第七章吸声降噪
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噪声控制技术应用——吸声
波波长的1/4处。使用中，考 虑
经济及制作的方便，对于中、
高频噪声，一般可采用2～ 5cm
不同厚度的超细玻璃棉的吸声系数第七章噪声控f r制技术14应用—Dc—吸声
厚的成形吸声板；对低频吸声 要求较高时，则采用厚度为5～
比流阻Rs在102～103瑞利/cm时（松软而比重小），增加 多孔材料厚度d，低频吸收效果明显改善；
通常，吸声材料 在0.2以上，理想吸声材料 在0.5以上。
第七章噪声控制技术应用——吸声
2.吸声系数的分类和测量
考虑到入射方向的不同
(1)无规入射吸声系数 测量方法：混响室法 (2)垂直入射吸声系数 测量方法：阻抗管法
驻波比法 传递函数法 (3)斜入射吸声系数
第七章噪声控制技术应用——吸声
【入射吸声系数】工程设计中常用的吸声系数有
多孔吸声材料
n多孔吸声材料是应用最广泛的吸声材料。
n最初的多孔吸声材料以麻、棉、棕丝、毛发、 甘蔗渣等天然动植物纤维为主； n目前则以玻璃棉、矿渣棉等无机纤维为主。
n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。
第七章噪声控制技术应用——吸声
7.2.1 多孔性吸声材料的吸声机理
吸声材料构造特性
AS
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。
第七章噪声控制技术应用——吸声
3. 吸声性能的单值评价量
平均吸声系数
n平均吸声系数 ：工程中通常采用125Hz、 250 Hz、500 Hz、1000 Hz、2000 Hz、 4000 Hz六个频率的吸声系数的算术平均值表 示某种材料的平均吸声系数。
第七章__噪声控制技术——吸声
超过20%，否则穿孔板就只起护面作用，吸声 性能变差。
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。
(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
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
龙骨 空气层 1－刚性壁面
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。
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
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。
护面层的要求：
良好的透气性； 微穿孔护面板穿孔率应大于20%，否则会影响高频
吸声效果；
透气性较好的纺织品对吸声特性几乎没有影响。
对成型多孔材料板表面粉饰时，应采用水质涂料
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，
吸声降噪处理
7.2.3 多孔吸声材料的吸声特性
图 吸声材料的频谱特性曲线
7.2.4影响多孔性吸声材料吸声性能的因素
（1）材料的空气流阻 （2）材料孔隙率与平均密度的影响 （3）材料厚度的影响 （4）材料后空气层的影响 （5）材料装饰面的影响 （6）温度、湿度的影响
（1）材料的空气流阻（Rf）
c1 c2 c
A 55.3V 1 1 4V S ( )(m2 m1 ) S cS T2 T1 S
若两次测量时间间隔短及室内温、湿度相差很小。可认为：
所以：
c1 c2 c,以及m1 m2 m 55.3V 1 1 A A2 A1 ( ) c T2 T1
纤维状 多孔性吸声材料 颗粒状 泡沫状
吸 声 材 料
单个共振器 穿孔板共振吸声结构 共振吸声结构 薄膜共振吸声结构 薄板共振吸声结构
特殊吸声结构
空间吸声体 吸声尖劈
多孔性吸声材料、共振吸声结构——只能 降低室内噪声，可降低4~12分贝。 吸声种类：多孔性吸声材料、共振吸声结 构 吸声性能： 多孔性吸声材料——中高频噪声为主； 共振吸声结构——低频噪声为主
定义： 在稳定气流状态下，吸声材料中的压力梯度与气流 线速度之比。 P
Rf
u
比流阻：指单位厚度材料的流阻。
过高
空气穿透力降低
吸声性能下降 过低
因摩擦力、粘滞力—高流阻
图7-7 多孔性吸声材料流阻与吸声系数的关系
（2）材料孔隙率与密度的影响
环境噪声控制工程
Chapter 7 吸声降噪技术
7.1 吸声材料的分类和吸声性能的评价 7.2 多孔性吸声材料 7.3 共振吸声结构 7.4 室内声场和吸声降噪 7.5 吸声设计
第七章第三节 室内声场和吸声降噪
❖当接受点与声源距离大于临界半径时，即混 响声占主导地位，则吸声降噪处理效果明显；
❖当接受点与声源距离小于临界半径时，即直 达声占主导地位，则吸声降噪处理效果不明 显。
三、室内声音的衰减和混响半径
混响声：由于室内存在混响，声音发出后，
不会立即消失，要持续一段时间，这
一段时间内持续的声音成为“混响
1）当声音频率低于2000Hz时，m可忽略，也即：
T60
0.161V
S ln 1
2）当声音频率低于2000Hz，且平均吸声系数小 于0.2时，有：
ln1
此时混响时间为：
0.161V
T60 S
混响室法测吸声系数
无吸声材料时： 0.161V
T60 S
有吸声材料时： '
0.161V T60'S
又由于声能密度与有效声压是平方正比关系，所
以有：
Pt 2
P0 2 1
cS t 4V
当声能密度衰减到原来的百万分之一时所需要的
时间，即声压级衰减60dB所需要的时间，称为混
响时间所以有：
55.2V
0.161V
T60 cS ln 1
S ln 1
当声音为高频区声音，声音传播过程中空
气吸声不能不考虑，t秒内传播距离为ct，经
空气吸收后声能密度降为原来的e-mct，其中
m为声音衰减常数，单位为m-1（即书中第
140页，7-43公式），则t秒后平均声能密度
衰减为：
Dt
D1
cS t 4V
emct
则：
T60
cS ln
55.2V
1
4mVc
S
0.161V
ln 1
第七章__噪声控制技术——吸声
第七章 噪声控制技术——吸声
吸声降噪是控制室内噪声常用的技术措施。 通过吸声材料和吸声结构来降低噪声的技 术称为吸声。 一般情况下，吸声控制能使室内噪声降低 约3～5dBA，使噪声严重的车间降噪6～10 dBA。
第七章 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
一
吸声材料
(一) 吸声系数
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。
护面层的要求：
良好的透气性； 微穿孔护面板穿孔率应大于20%，否则会影响高频
吸声效果；
透气性较好的纺织品对吸声特性几乎没有影响。
对成型多孔材料板表面粉饰时，应采用水质涂料
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。
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
1－刚性壁面
龙骨
空气层
龙骨
3—阻尼材料
入射声波
4—薄板
薄金属板、胶合板、 硬质纤维板、石膏板等
图 薄板共振吸声结构示意图
薄板共振吸声结构的共振频率
MD 式中 M ——板的面密度，kg／m2， m t ，其中m为板密 M 度，kg/m3，t为板厚,m； D ——板后空气层厚度，㎝。
f0
600
测试较复杂，对仪器设备要求高，且数值往往
偏差较大，但比较接近实际情况。
吸声降噪是控制室内噪声常用的技术措施。 通过吸声材料和吸声结构来降低噪声的技 术称为吸声。 一般情况下，吸声控制能使室内噪声降低 约3～5dBA，使噪声严重的车间降噪6～10 dBA。
第七章 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
一
吸声材料
(一) 吸声系数
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。
护面层的要求：
良好的透气性； 微穿孔护面板穿孔率应大于20%，否则会影响高频
吸声效果；
透气性较好的纺织品对吸声特性几乎没有影响。
对成型多孔材料板表面粉饰时，应采用水质涂料
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。
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
1－刚性壁面
龙骨
空气层
龙骨
3—阻尼材料
入射声波
4—薄板
薄金属板、胶合板、 硬质纤维板、石膏板等
图 薄板共振吸声结构示意图
薄板共振吸声结构的共振频率
MD 式中 M ——板的面密度，kg／m2， m t ，其中m为板密 M 度，kg/m3，t为板厚,m； D ——板后空气层厚度，㎝。
f0
600
测试较复杂，对仪器设备要求高，且数值往往
偏差较大，但比较接近实际情况。
第七章__噪声控制技术——吸声
0.6 0.85
0.7 0.90
0.8 0.98
0.9 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
偏差较大，但比较接近实际情况。
在吸声减噪设计中采用。
7.2.2 影响多孔性吸声材料吸声性能的因素 孔隙率
2 3
厚度
空气流阻
1
平均密度 吸声性能 影响因素
4
7
温度和湿度
5
6
空腔
护面层
1
空气流阻（Rf）对吸声性能的影响
定义： 在稳定气流状态下，吸声材料中的压力梯度与气流 P 线速度之比。 Rf u
比流阻Rs：指单位厚度材料的流阻。
过高
空气穿透力降低
【注】工程上通常采用吸声量评价吸声材料的
实际吸声效果。
3. 吸声性能的单值评价量 平均吸声系数
平均吸声系数 ：工程中通常采用125Hz、
250 Hz、500 Hz、1000 Hz、2000 Hz、 4000 Hz六个频率的吸声系数的算术平均值表 示某种材料的平均吸声系数。
125 250 500 1000 2000 4000
整个房间的吸声系数可表示为：
A 55.3V 1 1 S ( ) S cS T2 T1
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
d L
第七章__噪声控制技术——吸声
2 孔隙率与密度
孔隙率：材料内部的孔洞体积占材料总体积的百 分比。 一般多孔吸声材料的孔隙率＞70%； 孔隙率增大，密度减小，反之密度增大； 孔隙尺寸越大，孔隙越通畅，流阻越小。
在稳定气流状态下，吸声材料中的压力梯度与气流线 速度之比。 f = ∆P R
u
过高 空气穿透力降低 吸声性能下降 过低 因摩擦力、粘滞力引 起的声能损耗降低
2.吸声特性及影响因素 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 特性:高频声吸收效果好， 果差。 果差。 原因： 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， 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， 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 较多。所以多孔吸收材料常用于高中频噪 声的吸收。 声的吸收。
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； 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； 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。 空腔结构节省材料，比单纯增加材料厚度更经济。
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 －
龙骨
空气层
龙骨
3—阻尼材料 阻尼材料
入射声波
4—薄板 薄板
薄金属板、胶合板、 硬质纤维板、石膏板等
图 薄板共振吸声结构示意图
薄板共振吸声结构的共振频率
噪声第七章-吸声降噪技术 1
31.72 0.2 83.62 0.45 31.72 0.6 0.43 31.72 83.62 31.72
噪声污染控制工程
南
通
大
學
55.3V s cS
1 1 4V ( m m ) 2 1 T T S 1 2
3、吸声性能的单值评价量
平均吸声系数
工程中通常采用 125 、 250 、 500 、 1000 、 2000 、 4000Hz 六个倍频程中心频率处的吸声系数，来 衡量某一材料或结构的吸声频率特性。
1 Si
平均吸声系数
i
Si
例.在一个5.2×6.1×3.7m3的房间内，地板、墙壁和 天花板的吸声系数分别是0.2，0.45，0.6，试求该 房间的平均吸声系数？
例.在一个5.2×6.1×3.7m3的房间内，地板、墙壁和 天花板的吸声系数分别是0.2，0.45，0.6，试求该 房间的平均吸声系数？ 解：各表面的面积是： 2 地板： S1 5.2 6.1 31.72m ,1 0.2 墙： S 2 5.2 2 6.1 2 3.7 83.62m 2 , 2 0.45 2 天花板： S3 S1 31.72m , 3 0.6 平均吸声系数：
一、吸声材料的分类
吸声
• 声波在介质中传播的过程中，声能量产生的衰减
• 空气吸声
• 材料吸声
吸声材料、吸声结构
在噪声控制工程设计中，常用吸声材料和吸 声结构来降低室内噪声，尤其在体积较大， 混响时间较长的室内空间，应用相当普遍。 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。
α0
s
4s
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1.多孔性吸声材料
多孔性吸声材料（针对高频噪声控制） 材料特征：
内部有许多小孔，并与材料表面相通，具有 通气性。 吸声机理：
声波投射到多孔材料表面时，部分投入的声 波与纤维或颗粒表面产生内摩擦（摩擦力来自空 气的压缩、膨胀），部分声能转变成热能，从而 使声音的能量减小。
➢ 共振吸声结构（针对低频噪声控制）
内部。
频率影响
7.2.2 影响多孔性吸声材料吸声性能的因素
➢ a.材料的空气流阻 ➢ b.材料的密度或孔隙率 ➢ c.材料厚度的影响 ➢ d.材料后空气层的影响 ➢ e.材料装饰面的影响定义：
在稳定气流状态下，吸声材料中的压力梯度与气流
线速度之比。
基于声音传播方向的无规则性，混响室法测得的 吸声系数更接近材料的实际应用环境；但测定吸 声系数较困难，两种方法测定的吸声系数可以进 行换算。
驻波比法测吸声系数 混响室法测吸声系数
0.10 0.20 0.30 0.40 0.50 0.60 0.70 0.80 0.25 0.40 0.50 0.60 0.75 0.85 0.90 0.98
环境噪声控制工程
Chapter 7 吸声降噪
7.1 吸声材料的分类和吸声性能评价量 7.2 多孔吸声材料 7.3 共振吸声结构 7.4 室内声场和吸声降噪
7.1吸声材料的分类和吸声性能评价量
7.1.1 吸声材料的分类 7.1.2 吸声性能的评价量
7.1吸声材料的分类和吸声性能评价量
吸声是噪声污染控制的一种重要手段； 在噪声污染控制工程设计中，常利用吸
A
A2
A1
55.3V c
1 ( T2
1 )
T1
4V (m2
m1)
1.混响室法测吸声系数的测试原理
整个房间的吸声系数可表示为：
S
A S
55.3V cS
(1 T2
1) T1
4V S
(m2 m1)
S:试件的面积
常用两种测量方法的比较
测量方法 混响室法
用途
优点
可测量声波无规入 所测量的吸声系数和吸声 射时的吸声系数和 量可在声学设计工程中应 单个物体吸声量。 用。
垂直入射系数与无规则入射系数的关系
3.吸声性能的单值评价量
（1）平均吸声系数
考虑到频率特性： 平均吸声系数: 材料在不同频率的吸声系数的算术平均值。
（2）降噪系数：
是指250、500、1000和2000Hz的频率下测得的吸 声系数的算术平均值。
3.吸声性能的单值评价量
（3）吸声量：
A S
一个房间的总吸声量：
A iSi
i
A：材料的总吸声量 Si：材料i的吸声表面积 (m2) 可推知，吸声量A的单位是m2
7.2 多孔吸声材料
7.2.1 吸声机理 7.2.2 影响因素
几种多孔性吸声材料
7.2.1 吸声机理
7.2.1 吸声机理
压缩、膨胀、摩擦、产热
降低声音能量
由于
1
rp
2
1
2c2 2c2
c c
2
1
Z sm Z sm
c c
2
当Zsm（材料声阻抗率）与ρc相等时，a＝1， 说明材料将声音完全吸收，但在实际应用中不可
能。理想吸声材料要求其声阻抗率接近于空气的 特性阻抗率。
⊙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；
孔隙应该尽可能细小，且均匀分布； 微孔应该是相互贯通，而不是封闭的； 微孔要向外敞开，使声波易于进入微孔
P Rf u
A 55.3V 4m V cT
m:衰减系数
1.混响室法测吸声系数的测试原理
安装吸声材料前后，房间的总吸声量的变化可表示为：
55.3V
55.3V
A A2 A1 c2T2 4m2V ( c1T1 4m1V )
若两次测量时间间隔短及室内温、湿度相差很小。可认为：
c1 c2 c,
所以：
声材料吸收声能量来降低室内噪声。
室内噪声的来源：
通过空气传来的直达声 室内各墙壁面反射回来的混响声
7.1.1 吸声材料的分类
吸声： 声波通过媒质或入射到媒质分解面上时声能的减 少过程，称为吸声或声吸收。 材料吸声： 当媒质的分界面为材料表面时，部分声能被吸收 的现象，称为材料吸声。 吸声材料： 具有较大吸声能力的材料，称为吸声材料。
缺点
试件面积大， 安装测量不 方便。
驻波比法
可测量声波法向入 射时的吸声系数和 声阻抗率。
只能用于不同材料合同中 材料在不同情况下的吸声 性能比较，不能测量共振 吸声结构，亦不能在声学 设计工程中直接使用。
试件面积小， 安装测量方 便
混响室法测吸声系数与驻波比法测吸声 系数的换算：
比较两种吸声测量方法可知：
rp
s s
1 1
0
1
r
2
4s (1 s)2
2)传递函数法垂直入射吸声系数测量
H12 ( f
)
p2 ( f ) p1( f )
H12 e jks e jks H12
e2 jkl
0 1 2
3）.混响室法无规入射吸声系数测量
3）.混响室法无规入射吸声系数测量
1.混响室法测吸声系数的测试原理： 混响时间：声压级衰减60分贝的时间。 房间内吸声量与混响时间有关：
材料特征：薄膜或薄板表面穿孔 吸声机理：应用共振原理
1）声音与薄板（薄膜）固有频率产生共振 2）声音与板后空腔气室空气产生共振
7.1.1 吸声材料的分类
纤维状
多孔性吸声材料
颗粒状 泡沫状
吸
声
材
共振吸声结构
料
单个共振器 穿孔板共振吸声结构
薄膜共振吸声结构 薄板共振吸声结构
特殊吸声结构
空间吸声体 吸声尖劈
7.1.2 表示材料吸声性能的量
1. 吸声系数 2. 吸声系数的分类和测量 3. 吸声性能的单值评价量
1. 吸声系数
a.定义：
材料吸收的声能量与入射到材料上的总声 能的比值。
E Ei Er 1
Ei
Ei
当a＝0时，无吸声 当a＝1时，完全吸收，无声能反射
2 吸声系数的分类测量
声波入射到材料表面的方向包括：正入射、 斜入射、无规则入射。
1). 驻波比法测吸声系数的测试原理
1). 驻波管法测吸声系数的测试原理
基于振幅合成, 产生驻波时:
P 波腹： max Pi Pr P 波节： min Pi Pr
pmax p0 (1 r ) pmin p0 (1 r )
1). 驻波管法测吸声系数的测试原理
驻波比 n
s Pmax 1 rp Pmin 1 rp