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1、噪声控制技术,-吸声、隔声、消声,222,噪声控制技术吸声,噪声控制技术吸声,4,(一) 吸声系数,(二) 吸声量,(二) 多孔吸声材料,5,吸声材料：能吸收消耗一定声能的材料。 吸声系数：材料吸收的声能（ ）与入射到材料上的总声能( )之比，即,(一) 吸声系数,【讨论】： 表示材料吸声能力的大小， 值在01之间， 值愈大，材料的吸声性能愈好； 0，声波完全反射，材料不吸声； 1，声能全部被吸收。,6,吸声系数的影响因素,材料的结构,使用条件,声波频率,7,【声波频率】 同种吸声材料对不同频率的声波具有不同的吸声系数。 平均吸声系数 ：工程中通常采用125Hz、250 Hz、500 Hz、1
2、000 Hz、2000 Hz、4000 Hz六个频率的吸声系数的算术平均值表示某种材料的平均吸声系数。 通常，吸声材料 在0.2以上，理想吸声材料 在0.5以上。,8,【入射吸声系数】工程设计中常用的吸声系数有 混响室法吸声系数(无规入射吸声系数) 驻波管法吸声系数(垂直入射吸声系数) 应用：测量材料的垂直入射吸声系数 ，按表1-1，将 换算为无规入射吸声系数 。,表1-1 与 的换算关系,9,混响室：声学实验室,混响室法吸声系数(无规入射吸声系数) ：,在混响室中，使不同频率的声波以相等几率从各个角度入射到材料表面，测得的吸声系数。 测试较复杂，对仪器设备要求高，且数值往往偏差较大，但比较接
3、近实际情况。 在吸声减噪设计中采用。,10,驻波管法简便、精确，但与一般实际声场不符。 用于测试材料的声学性质和鉴定。 设计消声器。,驻波管法吸声系数(垂直入射吸声系数),驻波管法吸声系数测试仪,11,(一) 吸声系数,(二) 吸声量,(二) 多孔吸声材料,12,定义：吸声系数与吸声面积的乘积 式中 吸声量，m2； 某频率声波的吸声系数； 吸声面积，m2。,(二) 吸声量（等效吸声面积）,【注】工程上通常采用吸声量评价吸声材料的实际吸声效果。,13,总吸声量：若组成室内各壁面的材料不同，则壁面在某频率下的总吸声量为 式中 第i种材料组成的壁面的吸声量，m2； 第i种材料组成的壁面的面积，m2；
4、 第i种材料在某频率下的吸声系数。,(二) 吸声量（等效吸声面积）,14,(一) 吸声系数,(二) 吸声量,(三) 多孔吸声材料,15,(三) 多孔吸声材料,KTV软包阻燃吸声材料,多孔槽型木质吸声材料,木丝板吸声材料,16,木质穿孔吸声板,17,丝质吸声材料,18,混凝土复合吸声型声屏障,19,轻质复合吸声型声屏障,20,吸声门,21,吸声体,22,23,吸声罩,24,25,2.吸声特性及影响因素,特性:高频声吸收效果好，低频声吸收效果差。 原因：低频声波激发微孔内空气与筋络的相对运动少，摩擦损小，因而声能损失少，而高频声容易使振动加快，从而消耗声能较多。所以多孔吸收材料常用于高中频噪声的吸
5、收。,26,吸声性能的影响因素,厚度,空腔,使用环境,护面层,27,厚度对吸声性能的影响,不同厚度的超细玻璃棉的吸声系数,理论证明，若吸声材料层背后 为刚性壁面，最佳吸声频率出 现在材料的厚度等于该频率声 波波长的1/4处。使用中，考虑 经济及制作的方便，对于中、 高频噪声，一般可采用25cm 厚的成形吸声板；对低频吸声 要求较高时，则采用厚度为5 10cm的吸声板。,同种材料，厚度增加一倍，吸声最佳频率向低频方向近似移动一个倍频程,由实验测试可知：,厚度越大，低频时吸声系数越大； 2000Hz，吸声系数与材料厚度无关；增加厚度，可提高低频声的吸收效果，对高频声效果不大。,28,孔隙率：材料内
6、部的孔洞体积占材料总体积的百分比。 一般多孔吸声材料的孔隙率50%； 孔隙率增大，密度减小，反之密度增大； 一种多孔吸声材料对应存在一个最佳吸声性能的密度范围。,孔隙率与密度,【讨论】密度太大或太小都会影响材料的吸声性能。若厚度不变，增大多孔吸声材料密度，可提高低中频的吸声系数，但比增大厚度所引起的变化小，且高频吸收会有所下降。,29,空腔：材料层与刚性壁之间一定距离的空气层； 吸声系数随腔深D（空气层）增加而增加； 空腔结构节省材料，比单纯增加材料厚度更经济。,空腔对吸声性能的影响,图2-16 背后空气层厚度对吸声性能的影响,30,多孔材料的吸声系数随空气层厚度增加而增加，但增加到一定厚度后
7、，效果不再继续明显增加。 当腔深D近似等于入射声波的1/4波长时，吸声系数最大。 当腔深为1/2波长或其整倍数时，吸声系数最小。 一般推荐取腔深为510cm。 天花板上的腔深可视实际需要及空间大小选取较大的距离。,空腔对吸声性能的影响,31,实际使用中，为便于固定和美观，往往要对疏松材质的多孔材料作护面处理。 护面层的要求： 良好的透气性； 微穿孔护面板穿孔率应大于20%，否则会影响高频吸声效果； 透气性较好的纺织品对吸声特性几乎没有影响。 对成型多孔材料板表面粉饰时，应采用水质涂料喷涂，不宜用油漆涂刷，以防止涂料封闭孔隙。,4,护面层对吸声性能的影响,32,温度,湿度,气流,温度引起声速、波
8、长 及空气粘滞性变化， 影响材料吸声性能。 温度升高，吸声性能 向高频方向移动； 温度降低则向低频方 向移动。,通风管道和消声器内 气流易吹散多孔材料， 吸声效果下降； 飞散的材料会堵塞管 道，损坏风机叶片； 应根据气流速度大小 选择一层或多层不同 的护面层。,空气湿度引起多孔材 料含水率变化。 湿度增大，孔隙吸水量 增加，堵塞细孔，吸声系 数下降，先从高频开始。 湿度较大环境应选用耐 潮吸声材料。,33,外墙保温吸声层,保温吸声层,阻燃吸声板,羊毛阻燃吸声板,注意特殊的使用条件，如腐蚀、高温或火焰等情况对多孔材料的影响。,35,吸声处理中常采用吸声结构。,(一)薄板共振吸声结构,(二)穿孔板
9、共振吸声结构,(三)微穿孔板吸声结构,吸声结构机理：赫姆霍兹共振吸声原理,常用的吸声结构,36,图2-17 薄板共振吸声结构示意图,(一)薄板共振吸声结构,机理：声波入射引起薄板振动，薄板振动克服自身阻尼和板-框架间的摩擦力，使部分声能转化为热能而耗损。当入射声波的频率与振动系统的固有频率相同时，发生共振，薄板弯曲变形最大，振动最剧烈，声能消耗最多。 结构,入射声波,薄金属板、胶合板、 硬质纤维板、石膏板等,37,薄板共振吸声结构的共振频率 式中 板的面密度，kgm2， ， 其中m为板密度，kg/m3，t为板厚,m； 板后空气层厚度，。,【讨论】 增大或 增加，共振频率下降。 通常取薄板厚度3
10、6mm，空气层厚度310mm，共振频率多在80300Hz之间，故一般用于低频吸声； 吸声频率范围窄，吸声系数不高，约为0.20.5。,38,改善薄板共振吸声性能的措施：,在薄板结构边缘（板-龙骨交接处）填置能增加结构阻尼的软材料，如泡沫塑料条、软橡皮、海绵条、毛毡等，增大吸声系数。,在空腔中，沿框架四周放置多孔吸声材料，如矿棉、玻璃棉等。,采用组合不同单元或不同腔深的薄板结构，或直接采用木丝板、草纸板等可吸收中、高频声的板材，拓宽吸声频带。,噪声控制技术隔声,单层匀质墙的隔声性能,二,多层墙的隔声特性,三,隔声间,四,五,六,隔声罩,隔声屏,40,(一)隔声原理,(二)透声系数与隔声量,隔声概
11、述,一,41,具有隔声能力的屏蔽物称作隔声构件。如隔声墙、隔声屏障、隔声罩、隔声间。 采用适当的隔声措施一般能降低噪声级15dB20dB。,图2-25 隔声基本原理示意图,(一)隔声原理,声波在空气中传播，入射到匀质屏蔽物时，部分声能被反射，部分被吸收，还有部分声能可以透过屏蔽物。设置适当的屏敝物可阻止声能透过，降低噪声的传播。,42,(一)隔声原理,(二)透声系数与隔声量,隔声概述,一,43,定义：透射声功率（Wt）与入射声功率（W）的比值，即 或 意义：表示隔声构件本身透声能力的大小。 又称作传声系数或透射系数。通常所指的是无规则入射时各入射角度透声系数的平均值。,透射声强/入射声强,透射
12、声压2/入射声压2,(二)透声系数与隔声量,1.透声系数,44,定义：等于透射系数的倒数取以10为底的对数的10倍，即 或 透声系数 值愈小， R 值越大，隔声性能愈好。 R 值的大小与与入射声波的频率有关。工程中常用1254000Hz 6个倍频程或1003150Hz的16个1/3倍频程的隔声量作算术平均，来表示某一构件的隔声性能，称作平均隔声量( )。,2.隔声量（R）,一般隔声构件的透声系数 1,约为10-110-5，为计算方便，采用隔声量来表示构件本身的隔声能力。,45,定义：离声源一定距离某处测得的隔声构件设置前、后的声功率级 和 之差。 插入损失通常在现场用来评价隔声罩、隔声屏等构件
13、的隔声效果。,（2-136）,3.插入损失（ ）,噪声控制技术隔声,多层墙的隔声特性,三,隔声间,四,五,六,隔声罩,隔声屏,47,(一)单层匀质墙隔声的频率特性,(二)单层匀质墙的隔声量,48,图2-32 单层匀质墙的隔声频率特性曲线,(一)单层匀质墙隔声的频率特性,隔声墙：板状或墙状的隔声构件。 单层隔声墙：仅有一层墙板。 双层或多层隔声墙：有两层或多层墙板，层间有空气或其它材料,49,图2-26 单层匀质墙的隔声频率特性曲线,刚度控制,单层匀质墙的隔声量与入射声波的频率关系很大,刚度和阻尼控制区,质量控制区,吻合效应区,第一共振频率,临界吻合频率,墙板的隔声量随着入射声波频率的增加而以每
14、倍频程6dB的斜率下降。,声波频率与墙板固有频率相同时，引起共振，隔声量最小。 随着声波频率的增加，共振减弱，直至消失，隔声量总趋势上升。 共振区的大小与墙板的面密度、形状、安装方式和阻尼有关。 隔声构件，共振区越小越好。 阻尼越大，对共振的抑制越强，一般采用增加墙板的阻尼来抑制共振现象。,频率大于fn,共振影响消失,墙板的隔声量受墙板惯性质量影响。 墙板的面密度愈大，即质量愈大，隔声量愈高。 隔声量随入射声波频率的增加，而以斜率为6dB倍频程直线上升。,随入射声波频率继续升高，隔声量反而下降，曲线上出现低谷，这是吻合效应的缘故。 越过低谷后，隔声量以每倍频程10dB趋势上升，接近质量控制的隔
15、声量。 增加板的厚度和阻尼，可使隔声量下降趋势得到减缓。,50,一定频率的声波以入射角投射到墙板上，激起构件弯曲振动 若入射声波的波长在墙板上的投影正好与墙板的固有弯曲波波长b相等时，墙板弯曲波振动的振幅便达到最大，声波向墙板的另面辐射较强，墙板隔声量明显下降，此现象称为“吻合效应” 。,吻合效应,图2-27 吻合的成立条件,吻合效应的条件,入射角,51,定义：产生吻合效应的最低频率，即 时的频率 的计算公式 或,临界吻合频率,墙板面密度，kgm2,墙板的弯曲劲度，Nm,墙板密度，kgm3,墙板的弹性模量，N/m2,墙板的厚度，m,由式（2-138）可知，临界吻合频率受墙板厚度、密度、弹性影响
16、 墙板越厚， 越低； 轻而弹性模量大的隔板，常常降到听觉敏感的声频范围内，对隔声造成不利影响。,52,表2-14 几种常用材料的密度和弹性模量,几种常用材料计算临界吻合频率的参数，可用于设计计算。,轻质、高模隔声不利,53,(一)单层匀质墙隔声的频率特性,(二)单层匀质墙的隔声量,54,单层匀质墙的隔声量公式建立条件为： (1)声波垂直入射到墙上； (2)墙将空间分成两个半无限大空间，且墙的两侧均为通常状况下的空气； (3)墙为无限大，即不考虑边界的影响； (4)将墙视为一个质量系统，即不考虑墙的刚性、阻尼； (5)墙上各点以相同的速度振动， 则从透声系数的定义及平面声波理论，可以导出单层墙在 质量控制区的声波垂直入射时的隔声量计算公式,(二)单层匀质墙的
