建筑聲學(xué)_第三章吸音材料與吸聲結(jié)構(gòu)

1、1第三章吸聲材料與吸聲結(jié)構(gòu)2第一節(jié)吸聲材料第一節(jié)吸聲材料一、吸聲材料的作用、吸聲材料的作用、縮短和調(diào)整混響時(shí)間，、縮短和調(diào)整混響時(shí)間， 2、控制反射聲、控制反射聲、 3、消除回聲、消除回聲、 4、改善音質(zhì)，改變聲場分布、改善音質(zhì)，改變聲場分布、用于噪音控制、用于噪音控制3二、描述吸聲材料的特征量：二、描述吸聲材料的特征量：吸聲系數(shù)；吸聲系數(shù)； 描述吸聲材料吸聲性能的指標(biāo)：描述吸聲材料吸聲性能的指標(biāo)： 吸聲系數(shù)吸聲系數(shù) 注意：注意： 吸聲系數(shù)是一個與頻率有關(guān)的物吸聲系數(shù)是一個與頻率有關(guān)的物 理量。理量。 吸聲頻率特性；吸聲頻率特性； 材料的吸聲系數(shù)相對于頻率的特性曲線材料的吸聲系數(shù)相對于頻率的特

2、性曲線 或列表或列表 吸聲量（吸聲系數(shù)乘以吸聲面積）。吸聲量（吸聲系數(shù)乘以吸聲面積）。 4吸聲材料的選用原則：吸聲材料的選用原則：（1）、吸聲系數(shù)高；）、吸聲系數(shù)高；（2）、吸聲頻帶寬；）、吸聲頻帶寬；（3）、材料的耐久性好。）、材料的耐久性好。（4）、材料的裝飾性、防火防腐、防蟲）、材料的裝飾性、防火防腐、防蟲 駐、質(zhì)輕、防潮等。駐、質(zhì)輕、防潮等。5二、吸聲材料的分類二、吸聲材料的分類按吸聲機(jī)理分：按吸聲機(jī)理分：、多孔吸聲材料：、多孔吸聲材料：（）、纖維狀（礦棉，玻璃棉、麻、棉、（）、纖維狀（礦棉，玻璃棉、麻、棉、 毛、軟木）毛、軟木）（）、顆粒狀（泡沫混凝土）（）、顆粒狀（泡沫混凝土）（）

3、、泡沫狀（泡沫塑料）（）、泡沫狀（泡沫塑料）、共振吸聲材料：、共振吸聲材料：（1）、單腔共振吸聲；）、單腔共振吸聲； （2）、穿孔板；）、穿孔板；（3）、薄膜共振；）、薄膜共振；6 （4）、薄板共振；）、薄板共振； （5）、窄縫共振結(jié)構(gòu)）、窄縫共振結(jié)構(gòu)3、特殊吸聲結(jié)構(gòu)：、特殊吸聲結(jié)構(gòu)： （1）空間吸聲體）空間吸聲體 （2）尖劈）尖劈 （3）可變吸聲體）可變吸聲體4、有源吸聲（電子吸聲）。、有源吸聲（電子吸聲）。 7 吸聲材料的選用原則：吸聲材料的選用原則：（1）、吸聲系數(shù)高；）、吸聲系數(shù)高；（2）、吸聲頻帶寬；）、吸聲頻帶寬；（3）、材料的耐久性好。）、材料的耐久性好。（4）、材料的裝飾性、防

4、火防腐、防蟲駐、）、材料的裝飾性、防火防腐、防蟲駐、 質(zhì)輕、防潮等。質(zhì)輕、防潮等。8第二節(jié)、多孔吸聲材料第二節(jié)、多孔吸聲材料（一）材料特點(diǎn)：（一）材料特點(diǎn)：透氣性透氣性 材料具有大量內(nèi)外連通的微小間歇和連續(xù)材料具有大量內(nèi)外連通的微小間歇和連續(xù) 氣泡，具有通氣性。氣泡，具有通氣性。（二）吸聲原理：（二）吸聲原理： 當(dāng)聲波入射到材料表面時(shí)，很快順著微孔當(dāng)聲波入射到材料表面時(shí)，很快順著微孔 進(jìn)入材料內(nèi)部，引起空歇間的空氣振動，進(jìn)入材料內(nèi)部，引起空歇間的空氣振動， 由于摩擦使一部分聲能轉(zhuǎn)化為熱能而被吸由于摩擦使一部分聲能轉(zhuǎn)化為熱能而被吸 收。收。9 吸聲條件：吸聲條件： 聲波很容易進(jìn)入微孔內(nèi)。聲波很容

5、易進(jìn)入微孔內(nèi)。吸聲頻率特點(diǎn)：吸聲頻率特點(diǎn)： 對中高頻有很好的吸聲特性，對中高頻有很好的吸聲特性， 吸聲系數(shù)隨頻率的升高而增大。吸聲系數(shù)隨頻率的升高而增大。 在在500Hz以上可達(dá)到以上可達(dá)到0.50.9。（三）影響吸聲性能的因素：（三）影響吸聲性能的因素： 101、材料厚度的影響：、材料厚度的影響： 一般而言、厚度增加，低頻的吸聲效果提高，一般而言、厚度增加，低頻的吸聲效果提高，高頻影響不大。高頻影響不大。11幾種多孔材料的厚度：幾種多孔材料的厚度：玻璃棉、礦棉和巖棉玻璃棉、礦棉和巖棉 50100 mm吸聲阻燃泡沫塑料吸聲阻燃泡沫塑料 2050 mm礦棉吸聲板礦棉吸聲板 1225 mm纖維板纖

6、維板 1320 mm阻燃化纖毯和阻燃織物阻燃化纖毯和阻燃織物 3 10 mm毛氈毛氈122、材料密度的影響：、材料密度的影響： 在一定條件下、增大密度可以改善低中在一定條件下、增大密度可以改善低中 頻的吸聲性能；不同的材料存在不同的頻的吸聲性能；不同的材料存在不同的 最佳密度值最佳密度值133、材料后部空腔的影響材料后部空腔的影響：在材料后面設(shè)有一定空腔（空氣層），其作用相當(dāng)于加大材料的有效厚度。144、材料表面處理影響：、材料表面處理影響： 外飾面必須選用透氣性好的材料。外飾面外飾面必須選用透氣性好的材料。外飾面 的處理不能賭塞氣孔的處理不能賭塞氣孔。5、吸濕、吸水的影響、吸濕、吸水的影響6

7、、聲波入射的條件、聲波入射的條件15161718第三節(jié)、共振吸聲結(jié)構(gòu)第三節(jié)、共振吸聲結(jié)構(gòu) 一、一、 亥母霍茲共振器亥母霍茲共振器f0f吸聲特點(diǎn)質(zhì)量彈簧系統(tǒng)吸聲特點(diǎn)：吸聲特點(diǎn)：存在共振峰，共振峰處存在共振峰，共振峰處吸聲量最大，吸聲頻帶吸聲量最大，吸聲頻帶窄。窄。f0f吸聲特點(diǎn)阻力大阻力小19愛樂音樂廳亥姆霍茲共振器20212223吸聲原理：吸聲原理： 當(dāng)外界入射聲波頻率當(dāng)外界入射聲波頻率f和系統(tǒng)固有頻率和系統(tǒng)固有頻率f0相相 等時(shí)，孔徑等時(shí)，孔徑 中的空氣柱就由于共振而產(chǎn)生中的空氣柱就由于共振而產(chǎn)生 劇烈共振，在振動中，空氣劇烈共振，在振動中，空氣 柱和孔徑側(cè)壁柱和孔徑側(cè)壁 摩擦而消耗聲能。摩

8、擦而消耗聲能。吸聲頻率：吸聲頻率： f0 = c （S/(V（t+ )1/2/2 S_- 頸口的斷面積頸口的斷面積 V-空腔容積空腔容積 t-為細(xì)頸深度為細(xì)頸深度 開口末端修正量。開口末端修正量。24二、穿孔板吸聲結(jié)構(gòu)二、穿孔板吸聲結(jié)構(gòu) 1、構(gòu)造特點(diǎn)：、構(gòu)造特點(diǎn)： 由由 各種穿孔的薄板與他們背后的空氣層組各種穿孔的薄板與他們背后的空氣層組 成。它可看成由多個亥母霍茲共振腔組成。成。它可看成由多個亥母霍茲共振腔組成。 2、 吸聲頻率特點(diǎn)：吸聲頻率特點(diǎn)： 存在共振峰，在共振峰附近吸聲量最大。存在共振峰，在共振峰附近吸聲量最大。 一般吸收中一般吸收中 頻，與多孔材料結(jié)合使用吸收頻，與多孔材料結(jié)合使用

9、吸收 中高頻，背后留大空腔還能吸收低頻。中高頻，背后留大空腔還能吸收低頻。25吸聲頻率：吸聲頻率： f0 = c （P/(L（t+ )1/2/2 P- 穿孔率穿孔率 L-空腔容積空腔容積 t-為細(xì)頸深度為細(xì)頸深度 開口末端修正量。開口末端修正量。 P= Sk / Sz V= L Sz L=V / Sz26272829303、影響吸聲特性的因素：板厚、孔徑、穿孔、影響吸聲特性的因素：板厚、孔徑、穿孔 率空腔深度、板后是否填多孔材料。率空腔深度、板后是否填多孔材料。例：鋁穿孔板、石膏穿孔板、高壓水泥沖孔板等例：鋁穿孔板、石膏穿孔板、高壓水泥沖孔板等4、改善穿孔板的吸聲特性：、改善穿孔板的吸聲特性：

10、31在穿孔板后填多孔材料：在穿孔板后填多孔材料： 共振頻率向低頻方向移動，吸聲頻帶拓寬，共振頻率向低頻方向移動，吸聲頻帶拓寬， 吸聲系數(shù)提高。吸聲系數(shù)提高。雙層穿孔板：雙層穿孔板： 吸聲頻帶在吸聲頻帶在23個倍頻程內(nèi)得到較高的吸聲個倍頻程內(nèi)得到較高的吸聲 系數(shù)。系數(shù)。微穿孔板：微穿孔板： 孔徑在孔徑在1mm以下，板后無須加多孔材料即以下，板后無須加多孔材料即 可獲得好的吸聲效果。可獲得好的吸聲效果。3233第四節(jié)、薄板吸聲結(jié)構(gòu)第四節(jié)、薄板吸聲結(jié)構(gòu)：1、原理：、原理： 薄板結(jié)構(gòu)在聲波的作用下本身產(chǎn)生振動，震薄板結(jié)構(gòu)在聲波的作用下本身產(chǎn)生振動，震 動時(shí)板變形并與龍骨摩擦損耗，消耗聲能。動時(shí)板變形并

11、與龍骨摩擦損耗，消耗聲能。2、吸聲特點(diǎn)：、吸聲特點(diǎn)： 存在共振峰，當(dāng)聲波頻率與板的振動頻率相存在共振峰，當(dāng)聲波頻率與板的振動頻率相 吻合時(shí)發(fā)生共振，消耗聲能最多；共振峰在吻合時(shí)發(fā)生共振，消耗聲能最多；共振峰在 低頻范圍，對低頻有較好的吸低頻范圍，對低頻有較好的吸 聲特性。聲特性。例：膠合板（例：膠合板（10mm）、硬質(zhì)纖維板、石膏板、）、硬質(zhì)纖維板、石膏板、 金屬板等。金屬板等。34 薄膜吸聲結(jié)構(gòu)薄膜吸聲結(jié)構(gòu)上例中薄板用不透氣軟上例中薄板用不透氣軟 質(zhì)膜狀材料替代，對低質(zhì)膜狀材料替代，對低 頻也有較好的吸頻也有較好的吸 聲特聲特 性。性。35第五節(jié)第五節(jié) 其它吸聲結(jié)構(gòu)其它吸聲結(jié)構(gòu)一、織物簾幕吸

12、聲一、織物簾幕吸聲是多孔材料中的特例是多孔材料中的特例1、構(gòu)造：、構(gòu)造： 懸掛的紡織品與墻間保持一定距離懸掛的紡織品與墻間保持一定距離2、特性：、特性： 中高頻吸聲，且有吸聲峰值頻率中高頻吸聲，且有吸聲峰值頻率 吸聲系數(shù)隨打褶程度的增加而增加吸聲系數(shù)隨打褶程度的增加而增加 設(shè)置空腔后其吸聲性能有顯著的提高，設(shè)置空腔后其吸聲性能有顯著的提高， 對中高頻對中高頻 甚至低頻都具有一定的吸聲作用。甚至低頻都具有一定的吸聲作用。3、作用：、作用： 吸聲；吸聲； 軟隔斷，減小體積。軟隔斷，減小體積。364、影響織物、影響織物 吸聲的因素：吸聲的因素： 簾幕的材質(zhì)、簾幕的材質(zhì)、 單位面積的重量、單位面積的重

13、量、 打褶的狀況、打褶的狀況、 簾幕離剛性壁面的距離（空腔）。簾幕離剛性壁面的距離（空腔）。 織物簾幕后沒有空腔時(shí)，各種面密度織物簾幕后沒有空腔時(shí)，各種面密度 的簾幕吸聲性能差別很小。的簾幕吸聲性能差別很小。3738二、特殊吸聲結(jié)構(gòu)二、特殊吸聲結(jié)構(gòu)1、空間吸聲體、空間吸聲體 把吸聲材料或結(jié)構(gòu)懸掛在空間，使各個界面把吸聲材料或結(jié)構(gòu)懸掛在空間，使各個界面 全部暴露在空間中，稱之為空間吸聲體。全部暴露在空間中，稱之為空間吸聲體。1）、構(gòu)造：木制或金屬框架，透氣性好的）、構(gòu)造：木制或金屬框架，透氣性好的 飾面，內(nèi)填多孔材料。飾面，內(nèi)填多孔材料。392）、特點(diǎn)：）、特點(diǎn)： 、有效吸聲面大；、有效吸聲面大

14、； 、主要吸中高頻；、主要吸中高頻； 、安裝使用方便。、安裝使用方便。3）、使用要點(diǎn)：）、使用要點(diǎn)： 放置在聲能密度最大處，聲聚焦處放置在聲能密度最大處，聲聚焦處 當(dāng)墻面無法布置吸聲材料時(shí)常使用。當(dāng)墻面無法布置吸聲材料時(shí)常使用。 用于象體育館那樣的大空間控制混響用于象體育館那樣的大空間控制混響 時(shí)間和音質(zhì)缺陷，非常有效時(shí)間和音質(zhì)缺陷，非常有效 40414243444546474849505152532、可變吸聲結(jié)構(gòu)、可變吸聲結(jié)構(gòu) 可變方式：可變方式： （1）材料可變）材料可變 通過翻轉(zhuǎn)、升降、推拉等方式通過翻轉(zhuǎn)、升降、推拉等方式 （2）空間可變）空間可變5455565758十、有源吸聲（電子吸

15、聲）十、有源吸聲（電子吸聲）5960十一、吸聲尖劈 在中高頻范圍吸聲系數(shù)在0.99以上。注意尖劈的尺寸6162十二、人、家具、洞口和 空氣吸收注意注意:選用吸聲材料從聲學(xué)的角度應(yīng)考慮吸聲選用吸聲材料從聲學(xué)的角度應(yīng)考慮吸聲材料類型、材料類型、 構(gòu)造方法（材料厚度、空腔厚度、構(gòu)造方法（材料厚度、空腔厚度、龍骨間距等）、吸聲頻率特性、面層材料等龍骨間距等）、吸聲頻率特性、面層材料等因素因素。作業(yè)：敘述各種吸聲材料和吸聲體的吸聲頻作業(yè)：敘述各種吸聲材料和吸聲體的吸聲頻率特性和吸聲機(jī)理。率特性和吸聲機(jī)理。63十三、使用吸聲材料和結(jié)構(gòu)的常見錯誤十三、使用吸聲材料和結(jié)構(gòu)的常見錯誤 1、誤認(rèn)為表面凹凸不平就有

16、吸聲功能、誤認(rèn)為表面凹凸不平就有吸聲功能 2、誤認(rèn)為只要是軟包就有良好的吸聲性能。、誤認(rèn)為只要是軟包就有良好的吸聲性能。 吸聲材料的厚度至少要大于吸聲材料的厚度至少要大于10mm，要獲，要獲 得好的吸聲效果，厚度至少要大于得好的吸聲效果，厚度至少要大于50mm。 空腔的厚度應(yīng)大于空腔的厚度應(yīng)大于30mm。 3、誤認(rèn)為只要放置了吸聲材料就有吸聲效、誤認(rèn)為只要放置了吸聲材料就有吸聲效 果。果。 64653、誤認(rèn)為只要放置了吸聲材料就有吸聲效、誤認(rèn)為只要放置了吸聲材料就有吸聲效 果。果。4、在施工中破壞多孔材料表面或飾面材料、在施工中破壞多孔材料表面或飾面材料 的透聲性的透聲性（1）在多孔性吸聲材料

17、表面刷油漆或涂料）在多孔性吸聲材料表面刷油漆或涂料（2）由于刷膠等工序破壞飾面材料的透聲）由于刷膠等工序破壞飾面材料的透聲 性性（3）使用透聲性能差的面層材料）使用透聲性能差的面層材料665、誤認(rèn)為穿孔板都有良好的低頻吸聲性能、誤認(rèn)為穿孔板都有良好的低頻吸聲性能 穿孔板組合共振吸聲構(gòu)造，必須滿足：穿孔板組合共振吸聲構(gòu)造，必須滿足： 1）、板面必須有一定的穿孔率。孔必須）、板面必須有一定的穿孔率?？妆仨?穿透。穿透。 2）、板后必須有一定厚度的空腔）、板后必須有一定厚度的空腔 （大于（大于30mm)67空間吸聲體燈具實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書空間吸聲體燈具實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康囊?、?shí)驗(yàn)?zāi)康?通過空間吸聲體燈具的

18、制作和實(shí)驗(yàn)，使學(xué)生掌握吸聲材料的特性及用途，掌握燈具設(shè)計(jì)應(yīng)考慮的因素，同時(shí)通過實(shí)驗(yàn)使學(xué)生了解室內(nèi)聲環(huán)境和光環(huán)境，并了解空間吸聲體改變室內(nèi)聲環(huán)境和光環(huán)境的作用。二、空間吸聲體模型制作要求二、空間吸聲體模型制作要求 按教室光源形狀或其他光源形狀制作一個燈具模型，該燈具需具有空間吸聲體的吸聲功能，并考慮燈具對光源的有效利用，既考慮燈具效率，同時(shí)還應(yīng)考慮避免眩光。二、實(shí)驗(yàn)儀器二、實(shí)驗(yàn)儀器 聲源、聲級計(jì)、照度計(jì)68三、實(shí)驗(yàn)步驟和方法三、實(shí)驗(yàn)步驟和方法（一）教室未放吸聲燈具前1、關(guān)閉門窗，2、打開聲源，3、在教室選擇三點(diǎn)，每點(diǎn)離墻1.5米，用聲級計(jì)離地1.5米高測試A聲級，用照度計(jì)在桌面高度測試照度, 每點(diǎn)測試三組數(shù)據(jù).（二）在教室掛上吸聲燈具后 重復(fù)前述（一）的步驟四、實(shí)驗(yàn)記錄四、實(shí)驗(yàn)記錄1. 記錄測點(diǎn)分布圖；記錄教室特征記錄實(shí)