《物理污染控制》ppt課件

1、第第6章章 吸聲和室內(nèi)聲吸聲和室內(nèi)聲場場 1 吸聲資料構(gòu)造在噪聲控制工程中主要運用P66 吸聲吸聲資資料構(gòu)造被廣泛運用于噪聲控制工程和建筑聲料構(gòu)造被廣泛運用于噪聲控制工程和建筑聲學(xué)的學(xué)的廳廳堂音堂音質(zhì)質(zhì)控制中。在噪聲控制工程中主要運用控制中。在噪聲控制工程中主要運用為為： ： 1.縮縮短和短和調(diào)調(diào)整室內(nèi)混響整室內(nèi)混響時間時間，消除回聲，以改善室內(nèi)的，消除回聲，以改善室內(nèi)的聽聽聞聞條件；條件； 2.降低室內(nèi)噪聲聲降低室內(nèi)噪聲聲級級； ； 3.作作為為管道管道襯墊襯墊或消聲器件的原或消聲器件的原資資料，以降低通料，以降低通風(fēng)風(fēng)系系統(tǒng)統(tǒng)的噪聲；的噪聲； 4.在在輕質(zhì)輕質(zhì)隔聲構(gòu)造內(nèi)和隔聲罩內(nèi)外表作隔聲

2、構(gòu)造內(nèi)和隔聲罩內(nèi)外表作為輔為輔助助資資料，以料，以提高構(gòu)件的隔聲量。提高構(gòu)件的隔聲量。一、一、 吸聲性能吸聲性能評評價量價量P66 1.吸聲系數(shù)吸聲系數(shù) 吸聲系數(shù)是表征吸聲性能最常用的參數(shù)，它表征吸聲系數(shù)是表征吸聲性能最常用的參數(shù)，它表征資資料料構(gòu)造吸收的聲能包括透射的聲能和入射到構(gòu)造吸收的聲能包括透射的聲能和入射到資資料構(gòu)料構(gòu)造聲能的比造聲能的比值值。其定。其定義為義為： ：rEEEEEiiri1結(jié)論：結(jié)論：當完全反射時，當完全反射時，EiEr，那么，那么 0，無吸聲作用；，無吸聲作用；當沒有反射時，當沒有反射時，Er0，那么，那么1，表示完全吸收；，表示完全吸收；普通資料普通資料01， 越

3、大那么吸聲性能越好。越大那么吸聲性能越好。吸聲系數(shù)的丈量：吸聲系數(shù)的丈量： 吸聲系數(shù)和聲波的入射方向有很大的關(guān)系，吸聲系數(shù)和聲波的入射方向有很大的關(guān)系，聲波的入射方向不同，相聲波的入射方向不同，相應(yīng)應(yīng)采采樣樣的吸收系數(shù)的的吸收系數(shù)的丈量方法也不同。丈量方法也不同。 普通將聲波的入射分普通將聲波的入射分為為垂直入射、斜入射和垂直入射、斜入射和無無規(guī)規(guī)入射三種情況。常用的是垂直入射吸聲系入射三種情況。常用的是垂直入射吸聲系數(shù)和無數(shù)和無規(guī)規(guī)入射吸聲系數(shù)。入射吸聲系數(shù)。 丈量原理：聲丈量原理：聲頻頻信號信號發(fā)發(fā)生器生器帶動揚帶動揚聲器，在聲器，在駐駐波波管內(nèi)管內(nèi)輻輻射平面波，當平面波在管中前射平面波，

4、當平面波在管中前進進遇到端面遇到端面反射反射時時會會產(chǎn)產(chǎn)生一反射的平面波，構(gòu)成生一反射的平面波，構(gòu)成駐駐波，存在固波，存在固定的波腹和波定的波腹和波節(jié)節(jié)。 。測測出聲出聲壓壓極大極大值值和極小和極小值值，就可，就可以按下式以按下式進進展展計計算。算。minmaxminmaxPPSPPPPPPriri220/20/222010110414111LLirpISSpprr1垂直入射吸聲系數(shù)垂直入射吸聲系數(shù)駐波管法駐波管法P53 該法和實踐情況有一定的差距，但這種方法該法和實踐情況有一定的差距，但這種方法簡單、丈量樣品小，速度快，故有一定的運用價簡單、丈量樣品小，速度快，故有一定的運用價值和運用范圍。

5、運用的主要范圍是：資料吸聲性值和運用范圍。運用的主要范圍是：資料吸聲性能的鑒定和研討等。能的鑒定和研討等。留意：留意：(1).這這種方法要保種方法要保證證在管內(nèi)構(gòu)成平面波，在管內(nèi)構(gòu)成平面波，測試測試的最的最高高頻頻率率應(yīng)應(yīng)和管徑相和管徑相順應(yīng)順應(yīng)，即存在一個上限，即存在一個上限頻頻率。率。其上限其上限頻頻率率為為： ：Dcf84. 1式中：式中：c空氣中聲速，空氣中聲速，m/s D圓管直徑，圓管直徑，m L方管邊長，方管邊長，m 圓管：圓管：方管：方管：Lcf2(2).無規(guī)入射吸聲系數(shù)無規(guī)入射吸聲系數(shù)sP51 無規(guī)入射是指聲波從一切方向以一樣的概率入無規(guī)入射是指聲波從一切方向以一樣的概率入射到

6、資料的外表，和大多數(shù)實踐情況比較接近。射到資料的外表，和大多數(shù)實踐情況比較接近。運用范圍：噪聲控制工程和室內(nèi)聲學(xué)設(shè)計中作為運用范圍：噪聲控制工程和室內(nèi)聲學(xué)設(shè)計中作為設(shè)計根據(jù)。設(shè)計根據(jù)。 無規(guī)入射吸聲系數(shù)的丈量采用混響室法。主要無規(guī)入射吸聲系數(shù)的丈量采用混響室法。主要原理是根據(jù)混響室內(nèi)放進吸聲資料或吸聲構(gòu)造原理是根據(jù)混響室內(nèi)放進吸聲資料或吸聲構(gòu)造前后混響時間的變化來確定其吸收特性。前后混響時間的變化來確定其吸收特性。12113 .55TTcSVs按按測試規(guī)測試規(guī)范要求，混響室的體范要求，混響室的體積積普通普通應(yīng)應(yīng)大于大于200m3200m330和和的關(guān)系的關(guān)系 0：丈量簡單，省時，經(jīng)濟，可準確丈

7、量；：丈量簡單，省時，經(jīng)濟，可準確丈量； ：試件的安裝可以模擬現(xiàn)場條件，可以較為：試件的安裝可以模擬現(xiàn)場條件，可以較為準確的反映試件在房間內(nèi)的吸聲性能。但該法需準確的反映試件在房間內(nèi)的吸聲性能。但該法需求較大的試件，精細的丈量安裝，一定容積的混求較大的試件，精細的丈量安裝，一定容積的混響室。且丈量數(shù)據(jù)偏向較大。響室。且丈量數(shù)據(jù)偏向較大。0和和的關(guān)系復(fù)雜，通常的關(guān)系復(fù)雜，通常 0對于常用的多孔吸聲資料，它們的近似換算可對于常用的多孔吸聲資料，它們的近似換算可查表。查表。二二.平均吸聲系數(shù)平均吸聲系數(shù)P67 吸聲系數(shù)和聲波的入射條件、聲波吸聲系數(shù)和聲波的入射條件、聲波頻頻率等要素率等要素有關(guān)。通常

8、采用有關(guān)。通常采用頻頻率率為為125Hz、 、250Hz、 、500Hz、 、1000Hz、 、2000Hz、 、4000Hz的的這這六個六個頻頻率吸聲系率吸聲系數(shù)的算數(shù)的算術(shù)術(shù)平均平均值值來表示來表示資資料或構(gòu)造的吸聲性能。料或構(gòu)造的吸聲性能。當吸聲系數(shù)平均當吸聲系數(shù)平均值值大于大于0.2時時，稱，稱為為吸聲吸聲資資料。料。三三.降噪系數(shù)降噪系數(shù) 在噪聲控制在噪聲控制設(shè)計設(shè)計中，常用中，常用250Hz、 、500Hz、 、1000Hz、 、2000Hz四個四個頻頻率吸聲系數(shù)的平均率吸聲系數(shù)的平均值值做做計計算。算。這這個數(shù)個數(shù)值值稱稱為為吸聲吸聲資資料構(gòu)造的降噪系數(shù)料構(gòu)造的降噪系數(shù)NRC。四

9、四. 吸聲量吸聲量P67 吸聲量是吸聲系數(shù)乘以相應(yīng)的資料外表積，符號吸聲量是吸聲系數(shù)乘以相應(yīng)的資料外表積，符號為為A，單位為，單位為m2。 A=.SiiiSS 假假設(shè)設(shè)一個房一個房間間內(nèi)布置有幾種不同吸聲系數(shù)，不同面內(nèi)布置有幾種不同吸聲系數(shù)，不同面積積的的資資料料時時，常采用平均系數(shù)系數(shù)來，常采用平均系數(shù)系數(shù)來評評價整個房價整個房間間的的系數(shù)特性。系數(shù)特性。jiiASA吸聲量：以吸聲系數(shù)乘以相吸聲量：以吸聲系數(shù)乘以相應(yīng)應(yīng)的面的面積積，即，即為該資為該資料的吸料的吸聲量聲量空間吸聲體空間吸聲體P75 空空間間吸聲體是一種吸聲體是一種懸懸掛式的吸掛式的吸聲構(gòu)造。它不是和聲構(gòu)造。它不是和墻墻面等面等

10、剛剛性壁性壁面面組組合而成的吸聲構(gòu)造，而是自合而成的吸聲構(gòu)造，而是自成系成系統(tǒng)統(tǒng)，用于降低室內(nèi)噪聲或改，用于降低室內(nèi)噪聲或改善室內(nèi)的音善室內(nèi)的音質(zhì)質(zhì)條件。條件。 空空間間吸聲體的方式和安裝方式吸聲體的方式和安裝方式應(yīng)視應(yīng)視房房間間和面和面積積大小、運用性大小、運用性質(zhì)質(zhì)、聲源特性及裝、聲源特性及裝飾飾要求等要素要求等要素而定。而定。 空間吸收體通常由框架、護面層、吸聲資料空間吸收體通常由框架、護面層、吸聲資料組成。以板狀吸聲體構(gòu)造最簡單，運用最廣泛。組成。以板狀吸聲體構(gòu)造最簡單，運用最廣泛。 空空間間吸聲體通常由框架、吸聲體通常由框架、護護面面層層、吸聲、吸聲資資料等料等組組成。成。 1 .框

11、架：木材、角框架：木材、角鋼鋼、金屬型、金屬型資資料制成。料制成。 2 .護護面面層層： ：P20的穿孔板、的穿孔板、鋼鋼板網(wǎng)、塑料窗板網(wǎng)、塑料窗紗紗等。等。 3 .吸聲吸聲資資料：超料：超細細玻璃棉、巖棉、玻璃棉、巖棉、礦礦渣棉等多孔吸聲渣棉等多孔吸聲資資料。料。 空空間間吸聲體的吸聲特性用有效吸聲量吸聲體的吸聲特性用有效吸聲量A來表示。研來表示。研討闡討闡明，在板狀吸聲體明，在板狀吸聲體總總面面積積占房占房間間平平頂頂面面積積的的30-40時時吸聲效率最高。在吸聲效率最高。在實實踐工程中，普通取踐工程中，普通取40-60。 在在設(shè)計設(shè)計和安裝吸聲體和安裝吸聲體時時， ，應(yīng)綜應(yīng)綜合思索采光、

12、照明、通合思索采光、照明、通風(fēng)風(fēng)和和建筑裝建筑裝飾飾等多方面的功能要求。等多方面的功能要求。 吊掛吸聲體吊掛吸聲體時應(yīng)時應(yīng)留意以下原那么：留意以下原那么：懸懸掛面掛面積為積為廠房平廠房平頂頂面面積積的的25%左右，左右，實實踐踐為為3040%程度程度懸懸吊與垂直吊與垂直懸懸吊的降噪效果相差不大，可靈吊的降噪效果相差不大，可靈敏運用；敏運用；懸懸掛高度宜控制在廠房掛高度宜控制在廠房凈凈高的高的1/71/5處處； ；根據(jù)根據(jù)1/4波波長長的原理，可改善某些的原理，可改善某些頻頻率峰率峰值值的吸的吸收效果；收效果；分散分散懸懸掛比集中掛比集中懸懸掛效果好。掛效果好。二、吸聲資料的分類及性質(zhì)二、吸聲資

13、料的分類及性質(zhì) 當聲波入射到資料外表時，有一部分能量被資料吸當聲波入射到資料外表時，有一部分能量被資料吸收，從而引起聲能量的降低，這種景象稱為資料吸聲。收，從而引起聲能量的降低，這種景象稱為資料吸聲。大多數(shù)資料構(gòu)造都多少有一定的吸聲作用，但是大多數(shù)資料構(gòu)造都多少有一定的吸聲作用，但是通常僅對具有較高吸聲性能的資料構(gòu)造通常僅對具有較高吸聲性能的資料構(gòu)造0.2，可稱為吸聲資料構(gòu)造。，可稱為吸聲資料構(gòu)造。 吸聲資料構(gòu)造雖然方式眾多，但假設(shè)按其吸聲吸聲資料構(gòu)造雖然方式眾多，但假設(shè)按其吸聲機理來分類，可以分為多孔性吸聲資料和共振吸聲構(gòu)機理來分類，可以分為多孔性吸聲資料和共振吸聲構(gòu)造。造。1.多孔吸聲資料

14、1機理 進入多孔吸聲資料的聲波使資料的筋絡(luò)和氣泡等微觀構(gòu)造振動和相互作用，經(jīng)過介質(zhì)的粘滯性和熱傳導(dǎo)作用，使聲能轉(zhuǎn)化為熱能。2按照資料的物理性能和吸聲方式,吸聲資料分為:無機纖維資料:玻璃絲、玻璃棉、巖棉和礦渣棉等；有機纖維資料：棉、麻等植物纖維及木質(zhì)纖維制品，如軟質(zhì)纖維板、木絲板、棉絮、稻草等；泡沫資料：泡沫塑料、泡沫玻璃；吸聲建筑資料：各種具有微孔的泡沫吸聲磚、泡沫混凝土等資料。玻璃棉泡沫玻璃泡沫混凝土木絲板 3多孔吸聲多孔吸聲資資料必需具料必需具備備的條件的條件67 吸聲吸聲資資料的特點：松、散、料的特點：松、散、軟軟多孔吸聲多孔吸聲資資料物理特征：料物理特征：(a)資資料的孔隙料的孔隙對

15、對著外表開口；著外表開口； b孔孔相孔孔相連連； ； c孔隙深化孔隙深化資資料內(nèi)部。料內(nèi)部。4.定量斷定定量斷定 0.25.影響要素影響要素空氣流阻、孔隙率的影響空氣流阻、孔隙率的影響P68 資資料厚度料厚度d資資料密度料密度資資料背后空氣料背后空氣層層資資料料護護面面層層溫度和濕度溫度和濕度大多數(shù)多孔吸聲資料的吸收系數(shù)是隨著頻率的添加而添加，大多數(shù)多孔吸聲資料的吸收系數(shù)是隨著頻率的添加而添加，中、高頻區(qū)域的吸收性能普通要優(yōu)于低頻區(qū)域。添加資料的中、高頻區(qū)域的吸收性能普通要優(yōu)于低頻區(qū)域。添加資料的厚度可以有效改善中、低頻區(qū)域的吸收特性。厚度可以有效改善中、低頻區(qū)域的吸收特性。在中低頻范圍，容艱

16、苦的，吸聲系數(shù)要稍高一些；而在高頻在中低頻范圍，容艱苦的，吸聲系數(shù)要稍高一些；而在高頻區(qū)域其結(jié)果相反。每種資料都有一個最正確容重。單就厚度區(qū)域其結(jié)果相反。每種資料都有一個最正確容重。單就厚度和容重兩個要素比較，厚度對資料吸聲性能的影響要大于容和容重兩個要素比較，厚度對資料吸聲性能的影響要大于容重的影響。重的影響。 添加資料背后空氣層厚度可以有效改善中、低頻區(qū)域的吸收添加資料背后空氣層厚度可以有效改善中、低頻區(qū)域的吸收特性，其作用類似于添加資料厚度。當空腔添加到一定深度后特性，其作用類似于添加資料厚度。當空腔添加到一定深度后，吸聲系數(shù)不再明顯變化，吸聲系數(shù)不再明顯變化 。當資料背后空腔的深度等于

17、。當資料背后空腔的深度等于1/4波波長的奇數(shù)倍時，相應(yīng)的頻率可獲得最大的吸聲系數(shù)。當資料背長的奇數(shù)倍時，相應(yīng)的頻率可獲得最大的吸聲系數(shù)。當資料背后空腔的深度等于后空腔的深度等于1/2波長的奇數(shù)倍時，相應(yīng)的頻率吸聲系數(shù)最波長的奇數(shù)倍時，相應(yīng)的頻率吸聲系數(shù)最小。小。 多孔吸聲多孔吸聲資資料的吸聲特點料的吸聲特點1. 寬頻帶寬頻帶吸聲；吸聲；2. 中、高中、高頻頻吸聲效果吸聲效果較較好。好。 2.共振吸聲構(gòu)造共振吸聲構(gòu)造P71 與多孔吸聲資料相比，共振吸聲構(gòu)造普通吸聲的頻與多孔吸聲資料相比，共振吸聲構(gòu)造普通吸聲的頻率范圍較窄，具有峰值吸聲特性，但它的優(yōu)點是具有率范圍較窄，具有峰值吸聲特性，但它的優(yōu)點

18、是具有較好的低頻吸聲效果，吸聲的頻率容易控制，從而可較好的低頻吸聲效果，吸聲的頻率容易控制，從而可以彌補多孔吸收資料在低頻區(qū)域吸聲性能的缺乏。以彌補多孔吸收資料在低頻區(qū)域吸聲性能的缺乏。 1板共振吸聲構(gòu)造；板共振吸聲構(gòu)造； 2膜共振吸聲構(gòu)造；膜共振吸聲構(gòu)造； 3穿孔板吸聲構(gòu)造；穿孔板吸聲構(gòu)造； 4微穿孔板吸聲構(gòu)造。微穿孔板吸聲構(gòu)造。 板共振構(gòu)造板共振構(gòu)造膜共振構(gòu)造膜共振構(gòu)造1薄板共振吸聲構(gòu)造 將不透氣的薄板固定在將不透氣的薄板固定在剛剛性壁前一定性壁前一定間間隔隔處處， ，就構(gòu)成了板共振吸聲構(gòu)造。就構(gòu)成了板共振吸聲構(gòu)造。 吸聲機理：吸聲機理： 薄板和空氣薄板和空氣層層構(gòu)成的系構(gòu)成的系統(tǒng)統(tǒng)可以可

19、以視為視為一個由一個由質(zhì)質(zhì)量量塊塊和和彈彈簧簧組組成的振成的振動動系系統(tǒng)統(tǒng)。當入射聲波的。當入射聲波的頻頻率和系率和系統(tǒng)統(tǒng)固有固有頻頻率接近率接近時時，板就，板就產(chǎn)產(chǎn)生共振，由生共振，由此引起的內(nèi)部摩擦將聲能此引起的內(nèi)部摩擦將聲能轉(zhuǎn)換為熱轉(zhuǎn)換為熱能耗散掉。能耗散掉。其主要吸聲范其主要吸聲范圍圍在共振在共振頻頻率附近區(qū)域。率附近區(qū)域。 板共振吸聲構(gòu)造吸聲效果與共振板共振吸聲構(gòu)造吸聲效果與共振頻頻率和板的密度、率和板的密度、資資料的料的彈彈性系數(shù)、空氣性系數(shù)、空氣層層的厚度、構(gòu)造尺寸及安裝方的厚度、構(gòu)造尺寸及安裝方法等要素有關(guān)?？捎上率椒ǖ纫赜嘘P(guān)?？捎上率竭M進展展計計算：算：DMcMKDMcf0

20、200202121其中：空氣密度； M0薄板的面密度； D薄板后空腔的深度； c空氣中的聲速 K構(gòu)造的剛度要素。結(jié)論：1.添加板的面密度和空氣層厚度，可以使構(gòu)造的共振頻率向低頻挪動。在工程中，普通常用的板共振構(gòu)造的共振頻率處于80-300Hz的頻率范圍，吸聲系數(shù)可到達0.2-0.52.薄板共振吸聲頻率范圍很窄，只能作為以共振頻率附近頻域為主要吸聲范圍的構(gòu)造。處理方法：方法1：采用密度很小的薄板進展多層組合；方法2：在空腔中填充多孔資料。2薄膜共振吸聲構(gòu)造薄膜共振吸聲構(gòu)造P71 機理：同板共振吸聲構(gòu)造機理：同板共振吸聲構(gòu)造 資料：吸聲構(gòu)造中所用到的膜狀資料，是指剛資料：吸聲構(gòu)造中所用到的膜狀資料

21、，是指剛性很小、沒有透氣性、受力拉張后具有彈性的資性很小、沒有透氣性、受力拉張后具有彈性的資料。如塑料膜、帆布等。料。如塑料膜、帆布等。 影響要素：系統(tǒng)的共振頻率和膜的密度、空氣影響要素：系統(tǒng)的共振頻率和膜的密度、空氣層的厚度及膜所受的張力有關(guān)。當膜處于松弛的層的厚度及膜所受的張力有關(guān)。當膜處于松弛的形狀下時，其共振頻率為：形狀下時，其共振頻率為：DMDMcf00206021 特點：膜共振吸聲構(gòu)造主要用于中頻范圍的特點：膜共振吸聲構(gòu)造主要用于中頻范圍的吸聲，共振頻率普通在吸聲，共振頻率普通在200-1000Hz范圍內(nèi)。范圍內(nèi)。吸聲系數(shù)普通為吸聲系數(shù)普通為0.3-0.4。非常薄的膜共振構(gòu)。非常薄

22、的膜共振構(gòu)造的吸聲頻率可處于高頻范圍。在適用中，為造的吸聲頻率可處于高頻范圍。在適用中，為改善吸聲性能，可在其背后空氣層內(nèi)充填多孔改善吸聲性能，可在其背后空氣層內(nèi)充填多孔資料。資料。3單腔共振吸聲構(gòu)造單腔共振吸聲構(gòu)造 單腔共振吸聲構(gòu)單腔共振吸聲構(gòu)造由一個剛性容造由一個剛性容器和一個連通外器和一個連通外界的頸口組成。界的頸口組成。 特點：該構(gòu)造吸聲頻率較窄，具有較強的頻特點：該構(gòu)造吸聲頻率較窄，具有較強的頻率選擇性。多用于低頻噪聲的吸收。普通情況率選擇性。多用于低頻噪聲的吸收。普通情況下，是多個共振腔組合運用，經(jīng)過調(diào)理各腔的下，是多個共振腔組合運用，經(jīng)過調(diào)理各腔的構(gòu)造尺寸來順應(yīng)不同頻率的吸收。構(gòu)造尺寸來順應(yīng)不同頻率的吸收。4穿孔板共振吸聲構(gòu)造穿孔板共振吸聲構(gòu)造(P72) 在板材上，以一定的孔徑和在板材上，以一定的孔徑和穿孔率打上孔，背后留有一定穿孔率打上孔，背后留有一定厚度的空氣層，即為穿孔板共厚度的空氣層，即為穿孔板共振吸聲構(gòu)造。振吸聲構(gòu)造。 穿孔板共振吸聲構(gòu)造的吸聲穿孔板共振吸聲構(gòu)造的吸聲特性取決于穿孔板的厚度、孔特性取決于穿孔板的厚度、孔徑、穿孔率、板后的空氣層厚徑