第3章 吸声材料与吸声结构

第10章建筑声学基本知识1. 声音的基本性质① 声波的绕射当声波在传播途径中遇到障板时，不再是直线传播，而是绕到障板的背后改变原来的传播方向，在 它的背后继续传播的现象。

② 声波的反射当声波在传播过程中遇到一块尺寸比波长大得多的障板时，声波将被反射。

③ 声波的散射（衍射）当声波传播过程中遇到障碍物的起伏尺寸与波长大小接近或更小时，将不会形成定向反射，而是声 能散播在空间中，这种现象称为散射，或衍射。

④ 声波的折射像光通过棱镜会弯曲，介质条件发生某些改变时，虽不足以引起反射，但声速发生了变化，声波传 播方向会改变。

这种由声速引起的声传播方向改变称之为折射。

白天向下弯曲 夜晚向上弯曲 顺风向下弯曲 逆风向上弯曲⑤ 声波的透射与吸收当声波入射到建筑构件（如顶棚，墙）时，声能的一部分被反射，一部分透过构件，还有一部分 由于构件的振动或声音在其内部传播时介质的摩擦或热传导而被损耗（吸收） 。

根据能量守恒定理：E ^E 1+E a +EE o ――单位时间入射到建筑构件上总声能； E 构件反射的声能； E .. 构件吸收的声能；E 透过构件的声能。

透射系数.=E / E o ；反射系数 =E / E o ；实际构件的吸收只是 E..，但从入射波和反射波所在空间考虑问题，常常定义吸声系数为：九=-EE oE o⑥ 波的干涉和驻波1. 波的干涉：当具有相同频率、相同相位的两个波源所发出的波相遇叠加时，在波重叠的区域内某些点处，振动始终彼此加强、而在另一些位置，振动始终互相削弱或抵消的现象。

2. 驻波：两列同频率的波在同一直线上相向传播时，可形成驻波。

点声源面芦源声:声盯一TH 动在弹性弁质中传播声波的传播特性厂声波的绕射声波波长越长绕射的现象越明显。

2. 声音的计量① 声功率指声源在单位时间内向外辐射的声能。

符号 W 。

单位：瓦（W ）或微瓦（丽）。

② 声强定义1：是指在单位时间内，改点处垂直于声波传播方向的单位面积上所通过的声能。

随着城市基础设施建设、房地产开发、随之而来的建筑噪音污染目前已成为影响群众日常生活，神经系统、内分泌系统等产而且还会加速建筑物和机械结构的老在目前建筑噪音污染严峻采用各种措施来降可改善星载通信机和地面站导弹、坦克、舰艇等各种武可减少武器系统遭受红外制在建筑物的墙壁、地毯、其目的是从从而提高建实现高水平的室内环境质量采用吸声材料可提为居住者提供更好的生活质量。

声学特性及其应用是一个涉在研究者的不断努力很大程度上满足了社会的需要，但仍未出现一种材料能够将不同频段的声波完全吸收。

要更好地提高吸声材料的吸声性能，应在多孔吸声机理与共振吸声机理相结合的基础上多做努力，通过多孔吸声材料与共振吸声材料的复合工艺研究，有效实现材料在高频、低频不同频段均具有高效的吸声性能。

同时，结合声波的自身特性，通过不同原料的混合以及不同工艺的组合，制备满足材料多样化性能要求的高效吸声材料。

本报告围绕吸声材料这一主题，针对建筑用吸声材料，主要介绍一些有发展前景的建筑用吸声材料和研究热点。

2　国内外吸声材料历史发展现状2.1　国内吸声材料历史发展现状我国从20世纪50年代起，特别是70年代以来，国内相继研制或引入国外先进的吸声材料和吸声结构，并应用于工程实践中，使吸声技术得到了快速发展，并于80～90年代从国外引进了先进工艺和设备。

如在上海、北京、山东、广州等省市从日本、美国、意大利等国家引进的用离心法大批量生产的玻璃棉毡、玻璃棉板、玻璃棉管壳等，具有许多优点，是高效保温、吸声、节能的材料。

这些防潮离心玻璃纤维取代了以往生产的超细玻璃棉、中级玻璃纤维板（酚醛玻璃棉板、沥青玻璃棉板等），在纤维性吸声材料中占半数左右的市场份额。

岩棉制品也属于纤维性吸声材料。

20世纪90年代，北京、南京等地从国外引进自动生产线生产岩棉板、岩棉缝板、岩棉保温带和岩棉管壳，表面再粘贴玻璃丝薄毡、网格布、铝箔、铁丝网等制成各种形状的吸声体。

目前，离心玻璃棉和岩棉吸声材料已广泛应用（上）陈红燕，陈小朝，刘蓉蓉（建筑材料工业技术情报研究所，北京100024）于剧场、电影院、礼堂、会议室、音乐厅、体育馆、演播厅、录音室等需要控制混响时间的建筑声学领域，同时也广泛应用于各种生产车间、动力站房、道路屏障等需要吸声降噪的噪声控制领域。

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。

建筑吸声材料和隔声材料在我们的日常生活中，无论是居住的房屋、工作的写字楼，还是休闲娱乐的场所，都离不开一个安静舒适的环境。

而建筑吸声材料和隔声材料在打造这样的环境中发挥着至关重要的作用。

先来说说吸声材料。

吸声材料的主要作用是吸收声音，减少声音的反射和混响，从而降低室内的噪声水平，提高声音的清晰度和舒适度。

常见的吸声材料有很多种，比如多孔吸声材料。

这类材料内部有大量微小的孔隙，声音进入孔隙后，会在孔隙内摩擦、转化为热能而被消耗掉。

像矿棉、玻璃棉、泡沫塑料等都属于多孔吸声材料。

还有纤维吸声材料，比如棉麻纤维、木质纤维等制成的板材或毡状物，它们通过纤维之间的摩擦和空气的粘滞阻力来吸收声音。

另外，共振吸声结构也是一种常见的吸声材料。

它是通过结构的共振来吸收特定频率的声音。

比如薄板共振吸声结构，就是在薄板后面设置空气层，当声音的频率与薄板的共振频率相同时，薄板就会发生强烈的振动，从而吸收声音。

还有穿孔板共振吸声结构，在穿孔板后面设置空气层，通过孔内空气柱的振动来吸收声音。

吸声材料在建筑中的应用非常广泛。

在会议室、报告厅等需要良好声学效果的场所，会使用大量的吸声材料来减少混响时间，提高语言清晰度。

在工厂车间、设备机房等噪声较大的地方，吸声材料可以降低噪声水平，改善工作环境。

在家庭装修中，使用吸声材料可以减少邻里之间的声音干扰，提高居住的舒适度。

接下来谈谈隔声材料。

隔声材料的主要作用是阻挡声音的传播，减少声音的透射。

它与吸声材料的工作原理不同，吸声材料是吸收声音，而隔声材料是反射和阻挡声音。

常见的隔声材料有实心砖、混凝土、钢板等。

这些材料的密度较大，声音在传播过程中遇到它们时，很难穿透过去。

隔声材料在建筑中的应用也很重要。

在住宅建筑中，为了减少外界噪声对室内的影响，会使用隔声性能好的墙体和门窗。

比如，采用双层中空玻璃的窗户，可以有效地阻挡外界的声音传入室内。

在医院、学校等对安静环境要求较高的场所，会使用隔声材料来分隔不同的区域，避免声音的相互干扰。

复合吸声材料—空间吸声体吸声尖劈摘要吸声材料是指具有较强的吸收声能、能有效减低噪声性能的材料。

其凭借自身的多孔性、薄膜作用或共振作用而对入射声能具有吸收作用。

根据其吸声机理，可将其分为多孔性吸声材料、共振吸声结构和由它们组成的复合吸声结构等。

空间吸声体及吸声尖劈作为两个比较特殊的吸声材料倍受人们的关注。

本文通过空间吸声体及吸声尖劈的结构、原理等，介绍到目前为止这两种复合吸声材料的应用状况。

关键词空间吸声体吸声尖劈引言随着科技的发展、社会的进步，噪声控制也逐渐走进人们的视野、吸引了人们的注意。

声学材料包括隔声材料、吸声材料、阻尼材料及其复合材料。

作为噪声控制中的一种——吸声材料，在其中也有着一定的除噪作用。

而且，越来越多的复合型吸声材料开始活跃在噪声及振动控制的各个领域。

1、吸声材料1.1吸声材料的定义及分类吸声材料是指具有较强的吸收声能、能有效减低噪声性能的材料。

其凭借自身的多孔性、薄膜作用或共振作用而对入射声能具有吸收作用。

吸声的种类有很多种，根据其吸声机理，可将其分为多孔性吸声材料、共振吸声结构和由它们组成的复合吸声结构等1.2吸声原理及选用声音源于物体的振动，它会引起邻近空气的振动而形成声波，并在空气介质中向四周传播。

当声音传入构件材料表面时，声能一部分被反射，一部分穿透材料，还有一部由于构件材料的振动或声音在其中传播时与周围介质摩擦，由声能转化成热能，声能被损耗，即通常所说声音被材料吸收。

选用吸声材料，首先应从吸声特性方面来确定合乎要求的材料，同时还要结合重量、防火、防潮、防蛀、强度、外观、建筑内部装修等要求，综合考虑进行选择。

[1]1.3多孔性吸声材料及共振材料1.3.1多孔性吸声材料1.3.1.1多孔性吸声材料的吸声机理与构造特征多孔吸声材料吸声是依靠声波在微细通道内传播过程中，空气分子振动时在微孔内与孔壁摩擦，空气中的粘滞损失使声能变为热能而不断损耗，同时，声波在多孔性吸声材料内经过多次反射而衰减。

（1）吸声系数定义：是表征吸声性能最常⽤的参数，它表征材料（结构）吸收的声能（包括透射的声能）和⼊射到材料（结构）声能的⽐值。

吸声系数和声波的⼊射条件、声波频率等因数有关。

（2）吸声系数的测量
吸声系数和声波的⼊射⽅向有很⼤关系，声波的⼊射⽅向不同，相应采⽤的吸声系数的测量⽅法也不同。

①垂直⼊射吸声系数：垂直⼊射是指声波垂直地⼊射到材料表⾯，实际上是⼀种特殊的⼊射情况，与实际情况有⼀定的差异。

垂直⼊射吸声系数通常采⽤驻波管法进⾏测量。

为声压极⼤值和声压极⼩值的⽐值，如果直接测量出声压极⼤值和声压极⼩值的声压级差，可以利⽤下列关系计算出⽐值N：，这种测量⽅法要保证在管内形成平⾯波，测试的频率应和管径相适应，即存在⼀个上限频率，对于圆形管道，它的上限频率为：。

为管道截⾯半径；为管内声速。

矩形管道，上限频率为：。

为管道尺⼨边长。

为了保证⾄少能测量⼀对声压极⼤值和声压极⼩值，驻波管的长度要满⾜测量最低频率的要求，即存在⼀个下限频率：。

为管道长度。

②⽆规⼊射吸声系数：⽆规⼊射是指声波从所有⽅向以相同的概率⼊射到材料的表⾯，和⼤多数实际情况⽐较接近。

⽆规⼊射吸声系数的测量采⽤混响室法，主要原理是根据混响室内放进吸声材料（或吸声结构）前后混响时间的变化来确定其吸声特性。

混响室的体积，应满⾜下列要求：，测量最低频率声波的波长。

在混响室测量的⽆规⼊射吸声系数可按下式计算：为混响室体积；未装试件时的混响时间；装试件时的混响时间；试件的总⾯积。

③垂直⼊射吸声系数和⽆规⼊射吸声系数的关系：在混响室法中，试件的安装可以模拟现场条件，能够较为确切地反映试件在房间内的吸声性能。