物理污染控制ppt課件

1、第第6章章 吸聲和室內聲吸聲和室內聲場場 1） ）吸聲材料構造在噪聲控制工程中主要應用P66） 吸聲材料構造被廣泛吸聲材料構造被廣泛應應用于噪聲控制工程和建筑聲用于噪聲控制工程和建筑聲學的學的廳廳堂音堂音質質控制中。在噪聲控制工程中主要控制中。在噪聲控制工程中主要應應用用為為： ： 1.縮縮短和短和調調整室內混響整室內混響時間時間，消除回聲，以改善室內的，消除回聲，以改善室內的聽聽聞聞條件；條件； 2.降低室內噪聲聲降低室內噪聲聲級級； ； 3.作作為為管道管道襯墊襯墊或消聲器件的原材料，以降低通或消聲器件的原材料，以降低通風風系系統(tǒng)統(tǒng)的噪聲；的噪聲； 4.在在輕質輕質隔聲隔聲結結構內和隔聲罩

2、內表面作構內和隔聲罩內表面作為輔為輔助材料，以助材料，以提高構件的隔聲量。提高構件的隔聲量。一、一、 吸聲性能吸聲性能評評價量價量P66） ） 1.吸聲系數(shù)吸聲系數(shù) 吸聲系數(shù)是表征吸聲性能最常用的參數(shù)，它表征材料吸聲系數(shù)是表征吸聲性能最常用的參數(shù)，它表征材料構造吸收的聲能包括透射的聲能和入射到材料構構造吸收的聲能包括透射的聲能和入射到材料構造聲能的比造聲能的比值值。其定。其定義為義為： ：rEEEEEiiri1結論結論： ：當完全反射當完全反射時時， ，EiEr， ，則則 0，無吸聲作用；，無吸聲作用；當沒有反射當沒有反射時時， ，Er0， ，則則1，表示完全吸收；，表示完全吸收；一般材料一般

3、材料01， ， 越大越大則則吸聲性能越好。吸聲性能越好。吸聲系數(shù)的吸聲系數(shù)的測測量：量： 吸聲系數(shù)和聲波的入射方向有很大的關系，吸聲系數(shù)和聲波的入射方向有很大的關系，聲波的入射方向不同，相聲波的入射方向不同，相應應采采樣樣的吸收系數(shù)的的吸收系數(shù)的測測量方法也不同。量方法也不同。 一般將聲波的入射分一般將聲波的入射分為為垂直入射、斜入射和垂直入射、斜入射和無無規(guī)規(guī)入射三種情況。常用的是垂直入射吸聲系入射三種情況。常用的是垂直入射吸聲系數(shù)和無數(shù)和無規(guī)規(guī)入射吸聲系數(shù)。入射吸聲系數(shù)。 測測量原理：聲量原理：聲頻頻信號信號發(fā)發(fā)生器生器帶動揚帶動揚聲器，在聲器，在駐駐波波管內管內輻輻射平面波，當平面波在管

4、中前射平面波，當平面波在管中前進進遇到端面遇到端面反射反射時時會會產(chǎn)產(chǎn)生一反射的平面波，形成生一反射的平面波，形成駐駐波，存在固波，存在固定的波腹和波定的波腹和波節(jié)節(jié)。 。測測出聲出聲壓壓極大極大值值和極小和極小值值，就可，就可以按下式以按下式進進行行計計算。算。minmaxminmaxPPSPPPPPPriri220/20/222010110414111LLirpISSpprr（ （1垂直入射吸聲系數(shù)垂直入射吸聲系數(shù)駐駐波管法波管法P53） ） 該該法和法和實際實際情況有一定的差距，但情況有一定的差距，但這這種方法種方法簡簡單單、 、測測量量樣樣品小，速度快，故有一定的品小，速度快，故有一定

5、的應應用價用價值值和和應應用范用范圍圍。 。應應用的主要范用的主要范圍圍是：材料吸聲性能的是：材料吸聲性能的鑒鑒定和研究等。定和研究等。注意：注意：(1).這這種方法要保種方法要保證證在管內形成平面波，在管內形成平面波，測試測試的最的最高高頻頻率率應應和管徑相適和管徑相適應應，即存在一個上限，即存在一個上限頻頻率。率。其上限其上限頻頻率率為為： ：Dcf84. 1式中：式中：c空氣中聲速，空氣中聲速，m/s D圓圓管直徑，管直徑，m L方管方管邊長邊長， ，m 圓管：圓管：方管：方管：Lcf2(2).無無規(guī)規(guī)入射吸聲系數(shù)入射吸聲系數(shù)s P51） ） 無無規(guī)規(guī)入射是指聲波從所有方向以相同的概率入

6、入射是指聲波從所有方向以相同的概率入射到材料的表面，和大多數(shù)射到材料的表面，和大多數(shù)實際實際情況比情況比較較接近。接近。應應用范用范圍圍：噪聲控制工程和室內聲學：噪聲控制工程和室內聲學設計設計中作中作為設為設計計依據(jù)。依據(jù)。 無無規(guī)規(guī)入射吸聲系數(shù)的入射吸聲系數(shù)的測測量采用混響室法。主要量采用混響室法。主要原理是根據(jù)混響室內放原理是根據(jù)混響室內放進進吸聲材料或吸聲吸聲材料或吸聲結結構構前后混響前后混響時間時間的的變變化來確定其吸收特性?；瘉泶_定其吸收特性。12113 .55TTcSVs按按測試規(guī)測試規(guī)范要求，混響室的體范要求，混響室的體積積一般一般應應大于大于200m3200m3（30和和的關系

7、的關系 0：測量簡單，省時，經(jīng)濟，可精確測量；：測量簡單，省時，經(jīng)濟，可精確測量； ：試件的安裝可以模擬現(xiàn)場條件，能夠較為：試件的安裝可以模擬現(xiàn)場條件，能夠較為準確的反映試件在房間內的吸聲性能。但該法需準確的反映試件在房間內的吸聲性能。但該法需要較大的試件，精密的測量裝置，一定容積的混要較大的試件，精密的測量裝置，一定容積的混響室。且測量數(shù)據(jù)偏差較大。響室。且測量數(shù)據(jù)偏差較大。0和和的關系復雜，通常的關系復雜，通常 0對于常用的多孔吸聲材料，它們的近似換算可對于常用的多孔吸聲材料，它們的近似換算可查表。查表。（二）（二）.平均吸聲系數(shù)平均吸聲系數(shù)P67） ） 吸聲系數(shù)和聲波的入射條件、聲波吸聲

8、系數(shù)和聲波的入射條件、聲波頻頻率等因素率等因素有關。通常采用有關。通常采用頻頻率率為為125Hz、 、250Hz、 、500Hz、 、1000Hz、 、2000Hz、 、4000Hz的的這這六個六個頻頻率吸聲系率吸聲系數(shù)的算數(shù)的算術術平均平均值值來表示材料或來表示材料或結結構的吸聲性能。構的吸聲性能。當吸聲系數(shù)平均當吸聲系數(shù)平均值值大于大于0.2時時，稱，稱為為吸聲材料。吸聲材料。（三）（三）.降噪系數(shù)降噪系數(shù) 在噪聲控制在噪聲控制設計設計中，常用中，常用250Hz、 、500Hz、 、1000Hz、 、2000Hz四個四個頻頻率吸聲系數(shù)的平均率吸聲系數(shù)的平均值值做做計計算。算。這這個數(shù)個數(shù)值

9、值稱稱為為吸聲材料構造的降噪系數(shù)吸聲材料構造的降噪系數(shù)NRC）。）。（四）（四）. 吸聲量吸聲量P67） ） 吸聲量是吸聲系數(shù)乘以相吸聲量是吸聲系數(shù)乘以相應應的材料表面的材料表面積積，符號，符號為為A， ，單單位位為為m2。 。 A=.SiiiSS 若一個房若一個房間間內布置有幾種不同吸聲系數(shù)，不同面內布置有幾種不同吸聲系數(shù)，不同面積積的材料的材料時時，常采用平均系數(shù)系數(shù)來，常采用平均系數(shù)系數(shù)來評評價整個房價整個房間間的系的系數(shù)特性。數(shù)特性。jiiASA吸聲量：以吸聲系數(shù)乘以相吸聲量：以吸聲系數(shù)乘以相應應的面的面積積，即，即為該為該材料的吸材料的吸聲量聲量空間吸聲體空間吸聲體P75） 空空間間

10、吸聲體是一種吸聲體是一種懸懸掛式的吸掛式的吸聲聲結結構。它不是和構。它不是和墻墻面等面等剛剛性壁性壁面面組組合而成的吸聲合而成的吸聲結結構，而是自構，而是自成系成系統(tǒng)統(tǒng)，用于降低室內噪聲或改，用于降低室內噪聲或改善室內的音善室內的音質質條件。條件。 空空間間吸聲體的形式和安裝方式吸聲體的形式和安裝方式應視應視房房間間和面和面積積大小、使用性大小、使用性質質、聲源特性及裝、聲源特性及裝飾飾要求等因素要求等因素而定。而定。 空間吸收體通常由框架、護面層、吸聲材料空間吸收體通常由框架、護面層、吸聲材料組成。以板狀吸聲體結構最簡單，使用最廣泛。組成。以板狀吸聲體結構最簡單，使用最廣泛。 空空間間吸聲體

11、通常由框架、吸聲體通常由框架、護護面面層層、吸聲材料等、吸聲材料等組組成。成。 1） ）.框架：木材、角框架：木材、角鋼鋼、金屬型材料制成。、金屬型材料制成。 2） ）.護護面面層層： ：P20的穿孔板、的穿孔板、鋼鋼板網(wǎng)、塑料窗板網(wǎng)、塑料窗紗紗等。等。 3） ）.吸聲材料：超吸聲材料：超細細玻璃棉、巖棉、玻璃棉、巖棉、礦礦渣棉等多孔吸聲材料。渣棉等多孔吸聲材料。 空空間間吸聲體的吸聲特性用有效吸聲量吸聲體的吸聲特性用有效吸聲量A來表示。研究表來表示。研究表明，在板狀吸聲體明，在板狀吸聲體總總面面積積占房占房間間平平頂頂面面積積的的30-40時時吸聲效率最高。在吸聲效率最高。在實際實際工程中，

12、一般取工程中，一般取40-60。 在在設計設計和安裝吸聲體和安裝吸聲體時時， ，應綜應綜合考合考慮慮采光、照明、通采光、照明、通風風和和建筑裝建筑裝飾飾等多方面的功能要求。等多方面的功能要求。 吊掛吸聲體吊掛吸聲體時應時應注意以下原注意以下原則則： ：懸懸掛面掛面積為積為廠房平廠房平頂頂面面積積的的25%左右，左右，實際為實際為3040%水平水平懸懸吊與垂直吊與垂直懸懸吊的降噪效果相差不大，可靈吊的降噪效果相差不大，可靈活運用；活運用；懸懸掛高度宜控制在廠房掛高度宜控制在廠房凈凈高的高的1/71/5處處； ；根據(jù)根據(jù)1/4波波長長的原理，可改善某些的原理，可改善某些頻頻率峰率峰值值的吸的吸收效

13、果；收效果；分散分散懸懸掛比集中掛比集中懸懸掛效果好。掛效果好。二、吸聲材料的分類及性質二、吸聲材料的分類及性質 當聲波入射到材料表面當聲波入射到材料表面時時，有一部分能量被材料吸，有一部分能量被材料吸收，從而引起聲能量的降低，收，從而引起聲能量的降低，這這種種現(xiàn)現(xiàn)象稱象稱為為材料吸聲。材料吸聲。大多數(shù)材料構造都多少有一定的吸聲作用，但是通常大多數(shù)材料構造都多少有一定的吸聲作用，但是通常僅對僅對具有具有較較高吸聲性能的材料構造）（高吸聲性能的材料構造）（0.2），可稱），可稱為為吸聲材料構造）。吸聲材料構造）。 吸聲材料構造吸聲材料構造雖雖然形式眾多，但如果按其吸聲機然形式眾多，但如果按其吸聲

14、機理來分理來分類類，可以分，可以分為為多孔性吸聲材料和共振吸聲多孔性吸聲材料和共振吸聲結結構。構。1.多孔吸聲材料（1機理 進入多孔吸聲材料的聲波使材料的筋絡和氣泡等微觀結構振動和相互作用，通過介質的粘滯性和熱傳導作用，使聲能轉化為熱能。（2按照材料的物理性能和吸聲方式,吸聲材料分為:無機纖維材料:玻璃絲、玻璃棉、巖棉和礦渣棉等；有機纖維材料：棉、麻等植物纖維及木質纖維制品，如軟質纖維板、木絲板、棉絮、稻草等；泡沫材料：泡沫塑料、泡沫玻璃；吸聲建筑材料：各種具有微孔的泡沫吸聲磚、泡沫混凝土等材料。玻璃棉泡沫玻璃泡沫混凝土木絲板（ （3多孔吸聲材料必多孔吸聲材料必須須具具備備的條件的條件67）

15、）吸聲材料的特點：松、散、吸聲材料的特點：松、散、軟軟多孔吸聲材料物理特征：多孔吸聲材料物理特征：(a)材料的孔隙材料的孔隙對對著表面開口；著表面開口；（ （b孔孔相孔孔相連連； ；（ （c孔隙深入材料內部?？紫渡钊氩牧蟽炔?。（ （4） ）.定量判定定量判定 0.2（ （5） ）.影響因素影響因素空氣流阻、孔隙率的影響空氣流阻、孔隙率的影響P68） ）材料厚度材料厚度d材料密度材料密度材料背后空氣材料背后空氣層層材料材料護護面面層層溫度和濕度溫度和濕度大多數(shù)多孔吸聲材料的吸收系數(shù)是隨著大多數(shù)多孔吸聲材料的吸收系數(shù)是隨著頻頻率的增加而增加，率的增加而增加，中、高中、高頻頻區(qū)域的吸收性能一般要區(qū)域

16、的吸收性能一般要優(yōu)優(yōu)于低于低頻頻區(qū)域。增加材料的厚區(qū)域。增加材料的厚度可以有效改善中、低度可以有效改善中、低頻頻區(qū)域的吸收特性。區(qū)域的吸收特性。在中低在中低頻頻范范圍圍，容重大的，吸聲系數(shù)要稍高一些；而在高，容重大的，吸聲系數(shù)要稍高一些；而在高頻頻區(qū)區(qū)域其域其結結果相反。每種材料都有一個最佳容重。果相反。每種材料都有一個最佳容重。單單就厚度和容重就厚度和容重兩個因素比兩個因素比較較，厚度，厚度對對材料吸聲性能的影響要大于容重的影材料吸聲性能的影響要大于容重的影響。響。 增加材料背后空氣增加材料背后空氣層層厚度可以有效改善中、低厚度可以有效改善中、低頻頻區(qū)域的吸收特區(qū)域的吸收特性，其作用性，其作

17、用類類似于增加材料厚度。當空腔增加到一定深度后，吸似于增加材料厚度。當空腔增加到一定深度后，吸聲系數(shù)不再明聲系數(shù)不再明顯變顯變化化 。當材料背后空腔的深度等于。當材料背后空腔的深度等于1/4波波長長的奇的奇數(shù)倍數(shù)倍時時，相，相應應的的頻頻率可率可獲獲得最大的吸聲系數(shù)。當材料背后空腔的得最大的吸聲系數(shù)。當材料背后空腔的深度等于深度等于1/2波波長長的奇數(shù)倍的奇數(shù)倍時時，相，相應應的的頻頻率吸聲系數(shù)最小。率吸聲系數(shù)最小。 多孔吸聲材料的吸聲特點多孔吸聲材料的吸聲特點1. 寬頻帶寬頻帶吸聲；吸聲；2. 中、高中、高頻頻吸聲效果吸聲效果較較好。好。 2.共振吸聲結構共振吸聲結構P71） 與多孔吸聲材料

18、相比，共振吸聲結構一般吸聲的頻與多孔吸聲材料相比，共振吸聲結構一般吸聲的頻率范圍較窄，具有峰值吸聲特性，但它的優(yōu)點是具有率范圍較窄，具有峰值吸聲特性，但它的優(yōu)點是具有較好的低頻吸聲效果，吸聲的頻率容易控制，從而可較好的低頻吸聲效果，吸聲的頻率容易控制，從而可以彌補多孔吸收材料在低頻區(qū)域吸聲性能的不足。以彌補多孔吸收材料在低頻區(qū)域吸聲性能的不足。 （1板共振吸聲結構；板共振吸聲結構； （2膜共振吸聲結構；膜共振吸聲結構； （3穿孔板吸聲結構；穿孔板吸聲結構； （4微穿孔板吸聲結構。微穿孔板吸聲結構。 板共振結構板共振結構膜共振結構膜共振結構（1薄板共振吸聲結構 將不透氣的薄板固定在將不透氣的薄板

19、固定在剛剛性壁前一定距離性壁前一定距離處處， ，就構成了板共振吸聲就構成了板共振吸聲結結構。構。 吸聲機理：吸聲機理： 薄板和空氣薄板和空氣層層構成的系構成的系統(tǒng)統(tǒng)可以可以視為視為一個由一個由質質量量塊塊和和彈彈簧簧組組成的振成的振動動系系統(tǒng)統(tǒng)。當入射聲波的。當入射聲波的頻頻率和系率和系統(tǒng)統(tǒng)固有固有頻頻率接近率接近時時，板就，板就產(chǎn)產(chǎn)生共振，由生共振，由此引起的內部摩擦將聲能此引起的內部摩擦將聲能轉換為熱轉換為熱能耗散掉。能耗散掉。其主要吸聲范其主要吸聲范圍圍在共振在共振頻頻率附近區(qū)域。率附近區(qū)域。 板共振吸聲板共振吸聲結結構吸聲效果與共振構吸聲效果與共振頻頻率和板的密度、率和板的密度、材料的

20、材料的彈彈性系數(shù)、空氣性系數(shù)、空氣層層的厚度、的厚度、結結構尺寸及安裝方構尺寸及安裝方法等因素有關。可由下式法等因素有關?？捎上率竭M進行行計計算：算：DMcMKDMcf0200202121其中：空氣密度； M0薄板的面密度； D薄板后空腔的深度； c空氣中的聲速 K結構的剛度因素。結論：1.增加板的面密度和空氣層厚度，可以使結構的共振頻率向低頻移動。在工程中，一般常用的板共振結構的共振頻率處于80-300Hz的頻率范圍，吸聲系數(shù)可達到0.2-0.52.薄板共振吸聲頻率范圍很窄，只能作為以共振頻率附近頻域為主要吸聲范圍的結構。解決方法：方法1：采用密度很小的薄板進行多層組合；方法2：在空腔中填充

21、多孔材料。（2薄膜共振吸聲結構薄膜共振吸聲結構P71） 機理：同板共振吸聲結構機理：同板共振吸聲結構 資料：吸聲結構中所用到的膜狀材料，是指剛資料：吸聲結構中所用到的膜狀材料，是指剛性很小、沒有透氣性、受力拉張后具有彈性的材性很小、沒有透氣性、受力拉張后具有彈性的材料。如塑料膜、帆布等。料。如塑料膜、帆布等。 影響因素：系統(tǒng)的共振頻率和膜的密度、空氣影響因素：系統(tǒng)的共振頻率和膜的密度、空氣層的厚度及膜所受的張力有關。當膜處于松弛的層的厚度及膜所受的張力有關。當膜處于松弛的狀態(tài)下時，其共振頻率為：狀態(tài)下時，其共振頻率為：DMDMcf00206021 特點：膜共振吸聲結構主要用于中頻范圍的特點：膜

22、共振吸聲結構主要用于中頻范圍的吸聲，共振頻率一般在吸聲，共振頻率一般在200-1000Hz范圍內。范圍內。吸聲系數(shù)一般為吸聲系數(shù)一般為0.3-0.4。非常薄的膜共振結。非常薄的膜共振結構的吸聲頻率可處于高頻范圍。在實用中，為構的吸聲頻率可處于高頻范圍。在實用中，為改善吸聲性能，可在其背后空氣層內充填多孔改善吸聲性能，可在其背后空氣層內充填多孔材料。材料。（3單腔共振吸聲結構單腔共振吸聲結構 單腔共振吸聲結單腔共振吸聲結構由一個剛性容構由一個剛性容器和一個連通外器和一個連通外界的頸口組成。界的頸口組成。 特點：該結構吸聲頻率較窄，具有較強的頻特點：該結構吸聲頻率較窄，具有較強的頻率選擇性。多用于低頻噪聲的吸收。一般情況率選擇性。多用于低頻噪聲的吸收。一般情況下，是多個共振腔組合使用，通過調節(jié)各腔的下，是多個共振腔組合使用，通過調節(jié)各腔的結構尺寸來適應不同頻率的吸收。結構尺寸來適應不同頻率的吸收。（4穿孔板共振吸聲結構穿孔板共振吸聲結構(P72) 在板材上，以一定的孔徑和在板材上，以一定的孔徑和穿孔率打上孔，背后留有一定穿孔率打上孔，背后留有一定厚度的空氣層，即為穿孔板共厚度的空氣層，即為穿孔板共振吸聲結構。振吸聲結構。