第3章-吸声材料与吸声结构.ppt

一 作用1 室内音质设计通过控制反射声 控制混响时间和消除音质缺陷 达到改善室内音质效果2 噪声控制通过控制反射声 吸声降噪 引入吸声材料与吸声结构 某录音室平面图 吸声 控制混响时间 不规则吸声 消除声染色 音质设计 某录音室立面图 吸声 控制混响时间 不规则吸声 消除声染色 音质设计 吸声 控制混响时间 象山体育馆 侧墙穿孔FC板吸声结构 空间吸声体 厅堂音质设计 吸声 控制厅堂混响时间 平板空间吸声体 圆筒状空间吸声体 厅堂音质设计 吸声 控制厅堂混响时间 小穿孔率穿孔FC板吸声结构 大穿孔率穿孔FC板吸声结构 厅堂音质设计 吸声降噪 自来水厂鼓风机房噪声控制 吸声降噪 大穿孔率穿孔FC板吸声结构 噪声控制 吸声降噪 大穿孔率穿孔FC板吸声结构 平板空间吸声体 吸声降噪 阻燃织物面吸声结构 大穿孔率穿孔FC板吸声结构 二 分类 根据吸声机理分1 阻性吸声材料 材料本身具有吸声特性 如玻璃棉 羊毛棉 岩棉纤维或多孔吸声材料 2 吸声结构 材料本身不具有吸声特性 但材料制成某种结构可吸声 如穿孔板吸声结构 薄膜 薄板吸声结构 分类 三 吸声系数 1 吸声系数 吸声能力 频率特性曲线 2 吸声频率特性曲线 材料在不同频率上的吸声性能 3 降噪系数 NRC 工程中用于单值评价在语言频率范围内材料的吸声性能 材料在250Hz 500Hz 1KHz 2KHz四个频率的吸声系数的算术平均值 四舍五入取整到0 05 四 吸声系数的测量 混响室法 声音无规入射的吸声系数 即声音由四面八方射入材料时能量损失的比例 工程上常使用混响室法测得的吸声系数 因实际工程中声音无规入射 混响室 驻波管 JTZB吸声系数测试系统 驻波管法 声音正入射的吸声系数 声音入射角度90 3 1多孔吸声材料3 2空腔共振吸声结构3 3薄膜 薄板吸声结构3 4其他吸声结构 第3章吸声材料与吸声结构 3 1多孔吸声材料 一 构造特征 具有内外贯通的孔隙 开孔二 吸声机理当声波入射到多孔材料上 声波能顺着孔隙进入材料内部 引起空隙中空气分子的振动 由于空气粘滞阻力 空气分子与孔隙壁的摩擦 使声能转化为热能而吸声 由于空气热交换 使声能转化为热能而吸收声能 木丝板 羊毛棉 矿棉板 玻璃棉 1 厚度随厚度增加 中 低频吸声系数显著增加 但高频变化不大 多孔吸声材料对高频总有较大吸收 三 影响因素 厚度 密度 安装条件和饰面 2 容重增加容重 中 低频吸声系数亦增加 但当容重增加到一定程度时 材料变得密实 吸声系数反而下降 存在最佳容重 3 安装条件 背后空腔 等效厚度当多孔吸声材料背后有空腔时 与该空气层用同样材料填满效果类似 中 低频吸声性能比材料实贴会有较大提高 吸声系数将随空气层厚度增加而增加 但增加到一定值后效果就不明显 空气层厚度为5 10cm 声学装修施工时 背后留有空腔有作用 背后空气层影响 4 饰面 附加有一定透声作用的饰面1 小于0 05mm的塑料薄膜 金属网 窗纱 防火布 玻璃丝布等 基本可保持原材料吸声特性 2 穿孔率大于20 的穿孔板 阻燃织物面 大穿孔率穿孔板 四 吸声特性 宽频段吸声1 中 高频具有较好的吸声性能 2 当增加厚度或背后留有空气间层时 低 中频吸声系数有所提高 对高频影响不大 玻璃熔化后采用离心法甩拉而成 纤维直径一般在6 以下 典型多孔吸声材料 常用厚度5cm 容重12 48kg m3 具有防火 A级 易切割等特性 建筑吸声最常用的材料之一 超细离心玻璃棉 由玻璃棉作为填充材料 阻燃织物面作为面层的空间吸声体 利用羊毛下脚料制成 有吸声板 吸声棉及织物面成型吸声板等 由于卫生 环保 防虫蛀达到二级 卫生要求高的工程 如剧场 电影院 录音室 演播厅 报告厅等 防火性能达到B1级 厚度50mm 容重20 50kg m3 羊毛吸声制品 聚酯纤维板 装饰效果好 色彩丰富 厚度9mm 质量轻 易加工 美工刀随意切割 拼接和边角处理方便 质量轻 机械化施工 效率高 施工周期短 可直接喷涂于钢材 混凝土 木材 玻璃石膏板 塑料等材料表面 无须任何支撑 吊挂件和加固材料 适合于高空表面 曲面喷涂 纤维喷涂 3 2空腔共振吸声结构 一 赫姆霍兹共振器 最简单1 构造特征 形状有点像饮料瓶一个封闭空腔 通过一个短管与外界相通 剖面图 2 吸声原理类似暖水瓶声共振 外部空间与内部腔体通过窄瓶颈连接 声波入射时 共振频率处 颈部空气 象一个质量块 和内部空气 象一个弹簧 间产生剧烈共振克服摩擦力而消耗声能 单个 多个并联 穿孔板 3 吸声特性 窄频带吸声 共振频率处 低频处 具有较大地吸声系数 共振频率 低频 二 穿孔板吸声结构 1 构造特征与墙面或天花存在空气层的穿孔板 如穿孔石膏板 木板 金属板 2 吸声机理由于共振克服摩擦力而消耗声能 3 吸声特性共振频率 中 低频 附近有最大吸声系数 多个核氏共振器并联 引入穿孔板 4 共振频率 c 声速 t 板厚度 L 板后空腔厚度 孔口末端修正量 因为径部空气柱两端附近的空气也参加振动 需要修正 对于直径为d的圆孔 0 8d P 穿孔率 穿孔面积与总面积之比 圆孔正方形排列 圆孔等边三角形排列 d为孔径 B为孔距 例 穿孔板厚4mm 孔径8mm 孔距20mm 穿孔按正方形排列 穿孔板后空腔10cm空气层 求其穿孔率 0 125 12 5 增大穿孔率 可使吸声系数向高频方向移动 不同穿孔率穿孔板后加多孔材料吸声性能比较穿孔率大于20 穿孔板成为多孔吸声材料面层 而不再属于空腔共振吸声结构 体现多孔吸声材料吸声特性 穿孔板背后放置不同多孔吸声材料吸声性能比较 多孔材料贴近穿孔板时吸声效果最好 板后铺设多孔吸声材料 可扩展吸声频率范围 提高其吸声系数 纸面石膏板本身并不具有良好的吸声性能 但穿孔后并安装成带有一定后空腔 则可形成 亥姆霍兹共振 吸声结构 获得较大的吸声能力 穿孔纸面石膏板 类似 水泥压力板 FC或NAFC 木穿孔板 金属穿孔板 造价低 但装饰性差 用于高处大面积 机房 地下室吸声 穿孔FC板 水泥纤维压力板 吸声结构 小穿孔率 空腔共振吸声结构 中低频 大穿孔率 多孔吸声材料 中高频 木质穿孔板吸声结构 由10 20mm厚密度板复合木纹饰面 在工厂穿孔后制成 外观美观 装饰性好 但防火性能差 价格高 适合装饰要求高的场合 仅用于墙面 穿孔率可高达35 内填玻璃棉 岩棉 穿孔板后贴一层吸声纸或吸声毡能提高孔的共振摩擦效率 大大提高吸声性能 金属穿孔板吸声结构 穿孔板吸声结构孔径小于1mm 微穿孔板 利用孔内空气与颈壁摩擦阻力大的特性 消耗大量声能 无须另加多孔材料 穿孔率 1 5 低中高频均具有良好的吸声性能 微穿孔板吸声系数 金属微穿孔板 适用场所 耐高温 高湿 无纤维 粉尘污染 适用于高温 高湿 超净和高气流环境 如游泳馆 但加工困难 成本高 多数场合选用普通穿孔板吸声结构 金属微穿孔板 铝板 钢板 镀锌钢板 彩钢板以及不锈钢板 3 3薄膜 薄板共振吸声结构 薄膜 薄板与墙体或顶棚存在空气层时能吸声 如皮革 帆布 石膏板 木板 金属板 一 薄膜共振吸声结构皮革 帆布 塑料薄膜等材料具有不透气性 1 构造特征薄膜材料与其背后的空气层形成共振吸声结构 2 吸声机理共振频率处由于共振克服摩擦力而消耗声能 3 吸声特性共振频率附近 中频 有较大的吸声系数 共振频率常在200 1000Hz 膜很薄时 膜加多孔吸声材料结构主要呈现多孔吸声材料的特性 膜成为多孔吸声材料的面层 据实测 0 03mm厚薄膜贴在超细玻璃棉表面 对超细玻璃棉的吸声大小几乎没有影响 帆布共振结构吸声特性 背后空气层45mm 再放入25mm厚岩棉 二 薄板共振吸声结构胶合板 硬质纤维板 石膏板 金属板 1 构造特征薄板与其背后空气层形成共振吸声结构 2 吸声机理由于共振克服摩擦力而消耗声能 横剖面图 3 吸声特性共振频率附近 低频 有较大吸声系数 共振频率多在80 300Hz 若空气层中填多孔吸声材料 可适当提高吸声系数 胶合板结构吸声特性板厚9mm 背后空气层 45mm 90mm 180mm 45mm 空腔加玻璃棉 架空木地板 大面积抹灰吊顶 玻璃窗相当于薄板共振吸声结构 3 4其他吸声结构 一 空间吸声体1 特点多孔吸声材料或共振吸声结构加工成一定形状 悬吊在空中 形成空间吸声体 多个面暴露 故吸声系数大于1 一般悬吊 所有面都能接受声波入射 故同样多材料 吸声面积增大 吸声效率也相应提高 其吸声系数按投影面积计算时可大于1 可做成多种形状 平板 锥体 圆柱体 2 吸声特性 中高频吸声 由多孔吸声材料外加透气护面层做成 所用多孔吸声材料 玻璃棉 厚度50 100mm 护面层可用钢丝网 穿孔板 阻燃织物面 可直接用彩色木丝板 纤维板 颜色丰富 象山体育馆空间吸声体 余姚实验学校体育馆 二 强吸声体 吸声尖劈 钢丝构架填吸声材料 玻璃棉外包罩面材料 吸声原理 声阻抗渐变 不同容重玻璃棉叠合 形成容重逐渐增大 可获得更大吸声效果 将一层2 5cm厚24kg m3玻璃棉板与一层2 5cm厚32kg m3玻璃棉板叠合的吸声效果要优于一层5cm厚32kg m3的玻璃棉板 将24kg m3玻璃棉板制成1m长 断面为三角型的尖劈 材料面密度逐渐增大 吸声特点 吸声系数大于0 99 伊莱克斯电器公司消声室 吸声尖劈 全消声室 6个面 三 吸声帘幕具有多孔吸声材料的吸声特性 幕布离墙面 窗玻璃有一定距离 如多孔材料背后设空腔 空腔 打褶 四 可变吸声结构多功能厅和录音室音质设计中 为取得