(完整word版)金属尖劈vs平板

通过前期的技术交流,我公司对于“平板型”和“（金属）尖劈型”两种吸声结构的原理、技术特点和优劣势进行了对比和说明,供参考:
“平板型”吸声结构和“（金属）尖劈型”吸声结构,以下分别简称平板和（金属）尖劈。

1．关于“截止频率”的定义
——“截止频率”是提到消声室时经常被提及的一个重要概念，在ISO3745中定义如下：驻波管内吸声系数达到0。

99的最低频率.
平板供应商声称无法按照ISO3745中的要求来测试平板的截止频率，实际上，如果严格按照标准的要求去测试，其截至频率会是在300—400Hz左右。

同样，“1/4波长”理论对于平板也是不适用的。

2．关于吸声系数
吸声系数的高低表征了吸声结构在搭建消声室时真实吸声性能的高低（简单的说,材料吸声性能越好,所得到的声学自由场半径会越大）。

由于平板供应商声称只能使用混响室法测量其吸声系数(混响室法只能测平均吸声系数，不能测截止频率）,对比同样根据混响室法测量的平板的吸声系数和金属尖劈的吸声系数可见,平板性能远远低于金属尖劈。

参见下图（BCA即为平板的英文简称）。

注:金属尖劈测试数据取自相关测试报告，平板测试数据取自Faist公司网站公开资料。

3．（声学）自由场半径
（声学)自由场半径范围内是消声室里真正能够进行声学测试的有效空间，获取符合应用需要的自由场半径或者尽可能大的自由场半径也是搭建消声室的目的之一
——如果不严格要求自由场质量,即只要达到“静音”的水平,采用所谓平板或金属尖劈四分之一左右的费用即可实现，可以为企业节省大量投资。

由于平板的实际吸声能力远远低于金属尖劈，因此同样大小的房间，使用平板的实验室的自由场反而会比较小。

反过来，如果确定了所需要的自由场的大小(一般根据实验需求来确定），则使用平板的实验室所需的房间尺寸实际上要比使用金属尖劈的更大。

因此，所谓“平板节省空间”一说从消声室声学设计上讲是原理上的一个误解。

下图来自德国知名消声室设计、建造商G+H（全球四大消声室供应商之一，同时提供尖劈和平板吸声结构）公开发表的测试对比资料，可以看出，使用平板的实验室的内部空间确实大于尖劈,但其可以用来做声学实验的区域却远远小于尖劈,而不能做实验的空间即为“声学意义上的垃圾空间”。

4．平板的原理
平板使用了“室内驻波分析”的理论，分析出室内驻波分布后,在某些节点布置一些共振吸声板.但这个驻波分布是空房间的驻波分布，当实验车辆、发动机、穿墙轴等放入实验室后，整个房间的驻波分布会发生变化，房间越小，相对变化越大，因此实验室在真实做实验时的实际声场与在设计/验收阶段时的理论声场已经完全不同，而且对于不同的车型也会不同。

对于平板“消声室”而言，在测试时的室内声场是不可知的，所测得的数据也很难说是被测样机本身的真实特性还是受到声场的影响。

这些数据的真实性对于今后的研究的参考价值也会大大降低甚至失去意义.
据我们所知,国内2间典型的平板“消声室”分别出现过室内通过噪声测量时左右侧结构性偏差超过7dB(实际不超过3dB），车内加速噪声某一阶次偏高远超过实际情况等现象。

平板所使用的共振吸声体的吸声特性如下图所示，共振吸声只能针对某些经过“设计”的特定频率进行，因此平板的自由场只在所谓的“截止频率”附近比较大，在其他有些频率上会变差.换句话说：使用平板的实验室其声场在空间和频率上都是不均匀的。

5．(金属）尖劈的原理
（金属)尖劈的原理并不复杂，正是基于声学理论中最基础,也是最可靠的1/4波长理论，并在实践中对吸声结构和尺寸不断优化。

（金属）尖劈消声室的设计就是实现声学黑洞，将布置吸声结构的各个表面的反射降到最低，真正模拟理论中的自由场。

总结上述，（金属)尖劈是成熟的且没有争议的声学方案，而平板是一个有一定理论缺陷的并且存在很大争议（主要在国内）的方案.
在实际中，进入工作状态的（金属)尖劈消声室和平板“消声室”的主观感受的区别也是非常明显的,前者会让进入者有明显的处于消声室/自由场/声学黑洞之中的感觉，而后者与在普通安静房间中区别甚小。

平板作为一个“新技术”被商业化后，在2000年前后被很多国外厂家所采用，但后来各厂家陆续发现其问题或不足,05年以后用的就越来越少了。

（实际上，平板并非一个真正的“新技术"，其理念和理论已有较长历史，并且全球几个最大、历史最久的消声室设计公司,如IAC，PK,G+H等也均有平板“消声室"产品,“平板”对于声学设计公司而言并非新的技术。

这几家公司基于对声学应用、实验室设计的多年理解，最终也分别认识到平板所存在的各种不足，出于对用户也是对自身负责的态度，几乎均对各种问题进行了说明或验证。

）
在国内情况不同。

很多用户一说起平板还会认为是比尖劈好很多的新技术，比如认为尖劈有泄漏、变形等问题，后来才发现实际上还是在把平板跟传统普通尖劈（与金属尖劈相对)对比:♦这里有部分供应商片面宣传的因素，如极力突出传统普通尖劈的不足，刻意强调平板与传统普通尖劈相比的“优势”，但是由于自身不了解或者有意为之，不提声场质量等关键问题，不提先进的金属尖劈；
♦这里也有各金属尖劈厂商在国内商业宣传或商务能力不足的问题；
♦此外,国内多数主机厂在2000年前后开始都是在建立第一间消声室,还不具备国外主机厂多种模式（静音室、传统尖劈消声室、平板“消声室”，金属尖劈消声室）使用经验和对比的条件，加之国内早期多间普通尖劈消声室由于普通尖劈本身的不足（相对于金属尖劈和平板)，起到了非声学层面的反面影响效果。

实际上，金属尖劈早已解决了普通尖劈所存在的各种问题。

而平板本身也是受益于并且使用了在金属尖劈实践中得到证实的“金属穿孔板在使用恰当穿孔率时不会造成反射，在声学上可以被看做透明”这一理论.金属尖劈的技术优势参见附1。

一个简单的对比：
♦平板与普通尖劈：平板在环保（不考虑各消声器里填充材料情况下)、长期使用(声场）稳定性、清洁维护等方面优于普通尖劈，在声场质量、均匀性、单频性能、防火性能等
方面不如普通尖劈（国外Ricado曾发生过泡沫吸声材料（B1级防火，平板里所采用的填充物）的发动机消声室失火烧掉，重新建设的事故)；
金属尖劈与平板:金属尖劈在环保、长期使用（声场）稳定性、清洁维护等方面与平板相当（如：金属尖劈不会发生变形，强度优于平板，在多数平板做吸声处理的实验室里可以看到被撞瘪的“平板”)；在声场质量、均匀性、单频性能、防火性能等方面,金属尖劈与普通尖劈相当，均优于平板。

关于“平板”还是“尖劈”的讨论,在2005年后仍然存在于国内NVH技术领域，某些错误观念在中国汽车行业已经几乎流行了有7、8年，其中更多的是非技术因素（如商业宣传、商务能力等）掩盖了技术本质，这也导致中国汽车行业近些年来的消声室大多都采用了所谓的“平板新技术”，花了不少本可以节省的钱：平板在国外基本上是以“成本低廉，但仍能够在某种条件下使用”的一个考虑成本时的选择，到了国内反而成了比尖劈还贵很多的“高科技产品"。

在国外某项目投标时，一间净空间为6.7x5。

7x 4.35m 的实验室，Faist公司在投标时只同意承诺:宽带噪声63Hz时自由场1。

5m，而纯音测试只能在150Hz以上;到了国内就变成了截止频率50Hz都可以进行纯音测试的消声室。

在国内由于宣传上的某些误导，在建消声室的时候有时会单纯的追求所谓低的“截止频率”。

以国外发动机消声室为例，世界上主流的发动机实验室，截止频率都是在100Hz或以上的,而国内许多发动机消声室经常声称可以达到63Hz，50Hz，甚至更低的“截止频率"，这让国外专家都会惊讶出声。

其实很多情况下，大家还未完全弄清楚ISO3745中的截止频率和实验室可以进行测试的最低频率之间有什么差别。

附一金属尖劈消声室技术优势简述
a)消声室的空气质量达到国标GB50325-2001 II类标准，即办公室的空气质量标准；尖
劈内有特殊致密覆层，不会引起泄露;
b)允许高速气流通过消声室而不会产生额外噪声或泄漏;
c)采用欧文斯克宁长纤维软玻璃纤维，解决了普通尖劈填充物易碎的问题；
d)结构坚固,长期使用不发生变形，声场稳定性好；
e)具有较高的抗冲击能力，并允许多次重复拆卸、再安装；
f)防火性能为A2级（不燃）,优于泡沫等（B1级,难燃,但仍为可燃）;
g)由于金属尖劈既有阻性吸声结构，又有抗性吸声结构,因此,金属尖劈在低频和高频都
具有卓越的吸声性能；
h)金属穿孔板开孔率及尖劈形状均经过不断设计、实践、改进、验证,所有设计全部经
过驻波管严格测试，对声场质量提供最高保证；
i)可以用抹布直接擦洗尖劈表面；
j)美观大方、尖劈颜色可以任意选择，彰显企业个性
k)室内的照明可以比传统消声耗电量更低，但达到同样的亮度；
金属尖劈与其他吸声结构的主要特性对照
目前国内汽车行业消声室采用金属尖劈结构的有大约有60多间,比平板占有绝对优势.很多早先采用平板结构的也纷纷采用了金属尖劈结构，比如长城汽车、上汽技术中心等等。