噪聲控制技術——吸聲2010032

1、第二章第二章 噪聲污染及其控制噪聲污染及其控制 第四節(jié) 噪聲控制技術吸聲 一一 室內(nèi)吸聲降噪三三 吸聲結構二二 一一 ( (一一) ) 吸聲系數(shù)吸聲系數(shù) ( (二二) ) 吸聲量吸聲量 ( (二二) ) 多孔吸聲材料多孔吸聲材料 n吸聲材料：能吸收消耗一定聲能的材料。 n吸聲系數(shù)：材料吸收的聲能（ ）與入射到 材料上的總聲能( )之比，即 (2-117) ( (一一) ) 吸聲系數(shù)吸聲系數(shù) a i E E a E i E 【討論討論】： 表示材料吸聲能力的大小， 值在01之 間， 值愈大，材料的吸聲性能愈好； 0，聲波 完全反射，材料不吸聲； 1，聲能全部被吸收。 吸聲系數(shù)的影響因素 材料的結

2、構 使用條件使用條件 聲波頻率聲波頻率 材料的性質(zhì) 聲波入射角聲波入射角 度度 【聲波頻率】 n同種吸聲材料對不同頻率的聲波具有不同的吸聲 系數(shù)。 n平均吸聲系數(shù) ：工程中通常采用125Hz、250 Hz、500 Hz、1000 Hz、2000 Hz、4000 Hz六個頻 率的吸聲系數(shù)的算術平均值表示某種材料的平均 吸聲系數(shù)。 n通常，吸聲材料 在0.2以上，理想吸聲材料 在0.5以上。 【入射吸聲系數(shù)】工程設計中常用的吸聲系數(shù)有 混響室法吸聲系數(shù)混響室法吸聲系數(shù)( (無規(guī)入射吸聲系數(shù)無規(guī)入射吸聲系數(shù)) ) n 駐波管法吸聲系數(shù)(垂直入射吸聲系數(shù)) n 應用：測量材料的垂直入射吸聲系數(shù) ，按

3、表2-11，將 換算為無規(guī)入射吸聲系數(shù) 。 T 0 0 0 T 0.10.10.20.20.30.30.40.40.50.50.60.60.70.70.80.80.90.9 0.250.250.400.400.500.500.600.600.750.750.850.850.900.900.980.981 1 0 T 表表2-11 與與 的換算關系的換算關系0 T 混響室法吸聲系數(shù)混響室法吸聲系數(shù)( (無規(guī)入射吸聲系數(shù)無規(guī)入射吸聲系數(shù)) ) ： n在混響室中，使不同頻率的聲波以相等幾率從在混響室中，使不同頻率的聲波以相等幾率從 各個角度入射到材料表面，測得的吸聲系數(shù)。各個角度入射到材料表面，測得

4、的吸聲系數(shù)。 n測試較復雜，對儀器設備要求高，且數(shù)值往往測試較復雜，對儀器設備要求高，且數(shù)值往往 偏差較大，但比較接近實際情況。偏差較大，但比較接近實際情況。 n在吸聲減噪設計中采用。在吸聲減噪設計中采用。 n駐波管法簡便、精確，駐波管法簡便、精確， 但與一般實際聲場不但與一般實際聲場不 符。符。 n用于測試材料的聲學用于測試材料的聲學 性質(zhì)和鑒定。性質(zhì)和鑒定。 n設計消聲器。設計消聲器。 駐波管法吸聲系數(shù)駐波管法吸聲系數(shù)( (垂直入射吸聲系數(shù)垂直入射吸聲系數(shù)) ) 駐波管法吸聲系數(shù)測試儀駐波管法吸聲系數(shù)測試儀 一一 ( (一一) ) 吸聲系數(shù)吸聲系數(shù) ( (二二) ) 吸聲量吸聲量 ( (二

5、二) ) 多孔吸聲材料多孔吸聲材料 定義：吸聲系數(shù)與吸聲面積的乘積 (2-108)(2-108) 式中 吸聲量，m2； 某頻率聲波的吸聲系數(shù)； 吸聲面積，m2。 ( (二二) ) 吸聲量（吸聲量（等效吸聲面積等效吸聲面積） AS A S 【注注】工程上通常采用吸聲量評價吸聲材料的 實際吸聲效果。 n總吸聲量：若組成室內(nèi)各壁面的材料不同，則 壁面在某頻率下的總吸聲量為 (2-109) 式中 第i種材料組成的壁面的吸聲量，m2； 第i種材料組成的壁面的面積，m2； 第i種材料在某頻率下的吸聲系數(shù)。 ( (二二) ) 吸聲量（吸聲量（等效吸聲面積等效吸聲面積） 11 nn iii ii AAS i

6、A i i S 一一 ( (一一) ) 吸聲系數(shù)吸聲系數(shù) ( (二二) ) 吸聲量吸聲量 ( (三三) ) 多孔吸聲材料多孔吸聲材料 ( (二二) ) 多孔吸聲材料多孔吸聲材料 KTV軟包阻燃吸聲材料軟包阻燃吸聲材料 多孔槽型木質(zhì)吸聲材料多孔槽型木質(zhì)吸聲材料 木絲板吸聲材料木絲板吸聲材料 木質(zhì)穿孔吸聲板木質(zhì)穿孔吸聲板 絲質(zhì)吸聲材料絲質(zhì)吸聲材料 混凝土復合吸聲型聲屏障混凝土復合吸聲型聲屏障 輕質(zhì)復合吸聲型聲屏障輕質(zhì)復合吸聲型聲屏障 吸聲門吸聲門 吸聲體吸聲體 吸聲罩吸聲罩 多孔吸聲材料多孔吸聲材料 n多孔吸聲材料是應用最廣泛的吸聲材料。多孔吸聲材料是應用最廣泛的吸聲材料。 n最初的多孔吸聲材料以

7、麻、棉、棕絲、毛發(fā)、最初的多孔吸聲材料以麻、棉、棕絲、毛發(fā)、 甘蔗渣等天然動植物纖維為主；甘蔗渣等天然動植物纖維為主； n目前則以玻璃棉、礦渣棉等無機纖維為主。目前則以玻璃棉、礦渣棉等無機纖維為主。 n吸聲材料可以是松散的，也可以加工成棉吸聲材料可以是松散的，也可以加工成棉 絮狀或粘結成氈狀或板狀。絮狀或粘結成氈狀或板狀。 1 1 吸聲原理吸聲原理 n聲波入射到多孔吸聲材料的表面時，部聲波入射到多孔吸聲材料的表面時，部 分聲波反射，部分聲波透入材料內(nèi)部微孔分聲波反射，部分聲波透入材料內(nèi)部微孔 內(nèi)，激發(fā)孔內(nèi)空氣與筋絡發(fā)生振動，空氣內(nèi)，激發(fā)孔內(nèi)空氣與筋絡發(fā)生振動，空氣 與筋絡之間的與筋絡之間的摩擦

8、阻力摩擦阻力使聲能不斷轉(zhuǎn)化為使聲能不斷轉(zhuǎn)化為 熱能而消耗；空氣與筋絡之間的熱能而消耗；空氣與筋絡之間的熱交換熱交換也也 消耗部分聲能，從而達到吸聲的目的。消耗部分聲能，從而達到吸聲的目的。 2.2.吸聲特性及影響因素吸聲特性及影響因素 特性特性: :高頻聲吸收效果好，低頻聲吸收效高頻聲吸收效果好，低頻聲吸收效 果差。果差。 原因原因：低頻聲波激發(fā)微孔內(nèi)空氣與筋絡的：低頻聲波激發(fā)微孔內(nèi)空氣與筋絡的 相對運動少，摩擦損小，因而聲能損失少，相對運動少，摩擦損小，因而聲能損失少， 而高頻聲容易使振動加快，從而消耗聲能而高頻聲容易使振動加快，從而消耗聲能 較多。所以較多。所以多孔吸收材料常用于高中頻噪多

9、孔吸收材料常用于高中頻噪 聲的吸收。聲的吸收。 吸聲性能的影響因素 厚度 孔隙率與密度 空腔空腔 使用環(huán)境使用環(huán)境 護面層護面層 厚度對吸聲性能的影響 圖圖2-15 不同厚度的超細玻璃棉的吸聲系數(shù)不同厚度的超細玻璃棉的吸聲系數(shù) 理論證明，若吸聲材料層背后理論證明，若吸聲材料層背后 為剛性壁面，最佳吸聲頻率出為剛性壁面，最佳吸聲頻率出 現(xiàn)在材料的厚度等于該頻率聲現(xiàn)在材料的厚度等于該頻率聲 波波長的波波長的1/41/4處。使用中，考慮處。使用中，考慮 經(jīng)濟及制作的方便，對于中、經(jīng)濟及制作的方便，對于中、 高頻噪聲，一般可采用高頻噪聲，一般可采用2 25cm5cm 厚的成形吸聲板；對低頻吸聲厚的成形

10、吸聲板；對低頻吸聲 要求較高時，則采用厚度為要求較高時，則采用厚度為5 5 10cm10cm的吸聲板。的吸聲板。 同種材料，厚度增加一倍，吸聲最佳頻同種材料，厚度增加一倍，吸聲最佳頻 率向低頻方向近似移動一個倍頻程率向低頻方向近似移動一個倍頻程 由實驗測試可知：由實驗測試可知： 厚度越大，低頻時吸聲系數(shù)越大；厚度越大，低頻時吸聲系數(shù)越大； 2000Hz2000Hz，吸聲系數(shù)與材料厚度無關；，吸聲系數(shù)與材料厚度無關； 增加厚度，可提高低頻聲的吸收效果，增加厚度，可提高低頻聲的吸收效果， 對高頻聲效果不大。對高頻聲效果不大。 n孔隙率：材料內(nèi)部的孔洞體積占材料總體積的 百分比。 n一般多孔吸聲材料

11、的孔隙率50%； n孔隙率增大，密度減小，反之密度增大； n一種多孔吸聲材料對應存在一個最佳吸聲性能 的密度范圍。 孔隙率與密度 【討論討論】密度太大或太小都會影響材料的吸聲性能。密度太大或太小都會影響材料的吸聲性能。 若厚度不變，增大多孔吸聲材料密度，可提高低中頻若厚度不變，增大多孔吸聲材料密度，可提高低中頻 的吸聲系數(shù)，但比增大厚度所引起的變化小，且高頻的吸聲系數(shù)，但比增大厚度所引起的變化小，且高頻 吸收會有所下降。吸收會有所下降。 n空腔：材料層與剛性壁之間一定距離的空氣層；空腔：材料層與剛性壁之間一定距離的空氣層； n吸聲系數(shù)隨腔深吸聲系數(shù)隨腔深D D（空氣層）增加而增加；（空氣層）增

12、加而增加； n空腔結構節(jié)省材料，比單純增加材料厚度更經(jīng)濟?？涨唤Y構節(jié)省材料，比單純增加材料厚度更經(jīng)濟。 空腔對吸聲性能的影響 圖圖2-16 背后空氣層厚度對吸聲性能的影響背后空氣層厚度對吸聲性能的影響 n多孔材料的吸聲系數(shù)隨空氣層厚度增加而增加，多孔材料的吸聲系數(shù)隨空氣層厚度增加而增加， 但增加到一定厚度后，效果不再繼續(xù)明顯增加。但增加到一定厚度后，效果不再繼續(xù)明顯增加。 n當腔深當腔深D D近似等于入射聲波的近似等于入射聲波的1/41/4波長時，吸聲系波長時，吸聲系 數(shù)數(shù)最大最大。 n當腔深為當腔深為1/21/2波長或其整倍數(shù)時，吸聲系數(shù)波長或其整倍數(shù)時，吸聲系數(shù)最小最小。 n一般推薦取腔深

13、為一般推薦取腔深為5 510cm10cm。 n天花板上的腔深可視實際需要及空間大小選取較天花板上的腔深可視實際需要及空間大小選取較 大的距離。大的距離。 空腔對吸聲性能的影響 n實際使用中，為便于固定和美觀，往往要對 疏松材質(zhì)的多孔材料作護面處理。 n護面層的要求： n良好的透氣性； n微穿孔護面板穿孔率應大于20%，否則會影響高頻 吸聲效果； n透氣性較好的紡織品對吸聲特性幾乎沒有影響。 n對成型多孔材料板表面粉飾時，應采用水質(zhì)涂料 噴涂，不宜用油漆涂刷，以防止涂料封閉孔隙。 護面層護面層對吸聲性能的影響對吸聲性能的影響 溫度溫度 濕度濕度 氣流氣流 使用環(huán)境使用環(huán)境對吸聲性能的影響對吸聲性

14、能的影響 l溫度引起聲速、波長溫度引起聲速、波長 及空氣粘滯性變化，及空氣粘滯性變化， 影響材料吸聲性能。影響材料吸聲性能。 l溫度升高，吸聲性能溫度升高，吸聲性能 向高頻方向移動；向高頻方向移動； l溫度降低則向低頻方溫度降低則向低頻方 向移動。向移動。 l通風管道和消聲器內(nèi)通風管道和消聲器內(nèi) 氣流易吹散多孔材料，氣流易吹散多孔材料， 吸聲效果下降；吸聲效果下降； l飛散的材料會堵塞管飛散的材料會堵塞管 道，損壞風機葉片；道，損壞風機葉片； l應根據(jù)氣流速度大小應根據(jù)氣流速度大小 選擇一層或多層不同選擇一層或多層不同 的護面層。的護面層。 l空氣濕度引起多孔材空氣濕度引起多孔材 料含水率變化

15、。料含水率變化。 l濕度增大，孔隙吸水量濕度增大，孔隙吸水量 增加，堵塞細孔，吸聲系增加，堵塞細孔，吸聲系 數(shù)下降，數(shù)下降，先從高頻開始。先從高頻開始。 l濕度較大環(huán)境應選用耐濕度較大環(huán)境應選用耐 潮吸聲材料。潮吸聲材料。 外墻保溫吸聲層外墻保溫吸聲層 保溫吸聲層保溫吸聲層 阻燃吸聲板阻燃吸聲板 羊毛阻燃吸聲板羊毛阻燃吸聲板 注意特殊的使用條件，如腐蝕、高溫或火焰等情況對多孔材料的影響。注意特殊的使用條件，如腐蝕、高溫或火焰等情況對多孔材料的影響。 第二章第二章 噪聲污染及其控制噪聲污染及其控制 第四節(jié) 噪聲控制技術吸聲 一一 室內(nèi)吸聲降噪三三 吸聲結構二二 n吸聲處理中常采用吸聲結構。吸聲處

16、理中常采用吸聲結構。 吸聲結構二二 ( (一一) )薄板共振吸聲結構薄板共振吸聲結構 ( (二二) )穿孔板共振吸聲結構穿孔板共振吸聲結構 ( (三三) )微穿孔板吸聲結構微穿孔板吸聲結構 n吸聲結構機理：吸聲結構機理：赫姆霍茲赫姆霍茲共振吸聲原理共振吸聲原理 n常用的吸聲結構常用的吸聲結構 圖圖2-17 2-17 薄板共振吸聲結構示意圖薄板共振吸聲結構示意圖 ( (一一) )薄板共振吸聲結構薄板共振吸聲結構 空氣層空氣層龍骨龍骨龍骨龍骨 3阻尼材料阻尼材料4薄板薄板 1剛性壁面剛性壁面 n機理：聲波入射引起薄板振動，薄板振動克服自身阻尼和 板-框架間的摩擦力，使部分聲能轉(zhuǎn)化為熱能而耗損。當入

17、 射聲波的頻率與振動系統(tǒng)的固有頻率相同時，發(fā)生共振，薄 板彎曲變形最大，振動最劇烈，聲能消耗最多。 n結構 入射聲波 薄金屬板、膠合板、 硬質(zhì)纖維板、石膏板等 n薄板共振吸聲結構的共振頻率 式中式中 板的面密度，板的面密度，kgkgm m2 2， ，其中，其中m m為板密為板密 度，度，kg/mkg/m3 3，t t為板厚為板厚,m,m； 板后空氣層厚度，板后空氣層厚度，。 【討論討論】 增大或增大或 增加，共振頻率下降。增加，共振頻率下降。 n 通常取薄板厚度通常取薄板厚度3 36mm6mm，空氣層厚度，空氣層厚度3 310mm10mm，共振，共振 頻率多在頻率多在8080300Hz300H

18、z之間，故一般用于低頻吸聲；之間，故一般用于低頻吸聲； n 吸聲頻率范圍窄，吸聲系數(shù)不高，約為吸聲頻率范圍窄，吸聲系數(shù)不高，約為0.20.20.50.5。 MD (2-110) 0 600 f MD M D Mmt 空氣層空氣層龍骨龍骨龍骨龍骨 3阻尼材料阻尼材料4薄板薄板 1剛性壁面剛性壁面 在薄板結構邊緣（板在薄板結構邊緣（板- -龍骨龍骨 交接處）填置能增加結構阻交接處）填置能增加結構阻 尼的軟材料，如泡沫塑料條、尼的軟材料，如泡沫塑料條、 軟橡皮、海綿條、毛氈等，軟橡皮、海綿條、毛氈等， 增大吸聲系數(shù)。增大吸聲系數(shù)。 在空腔中，沿框架四周在空腔中，沿框架四周 放置多孔吸聲材料，如放置多孔吸聲材料，如 礦棉、玻璃棉等。礦棉、玻璃棉等。 采用組合不同單元或不同腔采用組合不同單元或不同腔 深的薄板結構，或直接采用深的薄板結構，或直接采用 木絲板、草紙板等可吸收中、木絲板、草紙板等可吸收中、 高頻聲的板材，拓寬吸聲頻高頻聲的板材，拓寬吸聲頻 帶。帶。 一一 ( (一一) ) 吸聲系數(shù)吸聲系數(shù) ( (二二) ) 吸聲量吸聲量 (