第二章第四节噪声控制技术——吸声08-11-04案例优秀PPT.ppt

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1、其次章 噪声污染及其限制第一节 概述其次节 声学基础第三节 噪声的评价和标准第四节 噪声限制技术吸声第五节 噪声限制技术隔声第六节 噪声限制技术消声 第七节 有源噪声限制简介 其次章其次章其次章其次章 噪声污染及其限制噪声污染及其限制噪声污染及其限制噪声污染及其限制第四节 噪声限制技术吸声其次章其次章其次章其次章 噪声污染及其限制噪声污染及其限制噪声污染及其限制噪声污染及其限制第四节 噪声限制技术吸声吸声材料一一室内吸声降噪三三 吸声结构二二吸声材料一一(一一)吸声系数吸声系数 (二二)吸声量吸声量 (二二)多孔吸声材料多孔吸声材料 n吸声材料：能吸取消耗确定声能的材料。n吸声系数：材料吸取的

2、声能（）与入射到材料上的总声能()之比，即n (2-107)(一一)吸声系数吸声系数 【探讨】：【探讨】：表示材料吸声实力的大小，表示材料吸声实力的大小，值在值在01之之间，间，值愈大，材料的吸声性能愈好；值愈大，材料的吸声性能愈好；0，声波完，声波完全反射，材料不吸声；全反射，材料不吸声；1，声能全部被吸取。，声能全部被吸取。n 吸声系数的影响因素 材料的结构运用条件运用条件声波频率声波频率吸声系数吸声系数影响因素影响因素2 25 53 34 41 1材料的性质声波入射角度声波入射角度【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：工程中通常接受125Hz、250

3、Hz、500Hz、1000Hz、2000Hz、4000Hz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，志向吸声材料 在0.5以上。【入射吸声系数】工程设计中常用的吸声系数有工程设计中常用的吸声系数有n 混响室法吸声系数混响室法吸声系数(无规入射吸声系数无规入射吸声系数)n 驻波管法吸声系数(垂直入射吸声系数)n 应用：测量材料的垂直入射吸声系数 ，按表2-11，将 换算为无规入射吸声系数 。0.10.10.20.20.30.30.40.40.50.50.60.60.70.70.80.80.90.90.250.250.400.400.500.500.6

4、00.600.750.750.850.850.900.900.980.981 1表表表表2-11 2-11 与与与与 的换算关系的换算关系的换算关系的换算关系n在混响室中，使不同频率的声波以相等几率在混响室中，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，测得的吸声系从各个角度入射到材料表面，测得的吸声系数。数。n测试较困难，对仪器设备要求高，且数值往测试较困难，对仪器设备要求高，且数值往往偏差较大，但比较接近实际状况。往偏差较大，但比较接近实际状况。n在吸声减噪设计中接受。在吸声减噪设计中接受。混响室法吸声系数混响室法吸声系数(无规入射吸声系数无规入射吸声系数)n驻波管法简便、精确，但

5、与一般实际声场驻波管法简便、精确，但与一般实际声场不符。不符。n用于测试材料的声学性质和鉴定。用于测试材料的声学性质和鉴定。n设计消声器。设计消声器。驻波管法吸声系数驻波管法吸声系数(垂直入射吸声系数垂直入射吸声系数)吸声材料一一(一一)吸声系数吸声系数 (二二)吸声量吸声量 (二二)多孔吸声材料多孔吸声材料 n 定义：吸声系数与吸声面积的乘积 (2-108)(2-108)式中：吸声量，m2；某频率声波的吸声系数；吸声面积，m2。(二二)吸声量（吸声量（等效吸声面积等效吸声面积）【注】工程上通常接受吸声量评价吸声材料的实际吸【注】工程上通常接受吸声量评价吸声材料的实际吸声效果。声效果。n总吸声

6、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 (2-109)(2-109)式中：式中：第第 种材料组成的壁面的吸声量，种材料组成的壁面的吸声量，m m2 2；第第 种材料组成的壁面的面积，种材料组成的壁面的面积，m m2 2；第第 种材料在某频率下的吸声系数。种材料在某频率下的吸声系数。(二二)吸声量（吸声量（等效吸声面积等效吸声面积）吸声材料一一(一一)吸声系数吸声系数 (二二)吸声量吸声量 (三三)多孔吸声材料多孔吸声材料 多孔吸声材料多孔吸声材料 n多孔吸声材料是目前应用最广泛的吸声材料。多孔吸声材料是目前应用最广泛的吸声材料。n最初的多孔吸声材料以麻、棉、棕丝、毛发、甘

7、最初的多孔吸声材料以麻、棉、棕丝、毛发、甘蔗渣等天然动植物纤维为主；蔗渣等天然动植物纤维为主；n目前则以玻璃棉、矿渣棉等无机纤维为主。目前则以玻璃棉、矿渣棉等无机纤维为主。n吸声材料可以是松散的，也可以加工成棉絮状吸声材料可以是松散的，也可以加工成棉絮状或黏结成毡状或板状。或黏结成毡状或板状。1 1 吸声原理吸声原理 n声波入射到多孔吸声材料的表面时，部声波入射到多孔吸声材料的表面时，部分声波被反射，部分声波透入材料内部微分声波被反射，部分声波透入材料内部微孔内，激发孔内空气与筋络发生振动，空孔内，激发孔内空气与筋络发生振动，空气与筋络之间的气与筋络之间的摩擦阻力摩擦阻力使声能不断转化使声能不

8、断转化为热能而消耗；空气与筋络之间的为热能而消耗；空气与筋络之间的热交换热交换也消耗部分声能，从而达到吸声的目的。也消耗部分声能，从而达到吸声的目的。2.2.吸声特性及影响因素吸声特性及影响因素 特性特性:高频声吸取效果好，低频声吸取效高频声吸取效果好，低频声吸取效果差。果差。缘由：低频声波激发微孔内空气与筋络的缘由：低频声波激发微孔内空气与筋络的 相对运动少，相对运动少，摩擦损小，摩擦损小，因而声能损失因而声能损失少，而高频声简洁使振动加快，从而消耗少，而高频声简洁使振动加快，从而消耗声能较多。所以多孔吸取材料常用于高、声能较多。所以多孔吸取材料常用于高、中频噪声的吸取。中频噪声的吸取。n

9、吸声性能的影响因素 厚度吸声性能吸声性能 影响因素影响因素 2 25 53 34 41 1孔隙率与密度空腔空腔 运用环境运用环境护面层护面层1 厚度对吸声性能的影响 图图2-15 不同厚度的超细玻璃棉的吸声系数不同厚度的超细玻璃棉的吸声系数理论证明，若吸声材料层背后理论证明，若吸声材料层背后理论证明，若吸声材料层背后理论证明，若吸声材料层背后为刚性壁面，最佳吸声频率出为刚性壁面，最佳吸声频率出为刚性壁面，最佳吸声频率出为刚性壁面，最佳吸声频率出现在材料的厚度等于该频率声现在材料的厚度等于该频率声现在材料的厚度等于该频率声现在材料的厚度等于该频率声波波长的波波长的波波长的波波长的1/41/41/

10、41/4处。运用中，考虑处。运用中，考虑处。运用中，考虑处。运用中，考虑经济及制作的便利，对于中、经济及制作的便利，对于中、经济及制作的便利，对于中、经济及制作的便利，对于中、高频噪声，一般可接受高频噪声，一般可接受高频噪声，一般可接受高频噪声，一般可接受2 2 2 25cm5cm5cm5cm厚的成形吸声板；对低频吸声厚的成形吸声板；对低频吸声厚的成形吸声板；对低频吸声厚的成形吸声板；对低频吸声要求较高时，则接受厚度为要求较高时，则接受厚度为要求较高时，则接受厚度为要求较高时，则接受厚度为5 5 5 510cm10cm10cm10cm的吸声板。的吸声板。的吸声板。的吸声板。同种材料，厚度增加一

11、倍，吸声最佳频同种材料，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率向低频方向近似移动一个倍频程 由试验测试可知：由试验测试可知：厚度越大，低频时吸声系数越大；厚度越大，低频时吸声系数越大；2000Hz2000Hz，吸声系数与材料厚度无关；，吸声系数与材料厚度无关；增加厚度，可提凹凸频声的吸取效果，增加厚度，可提凹凸频声的吸取效果，对高频声效果不大。对高频声效果不大。n孔隙率：材料内部的孔洞体积占材料总体积的百分比。n一般多孔吸声材料的孔隙率50%。n孔隙率增大，密度减小，反之密度增大。n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。2孔隙率与密度【探讨】密度太大或太小都会影

12、响材料的吸声性【探讨】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，可能。若厚度不变，增大多孔吸声材料密度，可提凹凸、中频的吸声系数，但比增大厚度所引提凹凸、中频的吸声系数，但比增大厚度所引起的变更小，且高频吸取会有所下降。起的变更小，且高频吸取会有所下降。n n空腔：材料层与刚性壁之间确定距离的空气层；空腔：材料层与刚性壁之间确定距离的空气层；空腔：材料层与刚性壁之间确定距离的空气层；空腔：材料层与刚性壁之间确定距离的空气层；n n吸声系数随腔深吸声系数随腔深吸声系数随腔深吸声系数随腔深D D D D（空气层）增加而增加；（空气层）增加而增加；（空气层）增加而增加；

13、（空气层）增加而增加；n n空腔结构节约材料，比单纯增加材料厚度更经济。空腔结构节约材料，比单纯增加材料厚度更经济。空腔结构节约材料，比单纯增加材料厚度更经济。空腔结构节约材料，比单纯增加材料厚度更经济。3空腔对吸声性能的影响 图图2-16 背后空气层厚度对吸声性能的影响背后空气层厚度对吸声性能的影响 0.60.6n n多多多多孔孔孔孔材材材材料料料料的的的的吸吸吸吸声声声声系系系系数数数数随随随随空空空空气气气气层层层层厚厚厚厚度度度度的的的的增增增增加加加加而而而而增增增增加加加加，但增加到确定厚度后，效果不再接着明显增加。但增加到确定厚度后，效果不再接着明显增加。但增加到确定厚度后，效果

14、不再接着明显增加。但增加到确定厚度后，效果不再接着明显增加。n n当当当当腔腔腔腔深深深深D D D D近近近近似似似似等等等等于于于于入入入入射射射射声声声声波波波波的的的的1/41/41/41/4波波波波长长长长时时时时，吸吸吸吸声声声声系系系系数最大。数最大。数最大。数最大。n n当腔深为当腔深为当腔深为当腔深为1/21/21/21/2波长或其整倍数时，吸声系数最小。波长或其整倍数时，吸声系数最小。波长或其整倍数时，吸声系数最小。波长或其整倍数时，吸声系数最小。n n一般举荐取腔深为一般举荐取腔深为一般举荐取腔深为一般举荐取腔深为5 5 5 510cm10cm10cm10cm。n n天天

15、天天花花花花板板板板上上上上的的的的腔腔腔腔深深深深可可可可视视视视实实实实际际际际须须须须要要要要及及及及空空空空间间间间大大大大小小小小选选选选取取取取较较较较大的距离。大的距离。大的距离。大的距离。3空腔对吸声性能的影响 n实际运用中，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。n护面层的要求：n良好的透气性。n微穿孔护面板穿孔率应大于20%，否则会影响高频吸声效果。n透气性较好的纺织品对吸声特性几乎没有影响。n对成型多孔材料板表面粉饰时，应接受水质涂料喷涂，不宜用油漆涂刷，以防止涂料封闭孔隙。4护面层护面层对吸声性能的影响对吸声性能的影响 温度温度湿度湿度气流气流 5 使用

16、环境使用环境对吸声性能的影响对吸声性能的影响 l温度引起声速、波长温度引起声速、波长l及空气黏滞性变更，及空气黏滞性变更，l影响材料吸声性能。影响材料吸声性能。l温度上升，吸声性能温度上升，吸声性能l向高频方向移动；向高频方向移动；l温度降低则向低频方温度降低则向低频方l向移动。向移动。l通风管道和消声器内通风管道和消声器内l 气流易吹散多孔材料，气流易吹散多孔材料，l 吸声效果下降。吸声效果下降。l飞散的材料会堵塞管飞散的材料会堵塞管l 道，损坏风机叶片。道，损坏风机叶片。l应依据气流速度大小应依据气流速度大小l选择一层或多层不同选择一层或多层不同l的护面层。的护面层。l空气湿度引起多孔材空

17、气湿度引起多孔材l料含水率变更。料含水率变更。l湿度增大，孔隙吸水量湿度增大，孔隙吸水量l增加，堵塞细孔，吸声系增加，堵塞细孔，吸声系l数下降，先从高频起先。数下降，先从高频起先。l湿度较大环境应选用耐湿度较大环境应选用耐l潮吸声材料。潮吸声材料。其次章其次章其次章其次章 噪声污染及其限制噪声污染及其限制噪声污染及其限制噪声污染及其限制第四节 噪声限制技术吸声吸声材料一一室内吸声降噪三三 吸声结构二二n吸声处理中常接受吸声结构。吸声处理中常接受吸声结构。吸声结构二二(一一)薄板共振吸声结构薄板共振吸声结构 (二二)穿孔板共振吸声结构穿孔板共振吸声结构 (三三)微穿孔板吸声结构微穿孔板吸声结构

18、n吸声结构机理：吸声结构机理：亥姆霍兹亥姆霍兹共振吸声原理共振吸声原理n常用的吸声结构常用的吸声结构图图2-17 2-17 薄板共振吸声结构示意图薄板共振吸声结构示意图(一一)薄板共振吸声结构薄板共振吸声结构 空气层空气层龙骨龙骨龙骨龙骨3阻尼材料阻尼材料4薄板薄板1刚性壁面刚性壁面n n机理：声波入射引起薄板振动，薄板振动克服自身机理：声波入射引起薄板振动，薄板振动克服自身阻尼和板阻尼和板-框架间的摩擦力，使部分声能转化为热能框架间的摩擦力，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，振动最猛

19、相同时，发生共振，薄板弯曲变形最大，振动最猛烈，声能消耗最多。烈，声能消耗最多。n n结构结构入射声波薄金属板、胶合板、硬质纤维板、石膏板等 n n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式中：式中：式中：式中：板的面密度，板的面密度，板的面密度，板的面密度，kgkgkgkgm m m m2 2 2 2，其中，其中，其中，其中m m m m为板密为板密为板密为板密 度，度，度，度，kg/mkg/mkg/mkg/m3 3 3 3，t t t t为板厚为板厚为板厚为板厚,m,m,m,m；板后空气层厚度，。板后空气层厚度，。板后空气层厚度，。板后空气层厚度，。【探讨】【探讨】增大或增大或

20、 增加，共振频率下降。增加，共振频率下降。通常取薄板厚度通常取薄板厚度36mm，空气层厚度，空气层厚度310mm，共振频率多在，共振频率多在80300Hz之间，故之间，故一般用于低频吸声。一般用于低频吸声。吸声频率范围窄，吸声系数不高，约为吸声频率范围窄，吸声系数不高，约为0.20.5。(2-110)空气层空气层龙骨龙骨龙骨龙骨3阻尼材料阻尼材料4薄板薄板1刚性壁面刚性壁面在薄板结构边缘（板在薄板结构边缘（板-龙骨龙骨交接处）放置能增加结构阻交接处）放置能增加结构阻尼的软材料，如泡沫塑料条、尼的软材料，如泡沫塑料条、软橡皮、海绵条、毛毡等，软橡皮、海绵条、毛毡等，增大吸声系数。增大吸声系数。在

21、空腔中，沿框架四周放在空腔中，沿框架四周放置多孔吸声材料，如矿棉、置多孔吸声材料，如矿棉、玻璃棉等。玻璃棉等。接受组合不同单元或不同腔接受组合不同单元或不同腔深的薄板结构，或干脆接受深的薄板结构，或干脆接受木丝板、草纸板等可吸取中、木丝板、草纸板等可吸取中、高频声的板材，拓宽吸声频高频声的板材，拓宽吸声频带。带。n吸声处理中常接受吸声结构。吸声处理中常接受吸声结构。n吸声结构机理：亥姆霍兹共振吸声原理。吸声结构机理：亥姆霍兹共振吸声原理。n常用的吸声结构常用的吸声结构 吸声结构二二(一一)薄板共振吸声结构薄板共振吸声结构 (二二)穿孔板共振吸声结构穿孔板共振吸声结构 (三三)微穿孔板吸声结构微

22、穿孔板吸声结构 n n分类：按薄板穿孔数分为n n单腔共振吸声结构单腔共振吸声结构n n多孔穿孔板共振吸声结构多孔穿孔板共振吸声结构n n材料：轻质薄合金板、胶合板、塑料板、石膏板等。(二二)穿孔板共振吸声结构穿孔板共振吸声结构 n特征：穿孔薄板与刚性壁面之间留确定深度的空腔所组成的吸声结构。n n又称又称“亥姆霍兹亥姆霍兹”共振吸声器共振吸声器或或单腔共振吸声器单腔共振吸声器入射声波入射声波n结构：1.1.单腔共振吸声结构单腔共振吸声结构l封封闭闭空空腔腔壁壁上上开开一一个个小小孔孔与与外外部部空空气气相相通通；l腔腔体体中中空空气气具具有有弹弹性性，相相当当于于弹弹簧簧；l孔孔颈颈中中空空

23、气气柱柱具具有有确确定定质质量量，相相当当于于质质量量块块。图图2-18 单腔共振吸声结构示意图单腔共振吸声结构示意图 n原理：入射声波激发孔颈中空气柱往复运动，与颈壁摩擦，部分声能转化为热能而耗损，达到吸声目的。当入射声波的频率与共振器的固有频率相同时，发生共振，空气柱运动加剧，振幅和振速达最大，阻尼也最大，消耗声能最多，吸声性能最好。n n单腔共振体的共振频率单腔共振体的共振频率单腔共振体的共振频率单腔共振体的共振频率 式中式中式中式中 声波速度，声波速度，声波速度，声波速度，m/sm/sm/sm/s；小孔截面积，小孔截面积，小孔截面积，小孔截面积，m m m m2 2 2 2；空腔体积，

24、空腔体积，空腔体积，空腔体积，m m m m3 3 3 3；小孔有效颈长，小孔有效颈长，小孔有效颈长，小孔有效颈长，m m m m，n n若小孔为圆形则有若小孔为圆形则有若小孔为圆形则有若小孔为圆形则有 式中式中式中式中 颈的实际长度颈的实际长度颈的实际长度颈的实际长度(即板厚度即板厚度即板厚度即板厚度)，m m m m；颈口的直径，颈口的直径，颈口的直径，颈口的直径，m m m m。n n空腔内壁贴多孔材料时，有空腔内壁贴多孔材料时，有空腔内壁贴多孔材料时，有空腔内壁贴多孔材料时，有(2-121)【探讨】单腔共振吸声结构运用很少，【探讨】单腔共振吸声结构运用很少，是其他穿孔板共振吸声结构的基

25、础。是其他穿孔板共振吸声结构的基础。变变更更孔孔颈颈尺尺寸寸或或空空腔腔体体积积，可可得得不不同同共共振振频频率率的的共共振振器器，而而与与小小孔孔和和空空腔腔的的形形态态无无关关。n简称穿孔板共振吸声结构。n结构：薄板上按确定排列钻很多小孔或狭缝，将穿孔板固定在框架上，框架安装在刚性壁上，板后留有确定厚度的空气层。实际是由多个单腔（孔）共振器并联而成。图图2-19 2-19 穿孔板共振吸声结构穿孔板共振吸声结构小孔或狭缝小孔或狭缝空气层空气层刚性壁刚性壁框架框架2.2.多孔穿孔板共振吸声结构多孔穿孔板共振吸声结构 n n多孔穿孔板共振吸声结构多孔穿孔板共振吸声结构的共振频率的共振频率 式中：

26、式中：式中：式中：声波速度，声波速度，声波速度，声波速度，m/sm/sm/sm/s；小孔截面积，小孔截面积，小孔截面积，小孔截面积，m m m m2 2 2 2；每一共振单元所分占薄板的面积，每一共振单元所分占薄板的面积，每一共振单元所分占薄板的面积，每一共振单元所分占薄板的面积，m m m m2 2 2 2；空腔深度，空腔深度，空腔深度，空腔深度，m m m m；小孔有效颈长，小孔有效颈长，小孔有效颈长，小孔有效颈长，m m m m；穿孔率，穿孔率，穿孔率，穿孔率，=/=/=/=/。(2-112)(2-112)n穿孔率n n正方形排列：正方形排列：n n三角形排列：三角形排列：n n平行狭缝

27、：平行狭缝：以上各式中，以上各式中，为孔间距，为孔间距，为孔径。为孔径。【探讨】穿孔面积越大，吸声的频率越高；空腔越深或板越厚，吸声的频率越低。工程设计中，穿孔率限制为1%10%，最高不超过20%，否则穿孔板就只起护面作用，吸声性能变差。一般板厚213mm，孔径为210mm，孔间距为10100mm，板后空气层厚度为6100mm时，则共振频率为100400Hz，吸声系数为0.20.5。当产生共振时，吸声系数可达0.7以上。n n吸声带宽：吸声带宽：设在共振频率设在共振频率设在共振频率设在共振频率 处的最大吸声系数为处的最大吸声系数为处的最大吸声系数为处的最大吸声系数为 ，则在则在则在则在 左右能

28、保持吸声系数为左右能保持吸声系数为左右能保持吸声系数为左右能保持吸声系数为 /2/2/2/2的频带宽度。的频带宽度。的频带宽度。的频带宽度。l l穿孔板吸声结构的吸声带宽较窄，通常仅几十赫兹到穿孔板吸声结构的吸声带宽较窄，通常仅几十赫兹到穿孔板吸声结构的吸声带宽较窄，通常仅几十赫兹到穿孔板吸声结构的吸声带宽较窄，通常仅几十赫兹到200200200200、300Hz300Hz300Hz300Hz。l l吸声系数吸声系数吸声系数吸声系数0.50.50.50.5的频带宽度可按式估算的频带宽度可按式估算的频带宽度可按式估算的频带宽度可按式估算 （2-1132-1132-1132-113）式中：式中：式

29、中：式中：共振频率，共振频率，共振频率，共振频率，HzHzHzHz；共振频率对应的波长，共振频率对应的波长，共振频率对应的波长，共振频率对应的波长，cmcmcmcm；空腔深度，空腔深度，空腔深度，空腔深度，m m m m。【探讨】由式（【探讨】由式（2-113）知，多孔穿孔板共振）知，多孔穿孔板共振吸声结构的吸声带宽和腔深有很大关系，而腔吸声结构的吸声带宽和腔深有很大关系，而腔深又影响共振频率的大小，故需合理选择腔深。深又影响共振频率的大小，故需合理选择腔深。为增大吸声系数与提高吸声带宽，可实行的方法：为增大吸声系数与提高吸声带宽，可实行的方法：组合几种不同尺寸的共振吸声结构，分别吸取一小组合

30、几种不同尺寸的共振吸声结构，分别吸取一小 段频带，使总的吸声频带变宽；段频带，使总的吸声频带变宽；在穿孔板后面的空腔中填放一层多孔吸声材料，材在穿孔板后面的空腔中填放一层多孔吸声材料，材 料距板的距离视空腔深度而定；料距板的距离视空腔深度而定；穿孔板孔径取偏小值，以提高孔内阻尼；穿孔板孔径取偏小值，以提高孔内阻尼；接受不同穿孔率、不同腔深的多层穿孔板结构，以接受不同穿孔率、不同腔深的多层穿孔板结构，以 改善频谱特性；改善频谱特性；在穿孔板后蒙一薄层玻璃丝布等透声纺织品，以增在穿孔板后蒙一薄层玻璃丝布等透声纺织品，以增 加孔颈摩擦。加孔颈摩擦。n吸声处理中常接受吸声结构。吸声处理中常接受吸声结构

31、。n吸声结构机理：亥姆霍兹共振吸声原理。吸声结构机理：亥姆霍兹共振吸声原理。n介绍常用的吸声结构介绍常用的吸声结构 吸声结构二二(一一)薄板共振吸声结构薄板共振吸声结构 (二二)穿孔板共振吸声结构穿孔板共振吸声结构 (三三)微穿孔板吸声结构微穿孔板吸声结构 n n结构特征：厚度小于结构特征：厚度小于结构特征：厚度小于结构特征：厚度小于1mm1mm1mm1mm的金属薄板上穿孔，孔径小的金属薄板上穿孔，孔径小的金属薄板上穿孔，孔径小的金属薄板上穿孔，孔径小于于于于1mm1mm1mm1mm、穿孔率、穿孔率、穿孔率、穿孔率1%1%1%1%5%5%5%5%，安装方法同薄板共振吸声结，安装方法同薄板共振吸

32、声结，安装方法同薄板共振吸声结，安装方法同薄板共振吸声结构构构构,后部留有确定厚度的空气层，起到共振薄板的作后部留有确定厚度的空气层，起到共振薄板的作后部留有确定厚度的空气层，起到共振薄板的作后部留有确定厚度的空气层，起到共振薄板的作用。空气层内不填任何吸声材料。常用的是单层或用。空气层内不填任何吸声材料。常用的是单层或用。空气层内不填任何吸声材料。常用的是单层或用。空气层内不填任何吸声材料。常用的是单层或双层微穿孔板。双层微穿孔板。双层微穿孔板。双层微穿孔板。(三三)微穿孔板吸声结构微穿孔板吸声结构 n薄板常用铝板或钢板制薄板常用铝板或钢板制作，因板特殊薄、孔特作，因板特殊薄、孔特殊小，为与

33、一般穿孔板殊小，为与一般穿孔板共振吸声结构相区分，共振吸声结构相区分，故称为微穿孔板吸声结故称为微穿孔板吸声结构。构。图图2-20 2-20 单层、双层微穿孔板吸声结构示意图单层、双层微穿孔板吸声结构示意图 20世纪世纪60年头我国著名年头我国著名声学专家马大猷教授研制。声学专家马大猷教授研制。n优点：优点：n克服了穿孔板共振吸声结构吸声频带较窄的缺克服了穿孔板共振吸声结构吸声频带较窄的缺点。点。n吸声系数大；吸声频带宽；吸声系数大；吸声频带宽；n成本低、构造简洁；成本低、构造简洁；n设计计算理论成熟。设计计算理论成熟。n耐高温、耐腐蚀，不怕潮湿和冲击，甚至可承耐高温、耐腐蚀，不怕潮湿和冲击，

34、甚至可承受短暂的火焰，适用环境广泛，包括一般高速受短暂的火焰，适用环境广泛，包括一般高速气流管道中。气流管道中。n缺点：孔径太小，易堵塞，宜用于清洁场所。缺点：孔径太小，易堵塞，宜用于清洁场所。讨 论1n设计要求：设计要求：n利用空腔深度限制共振频率，腔愈深，共振频利用空腔深度限制共振频率，腔愈深，共振频率愈低。率愈低。n吸声系数可达吸声系数可达0.90.9以上；吸声频带宽可达以上；吸声频带宽可达4 45 5个倍频程以上。个倍频程以上。n接受双层与多层微孔板、或减小微穿孔板孔径，接受双层与多层微孔板、或减小微穿孔板孔径，或提高穿孔率可增大吸声系数，展宽吸声带宽，或提高穿孔率可增大吸声系数，展宽

35、吸声带宽，孔径多选孔径多选0.50.51.0mm1.0mm，穿孔率多以，穿孔率多以1%1%3%3%为好。为好。n双层微穿孔板的间距：吸取低频声波，距离要双层微穿孔板的间距：吸取低频声波，距离要大些，一般限制在大些，一般限制在202030mm30mm范围内；吸取中、范围内；吸取中、高频声波，距离可减小到高频声波，距离可减小到10mm10mm甚至更小。甚至更小。讨 论2SJ-TVSJ-TV型微穿孔板消声器结构示意图型微穿孔板消声器结构示意图其次章其次章其次章其次章 噪声污染及其限制噪声污染及其限制噪声污染及其限制噪声污染及其限制第四节 噪声限制技术吸声吸声材料一一室内吸声降噪三三 吸声结构二二室内

36、吸声降噪三三(一一)室内声场室内声场 (二二)室内声压级室内声压级 (三三)吸声降噪量的计算吸声降噪量的计算 n n室内声场按声场性质分为：室内声场按声场性质分为：室内声场按声场性质分为：室内声场按声场性质分为：n n直达声场：由声源干脆到达听者，是自由声场；直达声场：由声源干脆到达听者，是自由声场；直达声场：由声源干脆到达听者，是自由声场；直达声场：由声源干脆到达听者，是自由声场；n n混响声场：经过壁面一次或多次反射。混响声场：经过壁面一次或多次反射。混响声场：经过壁面一次或多次反射。混响声场：经过壁面一次或多次反射。n n扩散声场：声能密度到处相等，声波在任一受声扩散声场：声能密度到处相

37、等，声波在任一受声扩散声场：声能密度到处相等，声波在任一受声扩散声场：声能密度到处相等，声波在任一受声点上各个传播方向做无规分布的声场。是一种志点上各个传播方向做无规分布的声场。是一种志点上各个传播方向做无规分布的声场。是一种志点上各个传播方向做无规分布的声场。是一种志向声场，为简化探讨，以下的基本概念和公式都向声场，为简化探讨，以下的基本概念和公式都向声场，为简化探讨，以下的基本概念和公式都向声场，为简化探讨，以下的基本概念和公式都建立在室内扩散声场的基础上。建立在室内扩散声场的基础上。建立在室内扩散声场的基础上。建立在室内扩散声场的基础上。(一一)室内声场室内声场 平均自由程平均自由程单位

38、时间内，室内声波经单位时间内，室内声波经相邻两次反射间的路程的相邻两次反射间的路程的平均值平均值 （2-1152-115）式中：式中：平均自由程，平均自由程，m m；房间容积，房间容积，m m3 3；室内总表面积，室内总表面积，m m2 2声音在空气中的声速为声音在空气中的声速为c c，则声，则声波每秒平均反射次数波每秒平均反射次数n=c/dn=c/d，即，即 (2-116)(2-116)平均吸声系数平均吸声系数 设室内各反射面面积分别设室内各反射面面积分别为为 S S1 1、S S2 2、S Sn n，吸声吸声系数为系数为1 1、2 2、n n ，则室内表面的平均，则室内表面的平均吸声系数吸

39、声系数 为为 （2-1142-114）n 室内声场经室内声场经1 12s2s即接近稳态（图即接近稳态（图2-212-21左侧曲线）左侧曲线）n 若声源停止，声音消逝须要一个过程：首先直达声若声源停止，声音消逝须要一个过程：首先直达声消逝，混响声渐渐减弱，直到完全消逝（图消逝，混响声渐渐减弱，直到完全消逝（图2-212-21右侧右侧曲线）。曲线）。图图2-21 室内吸收不同对声音衰减的影响室内吸收不同对声音衰减的影响增长增长稳态稳态衰减（混响过程）衰减（混响过程）a-吸声差吸声差b-吸声中等吸声中等c-吸声好吸声好n假设只考虑室内壁面与空气的吸取，则经假设只考虑室内壁面与空气的吸取，则经t t秒

40、秒后，室内声能密度后，室内声能密度 为为n n 式中：式中：初始声能密度，初始声能密度，(ws)(ws)m3 m3；n 吸声系数；吸声系数；n 房间容积，房间容积，m3m3；n 室内总表面积，室内总表面积，m2m2；n 声速，声速，s/ms/m；n 经过时间，经过时间，s s；n 声波经声波经t t时间传播的距离，时间传播的距离，m m；n 空气衰减系数，空气衰减系数，m-1m-1；n 为声波在空气中每传播为声波在空气中每传播100m100m衰减的分衰减的分贝数。贝数。(2-119)(2-119)n n定义：室内声场达到稳态后，声源马上停止发声，定义：室内声场达到稳态后，声源马上停止发声，室内

41、声能密度衰减到原来的百万分之一，即声压级室内声能密度衰减到原来的百万分之一，即声压级衰减衰减60dB60dB所须要的时间，记作所须要的时间，记作 ，单位秒（，单位秒（s s）。）。n n计算公式计算公式赛宾（赛宾（W.C.SabineW.C.Sabine）公式）公式n n意义：表示由于室内混响现象，室内声场的声能在意义：表示由于室内混响现象，室内声场的声能在声源停止发声后衰减的快慢。声源停止发声后衰减的快慢。(2-131)n房间房间 确定，确定，吸声量吸声量 ,愈大，愈大，愈小。愈小。n通过调整各频率的平均吸声系数，获得各主要频率的最通过调整各频率的平均吸声系数，获得各主要频率的最佳佳 ，使室

42、内音质达到良好。，使室内音质达到良好。【探讨】【探讨】室内吸声降噪三三(一一)室内声场室内声场 (二二)室内声压级室内声压级 (三三)吸声降噪量计算吸声降噪量计算 (二二)室内声压级室内声压级 1.1.直达声场直达声场p在室内，当声源的声功率恒定时，单位时间内在在室内，当声源的声功率恒定时，单位时间内在p 某接收点处获得的直达声能是恒定的。某接收点处获得的直达声能是恒定的。p一个各向放射匀整的点声源，声强一个各向放射匀整的点声源，声强I=W/4r2I=W/4r2，p 声能密度与声强的关系为声能密度与声强的关系为 p所以对于指向性因数为所以对于指向性因数为 的声源，在距声源中心的声源，在距声源中

43、心p r r处的直达声声能密度为处的直达声声能密度为 (2-122)(2-122)(二二)室内声压级室内声压级 2.2.混响声场混响声场p声源辐射的声能经第一次吸取后，剩者为混响声，单位时间内声源向声源辐射的声能经第一次吸取后，剩者为混响声，单位时间内声源向p 室内供应的混响声能为室内供应的混响声能为 。因声功率恒定，故混响声能也恒定。因声功率恒定，故混响声能也恒定。p壁面吸声仅吸取混响声，设室内声场达稳态时，平均混响声能密度为壁面吸声仅吸取混响声，设室内声场达稳态时，平均混响声能密度为p ，声波每碰撞壁面一次，吸取的混响声能则为，声波每碰撞壁面一次，吸取的混响声能则为 ，每秒钟内碰，每秒钟内

44、碰p 撞撞n次，吸取的则为次，吸取的则为 。因室内声场达稳态时，每秒钟由声源。因室内声场达稳态时，每秒钟由声源p 供应的混响声能等于被吸取的混响声能，所以供应的混响声能等于被吸取的混响声能，所以p 即即 令令p 平均声能密度平均声能密度(2-124)(2-124)房间常数，房间常数，m m2 2。室内吸声状况愈好，值愈大。室内吸声状况愈好，值愈大。(二二)室内声压级室内声压级 3.3.室内总声场室内总声场p室内某点的声压级为室内某点的声压级为(2-128)p指向性因数取决于声源的指向性和在室内的位置指向性因数取决于声源的指向性和在室内的位置p Q=1Q=1，点声源放置在房间中心；，点声源放置在

45、房间中心；p Q=2Q=2，声源放在地面或墙面中间；，声源放在地面或墙面中间；p Q=4Q=4，声源放在两墙面或墙面与地面的交线上；，声源放在两墙面或墙面与地面的交线上；p Q=8Q=8，在三面墙的交点上。，在三面墙的交点上。(二二)室内声压级室内声压级 3.3.室内总声场室内总声场p室内某点的声压级为室内某点的声压级为(2-128)【探讨】【探讨】p括号内第一项来自直达声。表达了直达声场对该点声压级的影响，括号内第一项来自直达声。表达了直达声场对该点声压级的影响，r r愈大，愈大，p 该项值愈小，即距声源愈远，直达声愈小；该项值愈小，即距声源愈远，直达声愈小；p其次项来自混响声。当其次项来自

46、混响声。当r r较小，即接受点离声源很近时，较小，即接受点离声源很近时，室内声，室内声 场以直达声为主，混响声可忽视；反之场以直达声为主，混响声可忽视；反之,则以混响声为主，直达声忽视不计，则以混响声为主，直达声忽视不计，此时声压此时声压 与与r r无关。无关。p当当 时，直达声与混响声声能密度相等，时，直达声与混响声声能密度相等，r r称为临界半径称为临界半径(Q=1(Q=1时的时的p临界半径又称为混响半径临界半径又称为混响半径)，记为，记为 。(二二)室内声压级室内声压级 3.3.室内总声场室内总声场p临界半径为临界半径为(2-129)p临界半径与房间常数和声源指向性因数有关。临界半径与房

47、间常数和声源指向性因数有关。p房房间间内内吸吸声声状状况况愈愈好好，声声源源指指向向性性愈愈强强，临临界界半半径径则则愈愈大大，在在声声源源四四周周较较大大范范围围内内可可近近似似地地视视为为自自由由声声场场；反反之之房房间间内内大部分范围可视为混响声场。大部分范围可视为混响声场。【探讨】【探讨】将式（将式（2-2-128128）中各参）中各参量绘制成图量绘制成图2-222-22，可以，可以简便地确定简便地确定出室内距声出室内距声源源r r处的某点处的某点稳态声压级稳态声压级 L Lp p。图图2-22 室内声压级计算图室内声压级计算图AB-11 解：解：(1)(1)(1)(1)由声源位置可得

48、其室内指向性因数由声源位置可得其室内指向性因数由声源位置可得其室内指向性因数由声源位置可得其室内指向性因数Q=2Q=2Q=2Q=2。(2)(2)(2)(2)由图由图由图由图2-222-222-222-22下部下部下部下部Q Q Q Q2 2 2 2与与与与r r r r10m10m10m10m两线的交点两线的交点两线的交点两线的交点A A A A作垂作垂作垂作垂线线线线(虚线虚线虚线虚线)，与，与，与，与 50m50m50m50m2 2 2 2的曲线交于的曲线交于的曲线交于的曲线交于B B B B点，由点，由点，由点，由B B B B向左向左向左向左方作水平线与纵轴相交，从而确定相对声压级方作

49、水平线与纵轴相交，从而确定相对声压级方作水平线与纵轴相交，从而确定相对声压级方作水平线与纵轴相交，从而确定相对声压级 ，即，即，即，即 -11dB-11dB-11dB-11dB。(3)(3)(3)(3)计算距声源计算距声源计算距声源计算距声源10m10m10m10m处之声压级为处之声压级为处之声压级为处之声压级为 室内吸声降噪三三(一一)室内声场室内声场 (二二)室内声压级室内声压级 (三三)吸声降噪量的计算吸声降噪量的计算 n设吸声降噪前后室内设吸声降噪前后室内平均吸声系数平均吸声系数分别为分别为 和和 ；吸声量分别为；吸声量分别为 和和 ；混响时间分；混响时间分别为别为 和和 ，则吸声降噪

50、效果为则吸声降噪效果为 或(2-133)(2-133)(三三)吸声降噪量计算吸声降噪量计算 混混响响时时间间可可测测，式式（2 2-1 13 33 3）计计算算吸吸声声降降噪噪量量，免免除除了了计计算算吸吸声声系系数数的的麻麻烦烦和和不不精精确确 (2-132)(2-132)(2-142)越越大大，噪噪声声级级降降低低越越多多；但但大大到到一一定定程程度度时时，不不再再 变变化化，因因此此应应取取适适当当值值次次序序项项目目倍倍频频程中心程中心频频率率/Hz/Hz说说明明125125250250500500100010002000200040004000距噪声源距噪声源7m7m处处倍倍频频程声