第二章 第四節(jié)噪聲控制技術(shù)——吸聲08-11-04

1、n吸聲降噪是控制室內(nèi)噪聲常用的技術(shù)措施。吸聲降噪是控制室內(nèi)噪聲常用的技術(shù)措施。n通過吸聲材料和吸聲結(jié)構(gòu)來降低噪聲的技通過吸聲材料和吸聲結(jié)構(gòu)來降低噪聲的技 術(shù)稱為吸聲。術(shù)稱為吸聲。n一般情況下，吸聲控制能使室內(nèi)噪聲降低一般情況下，吸聲控制能使室內(nèi)噪聲降低 約約3 35dB5dB（A A），使噪聲嚴(yán)重的車間降噪），使噪聲嚴(yán)重的車間降噪6 6 10dB10dB（A A）。）。 一一室內(nèi)吸聲降噪三三 吸聲結(jié)構(gòu)二二一一 ( (一一) ) 吸聲系數(shù)吸聲系數(shù) ( (二二) ) 吸聲量吸聲量 ( (二二) ) 多孔吸聲材料多孔吸聲材料 ( (一一) ) 吸聲系數(shù)吸聲系數(shù) aiEEaEiE材料的結(jié)構(gòu)使用條件使用

2、條件聲波頻率聲波頻率材料的性質(zhì)聲波入射角度聲波入射角度T000T0T0T一一 ( (一一) ) 吸聲系數(shù)吸聲系數(shù) ( (二二) ) 吸聲量吸聲量 ( (二二) ) 多孔吸聲材料多孔吸聲材料 ( (二二) ) 吸聲量（吸聲量（等效吸聲面積等效吸聲面積） ASAS ( (二二) ) 吸聲量（吸聲量（等效吸聲面積等效吸聲面積） 11nniiiiiAASiAiiSiii一一 ( (一一) ) 吸聲系數(shù)吸聲系數(shù) ( (二二) ) 吸聲量吸聲量 ( (三三) ) 多孔吸聲材料多孔吸聲材料 多孔吸聲材料多孔吸聲材料 n多孔吸聲材料是目前應(yīng)用最廣泛的吸聲材料。多孔吸聲材料是目前應(yīng)用最廣泛的吸聲材料。n最初的多

3、孔吸聲材料以麻、棉、棕絲、毛發(fā)、甘最初的多孔吸聲材料以麻、棉、棕絲、毛發(fā)、甘蔗渣等天然動植物纖維為主；蔗渣等天然動植物纖維為主；n目前則以玻璃棉、礦渣棉等無機纖維為主。目前則以玻璃棉、礦渣棉等無機纖維為主。n吸聲材料可以是松散的，也可以加工成棉絮狀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?；蝠そY(jié)成氈狀或板狀。 1 1 吸聲原理吸聲原理 n聲波入射到多孔吸聲材料的表面時，部聲波入射到多孔吸聲材料的表面時，部分聲波被反射，部分聲波透入材料內(nèi)部微分聲波被反射，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，空孔內(nèi)，激發(fā)孔內(nèi)空氣與筋絡(luò)發(fā)生振動，空氣與筋絡(luò)之間的氣與筋絡(luò)之間的摩

4、擦阻力摩擦阻力使聲能不斷轉(zhuǎn)化使聲能不斷轉(zhuǎn)化為熱能而消耗；空氣與筋絡(luò)之間的為熱能而消耗；空氣與筋絡(luò)之間的熱交換熱交換也消耗部分聲能，從而達到吸聲的目的。也消耗部分聲能，從而達到吸聲的目的。 2.2.吸聲特性及影響因素吸聲特性及影響因素 特性特性: :高頻聲吸收效果好，低頻聲吸收效高頻聲吸收效果好，低頻聲吸收效果差。果差。原因原因：低頻聲波激發(fā)微孔內(nèi)空氣與筋絡(luò)的：低頻聲波激發(fā)微孔內(nèi)空氣與筋絡(luò)的 相對運動少，相對運動少， 摩擦損小，摩擦損小， 因而聲能損失因而聲能損失少，而高頻聲容易使振動加快，從而消耗少，而高頻聲容易使振動加快，從而消耗聲能較多。所以聲能較多。所以多孔吸收材料常用于高、多孔吸收材料

5、常用于高、中頻噪聲的吸收。中頻噪聲的吸收。 厚度孔隙率與密度空腔空腔 使用環(huán)境使用環(huán)境護面層護面層 厚度對吸聲性能的影響 圖圖2-15 不同厚度的超細(xì)玻璃棉的吸聲系數(shù)不同厚度的超細(xì)玻璃棉的吸聲系數(shù)同種材料，厚度增加一倍，吸聲最佳頻同種材料，厚度增加一倍，吸聲最佳頻率向低頻方向近似移動一個倍頻程率向低頻方向近似移動一個倍頻程 由實驗測試可知：由實驗測試可知：厚度越大，低頻時吸聲系數(shù)越大；厚度越大，低頻時吸聲系數(shù)越大；2000Hz2000Hz，吸聲系數(shù)與材料厚度無關(guān)；，吸聲系數(shù)與材料厚度無關(guān)；增加厚度，可提高低頻聲的吸收效果，增加厚度，可提高低頻聲的吸收效果，對高頻聲效果不大。對高頻聲效果不大?？?/p>

6、隙率與密度空腔對吸聲性能的影響 圖圖2-16 背后空氣層厚度對吸聲性能的影響背后空氣層厚度對吸聲性能的影響 0.60.6空腔對吸聲性能的影響 護面層護面層對吸聲性能的影響對吸聲性能的影響 溫度溫度濕度濕度氣流氣流 使用環(huán)境使用環(huán)境對吸聲性能的影響對吸聲性能的影響 l溫度引起聲速、波長溫度引起聲速、波長及空氣黏滯性變化，及空氣黏滯性變化，影響材料吸聲性能。影響材料吸聲性能。l溫度升高，吸聲性能溫度升高，吸聲性能向高頻方向移動；向高頻方向移動；l溫度降低則向低頻方溫度降低則向低頻方向移動。向移動。 l通風(fēng)管道和消聲器內(nèi)通風(fēng)管道和消聲器內(nèi) 氣流易吹散多孔材料，氣流易吹散多孔材料， 吸聲效果下降。吸聲

7、效果下降。l飛散的材料會堵塞管飛散的材料會堵塞管 道，損壞風(fēng)機葉片。道，損壞風(fēng)機葉片。l應(yīng)根據(jù)氣流速度大小應(yīng)根據(jù)氣流速度大小選擇一層或多層不同選擇一層或多層不同的護面層。的護面層。l空氣濕度引起多孔材空氣濕度引起多孔材料含水率變化。料含水率變化。l濕度增大，孔隙吸水量濕度增大，孔隙吸水量增加，堵塞細(xì)孔，吸聲系增加，堵塞細(xì)孔，吸聲系數(shù)下降，數(shù)下降，先從高頻開始。先從高頻開始。l濕度較大環(huán)境應(yīng)選用耐濕度較大環(huán)境應(yīng)選用耐潮吸聲材料。潮吸聲材料。 一一室內(nèi)吸聲降噪三三 吸聲結(jié)構(gòu)二二 吸聲結(jié)構(gòu)二二 ( (一一) )薄板共振吸聲結(jié)構(gòu)薄板共振吸聲結(jié)構(gòu) ( (二二) )穿孔板共振吸聲結(jié)構(gòu)穿孔板共振吸聲結(jié)構(gòu) (

8、 (三三) )微穿孔板吸聲結(jié)構(gòu)微穿孔板吸聲結(jié)構(gòu) 圖圖2-17 2-17 薄板共振吸聲結(jié)構(gòu)示意圖薄板共振吸聲結(jié)構(gòu)示意圖 ( (一一) )薄板共振吸聲結(jié)構(gòu)薄板共振吸聲結(jié)構(gòu) 空氣層空氣層龍骨龍骨龍骨龍骨3阻尼材料阻尼材料4薄板薄板1剛性壁面剛性壁面入射聲波薄金屬板、膠合板、硬質(zhì)纖維板、石膏板等 MD(2-110)0600fMDMDMmt空氣層空氣層龍骨龍骨龍骨龍骨3阻尼材料阻尼材料4薄板薄板1剛性壁面剛性壁面在薄板結(jié)構(gòu)邊緣（板在薄板結(jié)構(gòu)邊緣（板- -龍骨龍骨交接處）放置能增加結(jié)構(gòu)阻交接處）放置能增加結(jié)構(gòu)阻尼的軟材料，如泡沫塑料條、尼的軟材料，如泡沫塑料條、軟橡皮、海綿條、毛氈等，軟橡皮、海綿條、毛氈

9、等，增大吸聲系數(shù)。增大吸聲系數(shù)。采用組合不同單元或不同腔采用組合不同單元或不同腔深的薄板結(jié)構(gòu)，或直接采用深的薄板結(jié)構(gòu)，或直接采用木絲板、草紙板等可吸收中、木絲板、草紙板等可吸收中、高頻聲的板材，拓寬吸聲頻高頻聲的板材，拓寬吸聲頻帶。帶。 吸聲結(jié)構(gòu)二二 ( (一一) )薄板共振吸聲結(jié)構(gòu)薄板共振吸聲結(jié)構(gòu) ( (二二) )穿孔板共振吸聲結(jié)構(gòu)穿孔板共振吸聲結(jié)構(gòu) ( (三三) )微穿孔板吸聲結(jié)構(gòu)微穿孔板吸聲結(jié)構(gòu) ( (二二) )穿孔板共振吸聲結(jié)構(gòu)穿孔板共振吸聲結(jié)構(gòu) 入射聲波入射聲波1.1.單腔共振吸聲結(jié)構(gòu)單腔共振吸聲結(jié)構(gòu)圖圖2-18 單腔共振吸聲結(jié)構(gòu)示意圖單腔共振吸聲結(jié)構(gòu)示意圖 02KcSfVl(2-1

10、21)0.84Klldld 1.2Klld ldcSVKl圖圖2-19 2-19 穿孔板共振吸聲結(jié)構(gòu)穿孔板共振吸聲結(jié)構(gòu)小孔或狹縫小孔或狹縫空氣層空氣層剛性壁剛性壁框架框架2.2.多孔穿孔板共振吸聲結(jié)構(gòu)多孔穿孔板共振吸聲結(jié)構(gòu) (2-112)(2-112)cSKl022KKcScPfFhlhlhFPPSF24dPB22 3dPBdPBBd0f0f004ffh 0f0h為增大吸聲系數(shù)與提高吸聲帶寬，可采取的辦法：為增大吸聲系數(shù)與提高吸聲帶寬，可采取的辦法：n組合幾種不同尺寸的共振吸聲結(jié)構(gòu)，分別吸收一小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；段頻帶，使總的吸聲頻帶變寬

11、；n在穿孔板后面的空腔中填放一層多孔吸聲材料，材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；料距板的距離視空腔深度而定；n穿孔板孔徑取偏小值，以提高孔內(nèi)阻尼；穿孔板孔徑取偏小值，以提高孔內(nèi)阻尼；n采用不同穿孔率、不同腔深的多層穿孔板結(jié)構(gòu)，以采用不同穿孔率、不同腔深的多層穿孔板結(jié)構(gòu)，以 改善頻譜特性；改善頻譜特性；n在穿孔板后蒙一薄層玻璃絲布等透聲紡織品，以增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。加孔頸摩擦。 吸聲結(jié)構(gòu)二二 ( (一一) )薄板共振吸聲結(jié)構(gòu)薄板共振吸聲結(jié)構(gòu) ( (二二) )穿孔板共振吸聲結(jié)構(gòu)穿孔板共振吸聲結(jié)構(gòu) ( (三三) )微穿

12、孔板吸聲結(jié)構(gòu)微穿孔板吸聲結(jié)構(gòu) ( (三三) )微穿孔板吸聲結(jié)構(gòu)微穿孔板吸聲結(jié)構(gòu) 圖圖2-20 2-20 單層、雙層微穿孔板吸聲結(jié)構(gòu)示意圖單層、雙層微穿孔板吸聲結(jié)構(gòu)示意圖 2020世紀(jì)世紀(jì)6060年代我國著名年代我國著名聲學(xué)專家馬大猷教授研制。聲學(xué)專家馬大猷教授研制。討 論1討 論2SJ-TVSJ-TV型微穿孔板消聲器結(jié)構(gòu)示意圖型微穿孔板消聲器結(jié)構(gòu)示意圖一一室內(nèi)吸聲降噪三三 吸聲結(jié)構(gòu)二二室內(nèi)吸聲降噪三三 ( (一一) )室內(nèi)聲場室內(nèi)聲場 ( (二二) )室內(nèi)聲壓級室內(nèi)聲壓級 ( (三三) )吸聲降噪量的計算吸聲降噪量的計算 ( (一一) )室內(nèi)聲場室內(nèi)聲場 平均自由程平均自由程單位時間內(nèi)，室內(nèi)聲

13、波經(jīng)單位時間內(nèi)，室內(nèi)聲波經(jīng)相鄰兩次反射間的路程的相鄰兩次反射間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； 房間容積，房間容積，m m3 3； 室內(nèi)總表面積，室內(nèi)總表面積，m m2 2聲音在空氣中的聲速為聲音在空氣中的聲速為c c，則聲，則聲波每秒平均反射次數(shù)波每秒平均反射次數(shù)n=c/dn=c/d，即，即 (2-116)(2-116) 平均吸聲系數(shù)平均吸聲系數(shù) 設(shè)室內(nèi)各反射面面積分設(shè)室內(nèi)各反射面面積分別為別為 S S1 1、S S2 2、 S Sn n， 吸吸聲系數(shù)為聲系數(shù)為1 1、2 2、n n ，則室內(nèi)表面的平均，則室內(nèi)表面的平均吸聲系數(shù)吸聲

14、系數(shù) 為為 （2-1142-114）11niiiniiSS4VdSdVSVcSn4圖圖2-21 室內(nèi)吸收不同對聲音衰減的影響室內(nèi)吸收不同對聲音衰減的影響增長增長穩(wěn)態(tài)穩(wěn)態(tài)衰減（混響過程）衰減（混響過程）a-吸聲差吸聲差b-吸聲中等吸聲中等c-吸聲好吸聲好(2-119)(2-119)4(1)cStxtVtDDetD434.3SDVctx600.161VTS(2-131)60TASA60T60TV【討論討論】室內(nèi)吸聲降噪三三 ( (一一) )室內(nèi)聲場室內(nèi)聲場 ( (二二) )室內(nèi)聲壓級室內(nèi)聲壓級 ( (三三) )吸聲降噪量計算吸聲降噪量計算 ( (二二) )室內(nèi)聲壓級室內(nèi)聲壓級 p在室內(nèi)，當(dāng)聲源的聲

15、功率恒定時，單位時間內(nèi)在在室內(nèi)，當(dāng)聲源的聲功率恒定時，單位時間內(nèi)在 某接收點處獲得的直達聲能是恒定的。某接收點處獲得的直達聲能是恒定的。p一個各向發(fā)射均勻的點聲源，聲強一個各向發(fā)射均勻的點聲源，聲強I=W/4I=W/4rr2 2， 聲能密度與聲強的關(guān)系為聲能密度與聲強的關(guān)系為 p所以對于指向性因數(shù)為所以對于指向性因數(shù)為 的聲源，在距聲源中心的聲源，在距聲源中心 r r處的直達聲聲能密度為處的直達聲聲能密度為 24dWQDr c(2-122)(2-122) cID Q ( (二二) )室內(nèi)聲壓級室內(nèi)聲壓級 p聲源輻射的聲能經(jīng)第一次吸收后，剩者為混響聲，單位時間內(nèi)聲源向聲源輻射的聲能經(jīng)第一次吸收后

16、，剩者為混響聲，單位時間內(nèi)聲源向 室內(nèi)提供的混響聲能為室內(nèi)提供的混響聲能為 。因聲功率恒定，故混響聲能也恒定。因聲功率恒定，故混響聲能也恒定。p壁面吸聲僅吸收混響聲，設(shè)室內(nèi)聲場達穩(wěn)態(tài)時，平均混響聲能密度為壁面吸聲僅吸收混響聲，設(shè)室內(nèi)聲場達穩(wěn)態(tài)時，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，聲波每碰撞壁面一次，吸收的混響聲能則為 ，每秒鐘內(nèi)碰，每秒鐘內(nèi)碰 撞撞n n次，吸收的則為次，吸收的則為 。因室內(nèi)聲場達穩(wěn)態(tài)時，每秒鐘由聲源。因室內(nèi)聲場達穩(wěn)態(tài)時，每秒鐘由聲源 提供的混響聲能等于被吸收的混響聲能，所以提供的混響聲能等于被吸收的混響聲能，所以 即即 令令p 平均聲能密度平均聲能

17、密度(2-124)(2-124) r4rWDcR 房間常數(shù)，房間常數(shù)，m m2 2。室內(nèi)吸聲狀況愈好，值愈大。室內(nèi)吸聲狀況愈好，值愈大。 rR)1 (WrDrD V4rcSD VV(1)4rcSD VWV4(1)rWDcS1SRr ( (二二) )室內(nèi)聲壓級室內(nèi)聲壓級 p室內(nèi)某點的聲壓級為室內(nèi)某點的聲壓級為 (2-128) 2410lg()4PWrQLLrRp指向性因數(shù)取決于聲源的指向性和在室內(nèi)的位置指向性因數(shù)取決于聲源的指向性和在室內(nèi)的位置p Q=1Q=1，點聲源放置在房間中心；，點聲源放置在房間中心；p Q=2Q=2，聲源放在地面或墻面中間；，聲源放在地面或墻面中間；p Q=4Q=4，聲源

18、放在兩墻面或墻面與地面的交線上；，聲源放在兩墻面或墻面與地面的交線上；p Q=8Q=8，在三面墻的交點上。，在三面墻的交點上。 ( (二二) )室內(nèi)聲壓級室內(nèi)聲壓級 p室內(nèi)某點的聲壓級為室內(nèi)某點的聲壓級為 (2-128) 2410lg()4PWrQLLrR【討論討論】p括號內(nèi)第一項來自直達聲。表達了直達聲場對該點聲壓級的影響，括號內(nèi)第一項來自直達聲。表達了直達聲場對該點聲壓級的影響，r r愈大，愈大， 該項值愈小，即距聲源愈遠(yuǎn)，直達聲愈??；該項值愈小，即距聲源愈遠(yuǎn)，直達聲愈??；p第二項來自混響聲。當(dāng)?shù)诙梺碜曰祉懧?。?dāng)r r較小，即接受點離聲源很近時，較小，即接受點離聲源很近時， ，室內(nèi)聲，室

19、內(nèi)聲 場以直達聲為主，混響聲可忽略；反之場以直達聲為主，混響聲可忽略；反之, ,則以混響聲為主，直達聲忽略不計，則以混響聲為主，直達聲忽略不計，此時聲壓此時聲壓 與與r r無關(guān)。無關(guān)。p當(dāng)當(dāng) 時，直達聲與混響聲聲能密度相等，時，直達聲與混響聲聲能密度相等，r r稱為臨界半徑稱為臨界半徑(Q=1(Q=1時的時的臨界半徑又稱為混響半徑臨界半徑又稱為混響半徑) )，記為，記為 。2r44QrRPLPL2r44QrRcr ( (二二) )室內(nèi)聲壓級室內(nèi)聲壓級 p臨界半徑為臨界半徑為 (2-129) p臨界半徑與房間常數(shù)和聲源指向性因數(shù)有關(guān)。臨界半徑與房間常數(shù)和聲源指向性因數(shù)有關(guān)。p房間內(nèi)吸聲狀況愈好，

20、聲源指向性愈強，臨界半徑則愈大，房間內(nèi)吸聲狀況愈好，聲源指向性愈強，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)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。大部分范圍可視為混響聲場。【討論討論】10.144rcrQRrQR圖圖2-22 室內(nèi)聲壓級計算圖室內(nèi)聲壓級計算圖AB-11【例例2-62-6】設(shè)在室內(nèi)地面中心處有一聲源，已知設(shè)在室內(nèi)地面中心處有一聲源，已知500Hz500Hz的聲功率級為的聲功率級為90dB90dB，同頻帶下的房間常數(shù)為，同頻帶下的房間常數(shù)為50m50m2 2，求距聲源求距聲源10m10m處之聲壓級處之聲壓級LpLp。 rRPWLL2410lg()4rQrR2410lg()90 11 dB79dB4WrQLrR室內(nèi)吸聲降噪三三 ( (一一) )室內(nèi)聲場室內(nèi)聲場 ( (二二) )室內(nèi)聲壓級室內(nèi)聲壓級 ( (三三) )吸聲降噪量的計算吸聲降噪量的計算 221110lg10lgPALA1210lgpTLT(2-133)(2-133) ( (三三) )吸聲降噪量計算吸聲降噪量計算 2A1A121T2T(2-132)(2-132) (2-142) 21【例例2-72-7】尺寸為尺寸為14m14m10m10m3m3m，體積為，體積為420420m m3 3，面積為，面積為424424m m2 2的控