第八章隔聲技術(shù)ppt課件

1、一、聲波透過單層勻質(zhì)構(gòu)件的傳播一、聲波透過單層勻質(zhì)構(gòu)件的傳播二、雙層隔墻二、雙層隔墻三、門窗和孔隙對墻體隔聲的影響三、門窗和孔隙對墻體隔聲的影響四、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：1 1、透射系數(shù)、透射系數(shù)itII2 2、隔聲量：入射聲功率級與透射聲功率級之差，、隔聲量：入射聲功率級與透射聲功率級之差，也稱傳聲損失。單位也稱傳聲損失。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常用隔聲評價量常用隔聲評價量3 3、平均隔聲量：在工程應(yīng)用中，

2、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個倍頻個倍頻程或程或100100至至3150Hz3150Hz的的1616個個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)置前后的聲功率級的差功率級的差(IL )(IL )。一、聲波透過單層勻質(zhì)構(gòu)件的傳播一、聲波透過單層勻質(zhì)構(gòu)件的傳播入射聲波和質(zhì)點(diǎn)速度方程分別為：入射聲波和質(zhì)點(diǎn)速度方程分別為：空氣反射聲波和質(zhì)點(diǎn)速度方程分別為：空氣反射聲波和質(zhì)點(diǎn)速度方程分別為：xktcPuii111cos1cosk

3、tPprrxktPpii1cosxktcPurr111cospippppr2i2rtDaobc在固體媒質(zhì)在固體媒質(zhì)中的透射波及反射波的聲壓和質(zhì)點(diǎn)中的透射波及反射波的聲壓和質(zhì)點(diǎn)速度分別為：速度分別為：xktPpii222cosxktcPuii22222cosxktPprr222cosxktcPurr22222cos聲波透過隔層后在另一側(cè)的聲壓和質(zhì)點(diǎn)速度為：聲波透過隔層后在另一側(cè)的聲壓和質(zhì)點(diǎn)速度為：xktPptt1cosxktcPutt111cos由由x=0 x=0處界面上的聲壓連續(xù)和法向質(zhì)點(diǎn)速度連續(xù)處界面上的聲壓連續(xù)和法向質(zhì)點(diǎn)速度連續(xù)條件可得到：條件可得到：ririPPPP22222222111

4、1cPcPcPcPriri由由x=Dx=D處的聲壓連續(xù)和法向質(zhì)點(diǎn)速度連續(xù)條件得：處的聲壓連續(xù)和法向質(zhì)點(diǎn)速度連續(xù)條件得：DktPDktPDktPtri12222coscoscosDktcPDktcPDktcPtrt11122222222coscoscos將以上將以上4 4個等式聯(lián)立求解，得到：個等式聯(lián)立求解，得到：DkccccDkI2222211112222sincos44如果如果D，即，即k2D 1，則，則sink2Dk2D，cosk2D1，有由于有由于p1c1 p2c2，上式可簡化為：，上式可簡化為：22112244DkccI令令M Mp2Dp2D為固體媒質(zhì)的面密度，公斤為固體媒質(zhì)的面密度，

5、公斤/ /米米2 2，則有：，則有：211244cMI所以該固體媒質(zhì)的隔聲量為：所以該固體媒質(zhì)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：隔聲量與墻。公式表明：隔聲量與墻體質(zhì)量和聲音頻率有關(guān)。體質(zhì)量和聲音頻率有關(guān)。 實(shí)際工程中，需要估算單層墻對各頻率的平均隔聲量，在入射頻率100-3200Hz范圍內(nèi)求平均，用平均隔聲量表示，那么：14lg5 .13MTLM200kg/m28lg16MTLM200kg/m2吻合效應(yīng)：由于構(gòu)件本身具有一定的彈性，當(dāng)聲波以某一角吻合效應(yīng)：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)

6、件上時，將激起構(gòu)件的彎曲振動，當(dāng)一定頻率的度入射到構(gòu)件上時，將激起構(gòu)件的彎曲振動，當(dāng)一定頻率的聲波以某一角度投射到構(gòu)件上正好與其所激發(fā)的構(gòu)件的彎曲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)件的彎曲振動產(chǎn)生吻合時，構(gòu)件的彎曲振動及向另一面的聲輻射都達(dá)振動產(chǎn)生吻合時，構(gòu)件的彎曲振動及向另一面的聲輻射都達(dá)到極大，相應(yīng)隔聲量為極小，這一現(xiàn)象稱為到極大，相應(yīng)隔聲量為極小，這一現(xiàn)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”。 如果一聲波以一定角度投射到構(gòu)件上時，若發(fā)生吻合效應(yīng)，則有：sinb1 1當(dāng)入射波頻率高于當(dāng)入射波頻率高于bb對應(yīng)的頻率時，均有其相對應(yīng)的頻率時，均有其相

7、應(yīng)的吻合角度產(chǎn)生吻合效應(yīng)；應(yīng)的吻合角度產(chǎn)生吻合效應(yīng)；2 2當(dāng)入射波頻率低于當(dāng)入射波頻率低于bb對應(yīng)的頻率時，即相應(yīng)的對應(yīng)的頻率時，即相應(yīng)的波長波長大于自由彎曲波長大于自由彎曲波長bb時，由于時，由于sinsin值不值不可能大于可能大于1 1，便不會產(chǎn)生吻合效應(yīng)。，便不會產(chǎn)生吻合效應(yīng)。bb為薄板自由彎曲波為薄板自由彎曲波長長 固體隔墻中彎曲波的波長由固體本身的彈性性質(zhì)所決定，引起吻合效應(yīng)的條件由聲波的頻率與入射角決定。 產(chǎn)生吻合效應(yīng)的頻率和吻合效應(yīng)的臨界頻率產(chǎn)生吻合效應(yīng)的頻率和吻合效應(yīng)的臨界頻率sin1時的計(jì)算見書中時的計(jì)算見書中P.152，公式，公式8-17和和8-18。 單層墻的隔聲性能與入

8、射波的頻率有關(guān)，其頻率單層墻的隔聲性能與入射波的頻率有關(guān)，其頻率特性取決于隔聲墻本身的單位面積的質(zhì)量、剛度、材特性取決于隔聲墻本身的單位面積的質(zhì)量、剛度、材料的內(nèi)阻尼以及墻的邊界條件等因素。見書中圖料的內(nèi)阻尼以及墻的邊界條件等因素。見書中圖8-58-5。勁度控制、阻尼控制、質(zhì)量控制、吻合控制勁度控制、阻尼控制、質(zhì)量控制、吻合控制 質(zhì)量控制區(qū)是隔聲研究的重要區(qū)域。在這質(zhì)量控制區(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，其慣性阻力也越一區(qū)域，構(gòu)件面密度越大，其慣性阻力也越大，也就不易振動，所以隔聲量也越大。通大，也就不易振動，所以隔聲量也越大。通常把隔聲量隨質(zhì)量增大而遞增的規(guī)律，稱為常把隔

9、聲量隨質(zhì)量增大而遞增的規(guī)律，稱為隔聲的隔聲的“質(zhì)量定律質(zhì)量定律”。二、雙層隔墻二、雙層隔墻1 1、隔聲原理、隔聲原理 雙層間的空氣層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空氣層時，空氣的彈性形變具有減振作用，傳遞到第二層墻的振動減弱，從而提高墻體的總隔聲量。其隔聲量等于兩單層墻的隔聲量之和，再加上空氣層的隔聲量。 對于單層墻的隔聲計(jì)算已很復(fù)雜，雙層墻的隔聲計(jì)算就更麻煩了，要有九個聲壓方程，由四個邊界條件得到八個方程組。為討論問題方便，只討論兩層薄墻的透射，即假定入射聲波的波長比每層墻都大的多，聲波入射時就象活塞一樣做整體運(yùn)動，墻的兩個面上的振動速度一樣。由于忽略了墻本身的厚度，所以

10、墻兩邊邊界處的媒質(zhì)由于忽略了墻本身的厚度，所以墻兩邊邊界處的媒質(zhì)質(zhì)點(diǎn)應(yīng)與墻體具有相同的振動速度，即當(dāng)質(zhì)點(diǎn)應(yīng)與墻體具有相同的振動速度，即當(dāng)x=0 x=0時，有：時，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)動方程可寫成：所以聲波運(yùn)動方程可寫成：0221xriricppcppu 01122xriridtduMpppp 01122xririuMjpppp將將u1u1代入上式方程得到：代入上式方程得到： ririririppcMjppcMjpppp221122同樣，對于同樣，對于x=Dx=D處的第二墻，其速度及運(yùn)動方程分別處的第二墻，其速度及運(yùn)動方程分別為：為：Dxtrt

11、cpcppu221iritrtpcMjppcMjppp222222將將x=0 x=0和和x=Dx=D分別代入上述方程，經(jīng)過復(fù)雜運(yùn)算，即可分別代入上述方程，經(jīng)過復(fù)雜運(yùn)算，即可解出入射聲壓與透射聲壓幅值之比公式解出入射聲壓與透射聲壓幅值之比公式1 1）kDMMckDpptipsin2cos121kDcMMkDMMckDjsin2cos2sin2221221所以雙層墻的傳聲損失為：所以雙層墻的傳聲損失為：kDMMckDppLtipTLsin2coslg20lg201lg1021kDcMMkDMMckDjsin2cos2sin2221221當(dāng)入射聲波頻率很低時，即：當(dāng)入射聲波頻率很低時，即：12DkD

12、1coskD0sinkD那么：那么：22121lg10MMcLTL 當(dāng)公式中虛數(shù)項(xiàng)為0時，即入射聲波與透射聲波同相時，傳聲損失最小，此時雙層墻發(fā)生共振，共振頻率近似為：210112MMDcf頻率比頻率比f0f0稍高時，傳聲損失公式可改成：稍高時，傳聲損失公式可改成：kDcMcMLTL2lg202lg202lg2021fDcLLTLTL4lg2021當(dāng)頻率更高時，公式不能成立。當(dāng)頻率更高時，公式不能成立。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時，即傳聲損失要考慮空氣和壁面的吸聲，高長時，即傳聲損失要考慮空氣和壁面的吸聲，高頻的傳聲損失由理論推出近似

13、為：頻的傳聲損失由理論推出近似為：SSLLLWTLTLTL41lg1021其中：其中：SwSw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)際估算見雙層隔墻的實(shí)際估算見P157P157，公式，公式8-288-28和和8-298-29。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)三、門窗和孔隙對墻體隔聲的影響三、門窗和孔隙對墻體隔聲的影響 隔聲量由聲能透射系數(shù)決定，組合件的隔聲量由組合件的平均聲能透射系數(shù)決定。組合件的平均透射系數(shù)為：nnnSSSSSS212211例如：在一垛總面積為例如：在一垛總面積為2222米米2

14、 2的磚墻上有一扇的磚墻上有一扇2 2米米2 2的普通木門，對中心頻率為的普通木門，對中心頻率為1000Hz1000Hz的倍頻帶聲能，的倍頻帶聲能，其透射系數(shù)分別為其透射系數(shù)分別為10-510-5和和10-210-2，即隔聲量分別為，即隔聲量分別為50dB50dB和和20dB20dB。此時組合墻的平均透射系數(shù)為：。此時組合墻的平均透射系數(shù)為：425101 . 92210210222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 .301lg10TLL (dB) 四、隔聲間的降噪量墻壁有吸聲性能的情況四、隔聲間的降噪量墻壁有吸聲性能的情況下）下）其中，其中，A A為隔聲間內(nèi)表面的

15、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。TLSALLLILTLlg1021例：某隔聲間對噪聲源一側(cè)用一堵例：某隔聲間對噪聲源一側(cè)用一堵22m222m2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，在墻上開一個面積為，在墻上開一個面積為2m22m2的門，該門的傳聲的門，該門的傳聲損失為損失為20dB20dB，又開了一個面積為，又開了一個面積為4m24m2的窗戶，該窗戶的傳聲損的窗戶，該窗戶的傳聲損失為失為30dB30dB。求開了門窗之后使墻體的隔聲量下降了多少？。求開了門

16、窗之后使墻體的隔聲量下降了多少？解：由傳聲損失可知，墻、門和窗的透射系數(shù)分別為解：由傳聲損失可知，墻、門和窗的透射系數(shù)分別為10-510-5、10-210-2和和10-310-3，所以隔聲墻組合體的平均透射系數(shù)為：，所以隔聲墻組合體的平均透射系數(shù)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：aTLSATLILlg10lg10例：用例：用2mm2mm厚的鋼板做一隔聲罩。已知鋼板的傳聲損厚的鋼板做一隔聲罩。已知鋼板的傳聲損失為失為29dB29dB，鋼板的平均吸聲系數(shù)為，鋼板的平均吸聲系數(shù)為0.010.01。由于隔聲。由于隔聲效果不理想而進(jìn)行了改進(jìn)，在隔聲罩內(nèi)作了吸聲處效果不理想而進(jìn)行了改進(jìn)，在隔聲罩內(nèi)作了吸聲處理，使平均吸聲系數(shù)提高到理，使平均吸聲系數(shù)提高到0.60.6。求改進(jìn)后的隔聲罩。求改進(jìn)后的隔