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1、吸聲原理和吸聲性能評(píng)價(jià)一、吸聲原理聲波在介質(zhì)中傳播時(shí)因振動(dòng)質(zhì)點(diǎn)的疏密度和振動(dòng)幅度不同，會(huì)造成聲波傳播時(shí)各個(gè)振動(dòng)質(zhì)點(diǎn)間存在速度和溫度梯度差，即在介質(zhì)中存在不同的傳播速度及能量損耗。多孔吸聲材料內(nèi)部具有與外表面彼此相互連通的微通道，當(dāng)聲波入射到多孔材料表面時(shí)會(huì)像光一樣產(chǎn)生多次反射(或散射)、透射、吸收等現(xiàn)象。聲波還會(huì)使柔性材料的分子鏈甚至更大的結(jié)構(gòu)單元發(fā)生振動(dòng)，并使材料產(chǎn)生內(nèi)摩擦和發(fā)熱等現(xiàn)象，即將聲能轉(zhuǎn)化成熱能及振動(dòng)能耗散或在材料表面產(chǎn)生反射。[1]圖1為聲波與材料的相互作用示意圖。圖1聲波與材料的相互作用示意圖
2、1.多孔吸聲材料的吸聲機(jī)理多孔吸聲材料內(nèi)部具有無(wú)數(shù)細(xì)微孔隙,孔隙間彼此貫通,且通過(guò)表面與外界相通,當(dāng)聲波入射到材料表面時(shí),一部分在材料表面反射掉,另一部分則透入到材料內(nèi)部向前傳播。在傳播過(guò)程中引起孔隙的空氣運(yùn)動(dòng),與形成孔隙的固體筋絡(luò)發(fā)生摩擦,由于粘滯性和熱傳導(dǎo)效應(yīng),將聲能轉(zhuǎn)化成熱能而耗散掉。聲波在剛性壁面反射后,經(jīng)過(guò)材料回到其表面時(shí),一部分聲波透射到空氣中,一部分又反射回材料內(nèi)部,聲波通過(guò)這種反復(fù)傳播,使能量不斷轉(zhuǎn)化耗散,如此反復(fù),使得材料“吸收”了部分聲能。2.共振吸聲結(jié)構(gòu)的吸聲機(jī)理共振吸聲結(jié)構(gòu)以各類(lèi)穿孔板
3、最為常見(jiàn)。穿孔板與后面的空腔共同構(gòu)成共振吸聲結(jié)構(gòu)。當(dāng)聲波入射到材料表面,一部分在材料表面反射掉,另一部分則透射到材料內(nèi)部繼續(xù)傳播。當(dāng)入射聲波的頻率和系統(tǒng)的固有頻率相等時(shí),空氣中的主空氣柱由于共振產(chǎn)生劇烈振動(dòng),空氣柱和孔徑側(cè)壁摩擦而消耗聲能。[2]一、吸聲性能評(píng)價(jià)與表征吸聲材料的吸聲性能好壞,主要通過(guò)其吸聲系數(shù)的高、低來(lái)表示。吸聲系數(shù)是指聲波在物體表面反射時(shí),其能量被吸收的百分率,通常用符號(hào)a表示,a值越大,吸聲性能就越好。a=(Ei-Ea)/Ei式中,Ea為未被吸收的聲能,Ei為入射總聲能。由于材料的吸聲系數(shù)
4、有關(guān),即同一材料各個(gè)頻率的吸聲系數(shù)是不同的。我國(guó)混響室法吸聲系數(shù)測(cè)量規(guī)定的測(cè)試頻率范圍為100～5000Hz。降噪系數(shù)(NRC)是取250、500、1000和2000四個(gè)頻帶吸聲系數(shù)的平均值。NRC=(a250+a500+a1000+a2000)/4對(duì)于室內(nèi)音質(zhì)設(shè)計(jì)和噪聲控制所用的吸聲材料,我國(guó)已制定吸聲性能等級(jí)劃分的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T16731—997。該標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了采用降噪系數(shù)的大小來(lái)評(píng)定材料的吸聲性能等級(jí)。大多數(shù)材料都有—定的吸聲能力,一般把平均吸聲系數(shù)大于0.2的材料稱(chēng)為吸聲材料,平均吸聲系數(shù)大于0.56
5、的材料稱(chēng)為高效吸聲材料。[3]采用混響式法測(cè)量吸聲系數(shù)，聲源在封閉空間啟動(dòng)后，就產(chǎn)生混響聲，而在聲源停止發(fā)聲后，室內(nèi)空間的混響聲逐漸衰減，聲壓級(jí)衰減60dB的時(shí)間定義為混響時(shí)間。當(dāng)房間的體積確定后，混響時(shí)間的長(zhǎng)短與房間內(nèi)的吸聲能力有關(guān)。根據(jù)這一關(guān)系，吸聲材料或物體的無(wú)規(guī)入射吸聲系數(shù)就可以通過(guò)在混響室內(nèi)的混響時(shí)間的測(cè)量來(lái)進(jìn)行。在混響室中未安裝吸聲材料前，空室時(shí)的總的吸聲量為在安裝了面積為S的吸聲材料后，總的吸聲量為式中A1，A2為空室時(shí)和安裝材料后室內(nèi)總的吸聲量，m2。T1，T2為安裝材料前后混響室的混響時(shí)間，
6、s。V為混響室體積，m3。c1，c2為安裝材料前后測(cè)量時(shí)的聲速，m/s。m1，m2為安裝材料前后室內(nèi)空氣吸收衰減系數(shù)。如果兩次測(cè)量的時(shí)間間隔比較短或室內(nèi)溫度及濕度相差較小，可近似認(rèn)為c1=c2=c，m1=m2=m。所以吸聲系數(shù)S為被測(cè)材料面積，m3。參考文獻(xiàn)[1]劉永勝，張恒，錢(qián)曉明非織造多孔吸聲材料的發(fā)展與研究現(xiàn)狀棉紡織技術(shù)41卷第10期66~68[2]李晶，郭秉承非織造布吸聲材料的現(xiàn)狀與發(fā)展非織造布第15卷第1期8~20[3]高玲，尚福亮吸聲材料的研究與應(yīng)用化工時(shí)刊第21卷第2期63~69
