噪聲控制技術(shù)應(yīng)用-吸聲

1第二章噪聲污染及其控制第一節(jié)概述第二節(jié)聲學(xué)基礎(chǔ)第三節(jié)噪聲的評(píng)價(jià)和標(biāo)準(zhǔn)第四節(jié)噪聲控制技術(shù)——吸聲第五節(jié)噪聲控制技術(shù)——隔聲第六節(jié)噪聲控制技術(shù)——消聲第七節(jié)有源噪聲控制簡介

2第二章噪聲污染及其控制第四節(jié)噪聲控制技術(shù)——吸聲3第二章噪聲污染及其控制第四節(jié)噪聲控制技術(shù)——吸聲吸聲材料一室內(nèi)吸聲降噪三

吸聲結(jié)構(gòu)二4吸聲材料一5吸聲材料：能吸收消耗一定聲能的材料。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

(2-107)【討論】：表示材料吸聲能力的大小，值在0～1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。6

吸聲系數(shù)的影響因素

材料的結(jié)構(gòu)使用條件聲波頻率吸聲系數(shù)影響因素25341材料的性質(zhì)聲波入射角度7【聲波頻率】同種吸聲材料對(duì)不同頻率的聲波具有不同的吸聲系數(shù)。平均吸聲系數(shù)：工程中通常采用125Hz、250Hz、500Hz、1000Hz、2000Hz、4000Hz六個(gè)頻率的吸聲系數(shù)的算術(shù)平均值表示某種材料的平均吸聲系數(shù)。通常，吸聲材料在0.2以上，理想吸聲材料在0.5以上。8【入射吸聲系數(shù)】工程設(shè)計(jì)中常用的吸聲系數(shù)有

混響室法吸聲系數(shù)(無規(guī)入射吸聲系數(shù))

駐波管法吸聲系數(shù)(垂直入射吸聲系數(shù))

應(yīng)用：測量材料的垂直入射吸聲系數(shù)，按表2-11，將換算為無規(guī)入射吸聲系數(shù)。0.10.20.30.40.50.60.70.80.90.250.400.500.600.750.850.900.981表2-11與的換算關(guān)系9混響室10在混響室中，使不同頻率的聲波以相等幾率從各個(gè)角度入射到材料表面，測得的吸聲系數(shù)。測試較復(fù)雜，對(duì)儀器設(shè)備要求高，且數(shù)值往往偏差較大，但比較接近實(shí)際情況。在吸聲減噪設(shè)計(jì)中采用。

混響室法吸聲系數(shù)(無規(guī)入射吸聲系數(shù))11混響室壁面結(jié)構(gòu)12駐波管法簡便、精確，但與一般實(shí)際聲場不符。用于測試材料的聲學(xué)性質(zhì)和鑒定。設(shè)計(jì)消聲器。

駐波管法吸聲系數(shù)(垂直入射吸聲系數(shù))1314吸聲材料一15

定義：吸聲系數(shù)與吸聲面積的乘積

(2-108)

式中：——吸聲量，m2；

——某頻率聲波的吸聲系數(shù)；

——吸聲面積，m2?！咀ⅰ抗こ躺贤ǔ２捎梦暳吭u(píng)價(jià)吸聲材料的實(shí)際吸聲效果。16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：——第種材料組成的壁面的吸聲量，m2；

——第種材料組成的壁面的面積，m2；

——第種材料在某頻率下的吸聲系數(shù)。17吸聲材料一18四大類主要的吸聲材料：①無機(jī)纖維材料②有機(jī)纖維材料③泡沫材料④吸聲建筑材料19玻璃棉板玻璃棉管殼①無機(jī)纖維材料例如，玻璃棉、巖棉及其制品2021②有機(jī)纖維材料例如，棉麻植物纖維及其木質(zhì)纖維制品（軟質(zhì)纖維板、木絲板等）軟質(zhì)纖維板木絲板22木絲板的工程實(shí)例頻率10012516020025031540050063080010001250160020002500315040005000系數(shù)0.080.080.110.190.260.260.380.530.640.680.680.560.490.450.530.680.680.83外型尺寸：

600×600mm、600×1200mm、1200×2400mm厚度：15/20/25mm

吸聲系數(shù)測試：(后空50mm)23③泡沫材料例如，泡沫塑料和泡沫玻璃、泡沫混凝土等泡沫塑料24泡沫混凝土25④吸聲建筑材料例如，膨脹珍珠巖、微孔吸聲磚等

膨脹珍珠巖261吸聲原理

聲波入射到多孔吸聲材料的表面時(shí)，部分聲波被反射，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(luò)發(fā)生振動(dòng)，空氣與筋絡(luò)之間的摩擦阻力使聲能不斷轉(zhuǎn)化為熱能而消耗；空氣與筋絡(luò)之間的熱交換也消耗部分聲能，從而達(dá)到吸聲的目的。

27多孔吸聲材料多孔吸聲材料是目前應(yīng)用最廣泛的吸聲材料。最初的多孔吸聲材料以麻、棉、棕絲、毛發(fā)、甘蔗渣等天然動(dòng)植物纖維為主；目前則以玻璃棉、礦渣棉等無機(jī)纖維為主。吸聲材料可以是松散的，也可以加工成棉絮狀或黏結(jié)成氈狀或板狀。

28超細(xì)玻璃棉離心玻璃棉板、管29吸音玻璃棉30←超細(xì)玻璃棉超細(xì)玻璃棉氈

→31空調(diào)風(fēng)管

322.吸聲特性及影響因素

特性:高頻聲吸收效果好，低頻聲吸收效果差。原因：低頻聲波激發(fā)微孔內(nèi)空氣與筋絡(luò)的相對(duì)運(yùn)動(dòng)少，摩擦損小，因而聲能損失少，而高頻聲容易使振動(dòng)加快，從而消耗聲能較多。所以多孔吸收材料常用于高、中頻噪聲的吸收。

33

吸聲性能的影響因素

厚度吸聲性能影響因素25341孔隙率與密度空腔

使用環(huán)境護(hù)面層341

厚度對(duì)吸聲性能的影響

圖2-15不同厚度的超細(xì)玻璃棉的吸聲系數(shù)理論證明，若吸聲材料層背后為剛性壁面，最佳吸聲頻率出現(xiàn)在材料的厚度等于該頻率聲波波長的1/4處。使用中，考慮經(jīng)濟(jì)及制作的方便，對(duì)于中、高頻噪聲，一般可采用2～5cm厚的成形吸聲板；對(duì)低頻吸聲要求較高時(shí)，則采用厚度為5～10cm的吸聲板。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(dòng)一個(gè)倍頻程

由實(shí)驗(yàn)測試可知：35孔隙率：材料內(nèi)部的孔洞體積占材料總體積的百分比。一般多孔吸聲材料的孔隙率＞50%?？紫堵试龃螅芏葴p小，反之密度增大。一種多孔吸聲材料對(duì)應(yīng)存在一個(gè)最佳吸聲性能的密度范圍。2孔隙率與密度【討論】密度太大或太小都會(huì)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(huì)有所下降。

36空腔：材料層與剛性壁之間一定距離的空氣層；吸聲系數(shù)隨腔深D（空氣層）增加而增加；空腔結(jié)構(gòu)節(jié)省材料，比單純?cè)黾硬牧虾穸雀?jīng)濟(jì)。3空腔對(duì)吸聲性能的影響

圖2-16背后空氣層厚度對(duì)吸聲性能的影響

0.637多孔材料的吸聲系數(shù)隨空氣層厚度的增加而增加，但增加到一定厚度后，效果不再繼續(xù)明顯增加。當(dāng)腔深D近似等于入射聲波的1/4波長時(shí)，吸聲系數(shù)最大。當(dāng)腔深為1/2波長或其整倍數(shù)時(shí)，吸聲系數(shù)最小。一般推薦取腔深為5～10cm。天花板上的腔深可視實(shí)際需要及空間大小選取較大的距離。3空腔對(duì)吸聲性能的影響

38實(shí)際使用中，為便于固定和美觀，往往要對(duì)疏松材質(zhì)的多孔材料作護(hù)面處理。護(hù)面層的要求：良好的透氣性。微穿孔護(hù)面板穿孔率應(yīng)大于20%，否則會(huì)影響高頻吸聲效果。透氣性較好的紡織品對(duì)吸聲特性幾乎沒有影響。對(duì)成型多孔材料板表面粉飾時(shí)，應(yīng)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。4護(hù)面層對(duì)吸聲性能的影響

39有護(hù)面的多孔材料吸聲結(jié)構(gòu)40溫度濕度氣流

5

使用環(huán)境對(duì)吸聲性能的影響

溫度引起聲速、波長及空氣黏滯性變化，影響材料吸聲性能。溫度升高，吸聲性能向高頻方向移動(dòng)；溫度降低則向低頻方向移動(dòng)。

通風(fēng)管道和消聲器內(nèi)氣流易吹散多孔材料，吸聲效果下降。飛散的材料會(huì)堵塞管道，損壞風(fēng)機(jī)葉片。應(yīng)根據(jù)氣流速度大小選擇一層或多層不同的護(hù)面層?？諝鉂穸纫鸲嗫撞牧虾首兓穸仍龃?，孔隙吸水量增加，堵塞細(xì)孔，吸聲系數(shù)下降，先從高頻開始。濕度較大環(huán)境應(yīng)選用耐潮吸聲材料。

41第二章噪聲污染及其控制第四節(jié)噪聲控制技術(shù)——吸聲吸聲材料一室內(nèi)吸聲降噪三

吸聲結(jié)構(gòu)二42吸聲處理中常采用吸聲結(jié)構(gòu)。

吸聲結(jié)構(gòu)二吸聲結(jié)構(gòu)機(jī)理：亥姆霍茲共振吸聲原理常用的吸聲結(jié)構(gòu)43圖2-17薄板共振吸聲結(jié)構(gòu)示意圖空氣層龍骨龍骨3—阻尼材料4—薄板1－剛性壁面機(jī)理：聲波入射引起薄板振動(dòng)，薄板振動(dòng)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(dāng)入射聲波的頻率與振動(dòng)系統(tǒng)的固有頻率相同時(shí)，發(fā)生共振，薄板彎曲變形最大，振動(dòng)最劇烈，聲能消耗最多。結(jié)構(gòu)入射聲波薄金屬板、膠合板、硬質(zhì)纖維板、石膏板等44薄板共振吸聲結(jié)構(gòu)的共振頻率式中：——板的面密度，kg／m2，，其中m為板密度，kg/m3，t為板厚,m；

——板后空氣層厚度，㎝?！居懻摗?/p>

增大或增加，共振頻率下降。通常取薄板厚度3～6mm，空氣層厚度3～10mm，共振頻率多在80～300Hz之間，故一般用于低頻吸聲。吸聲頻率范圍窄，吸聲系數(shù)不高，約為0.2～0.5。(2-110)45空氣層龍骨龍骨3—阻尼材料4—薄板1－剛性壁面改善薄板共振吸聲性能的措施：46吸聲處理中常采用吸聲結(jié)構(gòu)。吸聲結(jié)構(gòu)機(jī)理：亥姆霍茲共振吸聲原理。常用的吸聲結(jié)構(gòu)

吸聲結(jié)構(gòu)二47分類：按薄板穿孔數(shù)分為單腔共振吸聲結(jié)構(gòu)多孔穿孔板共振吸聲結(jié)構(gòu)材料：輕質(zhì)薄合金板、膠合板、塑料板、石膏板等。

特征：穿孔薄板與剛性壁面之間留一定深度的空腔所組成的吸聲結(jié)構(gòu)。4849又稱“亥姆霍茲”共振吸聲器或單腔共振吸聲器入射聲波≈結(jié)構(gòu)：1.單腔共振吸聲結(jié)構(gòu)圖2-18單腔共振吸聲結(jié)構(gòu)示意圖

原理：入射聲波激發(fā)孔頸中空氣柱往復(fù)運(yùn)動(dòng)，與頸壁摩擦，部分聲能轉(zhuǎn)化為熱能而耗損，達(dá)到吸聲目的。當(dāng)入射聲波的頻率與共振器的固有頻率相同時(shí)，發(fā)生共振，空氣柱運(yùn)動(dòng)加劇，振幅和振速達(dá)最大，阻尼也最大，消耗聲能最多，吸聲性能最好。

50單腔共振體的共振頻率式中——聲波速度，m/s；——小孔截面積，m2；

——空腔體積，m3；——小孔有效頸長，m，若小孔為圓形則有式中——頸的實(shí)際長度(即板厚度)，m；

——頸口的直徑，m?？涨粌?nèi)壁貼多孔材料時(shí)，有(2-121)【討論】單腔共振吸聲結(jié)構(gòu)使用很少，是其他穿孔板共振吸聲結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)。51簡稱穿孔板共振吸聲結(jié)構(gòu)。結(jié)構(gòu)：薄板上按一定排列鉆很多小孔或狹縫，將穿孔板固定在框架上，框架安裝在剛性壁上，板后留有一定厚度的空氣層。實(shí)際是由多個(gè)單腔（孔）共振器并聯(lián)而成。圖2-19穿孔板共振吸聲結(jié)構(gòu)小孔或狹縫空氣層剛性壁框架2.多孔穿孔板共振吸聲結(jié)構(gòu)5253復(fù)合穿孔吸聲板54

阻燃輕質(zhì)吸聲材料礦棉吸聲板

穿孔鋁合金板穿孔FC板55多孔穿孔板共振吸聲結(jié)構(gòu)的共振頻率式中：——聲波速度，m/s；

——小孔截面積，m2；

——每一共振單元所分占薄板的面積，m2；

——空腔深度，m；

——小孔有效頸長，m；

——穿孔率，=/。(2-112)56穿孔率正方形排列：

三角形排列：

平行狹縫：

以上各式中，為孔間距，為孔徑。57

穿孔板共振吸聲結(jié)構(gòu)的吸聲特性

①背后空氣層內(nèi)填50mm厚玻璃棉吸聲材料

②背后空氣層內(nèi)填25mm厚玻璃棉吸聲材料

③背后空氣層厚50mm，不填吸聲材料

④背后空氣層厚25mm，不填吸聲材料58

平面穿孔型吸音板--該吸音板不僅吸聲、隔聲效果好，防水、防塵，防火，還具有優(yōu)異的耐候、耐久性能，保證使用年限。可根據(jù)用戶要求制造各種顏色、規(guī)格尺寸的吸音板，充分滿足用戶要求。59【討論】穿孔面積越大，吸聲的頻率越高；空腔越深或板越厚，吸聲的頻率越低。工程設(shè)計(jì)中，穿孔率控制為1%～10%，最高不超過20%，否則穿孔板就只起護(hù)面作用，吸聲性能變差。一般板厚2～13mm，孔徑為2～10mm，孔間距為10～100mm，板后空氣層厚度為6～100mm時(shí)，則共振頻率為100～400Hz，吸聲系數(shù)為0.2～0.5。當(dāng)產(chǎn)生共振時(shí)，吸聲系數(shù)可達(dá)0.7以上。60吸聲帶寬：設(shè)在共振頻率處的最大吸聲系數(shù)為，則在左右能保持吸聲系數(shù)為/2的頻帶寬度。穿孔板吸聲結(jié)構(gòu)的吸聲帶寬較窄，通常僅幾十赫茲到200、300Hz。吸聲系數(shù)＞0.5的頻帶寬度可按式估算

（2-113）式中：——共振頻率，Hz；

——共振頻率對(duì)應(yīng)的波長，cm；

——空腔深度，m。

【討論】由式（2-113）知，多孔穿孔板共振吸聲結(jié)構(gòu)的吸聲帶寬和腔深有很大關(guān)系（正比），而腔深又影響共振頻率的大小（反比），故需合理選擇腔深。

61改善多孔穿孔板共振吸聲性能的措施：為增大吸聲系數(shù)與提高吸聲帶寬，可采取的辦法：①組合幾種不同尺寸的共振吸聲結(jié)構(gòu)，分別吸收一小段頻帶，使總的吸聲頻帶變寬；②在穿孔板后面的空腔中填放一層多孔吸聲材料，材料距板的距離視空腔深度而定；③穿孔板孔徑取偏小值，以提高孔內(nèi)阻尼；④采用不同穿孔率、不同腔深的多層穿孔板結(jié)構(gòu)，以改善頻譜特性；⑤在穿孔板后蒙一薄層玻璃絲布等透聲紡織品，以增加孔頸摩擦。62吸聲處理中常采用吸聲結(jié)構(gòu)。吸聲結(jié)構(gòu)機(jī)理：亥姆霍茲共振吸聲原理。介紹常用的吸聲結(jié)構(gòu)

吸聲結(jié)構(gòu)二63結(jié)構(gòu)特征：厚度＜1.0mm的金屬薄板上穿孔，孔徑小于1mm、穿孔率1%～5%，安裝方法同薄板共振吸聲結(jié)構(gòu),后部留有一定厚度的空氣層，起到共振薄板的作用?？諝鈱觾?nèi)不填任何吸聲材料。常用的是單層或雙層微穿孔板。薄板常用鋁板或鋼板制作，因板特別薄、孔特別小，為與一般穿孔板共振吸聲結(jié)構(gòu)相區(qū)別，故稱為微穿孔板吸聲結(jié)構(gòu)。

圖2-20單層、雙層微穿孔板吸聲結(jié)構(gòu)示意圖

20世紀(jì)60年代我國著名聲學(xué)專家馬大猷教授研制。64馬大猷，1936年畢業(yè)于北京大學(xué)。1940年，獲得哈佛大學(xué)博士學(xué)位，成為該校歷史上第一個(gè)用兩年時(shí)間就獲得博士學(xué)位的人。8月到了昆明，在西南聯(lián)合大學(xué)電機(jī)系任副教授。1942升教授，是當(dāng)時(shí)該校最年輕的兩名教授之一。中國科學(xué)院聲學(xué)研究所研究員。中國科學(xué)院院士。國際著名聲學(xué)家。我國現(xiàn)代聲學(xué)事業(yè)的開創(chuàng)者和奠基者。主要從事物理聲學(xué)建筑聲學(xué)的研究，所提出的簡潔的簡正波計(jì)算公式和房間混響的新分析方法已成為當(dāng)代建筑聲學(xué)發(fā)展的新里程碑，并已廣泛應(yīng)用?！堵晫W(xué)學(xué)報(bào)》（中、英文）主編。

656667事件：1992年12月，德國首都波恩，新建的聯(lián)邦議會(huì)大廳落成，不料但第一次使用（602名議員）時(shí)出現(xiàn)令人難堪的場面：大廳里現(xiàn)場直播的擴(kuò)聲系統(tǒng)突然中斷工作。只好回到老議會(huì)大廳去。耗資高達(dá)2.7億馬克的新大廳面臨報(bào)廢的危險(xiǎn)。問題：會(huì)場周圍都是玻璃幕墻，以增加議會(huì)討論的“透明度”。發(fā)現(xiàn)新大廳昂貴的電聲設(shè)備質(zhì)量優(yōu)良，本身并無問題，問題出在建筑聲學(xué)上：由于大廳存在嚴(yán)重的聲聚焦、聲場不均勻、擴(kuò)聲系統(tǒng)反饋?zhàn)饔?，使混響時(shí)間變長，造成無法使用。解決：中國訪問學(xué)者查雪琴等人正在德國斯圖加特物理研究所工作。向德國專家提出可以用微穿孔板理論解決這一難題。運(yùn)用馬大猷的理論和方法，中德兩國專家在6個(gè)星期內(nèi)解決了聲學(xué)難題。既解決了回聲問題，又保持了“透明度”，馬大猷隨之傳遍德國的工程界和聲學(xué)界。在5mm厚的有機(jī)玻璃激光打孔，直徑0.55mm，孔距6mm，穿孔率1.4%左右，孔數(shù)2.8*104/m2.681966年，國家準(zhǔn)備發(fā)射導(dǎo)彈，下了吸聲系統(tǒng)的任務(wù)。馬大猷提出在不銹鋼板上穿小于1毫米的孔這種微穿孔板的想法，仔細(xì)做了理論分析，成功完成了工作。1966年他接受的另一個(gè)任務(wù)是人造地球衛(wèi)星的噪聲試驗(yàn)。馬大猷領(lǐng)導(dǎo)了高聲強(qiáng)實(shí)驗(yàn)室的設(shè)計(jì)、建筑和安裝工作，建成了能產(chǎn)生160分貝的混響室(平常講話是60分貝，高100分貝是強(qiáng)度高10的10方倍即100億倍)和170分貝的行波管道(強(qiáng)度再高10倍)。經(jīng)過測試，性能良好。69優(yōu)點(diǎn)：克服了穿孔板共振吸聲結(jié)構(gòu)吸聲頻帶較窄的缺點(diǎn)。吸聲系數(shù)大；吸聲頻帶寬；成本低、構(gòu)造簡單；設(shè)計(jì)計(jì)算理論成熟。耐高溫、耐腐蝕，不怕潮濕和沖擊，甚至可承受短暫的火焰，適用環(huán)境廣泛，包括一般高速氣流管道中。缺點(diǎn)：孔徑太小，易堵塞，宜用于清潔場所。

討論170設(shè)計(jì)要求：利用空腔深度控制共振頻率，腔愈深，共振頻率愈低。

吸聲系數(shù)可達(dá)0.9以上；吸聲頻帶寬可達(dá)4～5個(gè)倍頻程以上。采用雙層與多層微孔板、或減小微穿孔板孔徑，或提高穿孔率可增大吸聲系數(shù)，展寬吸聲帶寬，孔徑多選0.5～1.0mm，穿孔率多以1%～3%為好。雙層微穿孔板的間距：吸收低頻聲波，距離要大些，一般控制在20～30mm范圍內(nèi)；吸收中、高頻聲波，距離可減小到10mm甚至更小。討論271SJ-TV型微穿孔板消聲器結(jié)構(gòu)示意圖72

把吸聲材料或者吸聲結(jié)構(gòu)懸掛在室內(nèi)，距離墻壁一定距離的空間中，稱空間吸聲體。進(jìn)行多方位的吸收。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。73上海文化廣場正三角形板狀空間吸聲體74空間吸聲體和吸聲尖劈示意圖75

吸聲尖劈的α可以達(dá)到0.99，常用于特殊用途的聲學(xué)結(jié)構(gòu)的構(gòu)造。76消聲室7778消聲室798081第二章噪聲污染及其控制第四節(jié)噪聲控制技術(shù)——吸聲吸聲材料一室內(nèi)吸聲降噪三

吸聲結(jié)構(gòu)二82室內(nèi)吸聲降噪三83室內(nèi)聲場按聲場性質(zhì)分為：直達(dá)聲場：由聲源直接到達(dá)聽者；混響聲場：經(jīng)過壁面一次或多次反射。擴(kuò)散聲場：聲能密度處處相等，并且在任何一點(diǎn)上從各個(gè)方向傳來的聲波幾率相等，相位無規(guī)則（混響室）。是實(shí)際聲場的極端化，但為簡化討論，以下的基本概念和公式都建立在室內(nèi)擴(kuò)散聲場的基礎(chǔ)上。1.室內(nèi)聲場的衰減2.混響時(shí)間84室內(nèi)聲場示意圖851.室內(nèi)聲場的衰減平均自由程單位時(shí)間內(nèi)，室內(nèi)聲波經(jīng)相鄰兩次反射間的路程的平均值

（2-115）式中：——平均自由程，m；

——房間容積，m3；

——室內(nèi)總表面積，m2聲音在空氣中的聲速為c，則聲波每秒平均反射次數(shù)n=c/d，即

(2-116)

平均吸聲系數(shù)

設(shè)室內(nèi)各反射面面積分別為S1、S2、…Sn，吸聲系數(shù)為α1、α2、…、αn

，則室內(nèi)表面的平均吸聲系數(shù)為

（2-114）86

室內(nèi)聲場經(jīng)1～2s即接近穩(wěn)態(tài)（圖2-21左側(cè)曲線）若聲源停止，聲音消失需要一個(gè)過程：首先直達(dá)聲消失，混響聲逐漸減弱，直到完全消失（圖2-21右側(cè)曲線）。

圖2-21室內(nèi)吸收不同對(duì)聲音衰減的影響增長穩(wěn)態(tài)衰減（混響過程）a-吸聲差b-吸聲中等c-吸聲好87假設(shè)只考慮室內(nèi)壁面與空氣的吸收，則經(jīng)t秒后，室內(nèi)聲能密度為

式中：——初始聲能密度，(w·s)／m3

；

——吸聲系數(shù)；

——房間容積，m3；

——室內(nèi)總表面積，m2；

——聲速，s/m；

——經(jīng)過時(shí)間，s；

——聲波經(jīng)t時(shí)間傳播的距離，m；

——空氣衰減系數(shù)，m-1；；為聲波在空氣中每傳播100m衰減的分貝數(shù)。(2-119)88定義：室內(nèi)聲場達(dá)到穩(wěn)態(tài)后，聲源立即停止發(fā)聲，室內(nèi)聲能密度衰減到原來的百萬分之一，即聲壓級(jí)衰減60dB所需要的時(shí)間，記作，單位秒（s）。計(jì)算公式——賽賓（W.C.Sabine）公式意義：表示由于室內(nèi)混響現(xiàn)象，室內(nèi)聲場的聲能在聲源停止發(fā)聲后衰減的快慢。

(2-131)2.混響時(shí)間房間一定，∵吸聲量,∴愈大，愈小。通過調(diào)整各頻率的平均吸聲系數(shù)，獲得各主要頻率的最佳，使室內(nèi)音質(zhì)達(dá)到良好?！居懻摗?9★混響時(shí)間對(duì)人的聽音效果有重要影響?！镞^長的混響時(shí)間會(huì)使人感到聲音“混濁”不清，使語言清晰度降低，甚至根本聽不清；★混響時(shí)間太短就有“沉寂”、“干癟”的感覺，聲音聽起來很不自然?！镆话阈⌒偷牟ヒ羰?、錄音室。最佳混響時(shí)間要求在0.5s或更短一些。★主要供演講用的禮堂或電影院等，最佳混響時(shí)間要求在1.0s

?！镏饕┭葑嘁魳酚玫膭≡汉鸵魳窂d一般要求在1.5s左右為佳。90回聲與混響聲的區(qū)別回聲（Echo）。聲音傳播出去經(jīng)反射后回來的聲音,人耳可以清除分辨出兩個(gè)聲音?；祉懧暎≧everberation）。聲音經(jīng)過多次往復(fù)漫反射（多個(gè)不同角度、不同時(shí)間）到達(dá)的混合反射聲逐漸（能量）衰減形成的，聽者是分辨不出其中的任何音節(jié)的。91室內(nèi)吸聲降噪三921.直達(dá)聲場在室內(nèi)，當(dāng)聲源的聲功率恒定時(shí)，單位時(shí)間內(nèi)在某接收點(diǎn)處獲得的直達(dá)聲能是恒定的。一個(gè)各向發(fā)射均勻的點(diǎn)聲源，聲強(qiáng)I=W/4πr2，聲能密度與聲強(qiáng)的關(guān)系為所以對(duì)于指向性因數(shù)為的聲源，在距聲源中心

r處的直達(dá)聲聲能密度為

(2-122)

932.混響聲場聲源輻射的聲能經(jīng)第一次吸收后，剩者為混響聲，單位時(shí)間內(nèi)聲源向室內(nèi)提供的混響聲能為。因聲功率恒定，故混響聲能也恒定。壁面吸聲僅吸收混響聲，設(shè)室內(nèi)聲場達(dá)穩(wěn)態(tài)時(shí)，平均混響聲能密度為，聲波每碰撞壁面一次，吸收的混響聲能則為，每秒鐘內(nèi)碰撞

次，吸收的則為。因室內(nèi)聲場達(dá)穩(wěn)態(tài)時(shí)，每秒鐘由聲源提供的混響聲能等于被吸收的混響聲能，所以即令

平均聲能密度(2-124)

——房間常數(shù)，m2。室內(nèi)吸聲狀況愈好，值愈大。

943.室內(nèi)總聲場室內(nèi)某點(diǎn)的聲壓級(jí)為

(2-128)

指向性因數(shù)取決于聲源的指向性和在室內(nèi)的位置

Q=1，點(diǎn)聲源放置在房間中心；

Q=2，聲源放在地面或墻面中間；

Q=4，聲源放在兩墻面或墻面與地面的交線上；

Q=8，在三面墻的交點(diǎn)上。953.室內(nèi)總聲場室內(nèi)某點(diǎn)的聲壓級(jí)為

(2-128)

【討論】括號(hào)內(nèi)第一項(xiàng)來自直達(dá)聲。表達(dá)了直達(dá)聲場對(duì)該點(diǎn)聲壓級(jí)的影響，r愈大，該項(xiàng)值愈小，即距聲源愈遠(yuǎn)，直達(dá)聲愈小；第二項(xiàng)來自混響聲。當(dāng)r較小，即接受點(diǎn)離聲源很近時(shí)，，室內(nèi)聲場以直達(dá)聲為主，混響聲可忽略；反之,則以混響聲為主，直達(dá)聲忽略不計(jì)，此時(shí)聲壓與r無關(guān)。當(dāng)時(shí)，直達(dá)聲與混響聲聲能密度相等，r稱為臨界半徑(Q=1時(shí)的臨界半徑又稱為混響半徑)，記為。963.室內(nèi)總聲場臨界半徑為

(2-129)

臨界半徑與房間常數(shù)和聲源指向性因數(shù)有關(guān)。房間內(nèi)吸聲狀況愈好，聲源指向性愈強(qiáng)，臨界半徑則愈大，在聲源周圍較大范圍內(nèi)可近似地視為自由聲場；反之房間內(nèi)大部分范圍可視為混響聲場。【討論】97

將式（2-128）中各參量繪制成圖2-22，可以簡便地確定出室內(nèi)距聲源r處的某點(diǎn)穩(wěn)態(tài)聲壓級(jí)Lp。圖2-22室內(nèi)聲壓級(jí)計(jì)算圖AB-1198【例2-6】設(shè)在室內(nèi)地面中心處有一聲源，已知500Hz的聲功率級(jí)為90dB，同頻帶下的房間常數(shù)為50m2，求距聲源10m處之聲壓級(jí)Lp。

解：

(1)由聲源位置可得其室內(nèi)指向性因數(shù)Q=2。

(2)由圖2-22下部Q＝2與r＝10m兩線的交點(diǎn)A作垂線(虛線)，與＝50m2的曲線交于B點(diǎn)，由B向左方作水平線與縱軸相交，從而確定相對(duì)聲壓級(jí)，即≈-11dB。

(3)計(jì)算距聲源10m處之聲壓級(jí)為

99室內(nèi)吸聲降噪三100設(shè)吸聲降噪前后室內(nèi)平均吸聲系數(shù)分別為和；吸聲量分別為和；混響時(shí)間分別為和，則吸聲降噪效果為

或(2-133)

(2-132)

(2-142)

101【例2-7】尺寸為14m×10m×3m，體積為420m3，面積為424m2的控制室內(nèi)有一臺(tái)空調(diào)，安裝在10m×3m墻壁的中心部位，試通過設(shè)計(jì)計(jì)算使距噪聲源7m處符合NR-50曲線。次序項(xiàng)目倍頻程中心頻率/Hz說明125250500100020004000①距噪聲源7m處倍頻程聲壓級(jí)/dB606263595754測量②噪聲容許值/dB（NR-50）（圖2-14）675854504745設(shè)計(jì)目標(biāo)值③需要減噪量ΔLp

0499109①-②④處理前房間混響時(shí)間/s2.62.42.01.81.61.2測量⑤處理前平均吸聲系數(shù)

0.060.070.080.090.10.13由式（2-121）計(jì)算⑥所需平均吸聲系數(shù)

0.060.160.410.470.530.54由式（2-132）計(jì)算解：設(shè)計(jì)計(jì)算步驟見表2-12表2-12設(shè)計(jì)計(jì)算步驟102計(jì)算步驟說明如下：①記錄控制室尺寸、體積、總表面積、噪聲源的種類和位置等；②在表的第一行記錄噪聲的倍頻程聲壓級(jí)測量值；③在表的第二行記錄NR-50的