機(jī)械振動(dòng)與噪聲培訓(xùn)課程

Chapter7

吸聲降噪7.1吸聲材料（結(jié)構(gòu)）7.2多孔吸聲材料7.3共振吸聲結(jié)構(gòu)7.4特殊吸聲結(jié)構(gòu)7.5吸聲降噪7.1吸聲材料（結(jié)構(gòu)）7.1.1吸聲材料（結(jié)構(gòu)）的分類(lèi)7.1.2吸聲性能評(píng)價(jià)量7.1.3吸聲系數(shù)的測(cè)量7.1.1吸聲材料（結(jié)構(gòu)）的分類(lèi)吸聲材料多孔性吸聲材料共振吸聲結(jié)構(gòu)特殊吸聲結(jié)構(gòu)纖維材料顆粒材料泡沫材料薄板共振吸聲結(jié)構(gòu)薄膜共振吸聲結(jié)構(gòu)空間吸聲體吸聲尖劈穿孔板共振吸聲結(jié)構(gòu)微穿孔板共振吸聲結(jié)構(gòu)多孔吸聲材料應(yīng)用木絲吸音板教室會(huì)議室寫(xiě)字樓劇院多孔吸聲材料應(yīng)用珍珠巖吸音板隧道高速公路多孔吸聲材料應(yīng)用玻璃纖維天花板布藝吸音板木質(zhì)吸音音板音樂(lè)廳變電室學(xué)術(shù)報(bào)告廳7.1.2吸聲性能能評(píng)價(jià)量量1.吸聲系數(shù)數(shù)2.平均吸聲聲系數(shù)和和降噪系系數(shù)3.吸聲量4.聲阻抗1.吸聲系數(shù)數(shù)材料吸收收的聲能能與入射射到材料料上的總總聲能的的比值，與材料性能能、聲波頻率率以及入射方向向有關(guān)。2.平均吸聲聲系數(shù)和和降噪系系數(shù)3.吸聲量表示方法法：房間總吸吸聲量：：4.聲阻抗反映材料料對(duì)聲能能阻抗性性能的物物理量（（ρ0c）平均吸聲聲系數(shù)：：7.1.3吸聲系數(shù)數(shù)的測(cè)量(表7-2)測(cè)量方法用途特點(diǎn)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)駐波管法測(cè)量聲波垂直入射吸聲系數(shù)。用于不同材料吸聲性能對(duì)比；研究試件面積小，裝置簡(jiǎn)單，測(cè)量結(jié)果精確GB/T18696.1-2004傳遞函數(shù)法測(cè)量聲波垂直入射吸聲系數(shù)方便快捷，可同時(shí)測(cè)量一定頻率范圍內(nèi)所有頻率處材料的復(fù)反射系數(shù)、法向聲阻抗率和吸聲系數(shù)GB/T18696.2-2002混響室法測(cè)量聲波無(wú)規(guī)入射吸聲系數(shù)。應(yīng)用于工程設(shè)計(jì)、吸聲降噪設(shè)計(jì)計(jì)算、材料吸聲性能等級(jí)評(píng)定等設(shè)備復(fù)雜，混響室體積大，試件面積大GB/T20247-20067.2多孔吸聲聲材料7.2.1吸聲材料料構(gòu)造特特性7.2.2吸聲機(jī)理理7.2.3影響材料料吸聲的因素7.2.1吸聲材料料構(gòu)造特特性材料的孔孔隙率要要高，一一般在70%以以上，多多數(shù)達(dá)到到90%左右；；孔隙應(yīng)該該盡可能能細(xì)小，，且均勻勻分布；；微孔應(yīng)該該是相互互貫通，，而不是是封閉的的；微孔要向向外敞開(kāi)開(kāi)，使聲波波易于進(jìn)進(jìn)入微孔孔內(nèi)部。7.2.2吸聲機(jī)理理7.2.3影響材料料吸聲的的因素a.材料的空空氣流阻阻b.材料的密密度或孔孔隙率c.材料厚度度的影響響d.材料后空空氣層的的影響e.材料裝飾飾面的影影響f.溫度、濕濕度的影影響a.材料的空空氣流阻阻（Rf）定義：在在穩(wěn)定氣氣流狀態(tài)態(tài)下，吸吸聲材料料兩面的的靜壓強(qiáng)強(qiáng)差與氣流流線速度度之比。。比流阻：：指單位位厚度材材料的流流阻。過(guò)高空氣穿透透力降低低過(guò)低因摩擦力力、粘滯滯力引起起的聲能能損耗降降低吸聲性能能下降b.材料的孔孔隙率和和密度孔隙率：：材料中的的空氣體體積與材材料的總體體積的比比值?？紫洞笮⌒『徒Y(jié)構(gòu)構(gòu)超細(xì)玻璃璃棉的最最佳密度度范圍為15～25kg/m3吸聲系數(shù)α5cm厚超細(xì)玻璃棉的密度變化對(duì)吸聲系數(shù)的影響頻率/Hz巖棉的最最佳密度度范圍為為150～200kg/m3c.材料厚度度的影響響d.材料后空空氣層的的影響e.材料護(hù)面面層的影影響作用：保護(hù)吸聲聲材料，，防止污污染環(huán)境境。種類(lèi)：護(hù)面網(wǎng)罩罩、纖維維布、塑塑料薄膜膜和穿孔孔板等。。要求：要有良好好的通氣氣性。f.溫度、濕濕度的影影響主要種類(lèi)常用材料實(shí)例使用情況纖維材料有機(jī)纖維材料動(dòng)物纖維：毛氈價(jià)格昂貴，使用較少。植物纖維：麻絨、海草、椰子絲防火、防潮性能差，原料來(lái)源廣，便宜。無(wú)機(jī)纖維材料玻璃纖維：中粗棉、超細(xì)棉、玻璃棉氈吸聲性能好，保溫隔熱，耐潮，但松散纖維易污染環(huán)境或難以加工成制品。礦渣棉：散棉、礦棉氈吸聲性能好，不燃、耐腐蝕，易斷成碎末，污染環(huán)境施工扎手。纖維材料制品軟質(zhì)木纖維板、礦棉吸聲磚、巖棉吸聲板、玻璃吸聲板、木絲板、甘蔗板等裝配式加工，多用于室內(nèi)吸聲。顆粒材料砌塊礦渣吸聲磚、膨脹珍珠巖吸聲磚、陶土吸聲磚多用于砌筑界面較大的消聲裝置。板材珍珠巖吸聲裝飾板質(zhì)輕、不燃、保溫、隔熱。泡沫材料泡沫塑料聚氨酯泡沫塑料、尿醛泡沫塑料吸聲性能不穩(wěn)定，吸聲系數(shù)使用前需實(shí)測(cè)其他吸聲型泡沫玻璃強(qiáng)度高、防水、不燃、耐腐蝕加氣混凝土微孔不貫通，使用少常用多孔孔吸聲材材料的使使用情況況常用吸聲聲材料的的吸聲系系數(shù)材料厚度

cm各種頻率(Hz)下的吸聲系數(shù)裝置情況1252505001000200040001、無(wú)機(jī)材料

吸聲磚

石膏板（花紋）

水泥蛭石板

石膏砂漿

水泥珍珠巖板

水泥砂漿

磚（清水墻面）

6.5

－

4.0

2.2

5

1.7

0.05

0.03

-

0.24

0.16

0.21

0.02

0.07

0.05

0.14

0.12

0.46

0.16

0.03

0.10

0.06

0.46

0.09

0.64

0.25

0.03

0.12

0.09

0.78

0.30

0.48

0.40

0.04

0.16

0.04

0.50

0.32

0.56

0.42

0.05

-

0.06

0.60

0.83

0.56

0.48

0.05

貼實(shí)

貼實(shí)

墻面粉刷

2、木質(zhì)材料

軟木板

木絲板

三夾板

穿孔五夾板

木絲板

木質(zhì)纖維斑

2.5

3.0

0.3

0.5

0.8

1.1

0.05

0.10

0.21

0.01

0.03

0.06

0.11

0.36

0.73

0.25

0.02

0.15

0.25

0.62

0.21

0.55

0.03

0.28

0.63

0.53

0.19

0.30

0.03

0.30

0.70

0.71

0.08

0.16

0.04

0.33

0.70

0.90

0.12

0.19

-

0.31

釘

在

龍

骨

上

貼實(shí)

后留10cm空氣層

后留5cm空氣層

后留5～15cm空氣層

后留5cm空氣層

后留5cm空氣層3、泡沫材料

泡沫玻璃

脲醛泡沫塑料

泡沫水泥

吸聲蜂窩板

泡沫塑料

4.4

5.0

2.0

-

1.0

0.11

0.22

0.18

0.27

0.03

0.32

0.29

0.05

0.12

0.06

0.52

0.40

0.22

0.42

0.12

0.44

0.68

0.48

0.86

0.41

0.52

0.95

0.22

0.48

0.85

0.33

0.94

0.32

0.30

0.67

貼實(shí)

貼實(shí)

緊靠基層粉刷4、纖維材料

礦棉板

玻璃棉

酚醛玻璃纖維板

工業(yè)毛氈

3.13

5.0

8.0

3.0

0.10

0.06

0.25

0.10

0.21

0.08

0.55

0.28

0.60

0.18

0.80

0.55

0.95

0.44

0.92

0.60

0.85

0.72

0.98

0.60

0.72

0.82

0.95

0.56

貼實(shí)

貼實(shí)

貼實(shí)

緊靠墻面粉刷

7.3共振吸聲聲結(jié)構(gòu)1.薄板共振振吸聲結(jié)結(jié)構(gòu)2.薄膜共振振吸聲結(jié)結(jié)構(gòu)3.穿孔板共共振吸聲聲結(jié)構(gòu)4.微穿孔板板共振吸吸聲結(jié)構(gòu)構(gòu)1.薄板吸聲聲結(jié)構(gòu)系統(tǒng)共振振頻率：薄板厚度度：3-6mm空氣層厚厚度：3-10cm吸聲頻帶帶：80-300Hz吸聲系數(shù)數(shù)：0.2-0.5薄板共振吸聲結(jié)構(gòu)吸聲原理2.薄膜吸聲聲結(jié)構(gòu)系統(tǒng)共振振頻率：：空氣層膜狀材料料吸聲頻帶帶：200-1000Hz，吸聲系數(shù)數(shù)：0.3～0.43.穿孔板吸吸聲結(jié)構(gòu)構(gòu)單孔時(shí)系系統(tǒng)共振振頻率：：多孔時(shí)系系統(tǒng)共振振頻率：：吸聲頻帶帶：低中中頻噪聲聲吸聲系數(shù)數(shù)：0.4-0.7薄板厚度度：2-5mm孔徑：2-4mm穿孔率：：1%-10%空腔深：：10～25cm吸聲聲帶帶寬寬：：tdVα=αmax/2幾十HZ—200～300HZ1.空腔深深度2.填充多多孔吸吸聲材材料3.不同穿穿孔率率、空空腔深深度的的穿孔孔板共振振吸聲聲結(jié)構(gòu)構(gòu)進(jìn)行行組合合例題1在3mm厚的金金屬板板上鉆鉆直徑徑為5mm的孔，，板后后空腔腔深20cm，欲吸吸收頻頻率為為200Hz的噪聲聲，試試求三三角排排列的的孔中中心距距。由可得P=2%由可得B=34mm例題2穿孔板板厚4mm，孔徑徑8mm，穿孔孔按正正方形形排列列，孔孔距20mm，穿孔孔板后后留有有10cm深的空空腔，，試求求穿孔孔率和和共振振頻率率。例題3某車(chē)間間內(nèi)，，設(shè)備備噪聲聲的頻頻率特特性在在500Hz附近出出現(xiàn)一一峰值值，現(xiàn)現(xiàn)使用用4mm厚的三三夾板板制成成穿孔孔板共共振吸吸聲結(jié)結(jié)構(gòu)，，空腔腔深度度允許許有10cm，試設(shè)設(shè)計(jì)結(jié)結(jié)構(gòu)的的其他他參數(shù)數(shù)。設(shè)計(jì)孔孔徑d=3mm根據(jù)可得P=5.4%根據(jù)可得4.微穿孔孔板吸吸聲結(jié)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：：吸聲頻頻帶較較寬；；可用于于高溫溫、潮潮濕、、腐蝕蝕性氣氣體或或高速速氣流流等其其它材材料及及結(jié)構(gòu)構(gòu)不適適合的的環(huán)境境中；；結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)簡(jiǎn)單，，吸聲聲結(jié)構(gòu)構(gòu)的理理論計(jì)計(jì)算與與實(shí)測(cè)測(cè)值接接近。。微穿孔孔板結(jié)結(jié)構(gòu)：：板厚<1.0mm;穿孔率率1%～5%;孔徑<1.0mm;空氣層層5～20cm7.4特殊吸吸聲結(jié)結(jié)構(gòu)7.4.1空間吸吸聲體體7.4.2吸聲尖尖劈7.4.1空間吸吸聲體體特點(diǎn)：：懸空懸懸掛，，吸聲聲性能能好，，節(jié)約約吸聲聲材料料；便于安安裝，，裝拆拆靈活活。7.4.2吸聲尖尖劈7.4.2吸聲尖尖劈7.5室內(nèi)聲聲場(chǎng)和和吸聲聲降噪噪7.5.1室內(nèi)聲聲場(chǎng)7.5.2吸聲降降噪7.5.3吸聲降降噪的的設(shè)計(jì)計(jì)原則則和程程序擴(kuò)散聲聲場(chǎng)：房間內(nèi)內(nèi)聲能能密度度處處處相同同，而而且在在任一一受聲聲點(diǎn)上上，聲聲波從各個(gè)個(gè)方向向傳來(lái)來(lái)的概概率相相等，，相位位無(wú)規(guī)規(guī)，這這樣的的聲場(chǎng)場(chǎng)叫擴(kuò)散聲聲場(chǎng)。室內(nèi)聲聲場(chǎng)直達(dá)聲聲場(chǎng)混響聲聲場(chǎng)7.5.1.室內(nèi)聲聲場(chǎng)距點(diǎn)聲聲源r處的聲聲強(qiáng)為為距點(diǎn)聲聲源r處的聲聲能密密度及及聲壓壓為：：a.直達(dá)聲聲場(chǎng)自由程程：聲聲波每每相鄰鄰兩次次反射射所經(jīng)經(jīng)過(guò)的的路程程稱(chēng)作作自由由程。。平均自自由程程：許許多次次反射射之間間聲波波傳播播距離離的平平均值值。聲波傳播一個(gè)自由程所需的時(shí)間為：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)平均反射次數(shù)為：b.混響聲聲場(chǎng)單位時(shí)間內(nèi)壁面吸收的聲能為：?jiǎn)挝粫r(shí)時(shí)間聲聲源向向室內(nèi)內(nèi)貢獻(xiàn)獻(xiàn)的混混響聲聲為：：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)壁面吸收的聲能為：穩(wěn)態(tài)時(shí)：設(shè)：混響聲場(chǎng)中的聲壓為：相應(yīng)聲聲壓級(jí)級(jí)為：：c.總聲場(chǎng)場(chǎng)混響半半徑直達(dá)聲聲與混混響聲聲聲能能相等等時(shí)的的距離離稱(chēng)為為臨界界距離離（半半徑））。Rθ=1時(shí)的臨臨界距距離稱(chēng)稱(chēng)為混混響半半徑。。意義義：：當(dāng)受受聲聲點(diǎn)點(diǎn)與與聲聲源源的的距距離離小小于于臨臨界界半半徑徑時(shí)時(shí)，，吸吸聲聲處處理理的的降降噪噪效果果不不大大；；當(dāng)當(dāng)受受聲聲點(diǎn)點(diǎn)與與聲聲源源的的距距離離大大于于臨臨界界半半徑徑時(shí)時(shí)，，吸吸聲聲處理理才才有有明明顯顯的的效效果果。?；祉憰r(shí)間計(jì)算公式適用場(chǎng)合C.F.Eyring公式用于小空間房間（視聽(tīng)室、演播室）Sabine公式（1）適用于吸聲量不大的房間（α<0.2）；（2）用于近似計(jì)算Eyring-Millington公式用于大空間廳堂（如音樂(lè)廳、禮堂、體育館、影劇院）（α<0.2）4.室內(nèi)內(nèi)聲聲衰衰減減和和混混響響時(shí)時(shí)間間在擴(kuò)擴(kuò)散散聲聲場(chǎng)場(chǎng)中中，，聲聲源源停停止止發(fā)發(fā)聲聲后后聲聲壓壓級(jí)級(jí)下下降降60dB所需需時(shí)時(shí)間間，，反反映映室室內(nèi)內(nèi)聲聲能能量量衰衰減減的的快快慢慢程程度度房間類(lèi)型T60（s）音樂(lè)廳1.5～2.1歌劇院1.2～1.6多功能廳1.2～1.5話劇院、會(huì)堂0.9～1.3普通電影院1.0～1.2立體聲電影院0.65～0.9體育館（多功能）<2.0音樂(lè)錄音室1.2～1.6房間類(lèi)型T60（s）強(qiáng)吸聲錄音室0.4～0.6電視演播室語(yǔ)言0.5～0.7電視演播室音樂(lè)0.6～1.0電影同期錄音棚0.4～0.8語(yǔ)言錄音室、電話會(huì)議室0.3～0.4琴室0.4～0.6教室、講演室0.8～1.0視聽(tīng)教室語(yǔ)言0.4～0.8視聽(tīng)教室音樂(lè)0.6～1.0混響響時(shí)時(shí)間間推推薦薦值值（（500Hz與1000Hz平均均值值））7.5.2吸聲聲降降噪噪設(shè)R1、R2分別別為為室室內(nèi)內(nèi)設(shè)設(shè)置置吸吸聲聲裝裝置置前前后后的的房房間間常常數(shù)數(shù)，，則則距聲聲源源r處相相應(yīng)應(yīng)的的聲聲壓壓級(jí)級(jí)分分別別為為:當(dāng)受受聲聲點(diǎn)點(diǎn)離離聲聲源源較較近近時(shí)時(shí)，，降降噪噪量量很很小小。。當(dāng)受受聲聲點(diǎn)點(diǎn)離離聲聲源源較較遠(yuǎn)遠(yuǎn)時(shí)時(shí)（（混混響響半半徑徑以以外外）），，降降噪噪量量可可簡(jiǎn)簡(jiǎn)化化為為：：如果果房間間內(nèi)內(nèi)吸吸聲聲系系數(shù)數(shù)較較小小，，上上式式可可簡(jiǎn)簡(jiǎn)化化為為：：由于于：：α2/α1或T1/T21234568102040降噪量（dB）0356789101316吸聲聲計(jì)計(jì)算算常常用用公公式式7.5.3吸聲聲降降噪噪的的設(shè)設(shè)計(jì)計(jì)原原則則和和程程序序總原原則則：：應(yīng)先先對(duì)對(duì)聲聲源源進(jìn)進(jìn)行行隔隔聲聲、、消消聲聲等等處處理理，，當(dāng)當(dāng)噪噪聲聲源源不不宜宜采采用用隔隔聲聲措措施施，，或或采采用用了了隔隔聲聲手手段段后仍仍不能達(dá)達(dá)到到噪噪聲聲的的標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)時(shí)時(shí)，，可可采采用吸吸聲聲處處理理來(lái)作為輔助助手段?；驹瓌t：：1.房間的平均均吸聲系數(shù)數(shù)很小時(shí)，，吸聲降噪噪才有較好好效果；2.根據(jù)噪聲的的頻率特性性選擇吸聲聲材料或結(jié)結(jié)構(gòu)，多孔孔吸聲材料料對(duì)中高頻頻噪聲具有有較好的降降噪效果，共振吸吸聲結(jié)構(gòu)對(duì)對(duì)于中低頻頻具有較好好的降噪效效果；3.車(chē)間面面積較大時(shí)時(shí)．宜采用用空間吸聲聲體，平頂頂吸聲處理理；4.聲源集集中在局部部區(qū)域時(shí)，，宜采用局局部吸聲處處理，并同同時(shí)設(shè)置隔隔聲屏障；；5.噪聲源源比較多而而且較分散散的生產(chǎn)車(chē)車(chē)間宜作吸吸聲處理；6.選擇吸聲材材料時(shí)，要要充分考慮慮防潮、防防火、防塵塵、耐腐蝕蝕等方面的的要求，安安裝時(shí)應(yīng)考考慮采光、通風(fēng)、、照明及裝裝飾等方面面的功能要要求。吸聲降噪設(shè)設(shè)計(jì)程序?qū)崪y(cè)或預(yù)測(cè)測(cè)房間內(nèi)的的噪聲級(jí)和和頻譜特性性確定房間的吸聲降噪量確定各頻帶所需的吸聲降噪量測(cè)量或估算房間內(nèi)原房間常數(shù)或平均吸聲系數(shù)，求出處理后應(yīng)有的房間常數(shù)或平均吸聲系數(shù)選定吸聲材料或吸聲結(jié)構(gòu)確定吸聲降噪處理的面積和安裝方式計(jì)算實(shí)例某房間尺寸寸為14m×10m×3m，內(nèi)裝有一一鼓風(fēng)機(jī)，，位于10m×3m墻壁的中心心部位，測(cè)得房房間在各個(gè)個(gè)倍頻程中中心頻率處處的平均吸吸聲系數(shù)列列于下表中中。要求距距該鼓風(fēng)機(jī)7m處符合NR-50曲線，試對(duì)對(duì)房間的內(nèi)內(nèi)壁進(jìn)行吸吸聲處理。。倍頻程中心頻率/Hz說(shuō)明125250500100020004000距空調(diào)7m處倍頻帶聲壓級(jí)/dB606263595754處理前房間混響時(shí)間/s2.62.42.01.81.61.2處理前房間平均吸聲系數(shù)0.060.070.080.090.10.13次序項(xiàng)目倍頻程中心頻率/Hz125250500100