吸声材料和隔声材料

• 吸声与隔声的区别：
– 原理：吸声在吸上，主要是利用材料的特性将声能 转化为其他形式的能量，来达到消耗声能的目的； 隔声则是阻隔，通过材料本身的特性增加反射和吸 收以减少甚至完全阻隔声音的透射，显然两者是有 联系的；
– 目的：吸声主要在于营造良好的音质环境，满足音 乐厅、剧院等对场所音质的高要求；隔声的主要目 的在于降噪。当然吸声也是能降噪的，但这并非其 主要目的。
该速度与板的刚度、密度以及自由弯曲波的频 率有关
c 2f 4 D
θ
若声波沿墙面行进的速度正好等于墙板弯 曲波的速度，墙板的弯曲振动达到最大，这时 墙板会非常“顺从”地跟随入射声波弯曲，使 入射声能大量透射到另一侧。
吻合现象只发生在一定频率范围内。 最低的吻合频率称为“临界频率”fc，它与入射 波的频率、板的构造有关
系统的弹性除也与空气层有关外，不同之处在于膜的 弹性与所受张力有关，而板则具有刚度。
这种结构的共振频率可用下式计算：
f0

1
2
1
c2
(

K)

1
ml
2
1
1.4 107 (

K)
ml
其中K值与板的弹性、骨架构造、安装情况等有关。
选用薄膜（薄板）吸声结构时，还应考虑以下几点：
• 比较薄的板，因为容易振动可提供较多的声吸收； • 吸声系数的峰值一般都处在低于200～300Hz的范围； • 在薄板背后的空气层里填放多孔材料，会使吸声系数
声音的两种透射方式：
1、由噪声源和听闻地点之间的墙壁（屋顶）直接 透射 2、沿围护结构的相连接部件的间接或侧向透射
各部件对声音的 传播取决于部件的 重量、位置、刚度 以及各部件之间的 连接等因素。
墙体的隔声量
工程中： R=L2-L1 L2 、L1：构件两侧的声压级
三、影响声音在建筑材料中透射的主要因素
3.2.3 墙体隔声材料
3.2.3.1 单层匀质密实墙
影响声音在建筑物墙体中透射的主要因素：墙体的振动 不仅由直达声波的压力所致，室内的各种反射波也增加了 墙体振动透射的能量。
质量定律：墙体受到声波激发所引起的振动与其惯性 即质量有关，墙体的单位面积重量愈大，透射的声能愈 少。
假定简化条件：假设墙面积是无限大，故可忽略边界 条件的影响，同时认为墙是柔顺的板而不具有刚度，且 各个部分的作用是相互独立的，从而可以忽略墙的弹性 与内应力，墙体的隔声量决定于其单位面积的重量和入 射声波的频率。
的峰值有所增加； • 薄板表面的涂层，对吸声性能没有影响； • 当使用预制的块状多孔吸声板与背后的空气层组合时，
则将兼有多孔材料和薄板共振结构的吸声的特征。
（ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ）穿孔板吸声结构
• 亥姆霍兹共振器 • 穿孔板结构的共振频率可用下式估算：
f0

c 2
P
t 0.8d L
• 图3.2-6是根据上式绘制的计算图表，可供以下计算：
– 衡量系数：吸收的效果通过吸声系数α来反映；隔声 的效果通过透射系数τ反映。
3.2.1 吸声材料（构造）
A 表征特征――吸声系数α B 取决（影响）因素：
1）材料自身特征（密度、湿度、孔隙率等特征）； 2）声音性质：频率、入射方向等。 3.2.1.1 多孔吸声材料
多孔材料吸声的先决条件是声波能很容易地进入微孔 内，因此不仅材料内部，而且材料表面上均有大量 连续的微孔，如果微孔被灰尘污垢或抹灰油漆等封 闭，其吸声性能会受到不利的影响。
1、与建筑构件的透射系数有关
2、与建筑构件的表面情况有关 若墙体的一面铺设吸声材料会减弱墙体的振动 3、与墙体的质量有关 墙的质量越大，惯性越大，声波引起的振动越小
4、共振现象
5、吻合现象 当声波以θ角斜入射时，墙板在声波作用下
产生沿板面传播的弯曲波，波速为 c / sinθ 板本身存在固有的自由弯曲波的传播速度，
吸声原理：声能－振动能－热能（声波导致吸声材 料中“空气柱”振动，与边壁产生摩擦而损耗声能， 转化为热能，但也易透声）
吸声特征：吸声中高频
材料实例：矿棉、毛毡、多孔石膏板、纤维板
影响多孔材料吸声特性的主要因素有以下几项： ① 材料对空气的流阻：空气的流阻是空气质点通过材料空隙遇到的阻力。 ② 材料的孔隙率：是指材料中的空气体积和总体积之比。 ③ 材料的厚度：一般来说，增加多孔吸声材料的厚度可以提高其吸声系数，
尤其是对吸声系数低的中低频提高的比较显著。
④ 材料的密度 ⑤ 材料背后的条件：当多孔吸声材料背后留有空气层时，与该空气层用同样
的材料填满的效果近似，所以可以利用空气层，既提高吸声系数又节省吸声 材料。
⑥ 饰面的影响 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大。
⑧ 吸湿、吸水的影响
• 微穿孔板孔的大小和间距决定最大的吸声系数，板的 构造和它与墙面的距离（即空气层的厚度）决定吸声 的频率范围。
3.2.1.3 其它吸声构造
1. 空间吸声体 2. 吸声尖劈 3. 可变吸声构造 4. 人和家具 5. 空气吸收 6. 开口的吸收
3.2.1.4 吸声材料的选用
1. 确定材料的吸声性能有驻波管法和混响室法，因此，在一些 资料手册中对于同一材料的吸声系数可能不同。
2. 建筑吸声材料具有吸声和建筑装修的功能，在工程设计中必 须依各种使用条件选择最适用的材料。
3.2.2 声音在建筑围护结构中的传播
一、声波在房屋建筑中的传播途径
三种传播途径： 1、由空气直接传播
2、由围护结构的 振动传播
围护结构成为 二次声源
3、固体的撞击或振动的直接作用
声音由空气传播，称为“空气声”或“空气传声” 声音由围护结构受到直接的撞击而发声，称为 “固体声”或“撞击声”
3.2.1.2 共振吸声结构
（1）薄膜（薄板）吸声结构
薄膜材料可与其背后封闭的空气层形成共振系统，用以 吸收共振频率附近的入射声能。
共振系统的弹性与膜所受的张力和背后空气层的弹性有 关。
对于不施加拉力的薄膜，其共振频率的计算式为：
f0

1
2
c2 600
ml ml
把板材周边固定在框架上，连同板后的封闭空气层， 也构成振动系统。
A 对于给定的穿孔板和背后空气层条件，求出主要吸声 范围的共振频率；
B 已知背后空气条件时，可依据要求的吸声频率范围确 定穿孔板的规格；
C 已知穿孔板的规格和要求的吸声频率范围，确定背后 空气层的厚度。
2）微穿孔板
• 把穿孔板的孔径缩小到1mm以下，利用空气质点运动 在孔中的摩擦，就可以有效的吸收声能而无须另加多 孔材料。