次反射、散射和吸收,从而起到吸声的作用。
多孔吸声材料的吸声机理主要包括孔隙结构、声波的传播和散射过程以及材料的吸声特性等方面。
多孔吸声材料的吸声机理与其孔隙结构有密切关系。
多孔材料的孔隙结构是指材料内部存在的孔隙的形状、大小、分布等特征。
这些孔隙可以分为连通和非连通两种类型。
连通孔隙是指孔隙之间存在通道,使声波能够在材料内部传播;非连通孔隙是指孔隙之间没有通道,声波无法在材料内部传播。
多孔吸声材料通常采用连通孔隙结构,因为它可以使声波在材料内部发生多次反射、散射和吸收,从而增强吸声效果。
声波在多孔吸声材料中的传播和散射过程也是吸声机理的重要方面。
当声波传播到多孔吸声材料中时,一部分声波会被材料吸收,转化为热能而消失;另一部分声波会在材料内部发生散射,改变传播方向。
这些散射和吸收过程导致声波能量的衰减,从而减少了声波的反射和传播,达到吸声的效果。
此外,多孔吸声材料的孔隙结构也会对声波的散射过程产生影响。
当声波的波长与孔隙的尺寸相当或接近时,声波会被孔隙阻挡或散射,增加了声波能量的损失,提高了吸声效果。
多孔吸声材料的吸声特性也是其吸声机理的重要方面。
多孔吸声材料的吸声特性是指材料对声波的吸收能力。
吸声特性取决于材料的吸声系数,即材料吸收声波能量的能力。
吸声系数越大,材料的吸声效果就越好。
多孔吸声材料的吸声特性与材料的孔隙率、孔隙结构、孔隙大小等因素密切相关。
孔隙率越高,孔隙结构越复杂,孔隙大小越适中,材料的吸声系数就越大,吸声效果就越好。
多孔吸声材料的吸声机理主要包括孔隙结构、声波的传播和散射过程以及材料的吸声特性等方面。
通过合理设计和选择多孔吸声材料的孔隙结构和材料特性,可以实现对声波的吸收和散射,从而达到降噪和改善声学环境的目的。
多孔吸声材料在建筑、交通工具、航空航天等领域有着广泛的应用前景,对提高人们的生活质量和工作环境起到了重要作用。
多孔吸声材料的吸声原理及其分类细孔共振是指当声波经过材料的孔隙时,会与孔隙之间的空气发生共振,产生摩擦阻尼和声能的转化。
这种共振现象能够有效地减弱声波的强度,达到吸声的效果。
细孔共振的吸声效果主要取决于孔隙的形状、大小和孔隙密度。
多次反射是指声波在材料内部的多个界面上反射多次,通过多次反射来达到吸声的效果。
当声波经过多次反射后,其能量会逐渐耗散和转化为热能,从而减弱声波的强度。
多次反射的吸声效果主要取决于材料的厚度和界面的形状。
根据多孔材料的吸声原理和结构特点,可以将多孔吸声材料分为以下几类:1.随机纤维状吸声材料:这类材料主要由纤维状的孔隙构成,例如纤维素纤维板和无纺布。
纤维状孔隙能够形成多次反射,吸收声波的能量。
2.泡沫吸声材料:这类材料主要由开放孔隙和半开放孔隙构成,例如泡沫塑料和多孔金属。
开放孔隙和半开放孔隙能够形成细孔共振,在各个频率范围内都有较好的吸声效果。
3.网状吸声材料:这类材料主要由网状结构和开放孔隙构成,例如玻璃纤维网和金属网。
网状结构能够形成多次反射,提高吸声效果。
4.颗粒吸声材料:这类材料主要由颗粒状孔隙构成,例如聚苯颗粒和矿物棉。
颗粒状孔隙能够形成多次反射,吸收声波的能量。
除了以上分类,还有一些复合结构的多孔吸声材料,例如细孔泡沫吸声材料和多孔复合材料。
这些材料通过不同结构的组合,能够在不同频率范围内实现更好的吸声效果。
总之,多孔吸声材料通过细孔共振和多次反射来吸收声波的能量,达到降低噪音和提高声学环境的效果。
根据材料的结构和吸声原理的不同,多孔吸声材料可以分为多种类型,每种类型都有其适用的场景和吸声效果。
多孔吸声材料多孔吸声材料是普遍应用的吸声材料,其中包括各种纤维材料:超细玻璃棉、离心玻璃棉、岩棉、矿棉等无机纤维,棉、毛、麻、棕丝、草质或木质纤维等有机纤维。
纤维材料很少直接以松散状使用,通常用胶黏剂制成毡片或板材,如玻璃棉毡(板)、岩棉板、矿棉板、木丝板、软质纤维板凳。
微孔吸声砖等也属于多孔吸声材料。
泡沫塑料,如果其中的空隙相互连通并通向外表,可作为多孔吸声材料。
一、多孔材料的吸声机理多孔吸声材料具有良好吸声性能的而原因,不是因为表面的粗糙,而是因为多孔材料具有大量内外两桶的微小空隙和空洞。
图12-1(a)表示了粗糙表面和多孔材料的差别。
那种认为粗糙墙面(如拉毛水泥)吸声好的概念是错误的。
当声波入射到多孔材料上,声波能顺着微孔进入材料的内部,引起空隙中空气的振动。
由于空气的黏滞阻力、空气与孔壁的抹茶和热传导作用等,使相当一部分声能转化为热能而被损耗。
因此,只有孔洞对外开口,孔洞之间互相连通,且孔洞深入材料内部,才可以有效地吸收声能。
这一点与某些隔热保温材料的要求不同。
如聚苯和部分聚氯乙烯泡沫塑料以及加气混凝土等材料,内部也有大量气孔,但大部分单个闭合,互补连通(见图12-1b),他们可以作为隔热温饱材料,但吸声小郭却不好。
二、影响多孔材料吸声系数的因素多孔材料一般对中高频声波具有良好的吸声。
影响和控制多孔材料吸声特性的因素,主要是材料的孔隙率、结构因子和空气流阻。
孔隙率是指材料中连通的空隙体积和材料总体积之比。
结构因子是有多孔材料结构特性所决定的物理量。
空气流阻反应了空气通过多孔材料阻力的大小。
三则中以空气阻留最为重要,它定义为:当稳定气流通过多孔材料时,材料两面的静压差和气流线速度之比。
单位厚度材料的流阻,称为“比流阻”。
当材料厚度不大时,比流阻越大,说明空气穿透两就小,牺牲性能就下降,但比流阻大小,声能因摩擦力、黏滞力而损耗的效率就低,吸声性能就会下降。
所以,多孔材料存在最佳流阻。
当材料厚度充分大,比流阻小,则吸声就打。
多孔性吸声材料介绍多孔性吸声材料是一种具有吸音效果的材料,通常由多个孔隙组成。
这些孔隙可以吸收和散射空气中的声波,从而减少噪音的传播。
多孔性吸声材料广泛用于建筑、交通工具、电子设备等领域,以提供更加宁静和舒适的环境。
原理多孔性吸声材料的吸声力学机制基于两个主要步骤:声波进入多孔材料并在其中传播,然后被吸收或散射。
当声波进入多孔材料时,它会从空气传导到材料的孔隙中。
在孔隙内部,声波将与孔壁相互作用,产生摩擦和振动。
这些振动通过材料的内部传播,导致能量损失。
此外,多孔材料的内部结构会引导声波在材料中散射,从而进一步减少能量传播。
根据孔隙的尺寸和排列方式,多孔性吸声材料可以实现对特定频率范围内的声波的吸收。
这是因为不同频率的声波与孔隙壁的相互作用方式不同。
选择合适的孔隙尺寸和材料结构可以使多孔性吸声材料在特定频率范围内具有更好的吸声效果。
材料特性多孔性吸声材料具有以下特点:1.吸声效果良好:多孔性结构使得材料能够吸收大量的声波能量,从而降低噪音的传播和反射。
2.轻量化:由于多孔结构可以减小材料的密度,多孔性吸声材料通常具有较低的重量,适合于需要减轻负荷的应用场合。
3.耐火性:多孔性吸声材料常采用耐火材料制成,能够在高温环境下保持其吸声性能。
4.耐久性:多孔性吸声材料通常具有较好的耐久性和抗老化性能,可长时间使用而不受损。
5.施工方便:多孔性吸声材料可以用于各种形状和尺寸的表面,易于安装和维护。
应用领域多孔性吸声材料的应用广泛,包括以下领域:在建筑领域中,多孔性吸声材料用于吸收室内噪音,改善声学环境。
常见的应用包括办公室、会议室、剧院、音乐厅等场所。
它们通常用于墙壁、天花板、地板和隔音门等位置。
交通工具多孔性吸声材料在汽车、火车、飞机和船舶等交通工具中广泛应用。
它们可以减少发动机、车轮和空气动力学噪音对车厢的影响,提供更加安静和舒适的乘坐体验。
电子设备多孔性吸声材料也可以用于减少电子设备产生的噪音。
例如,在计算机机箱中使用吸声材料可以降低风扇噪音,提供更加安静的工作环境。
工程材料之吸声材料吸声材料是指在一定程度上吸收由空气传递的声波能量的材料,广泛应用在音乐厅、影剧院、大会堂、语音室等的内部墙面、地面、天棚等部位。
适当采用吸声材料,能改善声波在室内传播的质量,获得良好的音响效果。
一、材料的吸声原理声音是由于物体的振动引起的,物体振动迫使临近的空气跟着振动而成为声波,并在空气介质中向四周传播。
声音在传播过程中,一部分由于声能随着距离的增大而扩散,另一部分则因空气分子的吸收而减弱。
声能的这种减弱现象,在室外空旷处尤为明显,但在室内,这种现象就不太明显,而主要是靠室内的墙壁、顶棚和地板等材料表面对声能的吸收来使声音减弱。
当声波遇到材料表面时,一部分被反射,一部分穿透材料,其余部分则被材料吸收。
材料的吸声性能除了与材料本身性质、厚度及材料的表面特征有关外,还与声音的频率及声音的入射方向有关。
为了全面反映材料的吸声性能,通常采用125Hz、250Hz、500Hz、1000Hz、2000Hz和4000Hz6个频率的吸声系数表示材料吸声的频率特征。
任何材料均能不同程度地吸收声音,通常把6个频率的平均吸声系数大于0.2的材料,称为吸声材料。
二、建筑上常用的吸声材料1.无机材料石膏板、水泥蛭石板、石膏砂浆(掺水泥玻璃纤维)水泥膨胀珍珠岩板、水泥砂浆、砖(清水墙面)2.有机材料软木板、木丝板、三合板、穿孔五合板、木花板、木质纤维板三、吸声材料的类型及其结构形式1.多孔性吸声材料多孔性吸声材料是比较常用的一种吸声材料,具有良好的中高频吸声性能。
多孔性吸声材料具有大量内外连通的微孔和连续的气泡,通气性良好。
当声波入射到材料表面时,声波很快地顺着微孔进入材料的内部,引起孔隙内的空气震动,由于摩擦、空气黏滞阻力和材料内部的热传导作用,使相当一部分声能转化为热能而被吸收。
多孔材料吸声的先决条件是声波易进入微孔,不仅在材料内部,在材料表面上也应当是多孔的。
材料的吸声性能与材料的表观密度和内部构造有关。