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1、第三章吸聲材料與吸聲結(jié)構(gòu)吸聲材料和吸聲結(jié)構(gòu),廣泛地應(yīng)用于音質(zhì)設(shè)計(jì)和噪聲控制中。吸聲材料:材料本身具有吸聲特性。如玻璃棉、巖棉等纖維或多孔材料。吸聲結(jié)構(gòu):材料本身可以不具有吸聲特性,但材料制成某種結(jié)構(gòu)而產(chǎn)生吸聲。如穿孔石膏板吊頂。在建筑聲環(huán)境的設(shè)計(jì)中,需要綜合考慮材料的使用,包括吸聲性能以及裝飾性、強(qiáng)度、防火、吸濕、加工等多方面。3.1吸聲系數(shù)與吸聲量吸聲系數(shù)定義:?=(E總-E反)/E總,即聲波接觸吸聲介面后失去能量占總能量的比例。吸聲系數(shù)小于1。同一吸聲材料,聲音頻率不同時(shí),吸聲系數(shù)不同。一般常用100Hz-5000Hz的18個(gè)1/
2、3倍頻帶的吸聲系數(shù)表示。有時(shí)使用平均吸聲系數(shù)或降噪系數(shù)粗略衡量材料的吸聲能力。平均吸聲系數(shù):100Hz-5000Hz的1/3倍頻帶吸聲系數(shù)的平均值降噪系數(shù)(NRC):125Hz/250Hz/500Hz/1000Hz吸聲系數(shù)的平均值吸聲量:對于平面物體A=?S,單位是平方米(或塞賓)對于單個(gè)物體,表面積難于確定,直接用吸聲量由塞賓公式設(shè)混響室空室時(shí)的混響時(shí)間T1,放入吸聲材料后的混響時(shí)間T2。(混響室體積和內(nèi)表面積分別為V0、S0)并且由上式推導(dǎo)得到:材料吸聲系數(shù)?=0.161V(1/T2-1/T1)/S吸聲量或吸聲系數(shù)的測量1
3、、混響室法混響室法可以測量吸聲材料的吸聲系數(shù),也可以測量吸聲結(jié)構(gòu)的吸聲量吸聲系數(shù)?=0.161V(1/T2-1/T1)/S單個(gè)結(jié)構(gòu)的吸聲量A=0.161V(1/T2-1/T1)/n其中:V混響室體積S材料表面積n吸聲體個(gè)數(shù)T1空室混響室混響時(shí)間T2防入材料后混響時(shí)間2、駐波管法測量材料吸聲系數(shù):利用在管中平面波入射波和反射波形成極大聲壓Pmax和極小聲壓Pmin推導(dǎo)出?0?0=Pmin/Pmax3、?T和?0的值有一定差別,?T是無規(guī)入射時(shí)的吸聲系數(shù),是正入射時(shí)的吸聲系數(shù)。?0工程上主要使用?T材料吸聲系數(shù)實(shí)驗(yàn)報(bào)告。標(biāo)準(zhǔn):GBJ75-
4、84報(bào)告中必須指明材料規(guī)格型號及安裝方法。報(bào)告中可以讀出平均吸聲系數(shù)和降噪系數(shù)。有時(shí)吸聲系數(shù)會(huì)大于等于1,主要是由于實(shí)驗(yàn)室或安裝時(shí)邊緣效應(yīng)造成3.2多孔材料的吸聲機(jī)理多孔吸聲材料,如玻璃棉、巖棉、泡沫塑料、毛氈等具有良好的吸聲性能,不是因?yàn)楸砻娲植冢且驗(yàn)槎嗫撞牧暇哂写罅康膬?nèi)外連通的微小孔隙和孔洞。當(dāng)聲波入射到多孔材料上,聲波能順著孔隙進(jìn)入材料內(nèi)部,引起空隙中空氣分子的振動(dòng)。由于空氣的粘滯阻力、空氣分子與孔隙壁的摩擦,使聲能轉(zhuǎn)化為摩擦熱能而吸聲。多孔材料吸聲的必要條件是:材料有大量空隙,空隙之間互相連通,孔隙深入材料內(nèi)部。錯(cuò)誤認(rèn)識(shí)一
5、:表面粗糙的材料,如拉毛水泥等,具有良好的吸聲性能。錯(cuò)誤認(rèn)識(shí)二:內(nèi)部存在大量孔洞的材料,如聚苯、聚乙烯、閉孔聚氨脂等,具有良好的吸聲性能。3.3影響多孔吸聲材料吸聲系數(shù)的因素多孔吸聲材料對聲音中高頻有較好的吸聲性能。影響多孔吸聲材料吸聲特性主要是材料的厚度、密度、孔隙率、結(jié)構(gòu)因子和空氣流阻等。密度:每立方米材料的重量。孔隙率:材料中孔隙體積和材料總體積之比。結(jié)構(gòu)因子:反映多孔材料內(nèi)部纖維或顆粒排列的情況,是衡量材料微孔或狹縫分布情況的物理量??諝饬髯瑁簡挝缓穸葧r(shí),材料兩邊空氣氣壓和空氣流速之比??諝饬髯枋怯绊懚嗫孜暡牧献钪匾囊蛩亍?/p>
6、流阻太小,說明材料稀疏,空氣振動(dòng)容易穿過,吸聲性能下降;流阻太大,說明材料密實(shí),空氣振動(dòng)難于傳入,吸聲性能亦下降。因此,多孔材料存在最佳流阻。在實(shí)際工程中,測定空氣流阻比較困難,但可以通過厚度和容重粗略估計(jì)和控制(對于玻璃棉,較理想的吸聲容重是12-48Kg/m3,特殊情況使用100Kg/m3或更高)。1、隨著厚度增加,中低頻吸聲系數(shù)顯著地增加,但高頻變化不大(多孔吸聲材料對高頻總有較大的吸收)。2、厚度不變,容重增加,中低頻吸聲系數(shù)亦增加;但當(dāng)容重增加到一定程度時(shí),材料變得密實(shí),流阻大于最佳流阻,吸聲系數(shù)反而下降。3、多孔吸聲材料的
7、吸聲性能還與安裝條件有著密切的關(guān)系。當(dāng)多孔吸聲材料背后有空腔時(shí),與該空氣層用同樣的材料填滿的效果類似。尤其是中低頻吸聲性能比材料實(shí)貼在硬底面上會(huì)有較大提高,吸聲系數(shù)將隨空氣層的厚度增加而增加,但增加到一定值后效果就不明顯了。4、使用不同容重的玻璃棉疊和在一起,形成容重逐漸增大的形式,可以獲得更大的吸聲效果。5、多孔吸聲材料表面附加有一定透聲作用的飾面,如小于0.5mm的塑料薄膜、金屬網(wǎng)、窗紗、防火布、玻璃絲布等,基本可以保持原來材料的吸聲特性。使用穿孔面材時(shí),穿孔率須大于20%,若材料的透氣性差時(shí),如塑料薄膜,高頻吸聲特性可能下降。3
8、.4玻璃棉吸聲系數(shù)的比較3.5其它吸聲結(jié)構(gòu)1、空腔共振吸收,如穿孔石膏板、狹縫吸音磚等。共振吸聲效果和吸聲腔內(nèi)加入吸聲材料(玻璃棉)后的吸聲效果狹縫吸音磚內(nèi)放如入吸聲材料增大吸聲效果右圖為美國某音樂教室。下圖為狹縫吸音磚