第八章隔聲技術(shù)

1、2一、聲波透過(guò)一、聲波透過(guò)單層單層勻質(zhì)構(gòu)件的傳播勻質(zhì)構(gòu)件的傳播二、二、雙層雙層隔墻隔墻三、三、門窗和孔隙門窗和孔隙對(duì)墻體隔聲的影響對(duì)墻體隔聲的影響四、隔聲間的降噪量四、隔聲間的降噪量五、隔聲罩的降噪量五、隔聲罩的降噪量主要內(nèi)容：主要內(nèi)容：31 1、透射系數(shù)、透射系數(shù)itII2 2、隔聲量：、隔聲量：入射聲功率級(jí)入射聲功率級(jí)與與透射聲功率級(jí)透射聲功率級(jí)之差，之差，也稱也稱傳聲損失傳聲損失。單位。單位dBdB，同一隔聲，同一隔聲結(jié)構(gòu)，不同的頻率具有不同的隔聲結(jié)構(gòu)，不同的頻率具有不同的隔聲量。量。1lg10lg20lg10titiPPIITL常用隔聲評(píng)價(jià)量常用隔聲評(píng)價(jià)量43 3、平均隔聲量：在工程應(yīng)

2、用中，通常把中心、平均隔聲量：在工程應(yīng)用中，通常把中心頻率為頻率為125125至至4000Hz4000Hz的的6 6個(gè)倍頻個(gè)倍頻程或程或100100至至3150Hz3150Hz的的1616個(gè)個(gè)1/31/3倍倍頻程的隔聲量作算術(shù)平均。頻程的隔聲量作算術(shù)平均。4 4、插入損失：吸聲、隔聲結(jié)構(gòu)設(shè)置前后的聲、插入損失：吸聲、隔聲結(jié)構(gòu)設(shè)置前后的聲功率級(jí)的差功率級(jí)的差(IL )(IL )。5.5.隔聲指數(shù)隔聲指數(shù)IaIa提出原因：平均隔聲量未考慮人耳的聽(tīng)覺(jué)的頻率提出原因：平均隔聲量未考慮人耳的聽(tīng)覺(jué)的頻率特性以及隔聲結(jié)構(gòu)的頻率特性。特性以及隔聲結(jié)構(gòu)的頻率特性。意義：是實(shí)際反應(yīng)該隔聲構(gòu)件的實(shí)際的隔聲效果。意義

3、：是實(shí)際反應(yīng)該隔聲構(gòu)件的實(shí)際的隔聲效果。5一、聲波透過(guò)單層勻質(zhì)構(gòu)件的傳播一、聲波透過(guò)單層勻質(zhì)構(gòu)件的傳播入射聲波和質(zhì)點(diǎn)速度方程入射聲波和質(zhì)點(diǎn)速度方程分別為：分別為：空氣反射聲波和質(zhì)點(diǎn)速度方程空氣反射聲波和質(zhì)點(diǎn)速度方程分別為：分別為：xktcPuii111cos1cosktPprrxktPpii1cosxktcPurr111cospippppr2i2rtDaobc6在在固體媒質(zhì)固體媒質(zhì)中的中的透射波透射波及及反射波反射波的聲壓和質(zhì)點(diǎn)的聲壓和質(zhì)點(diǎn)速度分別為：速度分別為：xktPpii222cosxktcPuii22222cosxktPprr222cosxktcPurr22222cos7聲波透過(guò)隔層后

4、在另一側(cè)的聲波透過(guò)隔層后在另一側(cè)的聲壓和質(zhì)點(diǎn)速度聲壓和質(zhì)點(diǎn)速度為：為：xktPptt1cosxktcPutt111cos由由x=0 x=0處界面上的處界面上的聲壓連續(xù)聲壓連續(xù)和和法向質(zhì)點(diǎn)速度連續(xù)法向質(zhì)點(diǎn)速度連續(xù)條件可得到：條件可得到：ririPPPP222222221111cPcPcPcPriri8由由x=Dx=D處的處的聲壓連續(xù)聲壓連續(xù)和和法向質(zhì)點(diǎn)速度連續(xù)法向質(zhì)點(diǎn)速度連續(xù)條件得：條件得：DktPDktPDktPtri12222coscoscosDktcPDktcPDktcPtrt11122222222coscoscos將以上將以上4 4個(gè)等式聯(lián)立求解，得到：個(gè)等式聯(lián)立求解，得到：Dkcccc

5、DkI2222211112222sincos449如果如果D，即，即k2D 1，則，則sink2Dk2D，cosk2D1，有，有由于由于p1c1 p2c2，上式可簡(jiǎn)化為：，上式可簡(jiǎn)化為：22112244DkccI令令M Mp p2 2D D為為固體媒質(zhì)固體媒質(zhì)的的面密度面密度，公斤，公斤/ /米米2 2，則有：，則有：211244cMI10所以該所以該固體媒質(zhì)固體媒質(zhì)的隔聲量為：的隔聲量為：21121lg101lg10cMLITL 這即是隔聲中常用的這即是隔聲中常用的“質(zhì)量定律質(zhì)量定律”。公式表明：。公式表明：隔隔聲量與墻體質(zhì)量和聲音頻率有關(guān)聲量與墻體質(zhì)量和聲音頻率有關(guān)。 實(shí)際工程實(shí)際工程中，

6、需要估算單層墻對(duì)各頻率的平均隔中，需要估算單層墻對(duì)各頻率的平均隔聲量，在入射頻率聲量，在入射頻率100-3200Hz100-3200Hz范圍內(nèi)求平均，用范圍內(nèi)求平均，用平平均隔聲量均隔聲量表示，則：表示，則：14lg5 .13MTLM200kg/m28lg16MTLM200kg/m211吻合效應(yīng)吻合效應(yīng)：由于構(gòu)件本身具有一定的彈：由于構(gòu)件本身具有一定的彈性，當(dāng)聲波以某一角度入射到構(gòu)件上時(shí)，性，當(dāng)聲波以某一角度入射到構(gòu)件上時(shí)，將激起構(gòu)件的將激起構(gòu)件的彎曲振動(dòng)彎曲振動(dòng)，當(dāng)一定頻率的，當(dāng)一定頻率的聲波以某一角度投射到構(gòu)件上正好與其聲波以某一角度投射到構(gòu)件上正好與其所激發(fā)的構(gòu)件的彎曲振動(dòng)產(chǎn)生吻合時(shí)，所

7、激發(fā)的構(gòu)件的彎曲振動(dòng)產(chǎn)生吻合時(shí)，構(gòu)件的彎曲振動(dòng)及向另一面的聲輻射都構(gòu)件的彎曲振動(dòng)及向另一面的聲輻射都達(dá)到極大，相應(yīng)達(dá)到極大，相應(yīng)隔聲量隔聲量為極小，這一現(xiàn)為極小，這一現(xiàn)象稱為象稱為“吻合效應(yīng)吻合效應(yīng)”，相應(yīng)的頻率為，相應(yīng)的頻率為“吻合頻率吻合頻率”。，則有：，則有：12 如果一聲波以一定角度如果一聲波以一定角度投射到構(gòu)件上時(shí)，投射到構(gòu)件上時(shí)，若發(fā)生吻合效應(yīng)，則有：若發(fā)生吻合效應(yīng)，則有：sinb1 1）當(dāng)入射波頻率）當(dāng)入射波頻率高于高于b b對(duì)應(yīng)的頻率時(shí)，均有對(duì)應(yīng)的頻率時(shí)，均有其相應(yīng)的其相應(yīng)的吻合角度吻合角度產(chǎn)生吻合效應(yīng)；產(chǎn)生吻合效應(yīng)；2 2）當(dāng)入射波頻率）當(dāng)入射波頻率低于低于b b對(duì)應(yīng)的頻率時(shí)

8、，即相對(duì)應(yīng)的頻率時(shí)，即相應(yīng)的波長(zhǎng)應(yīng)的波長(zhǎng)大于自由彎曲波長(zhǎng)大于自由彎曲波長(zhǎng)b b時(shí)，由于時(shí)，由于sinsin值不可能大于值不可能大于1 1，便不會(huì)產(chǎn)生吻合效，便不會(huì)產(chǎn)生吻合效應(yīng)。應(yīng)。b b為薄板為薄板自由彎曲自由彎曲波長(zhǎng)波長(zhǎng)13 固體隔墻中彎曲波的波長(zhǎng)由固體本身固體隔墻中彎曲波的波長(zhǎng)由固體本身的的彈性性質(zhì)彈性性質(zhì)所決定，引起吻合效應(yīng)的條所決定，引起吻合效應(yīng)的條件由件由聲波的頻率聲波的頻率與與入射角入射角決定。決定。 產(chǎn)生產(chǎn)生吻合效應(yīng)的頻率吻合效應(yīng)的頻率和和吻合效應(yīng)的吻合效應(yīng)的臨界頻率臨界頻率（sinsin1 1時(shí)）的計(jì)算見(jiàn)書時(shí)）的計(jì)算見(jiàn)書中中P.152P.152，公式公式8-178-17和和8-

9、188-18。14 單層墻的單層墻的隔聲性能隔聲性能與入射波的與入射波的頻率頻率有有關(guān)，其頻率特性取決于隔聲墻本身的關(guān)，其頻率特性取決于隔聲墻本身的單位單位面積的質(zhì)量面積的質(zhì)量、剛度剛度、材料的內(nèi)阻尼材料的內(nèi)阻尼以及以及墻墻的邊界條件的邊界條件等因素。等因素。見(jiàn)書中圖見(jiàn)書中圖8-58-5。勁度控制、阻尼控制、勁度控制、阻尼控制、質(zhì)量控制質(zhì)量控制、吻合控制、吻合控制15 質(zhì)量控制區(qū)質(zhì)量控制區(qū)是隔聲研究的重要區(qū)是隔聲研究的重要區(qū)域。在這一區(qū)域，構(gòu)件面密度越大，域。在這一區(qū)域，構(gòu)件面密度越大，其慣性阻力也越大，也就不易振動(dòng)，其慣性阻力也越大，也就不易振動(dòng)，所以隔聲量也越大。通常把所以隔聲量也越大。通

10、常把隔聲量隔聲量隨質(zhì)量增大而遞增隨質(zhì)量增大而遞增的規(guī)律，稱為隔的規(guī)律，稱為隔聲的聲的“質(zhì)量定律質(zhì)量定律”。16二、雙層隔墻二、雙層隔墻1 1、隔聲原理、隔聲原理 雙層間的雙層間的空氣層空氣層可看作與兩板相連可看作與兩板相連的彈簧，當(dāng)聲波入射到第一層墻透射到的彈簧，當(dāng)聲波入射到第一層墻透射到空氣層時(shí)，空氣的彈性形變具有空氣層時(shí)，空氣的彈性形變具有減振作減振作用用，傳遞到第二層墻的，傳遞到第二層墻的振動(dòng)振動(dòng)減弱，從而減弱，從而提高墻體的總隔聲量。其提高墻體的總隔聲量。其隔聲量等于兩隔聲量等于兩單層墻的隔聲量之和，再加上空氣層的單層墻的隔聲量之和，再加上空氣層的隔聲量隔聲量。17 對(duì)于單層墻的隔聲計(jì)

11、算已很復(fù)對(duì)于單層墻的隔聲計(jì)算已很復(fù)雜，雙層墻的隔聲計(jì)算就更麻煩了，雜，雙層墻的隔聲計(jì)算就更麻煩了，要有要有九個(gè)聲壓方程九個(gè)聲壓方程，由，由四個(gè)邊界條四個(gè)邊界條件件得到八個(gè)方程組。為討論問(wèn)題方得到八個(gè)方程組。為討論問(wèn)題方便，只討論兩層薄墻的透射，即便，只討論兩層薄墻的透射，即假假定定入射聲波的波長(zhǎng)比每層墻都大的入射聲波的波長(zhǎng)比每層墻都大的多，聲波入射時(shí)就象活塞一樣做多，聲波入射時(shí)就象活塞一樣做整整體運(yùn)動(dòng)體運(yùn)動(dòng)，墻的兩個(gè)面上的，墻的兩個(gè)面上的振動(dòng)速度振動(dòng)速度一樣。一樣。18由于忽略了墻本身的由于忽略了墻本身的厚度厚度，所以墻兩邊邊界處的，所以墻兩邊邊界處的媒質(zhì)媒質(zhì)質(zhì)點(diǎn)質(zhì)點(diǎn)應(yīng)與應(yīng)與墻體墻體具有相同的

12、具有相同的振動(dòng)速度振動(dòng)速度，即，即當(dāng)當(dāng)x=0 x=0時(shí)時(shí)，有：，有：由復(fù)變函數(shù)理論，可知：由復(fù)變函數(shù)理論，可知：1ujdtdu所以聲波運(yùn)動(dòng)方程可寫成：所以聲波運(yùn)動(dòng)方程可寫成：0221xriricppcppu 01122xriridtduMpppp 01122xririuMjpppp19將將u u1 1代入上式方程得到：代入上式方程得到： ririririppcMjppcMjpppp221122同樣，對(duì)于同樣，對(duì)于x=Dx=D處的第二墻，其速度及運(yùn)動(dòng)方程分別處的第二墻，其速度及運(yùn)動(dòng)方程分別為：為：Dxtrtcpcppu221iritrtpcMjppcMjppp22222220將將x=0 x=0和

13、和x=Dx=D分別代入上述方程，經(jīng)過(guò)分別代入上述方程，經(jīng)過(guò)復(fù)雜運(yùn)算復(fù)雜運(yùn)算，即可，即可解出入射聲壓與透射聲壓幅值之比解出入射聲壓與透射聲壓幅值之比（公式公式1 1）kDMMckDpptipsin2cos121kDcMMkDMMckDjsin2cos2sin2221221所以雙層墻的所以雙層墻的傳聲損失傳聲損失為：為：kDMMckDppLtipTLsin2coslg20lg201lg1021kDcMMkDMMckDjsin2cos2sin222122121當(dāng)入射聲波頻率當(dāng)入射聲波頻率很低很低時(shí)，即：時(shí)，即：12DkD1coskD0sinkD則：則：22121lg10MMcLTL22 當(dāng)當(dāng)公式公式

14、中虛數(shù)項(xiàng)為中虛數(shù)項(xiàng)為0 0時(shí)，即時(shí)，即入射聲波與透射聲波同入射聲波與透射聲波同相相時(shí)，時(shí)，傳聲損失最小傳聲損失最小，此時(shí)雙層墻發(fā)生，此時(shí)雙層墻發(fā)生共振共振，共振共振頻率頻率近似為：近似為：210112MMDcf頻率比頻率比f(wàn) f0 0稍高稍高時(shí)，傳聲損失公式可改成：時(shí)，傳聲損失公式可改成：kDcMcMLTL2lg202lg202lg2021fDcLLTLTL4lg2021當(dāng)頻率當(dāng)頻率更高更高時(shí)，時(shí)，公式公式不能成立。不能成立。23當(dāng)頻率提高使空氣層厚度大于空氣層中聲波半波當(dāng)頻率提高使空氣層厚度大于空氣層中聲波半波長(zhǎng)時(shí)，即長(zhǎng)時(shí)，即傳聲損失要考慮空氣和壁面的吸聲傳聲損失要考慮空氣和壁面的吸聲，高，

15、高頻的傳聲損失由理論推出近似為：頻的傳聲損失由理論推出近似為：SSLLLWTLTLTL41lg1021其中：其中：S Sw w為隔墻面積，為隔墻面積，S S為兩隔墻的總面積。為兩隔墻的總面積。雙層隔墻的實(shí)際估算見(jiàn)雙層隔墻的實(shí)際估算見(jiàn)P157P157，公式，公式8-288-28和和8-298-29。24堅(jiān)實(shí)堅(jiān)實(shí)薄板薄板護(hù)面護(hù)面層層阻阻尼尼材材料料吸吸聲聲材材料料多層復(fù)合隔聲結(jié)構(gòu)多層復(fù)合隔聲結(jié)構(gòu)25三、門窗和孔隙對(duì)墻體隔聲的影響三、門窗和孔隙對(duì)墻體隔聲的影響 隔聲量由隔聲量由聲能透射系數(shù)聲能透射系數(shù)決定，組合件的隔聲量決定，組合件的隔聲量由組合件的由組合件的平均聲能透射系數(shù)平均聲能透射系數(shù)決定。組

16、合件的決定。組合件的平均平均透射系數(shù)透射系數(shù)為：為：nnnSSSSSS212211例如例如：在一垛總面積為：在一垛總面積為2222米米2 2的磚墻上有一扇的磚墻上有一扇2 2米米2 2的的普通木門普通木門，對(duì)中心頻率為，對(duì)中心頻率為1000Hz1000Hz的倍頻帶聲能，的倍頻帶聲能，其其透射系數(shù)分別為透射系數(shù)分別為1010-5-5和和1010-2-2，即隔聲量分別為，即隔聲量分別為50dB50dB和和20dB20dB。此時(shí)組合墻的平均透射系數(shù)為：。此時(shí)組合墻的平均透射系數(shù)為：425101 . 9221021022226因此，組合墻的總平均隔聲量為：因此，組合墻的總平均隔聲量為：4 .301lg

17、10TLL (dB) 四、隔聲間的降噪量四、隔聲間的降噪量（墻壁有墻壁有吸聲性能吸聲性能的情況下的情況下）其中，其中，A A為隔聲間內(nèi)表面的總吸聲量，為隔聲間內(nèi)表面的總吸聲量， S S為隔聲間內(nèi)表面的總面積，為隔聲間內(nèi)表面的總面積， 為隔聲間的平均隔聲量。為隔聲間的平均隔聲量。TLSALLLILTLlg102127隔聲間的降噪量隔聲間的降噪量1222i-0.1TLii2iiAIL=LLTL+10lgSA-mS-mTL-STL=10lgS 10S -imTL -idB20-50dB隔聲間內(nèi)表面的總吸聲量,隔聲間內(nèi)表面的總面積，隔聲間的平均隔聲量，第 個(gè)構(gòu)件的面積，第 個(gè)構(gòu)件的隔聲量，隔聲間的插入

18、損失一般在。隔聲要求比較高的房間，必須重視門窗的隔聲設(shè)計(jì)。28柴油發(fā)電機(jī)隔聲罩空壓機(jī)隔聲罩羅茨鼓風(fēng)機(jī)隔聲罩29柴油發(fā)電機(jī)隔聲罩空壓機(jī)隔聲罩羅茨鼓風(fēng)機(jī)隔聲罩30例例：某隔聲間對(duì)噪聲源一側(cè)用一堵：某隔聲間對(duì)噪聲源一側(cè)用一堵22m22m2 2的隔聲墻相隔，該的的隔聲墻相隔，該的傳聲損失為傳聲損失為50dB50dB，在墻上開(kāi)一個(gè)面積為，在墻上開(kāi)一個(gè)面積為2m2m2 2的的門門，該門的傳聲，該門的傳聲損失為損失為20dB20dB，又開(kāi)了一個(gè)面積為，又開(kāi)了一個(gè)面積為4m4m2 2的的窗戶窗戶，該窗戶的傳聲損，該窗戶的傳聲損失為失為30dB30dB。求開(kāi)了門窗之后使墻體的。求開(kāi)了門窗之后使墻體的隔聲量下降了

19、多少隔聲量下降了多少？解解：由：由傳聲損失傳聲損失可知，可知，墻、門和窗墻、門和窗的透射系數(shù)分別為的透射系數(shù)分別為1010-5-5、1010-2-2和和1010-3-3，所以，所以隔聲墻組合體隔聲墻組合體的的平均透射系數(shù)平均透射系數(shù)為：為：總窗窗門門墻墻SSSS001101. 0224102101610325dBTL6 .29001101. 01lg101lg10則組合體的隔聲量比原墻的隔聲量下降為：則組合體的隔聲量比原墻的隔聲量下降為：dBTLTL4 .216 .2950墻31五、隔聲罩的降噪量五、隔聲罩的降噪量由于插入損失的表達(dá)式為：由于插入損失的表達(dá)式為：aTLSATLILlg10lg1

20、0323.3.隔聲罩隔聲罩0.1TL010.1TL01201IL=10 lg(110)TL-dB1+S /SIL=TL+10lg+10lg1+S 10/SS ,Sm3040dB15 30dB1020dB全 封 閉 式 隔 聲 罩內(nèi) 飾 吸 聲 材 料 的 吸 聲 系 數(shù)隔 聲 罩 罩 壁 的 隔 聲 量 ，局 部 封 閉 的 隔 聲 罩非 封 閉 的 面 和 封 閉 面 的 總 面 積 ，。插 入 損 失 ：固 定 的 全 封 閉 隔 聲 罩-活 動(dòng) 的 全 封 閉 罩-局 部 封 閉 罩-33隔聲罩的設(shè)計(jì)要點(diǎn)：隔聲罩的設(shè)計(jì)要點(diǎn)：1.1.罩壁有足夠的吸聲量罩壁有足夠的吸聲量2.2.用鋼板或者鋁板等輕