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1、School of Chemical and Environmental EngineeringSchool of Chemical and Environmental EngineeringSchool of Chemical and Environmental EngineeringSchool of Chemical and Environmental Engineering第三章第三章 噪声控制技术吸声噪声控制技术吸声Chapter 3. Technology of noise reductionnoise absorption王志权王志权By Wang ZhiquanCollege
2、of Chemical and College of Chemical and Environmental EngineeringEnvironmental Engineering第一节第一节 概述概述第二节第二节 吸声材料吸声材料第三节第三节 吸声结构体吸声结构体第四节第四节 吸声设计吸声设计第三章第三章 噪声控制技术吸声噪声控制技术吸声College of Chemical and College of Chemical and Environmental EngineeringEnvironmental Engineering第一节第一节 概述概述n1.声音传播途径声音传播途径声源声源传
3、播途径传播途径接受点接受点n在在声源处抑制噪声声源处抑制噪声n在声传播途径中控制：吸声、消声、隔在声传播途径中控制：吸声、消声、隔声、阻尼减振等声、阻尼减振等n接受点的保护接受点的保护College of Chemical and College of Chemical and Environmental EngineeringEnvironmental Engineeringn2.主要考量因素：主要考量因素：n噪声源特性以及降噪量大小噪声源特性以及降噪量大小n降噪遵循预防为主、全过程防治的基本降噪遵循预防为主、全过程防治的基本操作原则操作原则技术、经济因素技术、经济因素n降噪方法：通常是采取
4、降噪方法：通常是采取综合防治综合防治措措施，即吸声、消声、隔声、隔振和阻尼施，即吸声、消声、隔声、隔振和阻尼装置等措施同时使用。装置等措施同时使用。 College of Chemical and College of Chemical and Environmental EngineeringEnvironmental Engineeringn吸声吸声是噪声污染控制的一种重要手段，是噪声污染控制的一种重要手段，是一种在噪声传播途径上控制噪声污染是一种在噪声传播途径上控制噪声污染的方法，常用于的方法，常用于室内减噪室内减噪。College of Chemical and College of
5、Chemical and Environmental EngineeringEnvironmental Engineeringn3.室内噪声的来源：室内噪声的来源：n直达声：声音直接通过空气传播直达声：声音直接通过空气传播n混响声：室内各墙壁面反射回来混响声：室内各墙壁面反射回来 混响声易造成声污染，使室内噪声级增加；混响声易造成声污染，使室内噪声级增加；如：一列火车进入隧道以后的噪声级比行如：一列火车进入隧道以后的噪声级比行驶在空旷的野外可高出驶在空旷的野外可高出5-10dB；也会对听；也会对听觉造成干扰。觉造成干扰。College of Chemical and College of Ch
6、emical and Environmental EngineeringEnvironmental Engineeringn混响声的声音强弱，取决于室内各种物混响声的声音强弱，取决于室内各种物体表面的吸声能力。有的能增强，有的体表面的吸声能力。有的能增强，有的通过声能量的吸收而降低噪声水平。通过声能量的吸收而降低噪声水平。College of Chemical and College of Chemical and Environmental EngineeringEnvironmental Engineeringn1.吸声概念吸声概念n当声波入射到物体表面时，部分入射声能被当声波入射到物体表
7、面时，部分入射声能被物体表面吸收转化为其他形式的能量，这种物体表面吸收转化为其他形式的能量，这种现象叫现象叫“吸声吸声”。n在噪声污染控制工程设计中，常利用吸声材在噪声污染控制工程设计中，常利用吸声材料吸收声能量来降低室内噪声。料吸收声能量来降低室内噪声。n合理布置吸声材料，可降低混响声合理布置吸声材料，可降低混响声5-10dB。第二节第二节 吸声材料吸声材料College of Chemical and College of Chemical and Environmental EngineeringEnvironmental Engineeringn2.吸声机理吸声机理n吸声材料是一种吸声
8、材料是一种松软多孔松软多孔的物质，声波以声的物质，声波以声能的形式投射到多孔材料表面时，一部分声能的形式投射到多孔材料表面时，一部分声波从多孔材料表面反射，另一部分声波进入波从多孔材料表面反射，另一部分声波进入材料的孔隙，引起孔隙内的空气和材料本身材料的孔隙，引起孔隙内的空气和材料本身振动，由于多孔材料表面与空气的振动，由于多孔材料表面与空气的内摩擦内摩擦（摩擦力来自空气的压缩、膨胀）作用，将（摩擦力来自空气的压缩、膨胀）作用，将一部分声能转变成热能，此外，声音在多孔一部分声能转变成热能，此外，声音在多孔材料内经过材料内经过多次反射多次反射也进一步衰减。也进一步衰减。College of Ch
9、emical and College of Chemical and Environmental EngineeringEnvironmental Engineeringn所以，当进入多孔吸声材料内的声波再返回所以，当进入多孔吸声材料内的声波再返回时，声波能量已衰减很多，大部分被多孔吸时，声波能量已衰减很多，大部分被多孔吸声材料消耗掉了，从而使声音的能量减小，声材料消耗掉了，从而使声音的能量减小，达到降噪的目的。达到降噪的目的。n吸声机理：吸声机理：压缩、膨胀、摩擦、产热压缩、膨胀、摩擦、产热 降低声音能量。降低声音能量。College of Chemical and College of C
10、hemical and Environmental EngineeringEnvironmental Engineeringn材料特征：内部有许多小孔，并与材料表面材料特征：内部有许多小孔，并与材料表面相通，具有通气性。相通，具有通气性。n良好的吸声材料需具备三点要求：良好的吸声材料需具备三点要求： 多孔多孔 孔间贯通孔间贯通 与外界联通与外界联通College of Chemical and College of Chemical and Environmental EngineeringEnvironmental Engineeringn3.影响多孔吸声材料吸声性能的主要因素：影响多孔吸声
11、材料吸声性能的主要因素：n材料孔隙率（材料孔隙率（q） 孔隙率：孔隙率：多孔材料中通气的孔隙体积与材料多孔材料中通气的孔隙体积与材料总体积之比。总体积之比。 一般多孔材料的孔隙率在一般多孔材料的孔隙率在70以上，有的高以上，有的高达达90。同时要求这些孔隙尽可能。同时要求这些孔隙尽可能细小且分细小且分布均匀布均匀，这样，材料内孔隙的总表面积较大，这样，材料内孔隙的总表面积较大，利于声能的吸收。利于声能的吸收。College of Chemical and College of Chemical and Environmental EngineeringEnvironmental Enginee
12、ringn吸声材料的结构特性（此处指材料的厚度吸声材料的结构特性（此处指材料的厚度和密度）和密度）n材料材料密度密度：随着材料密度的增大，最大吸声：随着材料密度的增大，最大吸声系数系数maxmax向低频方向移动。向低频方向移动。n材料材料厚度厚度：n多孔材料对高频率声音吸声效果明显，即在多孔材料对高频率声音吸声效果明显，即在高频区吸声系数较大；高频区吸声系数较大；n多孔材料对低频率声音吸声效果差，即在低多孔材料对低频率声音吸声效果差，即在低频区吸声系数较小；频区吸声系数较小；College of Chemical and College of Chemical and Environmenta
13、l EngineeringEnvironmental Engineeringn随着材料厚度的增加，吸声随着材料厚度的增加，吸声最佳频率最佳频率向低向低频方向移动，即频方向移动，即低频范围的吸声性能随材低频范围的吸声性能随材料厚度的增加而提高料厚度的增加而提高，但厚度增加对高频，但厚度增加对高频声的吸收影响不明显，因高频声在吸声材声的吸收影响不明显，因高频声在吸声材料表面即被吸收。料表面即被吸收。College of Chemical and College of Chemical and Environmental EngineeringEnvironmental Engineeringn厚度
14、每增加厚度每增加1 1倍倍，最大吸收频率（或频谱曲，最大吸收频率（或频谱曲线）向线）向低频方向低频方向移动一个移动一个倍频程倍频程；实际应；实际应用中，多孔吸声材料的厚度一般取用中，多孔吸声材料的厚度一般取30-50mm30-50mm就可以，如果需要提高低频吸声效果，厚就可以，如果需要提高低频吸声效果，厚度可取度可取50-100mm50-100mm，必要时也可大于，必要时也可大于100mm100mm，再大就不经济了，特别是当材料厚度相当再大就不经济了，特别是当材料厚度相当大时，此时由于厚度引起的吸声变化就不大时，此时由于厚度引起的吸声变化就不明显了。明显了。College of Chemica
15、l and College of Chemical and Environmental EngineeringEnvironmental Engineering 125 250 500 1000 2000 4000（Hz）1.0 0.8 0.6 0.4 0.2 （ ） 10cm5cm2.5cm密度为密度为15kg/m3超细玻璃棉的吸声特性（超细玻璃棉的吸声特性（吸声系数吸声系数随材料厚度增加的变化规律）随材料厚度增加的变化规律）College of Chemical and College of Chemical and Environmental EngineeringEnvironment
16、al Engineeringn4.材料吸声特性的物理量材料吸声特性的物理量n吸声系数（吸声系数（）：）：材料吸收的声能与入射到材料吸收的声能与入射到材料上的总声能之比，常用来描述吸声材料材料上的总声能之比，常用来描述吸声材料或吸声结构的吸声能力。或吸声结构的吸声能力。n吸声系数越大，吸声性能越好吸声系数越大，吸声性能越好。 当当0时，无吸声时，无吸声 当当1时，完全吸收，无声能反射时，完全吸收，无声能反射College of Chemical and College of Chemical and Environmental EngineeringEnvironmental Engineeri
17、ngE0EE1E2College of Chemical and College of Chemical and Environmental EngineeringEnvironmental Engineering（1）影响因素）影响因素n材料的物理性质：材料的物理性质：不同材料具有不同的吸声不同材料具有不同的吸声能力，一般能力，一般0.21。n声波频率：声波频率：是是f的函数，同一种材料对声音的函数，同一种材料对声音的不同频率有相对应的的不同频率有相对应的值，所以表征材料的值，所以表征材料的时，必须指明哪个频带。时，必须指明哪个频带。 如如150mm厚，密度为厚，密度为20kg/m3的玻璃棉
18、，入的玻璃棉，入射声波为射声波为500Hz，0.85；入射声波为；入射声波为125Hz，0.50。College of Chemical and College of Chemical and Environmental EngineeringEnvironmental Engineeringn声波的入射角（方向）声波的入射角（方向）n通过调控吸声材料和结构体的安装条件来改通过调控吸声材料和结构体的安装条件来改变入射角的大小。由于声波的入射角不同，变入射角的大小。由于声波的入射角不同，所测量的吸声系数有三种不同的相应表达方所测量的吸声系数有三种不同的相应表达方法（稍后介绍）。法（稍后介绍）。C
19、ollege of Chemical and College of Chemical and Environmental EngineeringEnvironmental Engineering（2）不同吸声材料的吸声系数：）不同吸声材料的吸声系数：n密度小，孔隙多的材料（如玻璃棉，泡沫的密度小，孔隙多的材料（如玻璃棉，泡沫的塑料）等吸声性能好，吸声系数大。塑料）等吸声性能好，吸声系数大。n坚硬光滑，结构密实的材料（如混凝土水泥坚硬光滑，结构密实的材料（如混凝土水泥粉刷墙，水磨石墙体等），吸声系数小。粉刷墙，水磨石墙体等），吸声系数小。College of Chemical and Colle
20、ge of Chemical and Environmental EngineeringEnvironmental Engineeringn鉴于声波频率对吸声系数的影响，工程中，鉴于声波频率对吸声系数的影响，工程中，通常用通常用125Hz，500Hz，1KHz，2KHz，4KHz六个倍频程的中心频率的吸声系数的算六个倍频程的中心频率的吸声系数的算术平均值来表示材料的吸声频率特性。这个术平均值来表示材料的吸声频率特性。这个表示量，也称表示量，也称“平均吸声系数平均吸声系数”n一般的，一般的， 大于大于0.2才是吸声材料，才是吸声材料，大于大于0.5就是理想的吸声材料。就是理想的吸声材料。Coll
21、ege of Chemical and College of Chemical and Environmental EngineeringEnvironmental Engineering（驻波管法）（驻波管法）College of Chemical and College of Chemical and Environmental EngineeringEnvironmental EngineeringCollege of Chemical and College of Chemical and Environmental EngineeringEnvironmental Engineeri
22、ngCollege of Chemical and College of Chemical and Environmental EngineeringEnvironmental EngineeringCollege of Chemical and College of Chemical and Environmental EngineeringEnvironmental Engineering（3）三种不同的吸声系数表达方法（依据测量）三种不同的吸声系数表达方法（依据测量时入射角度不同划分）时入射角度不同划分）n由于入射角度对吸声系数影响较大，测量时由于入射角度对吸声系数影响较大，测量时入射角
23、不同，有不同的测试结果，表示方法入射角不同，有不同的测试结果，表示方法也不同，因此规定了三种不同的也不同，因此规定了三种不同的 。College of Chemical and College of Chemical and Environmental EngineeringEnvironmental Engineeringn垂直入射吸声系数垂直入射吸声系数（ 0） 驻波管法吸声系数，多用于材料性质的鉴定驻波管法吸声系数，多用于材料性质的鉴定与研究。与研究。 优点：简便易测优点：简便易测 缺点：所得数据与实际常有一定误差。缺点：所得数据与实际常有一定误差。n斜入射吸声系数斜入射吸声系数 实际中
24、一般情况下应用不多，特定的场合有实际中一般情况下应用不多，特定的场合有时推荐使用这种方法。时推荐使用这种方法。College of Chemical and College of Chemical and Environmental EngineeringEnvironmental Engineeringn无规则入射吸声系数无规则入射吸声系数（ T） 又称，又称，“混响室法吸声系数混响室法吸声系数”，实际应用多，实际应用多，具普遍意义，包括了各种入射角，测定的是具普遍意义，包括了各种入射角，测定的是声波从各个角度以相等的几率入射到材料表声波从各个角度以相等的几率入射到材料表面所得到的吸声系数。
25、是在专门的声学实验面所得到的吸声系数。是在专门的声学实验室混响室中测定的，花费较大。室混响室中测定的，花费较大。 常作为工程设计依据。常作为工程设计依据。 在工程中可以用在工程中可以用 0来来得到得到 T。College of Chemical and College of Chemical and Environmental EngineeringEnvironmental EngineeringCollege of Chemical and College of Chemical and Environmental EngineeringEnvironmental Engineeringn
26、吸声量：吸声量：工程上评价一种吸声材料的实际吸工程上评价一种吸声材料的实际吸声效果时，通常用该量进行评价，用声效果时，通常用该量进行评价，用A表示，表示，单位单位m2。n定义：吸声系数与所使用的吸声材料的面积定义：吸声系数与所使用的吸声材料的面积之乘积。之乘积。A S，注：面积必须为向着自由，注：面积必须为向着自由空间完全敞开的面积。空间完全敞开的面积。College of Chemical and College of Chemical and Environmental EngineeringEnvironmental Engineeringn当评价某空间的吸声量时，需要对空间内各当评价某
27、空间的吸声量时，需要对空间内各吸声面积与吸声系数的乘积进行求和，得到吸声面积与吸声系数的乘积进行求和，得到该空间的总吸声量。该空间的总吸声量。College of Chemical and College of Chemical and Environmental EngineeringEnvironmental Engineeringn5.多孔性吸声材料分类多孔性吸声材料分类n一般分为三大类：一般分为三大类：n纤维类、泡沫类、颗粒类纤维类、泡沫类、颗粒类n其中，纤维类：无机纤维类、有机纤维类其中，纤维类：无机纤维类、有机纤维类College of Chemical and College o
28、f Chemical and Environmental EngineeringEnvironmental Engineeringn无机纤维无机纤维（如玻璃棉、岩棉及其制品）（如玻璃棉、岩棉及其制品）n超细玻璃棉：最常用的吸声材料。超细玻璃棉：最常用的吸声材料。n优点：质轻，柔软，耐高温，耐腐蚀，防蛀，优点：质轻，柔软，耐高温，耐腐蚀，防蛀，抗冻。抗冻。n缺点：吸水率高，弹性差，填充不均匀。缺点：吸水率高，弹性差，填充不均匀。College of Chemical and College of Chemical and Environmental EngineeringEnvironmenta
29、l Engineeringn矿渣棉：矿渣棉：n优点：质轻、防火、耐高温，耐腐蚀，防蛀。优点：质轻、防火、耐高温，耐腐蚀，防蛀。n缺点：杂质多，易脆，在风速大，要求洁净缺点：杂质多，易脆，在风速大，要求洁净的场合不宜使用。的场合不宜使用。n岩棉：新型吸声材料。岩棉：新型吸声材料。n优点：隔热，耐高温。优点：隔热，耐高温。College of Chemical and College of Chemical and Environmental EngineeringEnvironmental Engineeringn有机纤维类吸声材料有机纤维类吸声材料n主要是由各种植物纤维如棉麻、甘蔗、稻草、主要
30、是由各种植物纤维如棉麻、甘蔗、稻草、棕丝等加工压制成的各种软质纤维板。棕丝等加工压制成的各种软质纤维板。n优点：原材料属于可再生生物质资源，吸声优点：原材料属于可再生生物质资源，吸声性能好且价格低。性能好且价格低。n缺点：易潮，易变质腐烂，从而降低吸声性缺点：易潮，易变质腐烂，从而降低吸声性能。能。College of Chemical and College of Chemical and Environmental EngineeringEnvironmental Engineeringn泡沫塑料材料泡沫塑料材料n聚氨酯，聚醚乙烯，聚氯乙烯等聚氨酯，聚醚乙烯，聚氯乙烯等n优点：具良好的弹性
31、，容易填充均匀，密度优点：具良好的弹性，容易填充均匀，密度小。小。n缺点：不防火，易燃，易老化。缺点：不防火，易燃，易老化。n目前运用最多的是聚氨酯泡沫塑料。目前运用最多的是聚氨酯泡沫塑料。College of Chemical and College of Chemical and Environmental EngineeringEnvironmental Engineeringn颗粒类吸声材料（建筑吸声材料）颗粒类吸声材料（建筑吸声材料）n如：微孔吸声砖，加气混凝土，矿渣水泥，如：微孔吸声砖，加气混凝土，矿渣水泥，多孔陶土砖等。多孔陶土砖等。n保温，防潮，耐热，耐蚀，抗冻等。保温，防潮，
32、耐热，耐蚀，抗冻等。College of Chemical and College of Chemical and Environmental EngineeringEnvironmental Engineering第三节第三节 吸声结构体吸声结构体n工程中常采用空间结构体吸声降噪。工程中常采用空间结构体吸声降噪。n实为将吸声材料加外包装（护面结构）实为将吸声材料加外包装（护面结构）和框架制成的。和框架制成的。n可以做成各种几何体形状，吸声材料的可以做成各种几何体形状，吸声材料的各个表面都能同声波接触，起到空间吸各个表面都能同声波接触，起到空间吸声的作用。声的作用。College of Che
33、mical and College of Chemical and Environmental EngineeringEnvironmental Engineeringn空间吸声体吸声性能好，便于安装。工程上，一般空间吸声体吸声性能好，便于安装。工程上，一般要求用便于安装，质量轻等，因此空间吸声体常采要求用便于安装，质量轻等，因此空间吸声体常采用超细玻璃棉作为填充材抖采用木架或金属框等用超细玻璃棉作为填充材抖采用木架或金属框等作为为支撑结构，采用玻璃丝布作为外包装材料，作为为支撑结构，采用玻璃丝布作为外包装材料，有时也采用穿孔率大于有时也采用穿孔率大于20的穿孔板作为外包装，的穿孔板作为外包装
34、，但采用此包装时相对重量和价格比采用玻璃丝布要但采用此包装时相对重量和价格比采用玻璃丝布要高。高。空间吸声体示意图空间吸声体示意图College of Chemical and College of Chemical and Environmental EngineeringEnvironmental EngineeringCollege of Chemical and College of Chemical and Environmental EngineeringEnvironmental EngineeringCollege of Chemical and College of Chem
35、ical and Environmental EngineeringEnvironmental EngineeringCollege of Chemical and College of Chemical and Environmental EngineeringEnvironmental EngineeringCollege of Chemical and College of Chemical and Environmental EngineeringEnvironmental EngineeringCollege of Chemical and College of Chemical a
36、nd Environmental EngineeringEnvironmental EngineeringCollege of Chemical and College of Chemical and Environmental EngineeringEnvironmental EngineeringCollege of Chemical and College of Chemical and Environmental EngineeringEnvironmental EngineeringCollege of Chemical and College of Chemical and Env
37、ironmental EngineeringEnvironmental EngineeringCollege of Chemical and College of Chemical and Environmental EngineeringEnvironmental EngineeringCollege of Chemical and College of Chemical and Environmental EngineeringEnvironmental EngineeringCollege of Chemical and College of Chemical and Environme
38、ntal EngineeringEnvironmental Engineeringn多孔吸声材料对高频声有较好的吸声能力，多孔吸声材料对高频声有较好的吸声能力，但对低频声的吸声能力较差，若（过度）加但对低频声的吸声能力较差，若（过度）加厚吸声材料来提高低频噪声的吸收，又很不厚吸声材料来提高低频噪声的吸收，又很不经济。为解决这一矛盾，人们利用共振吸声经济。为解决这一矛盾，人们利用共振吸声的原理设计了各种的原理设计了各种共振吸声结构共振吸声结构，取得了较，取得了较好的效果。好的效果。College of Chemical and College of Chemical and Environmen
39、tal EngineeringEnvironmental Engineeringn在实践中，一般利用共振吸声原理把各种薄在实践中，一般利用共振吸声原理把各种薄的板材（或在其上打上孔眼），并在其后设的板材（或在其上打上孔眼），并在其后设置一定深度的密封空腔，组成共振吸声结构。置一定深度的密封空腔，组成共振吸声结构。n常用的共振吸声结构有共振吸声器，穿孔板，常用的共振吸声结构有共振吸声器，穿孔板，微穿孔板，膜状和板状等共振吸声结构及空微穿孔板，膜状和板状等共振吸声结构及空间吸声体。间吸声体。College of Chemical and College of Chemical and Enviro
40、nmental EngineeringEnvironmental Engineering第四节第四节 吸声设计吸声设计一、共振吸声结构（针对一、共振吸声结构（针对低频噪声低频噪声控制）控制） 材料特征：薄膜或薄板表面穿孔材料特征：薄膜或薄板表面穿孔 吸声机理：应用共振原理吸声机理：应用共振原理 1.声音与薄板（薄膜）固有频率产生共振声音与薄板（薄膜）固有频率产生共振 2.声音与板后空腔气室空气产生共振声音与板后空腔气室空气产生共振College of Chemical and College of Chemical and Environmental EngineeringEnvironmen
41、tal Engineering共振吸声结构分类共振吸声结构分类n薄板或薄膜共振吸声结构薄板或薄膜共振吸声结构n单空腔共振吸声体单空腔共振吸声体n穿孔薄板共振吸声体穿孔薄板共振吸声体College of Chemical and College of Chemical and Environmental EngineeringEnvironmental Engineering（1）单腔共振吸声体）单腔共振吸声体又称又称“亥姆霍兹共振器亥姆霍兹共振器”，是一，是一具有开口的体积为具有开口的体积为V的空腔。的空腔。吸声原理：吸声原理：空腔中空气相当于一个弹簧，当声波入空腔中空气相当于一个弹簧，当声波
42、入射到颈中空气时，颈中的空气就像活塞一样往返振射到颈中空气时，颈中的空气就像活塞一样往返振动，它与颈壁的摩擦作用，使一部分声能转化为热动，它与颈壁的摩擦作用，使一部分声能转化为热能而消耗。当外来声波频率与其固有频率相同时，能而消耗。当外来声波频率与其固有频率相同时，发生共振，振动速度达到最大值时，消耗的声能也发生共振，振动速度达到最大值时，消耗的声能也最大，此时的吸声效果最好。最大，此时的吸声效果最好。College of Chemical and College of Chemical and Environmental EngineeringEnvironmental Engineerin
43、g亥姆霍兹共振器共振吸声频率计算：亥姆霍兹共振器共振吸声频率计算：其中：其中： S：孔面积，孔面积，m2 V：共振腔体积，：共振腔体积，m3 t：孔深度，孔深度，m ：孔口修正量，孔口修正量，m t+：为有效颈长，对于直径为：为有效颈长，对于直径为d的圆孔，的圆孔，d/40.8dCollege of Chemical and College of Chemical and Environmental EngineeringEnvironmental Engineeringn特点：特点：n单个共振器频率选择性很强，吸声频带很窄，单个共振器频率选择性很强，吸声频带很窄，f0一般在几十一般在几十几百
44、几百Hz，往往用于低频吸声。，往往用于低频吸声。College of Chemical and College of Chemical and Environmental EngineeringEnvironmental Engineeringn实际工作中，分别设计几种规格的共振器，实际工作中，分别设计几种规格的共振器，以便在较宽的低频范围获得较好的吸声效以便在较宽的低频范围获得较好的吸声效果。果。n改进连接管的尺寸和空腔体的体积，可获改进连接管的尺寸和空腔体的体积，可获得不同共振频率。得不同共振频率。n在管内铺设吸声材料，可增加共振器的阻在管内铺设吸声材料，可增加共振器的阻尼作用，能够使共振
45、器的吸声频带的宽度尼作用，能够使共振器的吸声频带的宽度加大。加大。改进：改进：College of Chemical and College of Chemical and Environmental EngineeringEnvironmental Engineering（2）穿孔板共振吸声体（多腔共振吸声体）穿孔板共振吸声体（多腔共振吸声体）定义：定义： 将钢板、铝板、胶合板、塑料板和草纸板将钢板、铝板、胶合板、塑料板和草纸板等板材，以一定的孔径和穿孔率打上孔，等板材，以一定的孔径和穿孔率打上孔，并在板后设置空气层（空腔）而构成。相并在板后设置空气层（空腔）而构成。相当于并联的当于并联的“
46、亥姆霍兹亥姆霍兹”共振器。共振器。College of Chemical and College of Chemical and Environmental EngineeringEnvironmental Engineeringn穿孔板共振结构的排列方式：穿孔板共振结构的排列方式：n常见的三角形、正方形。常见的三角形、正方形。n缺点：频率的选择性很强，吸声频带较窄，缺点：频率的选择性很强，吸声频带较窄，在共振频率在共振频率f0附近具有很大的吸声性能，偏附近具有很大的吸声性能，偏离共振频率效果就差。离共振频率效果就差。College of Chemical and College of Che
47、mical and Environmental EngineeringEnvironmental Engineering S：每个孔面积：每个孔面积, m2 A：共振单元薄板面积共振单元薄板面积, m2 D：穿孔板后空气层厚度，：穿孔板后空气层厚度，m Lk：颈的有效长度，：颈的有效长度，m（与薄板上孔径的直径（与薄板上孔径的直径大小和板厚有关。）大小和板厚有关。） P：穿孔率：穿孔率S/A，每个共振腔体积每个共振腔体积VAD College of Chemical and College of Chemical and Environmental EngineeringEnvironment
48、al Engineeringn工程上常用设计参数工程上常用设计参数n板厚板厚1-10mm；n孔径：孔径：2-15mmn穿孔率：穿孔率：0.5-15n空气层厚：空气层厚：50-250mm。College of Chemical and College of Chemical and Environmental EngineeringEnvironmental Engineeringn在板后空腔内按一定要求填充适量多孔材在板后空腔内按一定要求填充适量多孔材料，以增加空气的摩擦；料，以增加空气的摩擦；n可以考虑：穿孔板采用不同穿孔率的多层可以考虑：穿孔板采用不同穿孔率的多层（常取两层）穿孔板结构，能
49、使吸声频带（常取两层）穿孔板结构，能使吸声频带增宽，提高增宽，提高23个倍频程；个倍频程；n孔径取偏小值，以提高孔内阻尼。孔径取偏小值，以提高孔内阻尼。改善穿孔板共振吸声结构吸声系数的措施：改善穿孔板共振吸声结构吸声系数的措施：College of Chemical and College of Chemical and Environmental EngineeringEnvironmental Engineering（3）微穿孔板结构）微穿孔板结构n是穿孔板共振吸声结构的一种改进措施。是穿孔板共振吸声结构的一种改进措施。n板薄：厚度小于板薄：厚度小于1mm的薄板的薄板n孔径小，声阻大：小于
50、孔径小，声阻大：小于1mmn穿孔率：穿孔率：15n该结构由微穿孔板和板后的空腔组成。该结构由微穿孔板和板后的空腔组成。 该结构是我国著名声学专家马大猷教授于该结构是我国著名声学专家马大猷教授于1964年首先提出来的，年首先提出来的，1975年给出计算理论。年给出计算理论。School of Chemical and School of Chemical and Environmental EngineeringEnvironmental Engineeringn特点：特点：这种结构的吸声性能明显优越于前面三类共这种结构的吸声性能明显优越于前面三类共振结构。它的吸声频带振结构。它的吸声频带较宽较
51、宽，吸声系数，吸声系数较高较高，特别，特别是它可用在其他材料或结构不适合的场所（因为它是它可用在其他材料或结构不适合的场所（因为它完全不需使用吸声材料），如完全不需使用吸声材料），如高温、潮湿高温、潮湿、在、在腐蚀腐蚀性气体或性气体或高速气流高速气流等环境；同时它结构简单、设计等环境；同时它结构简单、设计理论成熟，其吸声特性的理论计算与实测值很接近，理论成熟，其吸声特性的理论计算与实测值很接近，而一般吸声材料或结构的吸声系数则要靠试验测量，而一般吸声材料或结构的吸声系数则要靠试验测量，理论只起指导作用，因此微孔板共振吸声结构近年理论只起指导作用，因此微孔板共振吸声结构近年来已在噪声控制领域得到
52、广泛应用，效果较好。但来已在噪声控制领域得到广泛应用，效果较好。但它的缺点是微孔加工较困难，且易被灰尘堵塞。它的缺点是微孔加工较困难，且易被灰尘堵塞。n不同与穿孔板共振吸声器的主要特点是：减少穿孔不同与穿孔板共振吸声器的主要特点是：减少穿孔直径至直径至1mm以下。以下。College of Chemical and College of Chemical and Environmental EngineeringEnvironmental Engineering（4）薄板（膜）共振吸声结构）薄板（膜）共振吸声结构原理：原理： 不穿孔的薄板，如金属板，胶合板，石膏不穿孔的薄板，如金属板，胶合板，
53、石膏板，塑料板等，使它周边固定，在背后留板，塑料板等，使它周边固定，在背后留一定厚度的空气层，就构成了薄板共振吸一定厚度的空气层，就构成了薄板共振吸声结构。声结构。 它对低频声有很好的吸声性能。它对低频声有很好的吸声性能。College of Chemical and College of Chemical and Environmental EngineeringEnvironmental Engineering f0 ：薄板共振吸声结构的共振频率，：薄板共振吸声结构的共振频率，Hz； M：薄板的面密度，：薄板的面密度，Kg/m2 ； D ：空气层（空腔）厚度，：空气层（空腔）厚度，cm。
54、当入射声波频率当入射声波频率f与结构的固有频率与结构的固有频率f0一致时，一致时，即产生共振，消耗声能。即产生共振，消耗声能。 薄板共振吸声结构的应用范围：薄板共振吸声结构的应用范围：薄膜吸声结薄膜吸声结构的共振频率通常在构的共振频率通常在2001000Hz范围，最大范围，最大吸声系数约为吸声系数约为0.20.5。College of Chemical and College of Chemical and Environmental EngineeringEnvironmental Engineeringn改进措施：改进措施：n在薄板结构的边缘与龙骨架交接处放置在薄板结构的边缘与龙骨架交接处
55、放置一些柔软材料（橡皮条，海绵条，毛毡一些柔软材料（橡皮条，海绵条，毛毡等），以及在空气层中沿龙骨框四周衬等），以及在空气层中沿龙骨框四周衬贴一些多孔材料（如玻璃棉），可大大贴一些多孔材料（如玻璃棉），可大大提高吸声效果；提高吸声效果；n采用组合不同单元大小或不同腔深的薄采用组合不同单元大小或不同腔深的薄板结构，可以提高吸声频带。板结构，可以提高吸声频带。College of Chemical and College of Chemical and Environmental EngineeringEnvironmental Engineering 图示：在板后填充多孔性材料后，系统的吸图示：
56、在板后填充多孔性材料后，系统的吸系数和吸声频带都会提高。系数和吸声频带都会提高。 填充纤维吸声材料的薄板吸声结构及其吸声特性填充纤维吸声材料的薄板吸声结构及其吸声特性College of Chemical and College of Chemical and Environmental EngineeringEnvironmental Engineeringn1、应尽量先对声源进行隔声、消声等处理，当噪、应尽量先对声源进行隔声、消声等处理，当噪声源不宜采用隔声措施，或采用隔声措施后仍不声源不宜采用隔声措施，或采用隔声措施后仍不能达到噪声标准时，可用吸声处理作为辅助手段。能达到噪声标准时，可用
57、吸声处理作为辅助手段。n只有当房间内平均吸声系数很小时，吸声处理才只有当房间内平均吸声系数很小时，吸声处理才能取得良好的效果。能取得良好的效果。n单独的风机房、泵房、控制室等房间面积较小，单独的风机房、泵房、控制室等房间面积较小，所需降噪量较高，宜对天花板、墙面同时做吸声所需降噪量较高，宜对天花板、墙面同时做吸声处理；车间面积较大时，宜采用空间吸声体，平处理；车间面积较大时，宜采用空间吸声体，平顶吸声处理；声源集中在局部区域时，宜采用局顶吸声处理；声源集中在局部区域时，宜采用局部吸声处理，并同时设置隔声屏障；噪声源比较部吸声处理，并同时设置隔声屏障；噪声源比较多而且较分散的生产车间宜作吸声处理
58、。多而且较分散的生产车间宜作吸声处理。二、吸声结构选择与设计的原则二、吸声结构选择与设计的原则College of Chemical and College of Chemical and Environmental EngineeringEnvironmental Engineeringn图图a：开阔的空间，是个自由声场，声波被空气全：开阔的空间，是个自由声场，声波被空气全部吸收，吸声系数为部吸收，吸声系数为1。n图图b：坚硬、光滑的刚性表面，声波吸收很少；：坚硬、光滑的刚性表面，声波吸收很少；n图图c：多孔吸声材料，主要吸收中、高频噪声，吸：多孔吸声材料，主要吸收中、高频噪声，吸收频带集中
59、在中、高频区；收频带集中在中、高频区；College of Chemical and College of Chemical and Environmental EngineeringEnvironmental Engineeringn图图d：多孔材料背衬空腔，最大吸声频率向低频移：多孔材料背衬空腔，最大吸声频率向低频移动，吸收频带提高较大；动，吸收频带提高较大；n图图e：穿孔板背衬多孔吸声材料，不仅能较好吸收低：穿孔板背衬多孔吸声材料，不仅能较好吸收低频噪声，且吸声频带增宽；频噪声，且吸声频带增宽；n图图f：板状吸声结构（：板状吸声结构（1线），若在板后充填多孔吸线），若在板后充填多孔吸声材
60、料，可使吸声系数提高，最大吸声频率向低频声材料，可使吸声系数提高，最大吸声频率向低频移动（移动（2线）；线）；College of Chemical and College of Chemical and Environmental EngineeringEnvironmental Engineeringn图图g：穿孔板吸声结构，吸声频带很窄；：穿孔板吸声结构，吸声频带很窄；n图图h：穿孔板背衬纤维布，吸声频带有一定提高；：穿孔板背衬纤维布，吸声频带有一定提高；n图图i：多层穿孔板，吸声效果较好，频带较宽。：多层穿孔板，吸声效果较好，频带较宽。College of Chemical and C
61、ollege of Chemical and Environmental EngineeringEnvironmental Engineeringn2、对于中、高频噪声，可采用、对于中、高频噪声，可采用2050mm厚的厚的常规吸声板，当吸声要求较高时可采用常规吸声板，当吸声要求较高时可采用5080mm厚的超细玻璃棉等多孔性材料，并加厚的超细玻璃棉等多孔性材料，并加适当的护面层；适当的护面层；n对于宽频带噪声，可在多孔材料后留对于宽频带噪声，可在多孔材料后留50100mm的空气层；对于低频带噪声，可用的空气层；对于低频带噪声，可用穿孔板共振吸声结构，其板厚通常可取穿孔板共振吸声结构，其板厚通常可
62、取25mm，孔径可取，孔径可取36mm，穿孔率小于，穿孔率小于5。College of Chemical and College of Chemical and Environmental EngineeringEnvironmental Engineeringn3、对于湿度较高的环境，或有清洁要求的板、对于湿度较高的环境，或有清洁要求的板厚及孔径均不大于厚及孔径均不大于1mm，穿孔率可取，穿孔率可取0.53，空腔深度可取空腔深度可取50200mm。n4、进行吸声处理时，应满足防火、防潮、防、进行吸声处理时，应满足防火、防潮、防腐、防尘等工艺与安全卫生要求，还应兼顾通腐、防尘等工艺与安全卫生要
63、求，还应兼顾通风、采光、照明及装修要求等。风、采光、照明及装修要求等。College of Chemical and College of Chemical and Environmental EngineeringEnvironmental Engineeringn1、确定吸声处理前室内的噪声级和各倍频、确定吸声处理前室内的噪声级和各倍频带声压级，并了解噪声源的特性，选定相带声压级，并了解噪声源的特性，选定相应的噪声标准；应的噪声标准；n2、确定降噪地点的允许噪声级和各倍频带、确定降噪地点的允许噪声级和各倍频带的允许声压级，计算所需降噪量的允许声压级，计算所需降噪量LP；n3、根据、根据LP
64、 ，计算吸声处理后应有的室内，计算吸声处理后应有的室内平均吸声系数；平均吸声系数；三、吸声设计程序三、吸声设计程序College of Chemical and College of Chemical and Environmental EngineeringEnvironmental Engineeringn4、由室内平均吸声系数和房间可供设置的、由室内平均吸声系数和房间可供设置的吸声材料的面积，确定吸声面的吸声系数；吸声材料的面积，确定吸声面的吸声系数；n5、由确定吸声面的吸声系数，选择合适的、由确定吸声面的吸声系数，选择合适的吸声材料或吸声结构、类型、材料厚度、吸声材料或吸声结构、类型、
65、材料厚度、安装方式等。安装方式等。College of Chemical and College of Chemical and Environmental EngineeringEnvironmental Engineeringn1、房间平均吸声系数和计算、房间平均吸声系数和计算n如果一个房间的墙面上布置有几种不同的材料如果一个房间的墙面上布置有几种不同的材料时，它们对应的吸声系数和面积分别为时，它们对应的吸声系数和面积分别为:1,2,3和和S1,S2,S3.,则房间内平均则房间内平均吸声系数为：吸声系数为：四、吸声计算：四、吸声计算：College of Chemical and Coll
66、ege of Chemical and Environmental EngineeringEnvironmental Engineeringn 2、吸声量的计算、吸声量的计算 吸声量又称等效吸声面积，为吸声面积与吸声吸声量又称等效吸声面积，为吸声面积与吸声系数的乘积。系数的乘积。 式中：式中：A：吸声量，：吸声量，m2； ：吸声系数；吸声系数； S：使用材料的面积，：使用材料的面积， m2。 如果一个房间的墙面上布置有几种不同的如果一个房间的墙面上布置有几种不同的材料时，材料时， 则房间的吸声量为：则房间的吸声量为：College of Chemical and College of Chem
67、ical and Environmental EngineeringEnvironmental Engineeringn3、室内声压级的计算、室内声压级的计算 房间内噪声的大小和分布取决于房间房间内噪声的大小和分布取决于房间形状、墙壁、天花板、地面等室内器具的吸形状、墙壁、天花板、地面等室内器具的吸声特性，以及噪声源的位置和性质。室内声声特性，以及噪声源的位置和性质。室内声压级的通常用下式计算：压级的通常用下式计算：College of Chemical and College of Chemical and Environmental EngineeringEnvironmental Eng
68、ineering式中：式中：Lp：室内声压级，：室内声压级，dB； Lw：声功率级，：声功率级，dB； Q：声源的指向性因素，（声源位于室内：声源的指向性因素，（声源位于室内中心，中心，1；声源位于室内地面或者墙面中心，；声源位于室内地面或者墙面中心，2；声源位于室内某一边线中心，；声源位于室内某一边线中心，4；声源位于；声源位于室内某一角，室内某一角，8。 Rr：房间常数，定义式为下式。：房间常数，定义式为下式。College of Chemical and College of Chemical and Environmental EngineeringEnvironmental Engi
69、neeringn 4、混响时间计算、混响时间计算 在总体积为在总体积为V的扩散声场中，当声源停止发的扩散声场中，当声源停止发声后声能密度下降为原有数值的百万分之一所需声后声能密度下降为原有数值的百万分之一所需的时间或房间内声压级下降的时间或房间内声压级下降60dB所需的时间，叫所需的时间，叫做混响时间，用做混响时间，用T表示。其定义式为表示。其定义式为赛宾公式赛宾公式： 在使用过程中，当吸声量超过一定范围，其在使用过程中，当吸声量超过一定范围，其结果将与实际有较大的出入。例如：室内平均吸结果将与实际有较大的出入。例如：室内平均吸声系数趋于声系数趋于1时，实际混响时间应趋于时，实际混响时间应趋于
70、0，但利用，但利用公式却为一定值，研究表明，在室内平均吸声系公式却为一定值，研究表明，在室内平均吸声系数小于数小于0.2时，计算结果与实际比较接近。时，计算结果与实际比较接近。College of Chemical and College of Chemical and Environmental EngineeringEnvironmental Engineeringn5、吸声降噪量的计算、吸声降噪量的计算 School of Chemical and School of Chemical and Environmental EngineeringEnvironmental Engineer
71、ingCollege of Chemical and College of Chemical and Environmental EngineeringEnvironmental EngineeringnT1，T2分别为处理前后的混响时间。混分别为处理前后的混响时间。混响时间可以用专门的仪器直接测量，避响时间可以用专门的仪器直接测量，避免了计算吸声系数的麻烦和不准确。免了计算吸声系数的麻烦和不准确。School of Chemical and School of Chemical and Environmental EngineeringEnvironmental Engineeringn室内
72、平均吸声系数增加室内平均吸声系数增加1倍噪声降低倍噪声降低3dB，增，增加加10倍，降低倍，降低10dB。这表明，只有在原来房。这表明，只有在原来房间的平均吸声系数不大时，采用吸声处理才有间的平均吸声系数不大时，采用吸声处理才有明显效果。例如：处理前平均吸声系数为明显效果。例如：处理前平均吸声系数为0.03，处理后平均吸声系数为，处理后平均吸声系数为0.3，则，则LP=10dB。通常是平均通常是平均吸声吸声系数增大到系数增大到0.5以上很不容易，以上很不容易，且成本很高，所以用一般的吸声处理降低室内且成本很高，所以用一般的吸声处理降低室内噪声不会超过噪声不会超过1012dB。T1/T2123456810 20 40 100LP035678910 13 1620室内吸声状况与相应降噪量室内吸声状况与相应降噪量College of Chemical and College of Chemical and Environmental EngineeringEnvironmental Engineering作业：作业：n论文：当前吸声材料和吸声结构的发展论文：当前吸声材料和吸声结构的发展状况。状况。n字数：字数：2000
