降噪技术

降噪技术调研 降噪技术对于使用风扇的家用、商用设备具有重要意义，因此需要研究一些可用的降噪技术。

1、吸声降噪 吸声降噪，指采用吸声的材料吸收噪声、降低噪声强度的方法。 一般利用吸声材料和装置吸收声能以降低噪声。 (1) 吸声材料 多孔吸声材料的内部和表面都有很多微小的细孔，孔和孔之间相互联通并直接与外界大气相连，具有一定的通气性。声波在空隙内传播时会引起经络间的空气来回运动，与静止的经络相互摩擦，由于空气的粘滞性和空气与经络之间的热传导作用，使声能转化为热能而消耗掉，从而起着吸收声能的作用。 1) 无机纤维材料 无机纤维材料主要有超细玻璃棉、玻璃丝、矿渣棉、岩棉及其制品。 2) 泡沫塑料 常用做吸声材料的泡沫塑料主要有聚氨酯、聚醚乙烯、聚氯乙烯、酚醛等。 3) 有机纤维材料 如棉麻、甘蔗、木丝、稻草等。 4) 建筑吸声材料 如加气混凝土、微孔吸声砖、膨胀珍珠岩等 (2) 多孔性吸声结构 1) 有护面的多孔材料吸声结构 有护面的多孔材料吸声结构主要由骨架、护面层、吸声层等组成。

2) 空间吸声体 空间吸声体是由框架、吸声材料和护面结构做成具有各种形状的单元体，其降噪量一般为10dB左右。常用的几何形状有平面形、圆柱形、棱形、球形、圆锥形等，其中球体的吸声效果最好 。 空间吸声体的高频吸收效果随着吸声体尺寸的减少而增加，低频吸收效果则随着吸声体尺寸的加大而升高。空间吸声体的吸声性能主要由所用吸声材料核材料的填充方式所决定。 3) 吸声尖劈 吸声尖劈是一种楔子形的空间吸声体，吸声尖劈是一种楔子形的空间吸声体，由金属网架内填充多孔吸声材料构成，吸声性能十分优良。吸声尖劈的形状有等腰劈状、直角劈状、阶梯状、无规状等。 目前来看，吸声尖劈体积较大，不适合用于较小的设备。 (3) 共振吸声结构 共振吸声结构是利用共振原理做成的各种吸声结构，用于对低频声波的吸收。最常用的共振吸声结构可分为单个共振式吸声结构(包括薄膜、薄板共振吸声结构)、穿孔板吸声结构和微穿孔吸声结构。 1）薄板共振吸声结构 薄板共振吸声结构的共振频率一般在80~l00Hz之间，属低频吸声。

2）薄膜共振吸声结构 用刚度很小的弹性材科(如聚乙烯薄膜、漆布、不透气的帆布以及人造革等)在其后设置空气层，就构成薄膜共振吸声结构。 3）穿孔板共振吸声结构 穿孔板共振吸声结构是在钢板、铝板或胶合板、塑板、草纸板等薄板上穿以一定孔径和穿孔率的小孔，在板后设置一定厚度空腔构成。 穿孔率越高，每个共振腔所占的体积越小，共振频率就越高。穿孔板吸声结构具有较强的频率选择性。 4）微孔板吸声结构 微穿孔板吸声结构由具有一定穿孔率、孔径小于1mm的金属薄板与板后的空气层组成。 微穿孔板吸声结构由于板薄、孔径小、声阻抗大、重量轻，因而吸声系数和吸声频带宽度比穿孔板吸声结构要好，并具有结构简单，加工方便，特别适合于高温、高速、潮湿以及要求清洁卫生的环境下使用等优点。

2、隔声降噪 隔声是噪声控制工程中常用的一种技术措施，利用墙体、各种板材及构件作为屏蔽物或利用围护结构把噪声控制在一定范围之内，使噪声在空气中的传播受阻而不能顺利通过，从而达到降低噪声的目的。 （1）双层构件 两个互不连接的单层构件之间有空气层的构件。空气层起着缓冲的弹性作用，但也能引起两层构件的共振。因此，双层构件的隔声量并非两层构件隔声量的叠加。如在空气层中加填多孔性吸声材料，则可减少共振而提高构件的隔声量。因空气层而增加的隔声量在一定范围内同空气层厚度成正比。通常，双层墙比同样重量的单层墙可增加隔声量5分贝左右。 （2）轻型墙 使用的轻墙板有纸面石膏板、圆孔珍珠岩石膏板和加气混凝土板等，单位面积质量大约为十几公斤至几十公斤。240毫米厚的砖墙每平方米为530公斤。按照质量定律,轻墙板是不能满足隔声要求的。因此，要把双层板材隔离开形成空气层，或在空气层中加填吸声材料，或采用不同厚度或劲度的板材使其具有不同的吻合频率，以提高轻墙的隔声量。表列有不同层数的纸面石膏板在有无填充材料情况下，不同频带的隔声改善值。 （3）隔声门窗 门窗结构质量轻，而且有缝隙，因此隔声能力不如墙壁。对于隔声要求较高的门（隔声量为30～50分贝），可以采用构造简单的钢筋混凝土门扇。但通常是采用复合结构的门扇。这种结构的阻抗变化能提高隔声能力。密封缝隙也是保证门窗隔声能力的重要措施。用工业毡做密封材料较乳胶条为佳，尤其是对高频噪声。对隔声要求较高的窗，窗玻璃要有足够的厚度(6～10毫米)，至少有两层。两层玻璃不应平行,以免引起共振，降低隔声效果。玻璃和窗框、窗框和墙壁之间的缝隙要封严。在两层玻璃窗之间的周边，应布置强吸声材料,以增加隔声量。在构造上要便于洗擦。图5是各种隔音窗的隔声特性曲线图。为了避免窗玻璃之间产生吻合效应，隔声窗的双层玻璃应有不同的厚度，否则，在临界频率fc处隔声值将出现低谷。 （4）声锁 要使门具有较高的隔声能力,可设置“声锁”，即在两道门之间的空间(门斗)内布置强吸声材料。这种措施的隔声能力有时相当于两道门的隔声量。为便于开闭，门扇的重量不宜过大。 （5）组合墙 组合墙是有门或窗的墙。它的隔声量通常要比无门窗的墙低些。因此,不能单纯提高墙的隔声能力。在设计时,应按照“等隔声量”即τw·Sw=τd·Sd的设计原则进行。式中τw和τd分别为平墙和门的透射系数，Sw和Sd为墙和门的面积。因此 即Rw=10 lg(Sw/Sd)×(1/τd)=Rd+10 lg(Sw/Sd)分贝。从上式可知，墙的隔声量只要比门高10分贝左右即可。 在以上各种隔声构件的构造内部使用吸声材料，是利用吸声的特性来增加构件的隔声量。隔声和吸声的本质区别不应混淆。隔声是隔离噪声的传播，尽可能使入射声波反射回去，隔声材料愈沉重密实，隔声性能愈好；吸声是尽可能多地吸收入射声波，让声波透入材料内部而把声能消耗掉，因而一般是多孔性的疏松材料。

3、消声器 消音器是阻止声音传播而允许气流通过的一种器件，是消除空气动力性噪声的重要措施。消音器是安装在空气动力设备（如鼓风机、空压机、锅炉排气口、发电机、水泵等排气口噪音较大的设备）的气流通道上或进、排气系统中的降低噪声的装置。 （1）阻性消音器 主要是利用多孔吸声材料来降低噪声的。把吸声材料固定在气流通道的内壁上或按照一定方式在管道中排列，就构成了阻性消音器。当声波进入阻性消音器时，一部分声能在多孔材料的孔隙中摩擦而转化成热能耗散掉，使通过消音器的声波减弱。阻性消音器就好象电学上的纯电阻电路，吸声材料类似于电阻。因此，人们就把这种消音器称为阻性消音器。阻性消音器对中高频消声效果好、对低频消声效果较差。(主要应用于发电机机组消音) （2）抗性消音器 是由突变界面的管和室组合而成的，好象是一个声学滤波器，与电学滤波器相似，每一个带管的小室是滤波器的一个网孔，管中的空气质量相当于电学上的电感和电阻，称为声质量和声阻。小室中的空气体积相当于电学上的电容，称为声顺。与电学滤波器类似，每一个带管的小室都有自己的固有频率。当包含有各种频率成分的声波进入第一个短管时，只有在第一个网孔固有频率附近的某些频率的声波才能通过网孔到达第二个短管口，而另外一些频率的声波则不可能通过网孔．只能在小室中来回反射，因此，我们称这种对声波有滤波功能的结构为声学滤波器。选取适当的管和室进行组合．就可以滤掉某些频率成分的噪声，从而达到消声的目的。抗性消音器适用于消除中、低频噪声。 （3）阻抗复合式消音器 由阻性结构和抗性结构按照一定的方式组合构成。 （4）微穿孔板消音器 一般是用厚度小于1mm的纯金属薄板制作，在薄板上用孔径小于1mm的钻头穿孔，穿孔率为1%一3%。选择不同的穿孔率和板厚不同的腔深，就可以控制消音器的频谱性能，使其在需要的频率范围内获得良好的消音效果。 （5）小孔消音器 结构是一根末端封闭的直管，管壁上钻有很多小孔。小孔消音器的原理是以喷气噪声的频谱为依据的，如果保持喷口的总面积不变而用很多小喷口来代替，当气流经过小孔时、喷气噪声的频谱就会移向高频或超高频，使频谱中的可听声成分明显降低，从而减少对人的干扰和伤害。 （6）有源消声（主动降噪技术） 为了消除噪声，人们发明了“有源消声”这一技术。原理是：所有的声音都由一定的频谱组成，在原来的声场中，利用电子设备再产生一个与原来的声压大小相等、相位相反的声波，使其在一定范围内与原来的声场相抵消，就可达到消音的目的。关键就在于如何得到那抵消噪声的声音。实际采用的办法是：从噪声源本身着手，首先麦克风接收环境噪声，然后设法通过电子线路将原噪声的相位倒过来，再通过扬声器发出反相信号，这样原噪声就被反相噪声相互抵消。主要由传声器、放大器、相移装置、功率放大器和扬声器等组成。 市面上也有耳机用的主动降噪芯片可选择，提供了头戴护耳式耳机可用的主动降噪芯片，该芯片需要双麦克风取样进行降噪，供电可以选择锂电池或干电池。

总结的吸声降噪、隔声降噪和消音器这三大类技术可能有所重复。 对于净化设备，主要噪声来自于风扇，认为降噪手段主要包括： （1）通过结构设计，提高运动零部件的接触性能，来减少噪音的产生，例如对于风扇的固定，可以采取适当的措施，如用弹簧固定等。 （2）需要在机壳内表面加有机或无机吸声材料层，如淘宝中的聚酯纤维板，厚约8mm方便在机器里面布置。 （3）如果风扇的噪声频谱相对单一，低频的话，可以使用双层构件，两层薄板中间加空气层来降噪；高频的话，可以采用多孔或微孔板来共振吸收噪音。(如果能对风扇产生噪音的频谱进行分析，然后可以做针对性的设计，具有一定意义) （4）如果噪音很大的话，可以考虑在通风口加消音器。（尽量不这么做，因为会影响整体外观设计，可能会使机器变得相对较厚）