(完整版)噪声控制技术——吸声

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小孔与外部空气相通； 腔体中空气具有弹性，
相当于弹簧；
孔颈中空气柱具有一
定质量，相当于质量块。
入射声波
原理：入射声图波单激腔发共振孔吸颈声结中构空示意气图柱往复运动，与颈壁
摩擦，部分声能转化为热能而耗损，达到吸声目的。
当入射声波的频率与共振器的固有频率相同时，发生
共振，空气柱运动加剧，振幅和振速达最大，阻尼也
式中 l——颈的实际长度(即板厚度)，m；
——d颈口的直径，m。
空腔内壁贴多孔材料时，有
lK l 1.2d
【讨论】单腔共振吸声结构使用很少， 是其它穿孔板共振吸声结构的基础。
2.多孔穿孔板共振吸声结构
简称穿孔板共振吸声结构。 结构：薄板上按一定排列钻很多小孔或狭缝，将
穿孔板固定在框架上，框架安装在刚性壁上，板 后留有一定厚度的空气层。实际是由多个单腔 （孔）共振器并联而成。
使用环境 5
4 护面层
1 厚度对吸声性能的影响
由实验测试可知：
同种材料，厚度增加一倍，吸声最佳频 率向低频方向近似移动一个倍频程
厚度越大，低频时吸声系数越大； ＞2000Hz，吸声系数与材料厚度无关； 增加厚度，可提高低频声的吸收效果， 对高频声效果不大。
图2-15 不同厚度的超细玻璃棉的吸声系数
特征：穿孔薄板与刚性壁面间留一定深度的 空腔所组成的吸声结构。
分类：按薄板穿孔数分为
单腔共振吸声结构 多孔穿孔板共振吸声结构
材料：轻质薄合金板、胶 合板、塑料板、石膏板等。
穿孔吸声板
1.单腔共振吸声结构
又称“亥姆霍兹”共振吸声器或单孔共振吸声器
结构：
封闭空腔壁上开一个
当腔深D近似等于入射声波的1/4波长或其奇数 倍时，吸声系数最大。
当腔深为1/2波长或其整倍数时，吸声系数最小。 一般推荐取腔深为5～10cm。 天花板上的腔深可视实际需要及空间大小选取较
大的距离。
4 护面层对吸声性能的影响
实际使用中，为便于固定和美观，往往要对 疏松材质的多孔材料作护面处理。
刚性壁
空气层
框架
小孔或狭缝
图 多孔穿孔板共振吸声结构
多孔穿孔板共振吸声结构的共振频率
f0

c
2
S c
FhlK 2
P hlK
式中 c——声波速度，m/s；
—S—小孔截面积，m2；
—F—每一共振单元所分占薄板的面积，m2；
—h—空腔深度，m；
—lK—小孔有效颈长，m；
—P—穿孔率， = P/ 。S F
表 0 与 T的换算关系
0 0.1 0.2
0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9
T 0.25 0.40 0.50 0.60 0.75 0.85 0.90 0.98
1
混响室：声学实验室
混响室法吸声系数(无规入射吸声系数) ： 在混响室中，使不同频率的声波以相等几率从
各个角度入射到材料表面，测得的吸声系数。 测试较复杂，对仪器设备要求高，且数值往往
(三)微穿孔板吸声结构
(一)薄板共振吸声结构
机理：声波入射引起薄板振动，薄板振动克服自身阻尼和
板-框架间的摩擦力，使部分声能转化为热能而耗损。当入 射声波的频率与振动系统的固有频率相同时，发生共振，薄 板弯曲变形最大，振动最剧烈，声能消耗最多。
结构
1－刚性壁面
入射声波
龙骨
空气层
龙骨
3—阻尼材料 图 薄板共振吸声结构示意图
一般板厚2～13mm，孔径为2～10mm，孔 间距为10～100mm，板后空气层厚度为6～ 100mm时，则共振频率为100～400Hz，吸 声系数为0.2～0.5。当产生共振时，吸声系 数可达0.7以上。
保温吸声层
阻燃吸声板
羊毛阻燃吸声板
外墙保温吸声层
注意特殊的使用条件，如腐蚀、高温或火焰等情况对多孔材料的影响。
噪声控制技术——吸声
一 吸声材料 二 吸声结构 三 室内吸声降噪
二 吸声结构
吸声处理中常采用吸声结构。 吸声结构机理：共振吸声原理 常用的吸声结构
(一)薄板共振吸声结构
(二)穿孔板共振吸声结构
吸声材料可以是松散的，也可以加工成棉 絮状或粘结成毡状或板状。
(二) 多孔吸声材料
木丝板吸声材料
多孔槽型木质吸声材料
KTV软包阻燃吸声材料
木质穿孔吸声板
丝质吸声材料
混凝土复合吸声型声屏障
轻质复合吸声型声屏障
吸声门
吸声体
吸声材料构造特性
材料的孔隙率要高，一般在70%以上， 多数达到90%左右；
吸声频率范围窄，吸声系数不高，约为0.2～0.5。
改善薄板共振吸声性能的措施：
在空腔中，沿框架四周 放置多孔吸声材料，如 矿棉、玻璃棉等。
1－刚性壁面
龙骨
空气层
龙骨
3—阻尼材料
4—薄板
采用组合不同单元或不同腔 深的薄板结构，或直接采用 木丝板、草纸板等可吸收中、 高频声的板材，拓宽吸声频 带。
通常，吸声材料 在0.2以上，理想吸声材料
在0.5以上。
【入射吸声系数】工程设计中常用的吸声系数有
混响室法吸声系数(无规入射吸声系数) T
驻波管法吸声系数(垂直入射吸声系数) 0
应用：测量材料的垂直入射吸声系数 0 ，按
表，将
0
换算为无规入射吸声系的换算关数系
。
T
2.吸声特性及影响因素
特性:高频声吸收效果好，低频声吸收效 果差。 原因：低频声波激发微孔内空气与筋络的 相对运动少，摩擦损小，因而声能损失少， 而高频声容易使振动加快，从而消耗声能 较多。所以多孔吸收材料常用于高中频噪 声的吸收。
吸声性能的影响因素
孔隙率与密度
2
厚度 1
吸声性能 影响因素
3 空腔
4—薄板
薄金属板、胶合板、 硬质纤维板、石膏板等
薄板共振吸声结构的共振频率
f0
600 MD
式中 M ——板的面密度，kg／m2M， mt，其中m为板密
度，kg/m3，t为板厚,m；
D——板后空气层厚度，㎝。
【讨论】 M 增大或 D增加，共振频率下降。
通常取薄板厚度3～6mm，空气层厚度3～10mm， 共振频率多在80～300Hz之间，故一般用于低频吸声；
在薄板结构边缘（板-龙骨 交接处）填置能增加结构阻 尼的软材料，如泡沫塑料条、 软橡皮、海绵条、毛毡等， 增大吸声系数。
二 吸声结构
吸声处理中常采用吸声结构。 吸声结构机理：赫姆霍兹共振吸声原理。 常用的吸声结构
(一)薄板共振吸声结构
(二)穿孔板共振吸声结构
(三)微穿孔板吸声结构
(二)穿孔板共振吸声结构
定义：吸声系数与吸声面积的乘积
A S
式中 A ——吸声量，m2；
——某频率声波的吸声系数；
S ——吸声面积，m2。
【注】工程上通常采用吸声量评价吸声材料的 实际吸声效果。
(二) 吸声量（等效吸声面积）
总吸声量：若组成室内各壁面的材料不同，则 壁面在某频率下的总吸声量为
n
n
A Ai iSi
偏差较大，但比较接近实际情况。 在吸声减噪设计中采用。
驻波管法吸声系数(垂直入射吸声系数)
驻波管法简便、精确， 但与一般实际声场不 符。
用于测试材料的声学 性质和鉴定。
设计消声器。
驻波管法吸声系数测试仪
一 吸声材料
(一) 吸声系数 (二) 吸声量 (二) 多孔吸声材料
(二) 吸声量（等效吸声面积）
最大，消耗声能最多，吸声性能最好。
单腔共振体的共振频率
改变孔颈尺寸或空腔体
f0

c
2
S VlK
积，可得不同共振频率 的共振器，而与小孔和 空腔的形状无关。
c 式中 ——声波速度，m/s； S——小孔截面积，m2；
—V—空腔体积，m3；
若小孔为圆形则有
—lK—小孔有效颈长，m，

lK l 4 d l 0.8d
穿孔率

正方形排列：
P


4

d B
2
三角形排列：
P


d
2

2 3 B
平行狭缝： P d B
以上各式中，B 为孔间距，d 为孔径。
【讨论】
穿孔面积越大，吸声的频率越高；空腔越深 或板越厚，吸声的频率越低。
工程设计中，穿孔率控制为1%～10%，最高 不超过20%，否则穿孔板就只起护面作用， 吸声性能变差。
一种多孔吸声材料对应存在一个最佳吸声性能的密度范围。
3 空腔对吸声性能的影响
图 背后空气层厚度对吸声性能的影响
空腔：材料层与刚性壁之间一定距离的空气层； 吸声系数随腔深D（空气层）增加而增加； 空腔结构节省材料，比单纯增加材料厚度更经济。
3 空腔对吸声性能的影响
多孔材料的吸声系数随空气层厚度增加而增加， 但增加到一定厚度后，效果不再继续明显增加。
(一) 吸声系数
吸声材料：能吸收消耗一定声能的材料。
吸声系数：材料吸收的声能（ Ea ）与入射到 材料上的总声能( Ei )之比，即
Ea
Ei
【讨论】： 表示材料吸声能力的大小， 值在0～1之 间， 值愈大，材料的吸声性能愈好； ＝0，声波 完全反射，材料不吸声； ＝1，声能全部被吸收。
湿度
气流
空气湿度引起多孔材 料含水率变化。 湿度增大，孔隙吸水量 增加，堵塞细孔，吸声系 数下降，先从高频开始。 湿度较大环境应选用耐 潮吸声材料。
通风管道和消声器内 气流易吹散多孔材料， 吸声效果下降； 飞散的材料会堵塞管 道，损坏风机叶片； 应根据气流速度大小 选择一层或多层不同 的护面层。