吸声材料与吸声结构
第三章 建筑材料及结构的吸声与隔声
6 饰面的影响 大多数多孔吸声材料要根据强度﹑维护﹑ 清扫﹑艺术处理等项要求进行表面处理，。 为了尽可能地保持原来的吸声特性，饰面 应具有良好的透气性能。 7 声波的频率和入射条件 多孔材料的吸声系数随着频率的提高而增 加。吸声系数和声波的入射条件有关。
8 材料吸湿﹑吸水 多孔材料吸湿吸水后，材料的间隙和小 孔中的空气被水分所代替，使空隙率降低， 因此使吸声性能改变。一般随着含水率的 增加，首先降低了对高频声的吸声系数， 继而逐步扩大其影响范围。
• 弹性垫层是以软木﹑矿棉等弹性材料作为楼板结 构层与面层之间的“浮筑层”，用以减轻结构层 的振动，从而改善楼板隔绝撞击声的性能。要注 意的是在面层和墙的交接处也要采用弹性隔离措 施，以免将振动传递给墙体。 • 楼板下做吊顶，其目的是隔绝上面楼板的撞击声 向下面房间的空气传声。采用弹性吊顶，即吊筋 与吊顶的连接采用弹性挂钩，从而切断吊筋的 “声桥”作用。
三 共振吸声结构 • 空腔共振吸声结构是另一种常用的吸声结 构。根据吸声原理，各种穿孔板﹑狭缝板 背后设置空气层形成的吸声结构，均属于 空腔共振吸声结构。这类结构取材方便。
• 最简单的空腔共振吸声结构是亥姆霍兹共 振器。它是一个封闭空腔通过一个开口与 外部空间相联系的结构。当外界入射波的 频率f等于系统的固有频率时，孔颈中的空 气柱就由于共振而产生剧烈振动。在振动 过程中，由于克服摩擦阻力而消耗声能。
• 多孔材料具有良好的高频吸声性能 • 影响多孔材料吸声特性的因素，主要有以 下几个： 1 材料中空气的流阻 空气流阻太大，声波难于进入材料层内部， 吸声性能会下降；如流阻过小，声能因摩 擦力﹑粘滞力小而损耗的效率就低，吸声 性能也会下降。所以，多孔材料存在最佳 流阻。
2 孔隙率 孔隙率，是指材料中的与外部联通的空隙体积 和材料总体积之比。多孔材料的孔隙率一般都在 70%以上，多数达到90%。 3 材料厚度 同一种纤维材料，容重越大，其孔隙率越小， 流阻就越大。同一种多孔材料，随着厚度的增加， 中﹑低频范围的吸声系数会有所增加，并且吸声 材料的有效频率范围也会扩大
建筑物理声学复习整理
1.吸声材料和吸声结构的分类？①多孔材料，板状材料，穿孔板，成型顶棚吸声板，膜状材料，柔性材料吸声结构：共振吸声结构，包括1。
空腔共振吸声结构，2。
薄膜，薄板共振吸声结构。
其他吸声结构：空间吸声体，强吸声结构，帘幕，洞口，人和家具，空气吸收(空气热传导性，空气的黏滞性和分子的弛豫现象，前两种比第三种的吸收要小得多)。
吸声与隔声有什么区别？吸声量与隔声量如何定义？它们与那些因素有关？答：吸声指声波在传播途径中，声能被传播介质吸收转化为热能的现象。
隔声指防止声波从构件一侧传向另一侧。
吸声量：指材料的吸声面积与其吸声系数的乘积，单位为m2。
隔声量：指建筑构件的传声损失，，单位为（dB）。
它们主要与构件的透射系数有关，和构件的反射系数和吸声系数有关。
2. 衍射的定义：当声波在传播过程中遇到障碍物的起伏尺寸与波长大小接近或更小时，将不会形成定向反射，而是声能散播在空间中，这种现象称为散射，或衍射。
影响因素：障碍物的尺寸或缝孔的宽度与波长接近或更小时，才能观察到明显的衍射现象，不是决定衍射能否发生的条件，仅是使衍射现象明显表现的条件，波长越大，越容易发生衍射现象。
3.解释“波阵面”的概念，在建筑声学中引入“声线”有什么作用？答：声波从声源发出，在某一介质内向某一方向传播，在同一时刻，声波到达空间各点的包迹面称为“波阵面”，或“波前”。
“声线”主要是可以较方便地表示出声音的传播方向；利用作图法确定反射板位置和尺寸。
波阵面为平面的称为“平面波”，波阵面为球面的称为“球面波”。
4.什么是等响线？从等响线图说明人耳对声音的感受特性。
答：等响线是指响度相同的点所组成的频谱特征曲线，从等响线图可知：1.人耳在高声压级下，对声音频率的响应较一致；2.在低声压级下，人耳对于低于1000Hz的声音和高于4000Hz的声音较不敏感，而对1000Hz~ 4000Hz的声音感受最为敏锐；3.在同一频率下，声压级提高10dB，相对响度提高一倍。
建筑声学第三章 吸声材料和吸声结构
1、空间吸声体。2、尖劈—强吸声结构（声阻逐渐加大）。
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第一节 吸声材料（结构）的分类及吸声特性
3、可变吸声结构 利用改变吸声面和反 射面的方法调整吸声 量（如右图）
4、空气吸收。由于空气的热传导与粘滞性，以及空气中水分 子对氧分子振动状态的影响等造成。声音频率越大，空气吸 收越强烈(一般大于2KHz将进行考虑)。
有时使用平均吸声系数粗略衡量材料的吸声能力。 平均吸声系数：100Hz-5000Hz的1/3倍频带吸声系数的平均值 吸声量：对于平面物体A= S, 单位是平米（或塞宾）
对于单个物体，表面积难于确定，直接用吸声量
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概述
吸声量或吸声系数的测量：
1、混响室法
T=0.161V(1/T2-1/T1)/S A= 0.161V(1/T2-1/T1)/n
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第一节 吸声材料（结构）的分类及吸声特性
狭缝吸音砖内如放入吸声材料则 增大吸声效果 右图为美国某音乐教室。 下图为狭缝吸音砖放入玻璃棉的 情况。
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第一节 吸声材料（结构）的分类及吸声特性
共振吸声效果和吸声腔内加入吸声材料 （玻璃棉）后的吸声效果
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第一节 吸声材料（结构）的分类及吸声特性
矿棉、玻璃棉、 泡沫塑料、毛毡
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穿孔板、薄膜、薄板
空间吸声体、可变 吸声体、强吸声体、家
具、空气、洞口等
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第一节 吸声材料（结构）的分类及吸声特性
一 、多孔吸声材料的吸声原理
多孔吸声材料类型：玻璃棉、岩棉、泡沫塑料、毛毡 等具有良好的吸声性能，不是因为表面粗糙，而是因 为多孔材料具有大量的内外连通的微小孔隙和孔洞。
吸声
第五节噪声控制技术——吸声一、材料的声学分类和吸声特性（一）、吸声材料的分类吸声材料按其吸声机理来分类，可以分成多孔性吸声材料及共振吸声结构两大类。
1．多孔性吸声材料①无机纤维材料，如玻璃棉、岩棉及其制品。
②有机纤维材料，如棉麻植物纤维及木质纤维制品（软质纤维板、木丝板等）。
③泡沫材料，如泡沫塑料和泡沫玻璃、泡沫混凝土等。
④吸声建筑材料，如膨胀珍珠岩、微孔吸声砖等。
2．共振吸声结构由于共振作用，在系统共振频率附近对入射声能具有较大的吸收作用的结构，称为共振吸声结构。
穿孔板吸声结构微穿孔板吸声结构薄板和薄膜吸声结构等。
（二）、吸声系数和吸声量1．吸声系数吸声系数定义为材料吸收的声能与入射到材料上的总声能之比，可用吸声系数来描述吸声材料或吸声结构的吸声特性。
计算式为：式中：Ei—入射声能；Ea—被材料或结构吸收的声能；Er—被材料或结构反射的声能；r—反射系数。
a＝0,表示无吸声作用；a=1，表示完全吸收。
一般的材料或结构的吸声系数在0-1之间，a值越大，表示吸声性能越好，它是目前表征吸声性能最常用的参数。
吸声系数是颇率的函数，同一种材料，对于不同的频率，具有不同的吸声系数。
平均吸声系数a：中心频率125,250,500,1 000,2 000,4 000六个倍频程的吸声系数的平均值，称为平均吸声系数a。
2.吸声量吸声材料的实际吸声量按下式计算：A＝aS （7-2)吸声量的单位是m2。
房间总的吸声量A可以表示为：右式第一项为所有壁面吸声量的总和，第二项是室内各个物体吸声量的总和。
二、多孔吸声材料（一）、多孔吸声材料的吸声原理内部具有无数细微孔隙，孔隙间彼此贯通，且通过表面与外界相通，当声波入射到材料表面时，一部分在材料表面上反射，一部分则透入到材料内部向前传播。
在传播过程中，引起孔隙中的空气运动，与形成孔壁的固体筋络发生摩擦，由于粘滞性和热传导效应，将声能转变为热能而耗散掉。
声波在刚性璧面反射后，经过材料回到其表面时，一部分声波透回空气中，一部分又反射回材料内部，声波的这种反复传播过程，就是能量不断转换耗散的过程，如此反复，直到平衡，这样，材料就“吸收”了部分声能。
常用的吸声材料和吸声结构
常用的吸声材料和吸声结构一、吸声材料和吸声结构在没有进行声学处理的房间里，人们听到的声音，除了由声源直接通过空气传来的直达声之外，还有由房间的墙面、顶棚、地面以及其它设备经多次反射而来的反射声，即混响声（reverberant sound）。
由于混响声的叠加作用，往往能使声音强度提高10多分贝。
如在房间的内壁及空间装设吸声结构，则当声波投射到这些结构表面后，部分声能即被吸收，这样就能使反射声减少，总的声音强度也就降低。
这种利用吸声材料和吸声结构来降低室内噪声的降噪技术，称为吸声（sound absorption）。
1．吸声材料材料的吸声性能常用吸声系数（absorption coefficient）来表示。
声波入射到材料表面时，被材料吸收的声能与入射声能之比称为吸声系数，用α表示。
一般材料的吸声系数在0.01～1.00之间。
其值愈大，表明材料的吸声效果愈好。
材料的吸声系数大小与材料的物理性质、声波频率及声波入射角度等有关。
通常把吸声系数α＞0.2的材料，称为吸声材料（absorptive material）。
吸声材料不仅是吸声减噪必用的材料，而且也是制造隔声罩、阻性消声器或阻抗复合式消声器所不可缺少的。
多孔吸声材料的吸声效果较好，是应用最普遍的吸声材料。
它分纤维型、泡沫型和颗粒型三种类型。
纤维型多孔吸声材料有玻璃纤维、矿渣棉、毛毡、苷蔗纤维、木丝板等。
泡沫型吸声材料有聚氨基甲醋酸泡沫塑料等。
颗粒型吸声材料有膨胀珍珠岩和微孔吸声砖等。
表10-2如前所述，多孔吸声材料对于高频声有较好的吸声能力，但对低频声的吸声能力较差。
为了解决低频声的吸收问题，在实践中人们利用共振原理制成了一些吸声结构（absorptive structure）。
常用的吸声结构有薄板共振吸声结构、穿孔板共振吸声结构和微穿孔板吸声结构。
（1）薄板共振吸声结构。
把不穿孔的薄板（如金属板、胶合板、塑料板等）周边固定在框架上，背后留有一定厚度的空气层，这就构成了薄板共振吸声结构。
介质对声波的吸收和吸声材料及吸声结构1 - 副本 - 副本
第7章 介质对声波的吸收和吸声材料及吸声结构声音在介质中传播时会有衰减现象，传播过程中由于波阵面的扩张，引起能量空间扩散，以致声波振幅随距离增加而衰减，称这种衰减为几何衰减，又如由于介质中粒子的散射作用，使得沿原来传播方向的声波能量减少，致使声波振幅随传播距离的增加也有明显衰减。
这里无论是几何衰减还是散射引起的衰减，对传播的声能都没有消耗作用。
显然，这是由于所研究的声波传播规律是建立在理想介质运动规律基础上的缘故。
理想介质只作完全的弹性形变，形变过程为绝热，介质内没有阻尼作用，所以声波在传播过程中没有使声能变为其他能量形式的消耗作用。
实际上，声音即使是在均匀的自由介质中传播，由于介质本身对声能的吸收作用，也产生声波沿传播方向衰减的现象。
如平面波传播时，也表现出振幅衰减的现象。
此外，声波在含有散射体的介质中传播时，由于散射体相对介质的运动及散射体的形变，也使部分声能变为热能形式而损耗，结果表现出更为明显的衰减现象。
这些衰减是由于声能转换为其他形式能量引起的，统称为物理衰减。
本章主要讨论均匀介质对声波能量吸收的现象和产生吸收的原因。
此外，还介绍一些有关吸声材料和吸声结构的知识，因为吸声技术在声学和水声学的技术应用方面以及声学测量方面具有越来越明显的重要性。
7.1 介质的声吸收7.1.1 描述介质声吸收的方法声吸收是指声波在媒质中传播或在界面反射过程中，能量减少的现象。
造成声吸收的原因主要是媒质的粘滞性、热传导性和分子弛豫过程，使有规的声运动能量不可逆的转变为无规的热运动能量。
谐和平面声波在介质中传播，12,x x 是沿传播方向的两点，12(),()x x ξξ分别是声波在12,x x 处的幅值；则1212()1ln()()x x x x ξαξ=-称作介质的声吸收系数（单位：奈培/米）。
介质的声吸收系数反映了介质对声波的吸收程度，是平面声波在介质中传播单位距离，幅度相对变化的自然对数值。
有时也用…波长声吸收系数‟表示介质的声吸收程度，公式如式（7-1）所示。
建筑吸声材料与吸声结构
建筑吸声材料与吸声结构引言：在现代建筑中，随着城市化的发展和人口的增加，噪音污染已经成为困扰人们生活的一大问题。
无论是住宅、办公室还是公共场所，都需要采取措施来降低噪音对人们的影响。
建筑吸声材料和吸声结构是一种被广泛应用的方法，可以有效减少噪音对室内的传播，提供更加舒适和安静的环境。
一、建筑吸声材料的分类1.打孔板：打孔板是一种由金属、木材或塑料等制成的材料，表面有均匀分布的孔洞，通过孔洞来吸收和分散噪音的能量。
打孔板通常具有较高的反射率，可以有效降低声波的反射和传播。
同时，打孔板的材料可以根据需要选择，比如金属打孔板具有较强的耐久性和耐火性能，适合用于室外环境。
2.纤维吸声材料：纤维吸声材料通常由岩棉、玻璃棉等材料制成，具有较好的吸声和隔声特性。
它们可以通过增加表面积来提高吸声效果，比如采用薄纤维纤维板或纤维毡，使得声波在纤维间反复散射和吸收。
此外，纤维吸声材料还可以用于构建隔音墙体，从而将噪音隔离在不同区域。
二、建筑吸声结构的设计与应用1.吸声天花板：吸声天花板是建筑中常见的一种吸声结构。
它可以通过在天花板上覆盖吸声材料，如吸声板或纤维吸声材料，来降低室内噪音的反射和传播。
此外，吸声天花板还可以选择具有不同形状和表面纹理的材料，以达到更好的吸音效果。
2.吸声墙壁：吸声墙壁是另一种常见的吸声结构。
它可以采用纤维吸声材料或打孔板等材料进行覆盖，从而减少室内噪音的反射和传播。
吸声墙壁可以用于隔音室、电影院等需要严格控制噪音的场所。
3.吸声地板：吸声地板是通常被忽视的一种吸声结构。
它可以通过选择有弹性的材料，如橡胶地板或软质木地板，来减少脚步声和其他噪音的传播。
吸声地板还可以通过在地板下铺设隔音层，如隔音绒或泡沫塑料，来降低噪音的穿透。
4.隔音窗户：隔音窗户是一种专门设计的窗户结构，旨在减少室外噪音的传播。
它可以采用双层或三层玻璃窗，并在中间填充空气或隔音膜，以提高窗户的隔声效果。
此外，隔音窗户还可以采用特殊的框架和密封材料，以防止噪音通过窗框和缝隙进入室内。
吸声材料及吸声结构
离心玻璃棉离心玻璃棉内部纤维蓬松交错，存在大量微小的孔隙，是典型的多孔性吸声材料，具有良好的吸声特性。
离心玻璃棉可以制成墙板、天花板、空间吸声体等，可以大量吸收房间内的声能，降低混响时间，减少室内噪声。
离心玻璃棉的吸声特性不但与厚度和容重有关，也与罩面材料、结构构造等因素有关。
在建筑应用中还需同时兼顾造价、美观、防火、防潮、粉尘、耐老化等多方面问题。
离心玻璃棉属于多孔吸声材料，具有良好的吸声性能。
离心玻璃棉能够吸声的原因不是由于表面粗糙，而是因为具有大量的内外连通的微小孔隙和孔洞。
当声波入射到离心玻璃棉上时，声波能顺着孔隙进入材料内部，引起空隙中空气分子的振动。
由于空气的粘滞阻力和空气分子与孔隙壁的摩擦，声能转化为热能而损耗。
离心玻璃棉对声音中高频有较好的吸声性能。
影响离心玻璃棉吸声性能的主要因素是厚度、密度和空气流阻等。
密度是每立方米材料的重量。
空气流阻是单位厚度时材料两侧空气气压和空气流速之比。
空气流阻是影响离心玻璃棉吸声性能最重要的因素。
流阻太小，说明材料稀疏，空气振动容易穿过，吸声性能下降；流阻太大，说明材料密实，空气振动难于传入，吸声性能亦下降。
对于离心玻璃棉来讲，吸声性能存在最佳流阻。
在实际工程中，测定空气流阻比较困难，但可以通过厚度和容重粗略估计和控制。
1、随着厚度增加，中低频吸声系数显著地增加，但高频变化不大（高频吸收总是较大的）。
2、厚度不变，容重增加，中低频吸声系数亦增加；但当容重增加到一定程度时，材料变得密实，流阻大于最佳流阻，吸声系数反而下降。
对于厚度超过5cm的容重为16Kg/m3的离心玻璃棉，低频125Hz约为0.2，中高频（>500Hz）的吸声系数已经接近于1了。
当厚度由5cm继续增大时，低频的吸声系数逐渐提高，当厚度大于1m以上时，低频125Hz的吸声系数也将接近于1。
当厚度不变，容重增大时，离心玻璃棉的低频吸声系数也将不断提高，当容重接近110kg/m3时吸声性能达到最大值，50mm厚、频率125Hz处接近0.6-0.7。
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4.5 其他吸声结构
1.空间吸声体 2.强吸声结构—吸声尖劈
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3.空气吸收
由于空气的热传导与粘滞性，以及空气 中水分子对氧分子振动状态的影响等造成 。声音频率越高，空气吸收越强烈(一般大 于2KHz将进行考虑)。
聚酯纤维吸音板
木丝吸音板
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分类
纤维状
多孔吸声材料颗粒状
泡沫状
穿孔板共振吸声结构
共振吸声结构簿板共振吸声结构
簿膜共振吸声结构
特殊吸声结构 : 吸声尖劈
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7
吸声系数
=(E总-E反）/ E总
即声波接触吸声界面后失去能量占总能量的比例， 即被吸收和透过的声能之和与反射声之比。吸声系数永 远小于1。
B 吸声机理
当声波入射到多孔材料上，声波能顺着孔隙进入 材料内部，引起空隙中空气分子的振动。由于空气 的粘滞阻力、空气分子与孔隙壁的摩擦，使声能转 化为摩擦热能而吸声。
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错误认识一：表面粗糙的材料，如拉毛水泥 等，具有良好的吸声性能。 错误认识二：内部存在大量孔洞的材料，如 聚苯、聚乙烯、闭孔聚氨脂等，具有良好的 吸声性能。
1 r
E
E
E0
吸声频率特性：125、250、500、1000、2000、 4000Hz六个频率的吸声系数表示材料和结构的 吸声频率特性。
降噪系数（NRC)：25Hz/250Hz/500Hz/1000Hz 吸声系数的平均值
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4.2 多孔吸声材料
A 构造特征 多孔吸声材料具有良好的吸声性能，不是因为 表面粗糙，而是因为多孔材料从表到里具有大 量均匀、互相连通的微孔，且表面微孔向外敞 开、具有适当的通气性.
4. 洞口
在剧院中，舞台台口相当于一个耦合 空间，台口后有天幕、侧幕、布景等吸声 材料。其吸声系数一般为0.3-0.5
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可变吸声结构
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4.4 薄膜、薄板共振吸声结构
如玻璃、薄金属板、架空木地板、空木墙裙等。离开墙 面装置的不透气的软质膜装材料，与背后的封闭空气层形成 一个质量-弹簧系统。当受到声波作用时，在系统共振频率 附近具有最大的声吸收。
吸声机理:
系统出现共振时,摩擦或内应力消耗最大,从而将声能
转换为热能.
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组合吸声结构
吸声材料与吸声结构
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4.1 分类
吸声材料和吸声结构，广泛地应用于音质设计和噪声 控制中。 吸声材料：材料本身具有吸声特性。如玻璃棉、岩棉 等纤维或多孔材料。 吸声结构：材料本身可以不具有吸声特性，但材料制 成某种结构而产生吸声。如穿孔石膏板吊顶。
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玻璃棉 石膏穿孔板
岩棉 吸声尖劈
3
木质吸音板
吸音棉
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4.3 共振吸声结构
1）空腔共振吸收，如穿孔石膏板、狭缝吸音砖等。
吸声机理:当入射声波剧烈振动。在振动过程中主要由于穿 孔附近的摩擦损失而吸收声能。 吸声特性:在共振频率处有最大吸声系数.
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2)微穿孔板
把穿孔板的孔径缩小到1mm以下，利用空气质点的运动 在孔中的摩擦，就可以有效地吸收声能而无需另加多孔材料 。孔内空气与颈壁的摩擦加大。