教學(xué)第七章吸聲和室內(nèi)聲場課件

第七章吸聲和室內(nèi)聲場

吸聲是噪聲污染控制的一種重要手段；在噪聲污染控制工程設(shè)計(jì)中，常利用吸聲材料吸收聲能量來降低室內(nèi)噪聲。第七章吸聲和室內(nèi)聲場1室內(nèi)噪聲的來源：通過空氣傳來的直達(dá)聲室內(nèi)各墻壁面反射回來的混響聲室內(nèi)噪聲的來源：通過空氣傳來的直達(dá)聲2室內(nèi)混響聲對(duì)環(huán)境的影響：混響使室內(nèi)噪聲級(jí)增加，如一列火車進(jìn)入隧道以后的噪聲級(jí)比行駛在空曠的野外可高出5-10dB;混響對(duì)聽覺的干擾；室內(nèi)混響聲對(duì)環(huán)境的影響：混響使室內(nèi)噪聲級(jí)增加，如一列火車進(jìn)入3一、吸聲材料多孔性吸聲材料（針對(duì)高頻噪聲控制）材料特征：內(nèi)部有許多小孔，并與材料表面相通，具有通氣性。吸聲機(jī)理：聲波投射到多孔材料表面時(shí)，部分投入的聲波與纖維或顆粒表面產(chǎn)生內(nèi)摩擦（摩擦力來自空氣的壓縮、膨脹），部分聲能轉(zhuǎn)變成熱能，從而使聲音的能量減小。一、吸聲材料多孔性吸聲材料（針對(duì)高頻噪聲控制）4多孔性吸聲材料分類：無機(jī)纖維（如玻璃棉、巖棉等）有機(jī)纖維（如植物纖維、木質(zhì)纖維等）泡沫材料（如泡沫塑料、泡沫混凝土等）吸聲建筑材料（如微孔吸聲磚）多孔性吸聲材料分類：無機(jī)纖維（如玻璃棉、巖棉等）5共振吸聲結(jié)構(gòu)（針對(duì)低頻噪聲控制）材料特征：薄膜或薄板表面穿孔吸聲機(jī)理：應(yīng)用共振原理1）聲音與薄板（薄膜）固有頻率產(chǎn)生共振2）聲音與板后空腔氣室空氣產(chǎn)生共振共振吸聲結(jié)構(gòu)（針對(duì)低頻噪聲控制）6共振吸聲結(jié)構(gòu)的分類微穿孔板吸聲結(jié)構(gòu)（小于1mm微孔）穿孔板共振吸聲結(jié)構(gòu)（共振腔結(jié)構(gòu)）薄板或薄膜吸聲結(jié)構(gòu)（材料本身產(chǎn)生共振）共振吸聲結(jié)構(gòu)的分類微穿孔板吸聲結(jié)構(gòu)（小于1mm微孔）7二、吸聲特性的描述1）吸聲系數(shù)：a代替τI當(dāng)a＝0時(shí)，無吸聲當(dāng)a＝1時(shí)，完全吸收，無聲能反射二、吸聲特性的描述1）吸聲系數(shù)：a代替τI81）吸聲系數(shù)a是頻率的函數(shù)，為研究問題方便，常用中心頻率為125，250，500，1000，2000，4000Hz的吸聲系數(shù)的平均值，稱為平均吸聲系數(shù)1）吸聲系數(shù)a是頻率的函數(shù)，為研究問題方便，常用中心頻率為192）吸聲量：A：材料的總吸聲量Si：材料i的吸聲表面積(m2)可推知，吸聲量A的單位是m22）吸聲量：A：材料的總吸聲量102）駐波管法基于振幅合成,產(chǎn)生駐波時(shí):駐波比n波腹：波節(jié)：三、吸聲系數(shù)的測量1)混響室法（第四節(jié)中詳細(xì)講）2）駐波管法基于振幅合成,產(chǎn)生駐波時(shí):駐波比n波腹：波節(jié)11聲強(qiáng)系數(shù)與聲壓系數(shù)之間為平方關(guān)系，即：由于a代替τI得到：聲強(qiáng)系數(shù)與聲壓系數(shù)之間為平方關(guān)系，即：由于a代替τI得到：12比較兩種吸聲測量方法可知：基于聲音傳播方向的無規(guī)則性，混響室法測得的吸聲系數(shù)更接近材料的實(shí)際應(yīng)用環(huán)境；但測定吸聲系數(shù)較困難，兩種方法測定的吸聲系數(shù)可以進(jìn)行換算（書中121頁，表7-1）。比較兩種吸聲測量方法可知：13第二節(jié)多孔材料的吸聲機(jī)理和影響吸聲性能的因素第二節(jié)多孔材料的吸聲機(jī)理和影響吸聲性能的因素14一、吸聲機(jī)理由于當(dāng)Zsm（材料聲阻抗率）與ρc相等時(shí)，a＝1，說明材料將聲音完全吸收，但在實(shí)際應(yīng)用中不可能。理想吸聲材料要求其聲阻抗率接近于空氣的特性阻抗率。壓縮、膨脹、摩擦、產(chǎn)熱降低聲音能量一、吸聲機(jī)理由于當(dāng)Zsm（材料聲阻抗率）與ρc相等15二、影響吸聲性能的因素材料的厚度材料的密度材料層于剛性面間的空氣層護(hù)面層（多應(yīng)用于多孔疏松材料）空間吸聲體（室內(nèi)懸掛吸聲體）二、影響吸聲性能的因素材料的厚度16A：材料厚度多孔材料對(duì)高頻率聲音吸聲效果明顯，即在高頻區(qū)吸聲系數(shù)較大；多孔材料對(duì)低頻率聲音吸聲效果差，即在低頻區(qū)吸聲系數(shù)較小；隨著材料厚度的增加，吸聲最佳頻率向低頻方向移動(dòng)；厚度每增加1倍，最大吸收頻率向低頻方向移動(dòng)一個(gè)倍頻程；材料厚度（最佳吸收頻率下的波長）當(dāng)聲音頻率大于500Hz時(shí)，吸聲系數(shù)與厚度無關(guān)。A：材料厚度多孔材料對(duì)高頻率聲音吸聲效果明顯，即在高頻區(qū)吸聲17B：材料密度（容重）隨著材料密度的增大，最大吸收系數(shù)amax向低頻方向移動(dòng).B：材料密度（容重）隨著材料密度的增大，最大吸收系數(shù)amax18C：空氣層即：材料層與剛性面間的空氣層；當(dāng)空氣層厚度d=1/4λ時(shí)，吸聲系數(shù)a最大；對(duì)于低頻率聲音來說，λ較大，空氣層厚度也要加大，在工程上增加空氣層厚度不太合適(對(duì)于房頂可適當(dāng)增加空氣層的厚度)，一般5-10cm。C：空氣層即：材料層與剛性面間的空氣層；19D：護(hù)面層多孔材料疏松，無法固定，不美觀，需表面覆蓋護(hù)面層，如護(hù)面穿孔板，織物或網(wǎng)紗等；穿孔率（P），即穿孔總面積與未穿孔總面積的比值，穿孔率越大，對(duì)中高頻率聲音吸收效果越好，穿孔率越小，對(duì)低頻吸收效果越好。D：護(hù)面層多孔材料疏松，無法固定，不美觀，需表面覆蓋護(hù)面層，20穿孔率的計(jì)算：1）當(dāng)圓孔為正方形排列時(shí)2）當(dāng)孔為等邊三角形排列時(shí)穿孔率的計(jì)算：1）當(dāng)圓孔為正方形排列時(shí)213）當(dāng)孔為平行狹縫時(shí)穿孔率計(jì)算：3）當(dāng)孔為平行狹縫時(shí)穿孔率計(jì)算：22E：空間吸聲體即：將吸聲體懸掛在室內(nèi)對(duì)聲音進(jìn)行多方位吸收；吸聲體投影面積與懸掛平面投影面積的比值約等于40％時(shí)，對(duì)聲音的吸聲效率最高；該法節(jié)省吸聲材料，對(duì)工廠、企業(yè)的吸聲降噪比較適用。E：空間吸聲體即：將吸聲體懸掛在室內(nèi)對(duì)聲音進(jìn)行多方位吸收；23第二節(jié)共振吸聲結(jié)構(gòu)分類與吸聲原理一、共振吸聲結(jié)構(gòu)分類薄板或薄膜共振吸聲結(jié)構(gòu)單空腔共振吸聲體穿孔薄板共振吸聲體第二節(jié)共振吸聲結(jié)構(gòu)分類與吸聲原理一、共振吸聲結(jié)構(gòu)分類薄板241）薄板（膜）共振吸聲結(jié)構(gòu)基于空氣的體積彈性量為ρc2

假設(shè)空腔厚為L，則彈性系數(shù)根據(jù)彈簧振子共振頻率代入得到：其中：M：薄板面密度,Kg/m2L:空腔厚度，cmf:Hzρ:空氣密度1）薄板（膜）共振吸聲結(jié)構(gòu)基于空氣的體積彈性量為ρc2其中：25薄板共振吸聲結(jié)構(gòu)的應(yīng)用范圍：薄膜吸聲結(jié)構(gòu)的共振頻率通常在200-1000Hz范圍，最大吸聲系數(shù)約為0.3-0.4，一般作為中頻范圍的吸聲材料。當(dāng)薄板固定在剛性面骨架上時(shí)，薄板和板后的封閉空氣層，也構(gòu)成振動(dòng)系統(tǒng)，其共振頻率按書中P.128－7-8公式計(jì)算，其中K與板的彈性、骨架構(gòu)造、安裝情況有關(guān)。薄板共振吸聲結(jié)構(gòu)的應(yīng)用范圍：262）單腔共振吸聲體共振吸收頻率：其中：S：孔面積，m2V：空腔體積，m3t：孔深度，mδ：孔口修正量，mt+δ為有效頸長，對(duì)于直徑為d的圓孔，δ＝πd/42）單腔共振吸聲體共振吸收頻率：其中：273）穿孔薄板共振吸聲體（多腔共振吸聲體）假設(shè)：S：每各孔面積,m2A：共振單元薄板面積,m2D：空氣層厚度，m則穿孔率P＝S/A，每個(gè)共振腔體積V＝AD其共振頻率為3）穿孔薄板共振吸聲體（多腔共振吸聲體）假設(shè)：S：每各孔面積28第七章吸聲和室內(nèi)聲場

吸聲是噪聲污染控制的一種重要手段；在噪聲污染控制工程設(shè)計(jì)中，常利用吸聲材料吸收聲能量來降低室內(nèi)噪聲。第七章吸聲和室內(nèi)聲場29室內(nèi)噪聲的來源：通過空氣傳來的直達(dá)聲室內(nèi)各墻壁面反射回來的混響聲室內(nèi)噪聲的來源：通過空氣傳來的直達(dá)聲30室內(nèi)混響聲對(duì)環(huán)境的影響：混響使室內(nèi)噪聲級(jí)增加，如一列火車進(jìn)入隧道以后的噪聲級(jí)比行駛在空曠的野外可高出5-10dB;混響對(duì)聽覺的干擾；室內(nèi)混響聲對(duì)環(huán)境的影響：混響使室內(nèi)噪聲級(jí)增加，如一列火車進(jìn)入31一、吸聲材料多孔性吸聲材料（針對(duì)高頻噪聲控制）材料特征：內(nèi)部有許多小孔，并與材料表面相通，具有通氣性。吸聲機(jī)理：聲波投射到多孔材料表面時(shí)，部分投入的聲波與纖維或顆粒表面產(chǎn)生內(nèi)摩擦（摩擦力來自空氣的壓縮、膨脹），部分聲能轉(zhuǎn)變成熱能，從而使聲音的能量減小。一、吸聲材料多孔性吸聲材料（針對(duì)高頻噪聲控制）32多孔性吸聲材料分類：無機(jī)纖維（如玻璃棉、巖棉等）有機(jī)纖維（如植物纖維、木質(zhì)纖維等）泡沫材料（如泡沫塑料、泡沫混凝土等）吸聲建筑材料（如微孔吸聲磚）多孔性吸聲材料分類：無機(jī)纖維（如玻璃棉、巖棉等）33共振吸聲結(jié)構(gòu)（針對(duì)低頻噪聲控制）材料特征：薄膜或薄板表面穿孔吸聲機(jī)理：應(yīng)用共振原理1）聲音與薄板（薄膜）固有頻率產(chǎn)生共振2）聲音與板后空腔氣室空氣產(chǎn)生共振共振吸聲結(jié)構(gòu)（針對(duì)低頻噪聲控制）34共振吸聲結(jié)構(gòu)的分類微穿孔板吸聲結(jié)構(gòu)（小于1mm微孔）穿孔板共振吸聲結(jié)構(gòu)（共振腔結(jié)構(gòu)）薄板或薄膜吸聲結(jié)構(gòu)（材料本身產(chǎn)生共振）共振吸聲結(jié)構(gòu)的分類微穿孔板吸聲結(jié)構(gòu)（小于1mm微孔）35二、吸聲特性的描述1）吸聲系數(shù)：a代替τI當(dāng)a＝0時(shí)，無吸聲當(dāng)a＝1時(shí)，完全吸收，無聲能反射二、吸聲特性的描述1）吸聲系數(shù)：a代替τI361）吸聲系數(shù)a是頻率的函數(shù)，為研究問題方便，常用中心頻率為125，250，500，1000，2000，4000Hz的吸聲系數(shù)的平均值，稱為平均吸聲系數(shù)1）吸聲系數(shù)a是頻率的函數(shù)，為研究問題方便，常用中心頻率為1372）吸聲量：A：材料的總吸聲量Si：材料i的吸聲表面積(m2)可推知，吸聲量A的單位是m22）吸聲量：A：材料的總吸聲量382）駐波管法基于振幅合成,產(chǎn)生駐波時(shí):駐波比n波腹：波節(jié)：三、吸聲系數(shù)的測量1)混響室法（第四節(jié)中詳細(xì)講）2）駐波管法基于振幅合成,產(chǎn)生駐波時(shí):駐波比n波腹：波節(jié)39聲強(qiáng)系數(shù)與聲壓系數(shù)之間為平方關(guān)系，即：由于a代替τI得到：聲強(qiáng)系數(shù)與聲壓系數(shù)之間為平方關(guān)系，即：由于a代替τI得到：40比較兩種吸聲測量方法可知：基于聲音傳播方向的無規(guī)則性，混響室法測得的吸聲系數(shù)更接近材料的實(shí)際應(yīng)用環(huán)境；但測定吸聲系數(shù)較困難，兩種方法測定的吸聲系數(shù)可以進(jìn)行換算（書中121頁，表7-1）。比較兩種吸聲測量方法可知：41第二節(jié)多孔材料的吸聲機(jī)理和影響吸聲性能的因素第二節(jié)多孔材料的吸聲機(jī)理和影響吸聲性能的因素42一、吸聲機(jī)理由于當(dāng)Zsm（材料聲阻抗率）與ρc相等時(shí)，a＝1，說明材料將聲音完全吸收，但在實(shí)際應(yīng)用中不可能。理想吸聲材料要求其聲阻抗率接近于空氣的特性阻抗率。壓縮、膨脹、摩擦、產(chǎn)熱降低聲音能量一、吸聲機(jī)理由于當(dāng)Zsm（材料聲阻抗率）與ρc相等43二、影響吸聲性能的因素材料的厚度材料的密度材料層于剛性面間的空氣層護(hù)面層（多應(yīng)用于多孔疏松材料）空間吸聲體（室內(nèi)懸掛吸聲體）二、影響吸聲性能的因素材料的厚度44A：材料厚度多孔材料對(duì)高頻率聲音吸聲效果明顯，即在高頻區(qū)吸聲系數(shù)較大；多孔材料對(duì)低頻率聲音吸聲效果差，即在低頻區(qū)吸聲系數(shù)較小；隨著材料厚度的增加，吸聲最佳頻率向低頻方向移動(dòng)；厚度每增加1倍，最大吸收頻率向低頻方向移動(dòng)一個(gè)倍頻程；材料厚度（最佳吸收頻率下的波長）當(dāng)聲音頻率大于500Hz時(shí)，吸聲系數(shù)與厚度無關(guān)。A：材料厚度多孔材料對(duì)高頻率聲音吸聲效果明顯，即在高頻區(qū)吸聲45B：材料密度（容重）隨著材料密度的增大，最大吸收系數(shù)amax向低頻方向移動(dòng).B：材料密度（容重）隨著材料密度的增大，最大吸收系數(shù)amax46C：空氣層即：材料層與剛性面間的空氣層；當(dāng)空氣層厚度d=1/4λ時(shí)，吸聲系數(shù)a最大；對(duì)于低頻率聲音來說，λ較大，空氣層厚度也要加大，在工程上增加空氣層厚度不太合適(對(duì)于房頂可適當(dāng)增加空氣層的厚度)，一般5-10cm。C：空氣層即：材料層與剛性面間的空氣層；47D：護(hù)面層多孔材料疏松，無法固定，不美觀，需表面覆蓋護(hù)面層，如護(hù)面穿孔板，織物或網(wǎng)紗等；穿孔率（P），即穿孔總面積與未穿孔總面積的比值，穿孔率越大，對(duì)中高頻率聲音吸收效果越好，穿孔率越小，對(duì)低頻吸收效果越好。D：護(hù)面層多孔材料疏松，無法固定，不美觀，需表面覆蓋護(hù)面層，48穿孔率的計(jì)算：1）當(dāng)圓孔為正方形排列時(shí)2）當(dāng)孔為等邊三角形排列時(shí)穿孔率的計(jì)算：1）當(dāng)圓孔為正方形排列時(shí)493）當(dāng)孔為平行狹縫時(shí)穿孔率計(jì)算：3）當(dāng)孔為平行狹縫時(shí)穿孔率計(jì)算：50E：空間吸聲體即：將吸聲體懸掛在室內(nèi)對(duì)聲音進(jìn)行多方位吸收；吸聲體投影面積與懸掛平面投影面積的比值約等于40％時(shí)，對(duì)聲音的吸聲效率最高；該法節(jié)省吸聲材料，對(duì)工廠、企業(yè)的吸聲降噪比較適用。E：空間吸聲體即：將吸聲體懸掛在室內(nèi)對(duì)聲音進(jìn)行多方位吸收；51第二節(jié)共振吸聲結(jié)構(gòu)分類與吸聲原理一、共振吸聲結(jié)構(gòu)分類薄板或薄膜共振吸聲結(jié)構(gòu)單空腔共振吸聲體穿孔薄板共振吸聲體第二節(jié)共振吸聲結(jié)構(gòu)分類與吸聲原理一、共振吸聲