噪声控制技术——吸声PPT课件

1、第二章第二章 噪声污染及其控制噪声污染及其控制 第一节 概述 第二节 声学基础 第三节 噪声的评价和标准 第四节 噪声控制技术吸声 第五节 噪声控制技术隔声 第六节 噪声控制技术消声 第七节 有源噪声控制简介 第二章第二章 噪声污染及其控制噪声污染及其控制 第四节 噪声控制技术吸声 n吸声降噪是控制室内噪声常用的技术措施。吸声降噪是控制室内噪声常用的技术措施。 n通过吸声材料和吸声结构来降低噪声的技通过吸声材料和吸声结构来降低噪声的技 术称为吸声。术称为吸声。 n一般情况下，吸声控制能使室内噪声降低一般情况下，吸声控制能使室内噪声降低 约约3 35dB5dB（A A），使噪声严重的车间降噪），

2、使噪声严重的车间降噪6 6 10dB10dB（A A）。）。 第二章第二章 噪声污染及其控制噪声污染及其控制 第四节 噪声控制技术吸声 一一 室内吸声降噪三三 吸声结构二二 一一 ( (一一) ) 吸声系数吸声系数 ( (二二) ) 吸声量吸声量 ( (二二) ) 多孔吸声材料多孔吸声材料 吸声材料：能吸收消耗一定声能的材料。 吸声系数：材料吸收的声能（ ）与入射到材料上的总声能( )之比，即 (2-107) ( (一一) ) 吸声系数吸声系数 a i E E a E i E 【讨论讨论】： 表示材料吸声能力的大小， 值在01之间， 值愈大，材 料的吸声性能愈好； 0，声波完全反射，材料不吸声

3、； 1，声能 全部被吸收。 n 吸声系数的影响因素吸声系数的影响因素 材料的结构 使用条件使用条件 声波频率 材料的性质 声波入射角度 【声波频率】 同种吸声材料对不同频率的声波具有不同的吸声系数。 平均吸声系数：工程中通常采用125Hz、250 Hz、500Hz、1000Hz、 2000Hz、4000Hz六个频率的吸声系数的算术平均值表示某种材料 的平均吸声系数。 通常，吸声材料 在0.2以上，理想吸声材料 在0.5以上。 【入射吸声系数】工程设计中常用的吸声系数有 混响室法吸声系数混响室法吸声系数( (无规入射吸声系数无规入射吸声系数) ) 驻波管法吸声系数(垂直入射吸声系数) 应用：测量

4、材料的垂直入射吸声系数 ，按表2-11，将 换算为无规入射吸声系数 。 T 0 0 0 T 0.10.10.20.20.30.30.40.40.50.50.60.60.70.70.80.80.90.9 0.250.250.400.400.500.500.600.600.750.750.850.850.900.900.980.981 1 0 T 表2-11 与 的换算关系0 T 在混响室中，使不同频率的声波以相等几率从各个角度入射到材料表面，测得的吸声系数。在混响室中，使不同频率的声波以相等几率从各个角度入射到材料表面，测得的吸声系数。 测试较复杂，对仪器设备要求高，且数值往往偏差较大，但比较接

5、近实际情况。测试较复杂，对仪器设备要求高，且数值往往偏差较大，但比较接近实际情况。 在吸声减噪设计中采用。在吸声减噪设计中采用。 混响室法吸声系数混响室法吸声系数( (无规入射吸声系数无规入射吸声系数) ) 驻波管法简便、精确，但与一般实际声场不符。驻波管法简便、精确，但与一般实际声场不符。 用于测试材料的声学性质和鉴定。用于测试材料的声学性质和鉴定。 设计消声器。设计消声器。 驻波管法吸声系数驻波管法吸声系数( (垂直入射吸声系数垂直入射吸声系数) ) 一一 ( (一一) ) 吸声系数吸声系数 ( (二二) ) 吸声量吸声量 ( (二二) ) 多孔吸声材料多孔吸声材料 定义：吸声系数与吸声面

6、积的乘积 (2-108)(2-108) 式中： 吸声量，m2； 某频率声波的吸声系数； 吸声面积，m2。 ( (二二) ) 吸声量（吸声量（等效吸声面积等效吸声面积） AS A S 【注注】工程上通常采用吸声量评价吸声材料的实际吸声效果。 总吸声量：若组成室内各壁面的材料不同，则壁面在某频率下的总吸声量为 (2-109) 式中： 第 种材料组成的壁面的吸声量，m2； 第 种材料组成的壁面的面积，m2； 第 种材料在某频率下的吸声系数。 ( (二二) ) 吸声量（吸声量（等效吸声面积等效吸声面积） 11 nn iii ii AAS i A i i S i i i 一一 ( (一一) ) 吸声系数

7、吸声系数 ( (二二) ) 吸声量吸声量 ( (三三) ) 多孔吸声材料多孔吸声材料 多孔吸声材料多孔吸声材料 n多孔吸声材料是目前应用最广泛的吸声材料。多孔吸声材料是目前应用最广泛的吸声材料。 n最初的多孔吸声材料以麻、棉、棕丝、毛发、甘蔗渣等天然动植物纤最初的多孔吸声材料以麻、棉、棕丝、毛发、甘蔗渣等天然动植物纤 维为主；维为主； n目前则以玻璃棉、矿渣棉等无机纤维为主。目前则以玻璃棉、矿渣棉等无机纤维为主。 n吸声材料可以是松散的，也可以加工成棉絮状或黏结成毡状或吸声材料可以是松散的，也可以加工成棉絮状或黏结成毡状或 板状。板状。 铝纤维吸音棉 吸音棉 聚酯纤维吸音板 金字塔吸音棉 1

8、1 吸声原理吸声原理 n声波入射到多孔吸声材料的表面时，部分声波被反射，声波入射到多孔吸声材料的表面时，部分声波被反射， 部分声波透入材料内部微孔内，激发孔内空气与筋络发部分声波透入材料内部微孔内，激发孔内空气与筋络发 生振动，空气与筋络之间的生振动，空气与筋络之间的摩擦阻力摩擦阻力使声能不断转化为使声能不断转化为 热能而消耗；空气与筋络之间的热能而消耗；空气与筋络之间的热交换热交换也消耗部分声能，也消耗部分声能， 从而达到吸声的目的。从而达到吸声的目的。 2.2.吸声特性及影响因素吸声特性及影响因素 特性特性: :高频声吸收效果好，低频声吸收效果差。高频声吸收效果好，低频声吸收效果差。 原因

9、原因：低频声波激发微孔内空气与筋络的：低频声波激发微孔内空气与筋络的 相对运动少，相对运动少， 摩擦损小，摩擦损小， 因而声能损失少，而高频声容易使振动加因而声能损失少，而高频声容易使振动加 快，从而消耗声能较多。所以快，从而消耗声能较多。所以多孔吸收材料常用于高、多孔吸收材料常用于高、 中频噪声的吸收。中频噪声的吸收。 n 吸声性能的影响因素吸声性能的影响因素 厚度 孔隙率与密度 空腔空腔 使用环境使用环境 护面层护面层 厚度对吸声性能的影响 图2-15 不同厚度的超细玻璃棉的吸声系数 理论证明，若吸声材料层背后理论证明，若吸声材料层背后 为刚性壁面，最佳吸声频率出为刚性壁面，最佳吸声频率出

10、 现在材料的厚度等于该频率声现在材料的厚度等于该频率声 波波长的波波长的1/41/4处。使用中，考虑处。使用中，考虑 经济及制作的方便，对于中、经济及制作的方便，对于中、 高频噪声，一般可采用高频噪声，一般可采用2 25cm5cm 厚的成形吸声板；对低频吸声厚的成形吸声板；对低频吸声 要求较高时，则采用厚度为要求较高时，则采用厚度为5 5 10cm10cm的吸声板。的吸声板。 同种材料，厚度增加一倍，吸声最佳频率向低频方向同种材料，厚度增加一倍，吸声最佳频率向低频方向 近似移动一个倍频程近似移动一个倍频程 由实验测试可知： 厚度越大，低频时吸声系数越大；厚度越大，低频时吸声系数越大； 2000

11、Hz2000Hz，吸声系数与材料厚度无关；，吸声系数与材料厚度无关；增加厚度，增加厚度， 可提高低频声的吸收效果，对高频声效果不大。可提高低频声的吸收效果，对高频声效果不大。 孔隙率：材料内部的孔洞体积占材料总体积的百分比。 一般多孔吸声材料的孔隙率50%。 孔隙率增大，密度减小，反之密度增大。 一种多孔吸声材料对应存在一个最佳吸声性能的密度范围。 孔隙率与密度 【讨论】密度太大或太小都会影响材料的吸声性能。若厚度不变，增大密度太大或太小都会影响材料的吸声性能。若厚度不变，增大 多孔吸声材料密度，可提高低、中频的吸声系数，但比增大厚度所引起多孔吸声材料密度，可提高低、中频的吸声系数，但比增大厚

12、度所引起 的变化小，且高频吸收会有所下降。的变化小，且高频吸收会有所下降。 错误认识一：表面粗糙的材料，如拉毛水泥等，具有良好的吸声性错误认识一：表面粗糙的材料，如拉毛水泥等，具有良好的吸声性 能。能。 错误认识二：内部存在大量孔洞（单个闭合、互不连通）的材料，如聚苯、聚错误认识二：内部存在大量孔洞（单个闭合、互不连通）的材料，如聚苯、聚 乙烯、闭孔聚氨脂等，具有良好的吸声性能。乙烯、闭孔聚氨脂等，具有良好的吸声性能。 空腔：材料层与刚性壁之间一定距离的空气层；空腔：材料层与刚性壁之间一定距离的空气层； 吸声系数随腔深吸声系数随腔深D D（空气层）增加而增加；（空气层）增加而增加； 空腔结构节

13、省材料，比单纯增加材料厚度更经济。空腔结构节省材料，比单纯增加材料厚度更经济。 空腔对吸声性能的影响 图2-16 背后空气层厚度对吸声性能的影响 0.60.6 空腔对吸声性能的影响 多孔材料的吸声系数随空气层厚度的增加而增加，但增加到一多孔材料的吸声系数随空气层厚度的增加而增加，但增加到一 定厚度后，效果不再继续明显增加。定厚度后，效果不再继续明显增加。 当腔深当腔深D D近似等于入射声波的近似等于入射声波的1/41/4波长时，吸声系数波长时，吸声系数最大最大。 当腔深为当腔深为1/21/2波长或其整倍数时，吸声系数波长或其整倍数时，吸声系数最小最小。 一般推荐取腔深为一般推荐取腔深为5 51

14、0cm10cm。 天花板上的腔深可视实际需要及空间大小选取较大的距离。天花板上的腔深可视实际需要及空间大小选取较大的距离。 空腔对吸声性能的影响 实际使用中，为便于固定和美观，往往要对疏松材质的多孔材料作护面处理。 护面层的要求： n良好的透气性。 n微穿孔护面板穿孔率应大于20%，否则会影响高频吸声效果。 n透气性较好的纺织品对吸声特性几乎没有影响。 n对成型多孔材料板表面粉饰时，应采用水质涂料喷涂，不宜用油漆涂刷，以防止涂料封闭孔隙。 护面层护面层对吸声性能的影响对吸声性能的影响 温度温度 湿度湿度 气流气流 使用环境使用环境对吸声性能的影响对吸声性能的影响 l温度引起声速、波长温度引起声

15、速、波长 及空气黏滞性变化，及空气黏滞性变化， 影响材料吸声性能。影响材料吸声性能。 l温度升高，吸声性能温度升高，吸声性能 向高频方向移动；向高频方向移动； l温度降低则向低频方温度降低则向低频方 向移动。向移动。 l通风管道和消声器内通风管道和消声器内 气流易吹散多孔材料，气流易吹散多孔材料， 吸声效果下降。吸声效果下降。 l飞散的材料会堵塞管飞散的材料会堵塞管 道，损坏风机叶片。道，损坏风机叶片。 l应根据气流速度大小应根据气流速度大小 选择一层或多层不同选择一层或多层不同 的护面层。的护面层。 l空气湿度引起多孔材空气湿度引起多孔材 料含水率变化。料含水率变化。 l湿度增大，孔隙吸水量

16、湿度增大，孔隙吸水量 增加，堵塞细孔，吸声系增加，堵塞细孔，吸声系 数下降，数下降，先从高频开始。先从高频开始。 l湿度较大环境应选用耐湿度较大环境应选用耐 潮吸声材料。潮吸声材料。 第二章第二章 噪声污染及其控制噪声污染及其控制 第四节 噪声控制技术吸声 一一 室内吸声降噪三三 吸声结构二二 吸声处理中常采用吸声结构。吸声处理中常采用吸声结构。 吸声结构二二 ( (一一) )薄板共振吸声结构薄板共振吸声结构 ( (二二) )穿孔板共振吸声结构穿孔板共振吸声结构 ( (三三) )微穿孔板吸声结构微穿孔板吸声结构 n吸声结构机理：吸声结构机理：亥姆霍兹亥姆霍兹共振吸声原理共振吸声原理 n常用的吸

17、声结构常用的吸声结构 图2-17 2-17 薄板共振吸声结构示意图 ( (一一) )薄板共振吸声结构薄板共振吸声结构 空气层龙骨龙骨 3阻尼材料4薄板 1刚性壁面 机理：声波入射引起薄板振动，薄板振动克服自身阻尼和板-框架间的摩擦力， 使部分声能转化为热能而耗损。当入射声波的频率与振动系统的固有频率相 同时，发生共振，薄板弯曲变形最大，振动最剧烈，声能消耗最多。 结构 入射声波 薄金属板、胶合板、 硬质纤维板、石膏板等 薄板共振吸声结构的共振频率 式中： 板的面密度，板的面密度，kgkgm m2 2， ，其中，其中m m为板密为板密 度，度，kg/mkg/m3 3，t t为板厚为板厚,m,m；

18、 板后空气层厚度，板后空气层厚度，。 【讨论】 增大或增大或 增加，共振频率下降。增加，共振频率下降。 n 通常取薄板厚度通常取薄板厚度3 36mm6mm，空气层厚度，空气层厚度3 310mm10mm，共振频率多在，共振频率多在8080300Hz300Hz 之间，故一般用于低频吸声。之间，故一般用于低频吸声。 n 吸声频率范围窄，吸声系数不高，约为吸声频率范围窄，吸声系数不高，约为0.20.20.50.5。 M D (2-110) 0 600 f M D M D Mm t 空气层龙骨龙骨 3阻尼材料4薄板 1刚性壁面 在薄板结构边缘（板在薄板结构边缘（板- -龙骨交接处）放龙骨交接处）放 置能

19、增加结构阻尼的软材料，如泡沫置能增加结构阻尼的软材料，如泡沫 塑料条、软橡皮、海绵条、毛毡等，塑料条、软橡皮、海绵条、毛毡等， 增大吸声系数。增大吸声系数。 在空腔中，沿框架四周放置多孔在空腔中，沿框架四周放置多孔 吸声材料，如矿棉、玻璃棉等。吸声材料，如矿棉、玻璃棉等。 采用组合不同单元或不同腔深的薄板采用组合不同单元或不同腔深的薄板 结构，或直接采用木丝板、草纸板等结构，或直接采用木丝板、草纸板等 可吸收中、高频声的板材，拓宽吸声可吸收中、高频声的板材，拓宽吸声 频带。频带。 吸声处理中常采用吸声结构。吸声处理中常采用吸声结构。 吸声结构机理：亥姆霍兹共振吸声原理。吸声结构机理：亥姆霍兹共

20、振吸声原理。 常用的吸声结构常用的吸声结构 吸声结构二二 ( (一一) )薄板共振吸声结构薄板共振吸声结构 ( (二二) )穿孔板共振吸声结构穿孔板共振吸声结构 ( (三三) )微穿孔板吸声结构微穿孔板吸声结构 分类：按薄板穿孔数分为 n单腔共振吸声结构 n多孔穿孔板共振吸声结构 材料：轻质薄合金板、胶合板、塑料板、石膏板等。 ( (二二) )穿孔板共振吸声结构穿孔板共振吸声结构 n特征：穿孔薄板与刚性壁面之间留一定深度的空腔所组成的 吸声结构。 又称“亥姆霍兹”共振吸声器或单腔共振吸声器 入射声波 n结构： 1.1.单腔共振吸声结构单腔共振吸声结构 l封闭空腔壁上开一个小孔与外封闭空腔壁上开

21、一个小孔与外 部空气相通；部空气相通； l腔体中空气具有弹性，相当于腔体中空气具有弹性，相当于 弹簧；弹簧； l孔颈中空气柱具有一定质量，孔颈中空气柱具有一定质量， 相当于质量块。相当于质量块。 图2-18 单腔共振吸声结构示意图 n原理：入射声波激发孔颈中空气柱往复运动，与颈壁摩擦，部分声能转 化为热能而耗损，达到吸声目的。当入射声波的频率与共振器的固有频 率相同时，发生共振，空气柱运动加剧，振幅和振速达最大，阻尼也最 大，消耗声能最多，吸声性能最好。 单腔共振体的共振频率单腔共振体的共振频率 式中式中 声波速度，声波速度，m/sm/s； 小孔截面积，小孔截面积，m m2 2； 空腔体积，空

22、腔体积，m m3 3； 小孔有效颈长，小孔有效颈长，m m， 若小孔为圆形则有若小孔为圆形则有 式中式中 颈的实际长度颈的实际长度( (即板厚度即板厚度) )，m m； 颈口的直径，颈口的直径，m m。 空腔内壁贴多孔材料时，有空腔内壁贴多孔材料时，有 0 2 K cS f V l (2-121) 【讨论】单腔共振吸声结构使用很少， 是其他穿孔板共振吸声结构的基础。 0.8 4 K lldld 1.2 K lld l d cS V K l 改变孔颈尺寸或空腔体积，可改变孔颈尺寸或空腔体积，可 得不同共振频率的共振器，而得不同共振频率的共振器，而 与小孔和空腔的形状无关。与小孔和空腔的形状无关。

23、 简称穿孔板共振吸声结构。 结构：薄板上按一定排列钻很多小孔或狭缝，将穿孔板固定在框架上，薄板上按一定排列钻很多小孔或狭缝，将穿孔板固定在框架上， 框架安装在刚性壁上，板后留有一定厚度的空气层。实际是由多框架安装在刚性壁上，板后留有一定厚度的空气层。实际是由多 个单腔（孔）共振器并联而成。个单腔（孔）共振器并联而成。 图2-19 2-19 穿孔板共振吸声结构 小孔或狭缝 空气层 刚性壁 框架 2.2.多孔穿孔板共振吸声结构多孔穿孔板共振吸声结构 多孔穿孔板共振吸声结构多孔穿孔板共振吸声结构的共振频率的共振频率 式中：式中： 声波速度，声波速度，m/sm/s； 小孔截面积，小孔截面积，m m2

24、2； 每一共振单元所分占薄板的面积，每一共振单元所分占薄板的面积，m m2 2； 空腔深度，空腔深度，m m； 小孔有效颈长，小孔有效颈长，m m； 穿孔率，穿孔率， = / = / 。 (2-112)(2-112) c S K l 0 22 KK cScP f Fhlhl h F PP SF 穿孔率 正方形排列： 三角形排列： 平行狭缝： 以上各式中， 为孔间距， 为孔径。 2 4 d P B 2 23 d P B d P B Bd 【讨论】 穿孔面积越大，吸声的频率越高；空腔越深或板越厚，吸声的频率越低。穿孔面积越大，吸声的频率越高；空腔越深或板越厚，吸声的频率越低。 工程设计中，穿孔率控

25、制为工程设计中，穿孔率控制为1%1%10%10%，最高不超过，最高不超过20%20%，否则穿孔板就只起护面作用，吸声性能变差。，否则穿孔板就只起护面作用，吸声性能变差。 一般板厚一般板厚2 213mm13mm，孔径为，孔径为2 210mm10mm，孔间距为，孔间距为1010100mm100mm，板后空气层厚度为，板后空气层厚度为6 6100mm100mm时，则共振频率为时，则共振频率为100100 400Hz400Hz，吸声系数为，吸声系数为0.20.20.50.5。当产生共振时，吸声系数可达。当产生共振时，吸声系数可达0.70.7以上。以上。 吸声带宽：设在共振频率设在共振频率 处的最大吸声

26、系数为处的最大吸声系数为 ，则在，则在 左右能保左右能保 持吸声系数为持吸声系数为 /2/2的频带宽度。的频带宽度。 l穿孔板吸声结构的吸声带宽较窄，通常仅几十赫兹到穿孔板吸声结构的吸声带宽较窄，通常仅几十赫兹到200200、300Hz300Hz。 l吸声系数吸声系数0.50.5的频带宽度可按式估算的频带宽度可按式估算 （2-1132-113） 式中：式中： 共振频率，共振频率，HzHz； 共振频率对应的波长，共振频率对应的波长，cmcm； 空腔深度，空腔深度，m m。 【讨论】由式（由式（2-1132-113）知，多孔穿孔板共振吸声结构的吸声带宽和腔深有很大关）知，多孔穿孔板共振吸声结构的吸

27、声带宽和腔深有很大关 系，而腔深又影响共振频率的大小，故需合理选择腔深。系，而腔深又影响共振频率的大小，故需合理选择腔深。 0 f 0 f 0 0 4 f fh 0 f 0 h 为增大吸声系数与提高吸声带宽，可采取的办法：为增大吸声系数与提高吸声带宽，可采取的办法： n组合几种不同尺寸的共振吸声结构，分别吸收一小组合几种不同尺寸的共振吸声结构，分别吸收一小 段频带，使总的吸声频带变宽；段频带，使总的吸声频带变宽； n在穿孔板后面的空腔中填放一层多孔吸声材料，材在穿孔板后面的空腔中填放一层多孔吸声材料，材 料距板的距离视空腔深度而定；料距板的距离视空腔深度而定； n穿孔板孔径取偏小值，以提高孔内

28、阻尼；穿孔板孔径取偏小值，以提高孔内阻尼； n采用不同穿孔率、不同腔深的多层穿孔板结构，以采用不同穿孔率、不同腔深的多层穿孔板结构，以 改善频谱特性；改善频谱特性； n在穿孔板后蒙一薄层玻璃丝布等透声纺织品，以增在穿孔板后蒙一薄层玻璃丝布等透声纺织品，以增 加孔颈摩擦。加孔颈摩擦。 吸声处理中常采用吸声结构。吸声处理中常采用吸声结构。 吸声结构机理：亥姆霍兹共振吸声原理。吸声结构机理：亥姆霍兹共振吸声原理。 介绍常用的吸声结构介绍常用的吸声结构 吸声结构二二 ( (一一) )薄板共振吸声结构薄板共振吸声结构 ( (二二) )穿孔板共振吸声结构穿孔板共振吸声结构 ( (三三) )微穿孔板吸声结构

29、微穿孔板吸声结构 结构特征：结构特征：厚度小于厚度小于1mm1mm的金属薄板上穿孔，孔径小于的金属薄板上穿孔，孔径小于1mm1mm、穿孔率、穿孔率 1%1%5%5%，安装方法同薄板共振吸声结构，安装方法同薄板共振吸声结构, ,后部留有一定厚度的空气后部留有一定厚度的空气 层，起到共振薄板的作用。空气层内不填任何吸声材料。常用的是层，起到共振薄板的作用。空气层内不填任何吸声材料。常用的是 单层或双层微穿孔板。单层或双层微穿孔板。 ( (三三) )微穿孔板吸声结构微穿孔板吸声结构 n薄板常用铝板或钢板制作，因板薄板常用铝板或钢板制作，因板 特别薄、孔特别小，为与一般穿特别薄、孔特别小，为与一般穿

30、孔板共振吸声结构相区别，故称孔板共振吸声结构相区别，故称 为微穿孔板吸声结构。为微穿孔板吸声结构。 图2-20 2-20 单层、双层微穿孔板吸声结构示意图 2020世纪6060年代我国著名 声学专家马大猷教授研制。 优点优点： n克服了穿孔板共振吸声结构吸声频带较窄的缺点。克服了穿孔板共振吸声结构吸声频带较窄的缺点。 n吸声系数大；吸声频带宽；吸声系数大；吸声频带宽； n成本低、构造简单；成本低、构造简单； n设计计算理论成熟。设计计算理论成熟。 n耐高温、耐腐蚀，不怕潮湿和冲击，甚至可承受短暂的火焰，适用环境广泛，包括一般高速气流管道中。耐高温、耐腐蚀，不怕潮湿和冲击，甚至可承受短暂的火焰，

31、适用环境广泛，包括一般高速气流管道中。 缺点缺点：孔径太小，易堵塞，宜用于清洁场所。：孔径太小，易堵塞，宜用于清洁场所。 讨 论1 设计要求设计要求： 利用空腔深度控制共振频率，腔愈深，共振频率愈低。利用空腔深度控制共振频率，腔愈深，共振频率愈低。 吸声系数可达吸声系数可达0.90.9以上；吸声频带宽可达以上；吸声频带宽可达4 45 5个倍频程以上。个倍频程以上。 采用双层与多层微孔板、或减小微穿孔板孔径，或提高穿孔率可增采用双层与多层微孔板、或减小微穿孔板孔径，或提高穿孔率可增 大吸声系数，展宽吸声带宽，孔径多选大吸声系数，展宽吸声带宽，孔径多选0.50.51.0mm1.0mm，穿孔率多以，

32、穿孔率多以 1%1%3%3%为好。为好。 双层微穿孔板的间距：吸收低频声波，距离要大些，一般控制在双层微穿孔板的间距：吸收低频声波，距离要大些，一般控制在 202030mm30mm范围内；吸收中、高频声波，距离可减小到范围内；吸收中、高频声波，距离可减小到10mm10mm甚至更小。甚至更小。 讨 论2 SJ-TVSJ-TV型微穿孔板消声器结构示意图 4.6 吸声在建筑声学中的应用举例 4.6.1 室内音质的控制 玻璃棉产品可以制成吊顶板、贴墙板、空间吸声体等，在建筑室内起到 吸声作用，降低混响时间。 一般地，房间体积越大，混响时间越长，语言清晰度越差，为了保证语 言清晰度，需要在室内做吸声，控

33、制混响时间。如礼堂、教室、体育场，电 影院。 对音乐用建筑，为了保证一定丰满度，混响时间要比较长一些，但也不 能过长，可以使用吸声控制。 在厅堂建筑中，为了防止回声、声反馈、声聚焦等声学缺陷，常在后墙 面、二层眺台栏杆面、侧墙面及局部使用吸声。 4.64.6 吸声在建筑声学中的应用举例吸声在建筑声学中的应用举例 4.6.2 吸声降噪 l 在车间、厂房、大的开敞式空间（机场大厅、办公室、展厅 等），由于混响声的原因，会使噪声比之同样声源在室外高10- 15dB。，通过在室内布置吸声材料，可以使混响声被吸掉，降低 室内噪声。 l 吸声降噪最多可以获得10-15dB的降噪量。降噪量 =10lg(A0

34、/A1),未加入吸声材料时室内吸声量越少，加入吸声材料 后室内吸声量越多，降噪效果越好。 第二章第二章 噪声污染及其控制噪声污染及其控制 第四节 噪声控制技术吸声 一一 室内吸声降噪三三 吸声结构二二 室内吸声降噪三三 ( (一一) )室内声场室内声场 ( (二二) )室内声压级室内声压级 ( (三三) )吸声降噪量的计算吸声降噪量的计算 室内声场按声场性质分为：室内声场按声场性质分为： 直达声场：直达声场：由声源直接到达听者，是自由声场；由声源直接到达听者，是自由声场； 混响声场：混响声场：经过壁面一次或多次反射。经过壁面一次或多次反射。 扩散声场：扩散声场：声能密度处处相等，声波在任一受声

35、点上各个传播方声能密度处处相等，声波在任一受声点上各个传播方 向做无规分布的声场。向做无规分布的声场。是一种理想声场，为简化讨论，以下的基是一种理想声场，为简化讨论，以下的基 本概念和公式都建立在室内扩散声场的基础上。本概念和公式都建立在室内扩散声场的基础上。 ( (一一) )室内声场室内声场 平均自由程平均自由程 单位时间内，室内声波经相邻两次反单位时间内，室内声波经相邻两次反 射间的路程的平均值射间的路程的平均值 （2-1152-115） 式中：式中： 平均自由程，平均自由程，m m； 房间容积，房间容积，m m3 3； 室内总表面积，室内总表面积，m m2 2 声音在空气中的声速为声音在

36、空气中的声速为c c，则声波每秒平均，则声波每秒平均 反射次数反射次数n=c/dn=c/d，即，即 (2-116)(2-116) 平均吸声系数平均吸声系数 设室内各反射面面积分别为设室内各反射面面积分别为 S S1 1、 S S2 2、 S Sn n， 吸声系数为吸声系数为1 1、 2 2、 n n ，则室内表面的平均吸声系数，则室内表面的平均吸声系数 为为 （2-1142-114） 1 1 n ii i n i i S S 4V d S d V S V cS n 4 n 室内声场经室内声场经1 12s2s即接近稳态（图即接近稳态（图2-212-21左侧曲线）左侧曲线） n 若声源停止，声音消

37、失需要一个过程：首先直达声消失，混响声逐渐若声源停止，声音消失需要一个过程：首先直达声消失，混响声逐渐 减弱，直到完全消失（图减弱，直到完全消失（图2-212-21右侧曲线）。右侧曲线）。 图2-21 室内吸收不同对声音衰减的影响 增长稳态衰减（混响过程） a-吸声差 b-吸声中等 c-吸声好 假设只考虑室内壁面与空气的吸收，则经假设只考虑室内壁面与空气的吸收，则经t t秒后，秒后，室内声能密度室内声能密度 为为 式中：式中： 初始声能密度，初始声能密度，(w(ws)s)m m3 3 ； 吸声系数；吸声系数； 房间容积，房间容积，m m3 3； 室内总表面积，室内总表面积，m m2 2； ；

38、声速，声速，s/ms/m； 经过时间，经过时间，s s； 声波经声波经t t时间传播的距离，时间传播的距离，m m； ； 空气衰减系数，空气衰减系数，m m-1 -1； ； ； 为声波在空气中每传播为声波在空气中每传播100m100m衰减的分贝数。衰减的分贝数。 (2-119)(2-119)4 (1) cS t xt V tDDe tD 434.3 S D V c t x 定义：室内声场达到稳态后，声源立即停止发声，室内声能密度衰 减到原来的百万分之一，即声压级衰减60dB所需要的时间，记作 ， 单位秒（s）。 计算公式赛宾（W.C.Sabine）公式 意义：表示由于室内混响现象，室内声场的声

39、能在声源停止发声后 衰减的快慢。 60 0.161V T S (2-131) 60 T n房间房间 一定，一定，吸声量吸声量 , , 愈大，愈大， 愈小。愈小。 n通过调整各频率的平均吸声系数，获得各主要频率的通过调整各频率的平均吸声系数，获得各主要频率的最佳最佳 ，使室内音质达，使室内音质达 到良好。到良好。 ASA60 T 60 T V 【讨论】 室内吸声降噪三三 ( (一一) )室内声场室内声场 ( (二二) )室内声压级室内声压级 ( (三三) )吸声降噪量计算吸声降噪量计算 ( (二二) )室内声压级室内声压级 p在室内，当声源的声功率恒定时，单位时间内在在室内，当声源的声功率恒定时

40、，单位时间内在 某接收点处获得的直达声能是恒定的。某接收点处获得的直达声能是恒定的。 p一个各向发射均匀的点声源，声强一个各向发射均匀的点声源，声强I=W/4I=W/4rr2 2， 声能密度与声强的关系为声能密度与声强的关系为 p所以对于指向性因数为所以对于指向性因数为 的声源，在距声源中心的声源，在距声源中心 r r处的直达声声能密度为处的直达声声能密度为 2 4 d WQ D r c (2-122)(2-122) cID Q ( (二二) )室内声压级室内声压级 p声源辐射的声能经第一次吸收后，剩者为混响声，单位时间内声源向声源辐射的声能经第一次吸收后，剩者为混响声，单位时间内声源向 室内

41、提供的混响声能为室内提供的混响声能为 。因声功率恒定，故混响声能也恒定。因声功率恒定，故混响声能也恒定。 p壁面吸声仅吸收混响声，设室内声场达稳态时，平均混响声能密度为壁面吸声仅吸收混响声，设室内声场达稳态时，平均混响声能密度为 ，声波每碰撞壁面一次，吸收的混响声能则为，声波每碰撞壁面一次，吸收的混响声能则为 ，每秒钟内碰，每秒钟内碰 撞撞n n次，吸收的则为次，吸收的则为 。因室内声场达稳态时，每秒钟由声源。因室内声场达稳态时，每秒钟由声源 提供的混响声能等于被吸收的混响声能，所以提供的混响声能等于被吸收的混响声能，所以 即即 令令 p 平均声能密度平均声能密度 (2-124)(2-124)

42、 r 4 r W D cR 房间常数，房间常数，m m2 2。室内吸声状况愈好，值愈大。室内吸声状况愈好，值愈大。 r R )1(W rD rD V 4 r cS D V V (1) 4 r cS D VW V 4(1) r W D cS 1 S R r ( (二二) )室内声压级室内声压级 p室内某点的声压级为室内某点的声压级为 (2-128) 2 4 10lg() 4 PW r Q LL rR p指向性因数取决于声源的指向性和在室内的位置指向性因数取决于声源的指向性和在室内的位置 p Q=1Q=1，点声源放置在房间中心；，点声源放置在房间中心； p Q=2Q=2，声源放在地面或墙面中间；，

43、声源放在地面或墙面中间； p Q=4Q=4，声源放在两墙面或墙面与地面的交线上；，声源放在两墙面或墙面与地面的交线上； p Q=8Q=8，在三面墙的交点上。，在三面墙的交点上。 ( (二二) )室内声压级室内声压级 p室内某点的声压级为室内某点的声压级为 (2-128) 2 4 10lg() 4 PW r Q LL rR 【讨论】 p括号内第一项来自直达声。表达了直达声场对该点声压级的影响，括号内第一项来自直达声。表达了直达声场对该点声压级的影响，r r愈大，愈大， 该项值愈小，即距声源愈远，直达声愈小；该项值愈小，即距声源愈远，直达声愈小； p第二项来自混响声。当第二项来自混响声。当r r较

44、小，即接受点离声源很近时，较小，即接受点离声源很近时， ，室内声，室内声 场以直达声为主，混响声可场以直达声为主，混响声可 忽略；反之忽略；反之, ,则以混响声为主，直达声忽略不计，此时声压则以混响声为主，直达声忽略不计，此时声压 与与r r无关。无关。 p当当 时，直达声与混响声声能密度相等，时，直达声与混响声声能密度相等，r r称为临界半径称为临界半径(Q=1(Q=1时的时的 临界半径又称为混响半径临界半径又称为混响半径) )，记为，记为 。 2 r 4 4 Q rR P L P L 2 r 4 4 Q rR c r ( (二二) )室内声压级室内声压级 p临界半径为临界半径为 (2-12

45、9) p临界半径与房间常数和声源指向性因数有关。临界半径与房间常数和声源指向性因数有关。 p房间内吸声状况愈好，声源指向性愈强，临界半径则愈大，在声源周围较大范围房间内吸声状况愈好，声源指向性愈强，临界半径则愈大，在声源周围较大范围 内可近似地视为自由声场；反之房间内大部分范围可视为混响声场。内可近似地视为自由声场；反之房间内大部分范围可视为混响声场。 【讨论】 1 0.14 4 r cr Q R rQ R 【例例2-62-6】设在室内地面中心处有一声源，已知设在室内地面中心处有一声源，已知500Hz500Hz 的声功率级为的声功率级为90dB90dB，同频带下的房间常数为，同频带下的房间常数

46、为50m50m2 2， 求距声源求距声源10m10m处之声压级处之声压级LpLp。 解：解： (1)(1)由声源位置可得其室内指向性因数由声源位置可得其室内指向性因数Q=2Q=2。 (2)(2)由图由图2-222-22下部下部Q Q2 2与与r r10m10m两线的交点两线的交点A A作垂线作垂线( (虚线虚线) ) ， 与与 50m50m2 2的曲线交于的曲线交于B B点，由点，由B B向左方作水平线与纵轴相交，从向左方作水平线与纵轴相交，从 而确定相对声压级而确定相对声压级 ，即，即 -11dB-11dB。 (3)(3)计算距声源计算距声源10m10m处之声压级为处之声压级为 r R PW

47、 LL 2 4 10 lg() 4 r Q rR 2 4 10 lg()9011 dB79dB 4 W r Q L rR 将式（将式（2-1282-128）中各参量绘制成）中各参量绘制成 图图2-222-22，可以简便地确定出室，可以简便地确定出室 内距声源内距声源r r处的某点稳态声压级处的某点稳态声压级 L Lp p。 图2-22 室内声压级计算图 A B -11 室内吸声降噪三三 ( (一一) )室内声场室内声场 ( (二二) )室内声压级室内声压级 ( (三三) )吸声降噪量的计算吸声降噪量的计算 设吸声降噪前后室内设吸声降噪前后室内平均吸声系数平均吸声系数分别为分别为 和和 ；吸声量

48、分别为；吸声量分别为 和和 ；混响时间分别为；混响时间分别为 和和 ，则吸则吸 声降噪效果为声降噪效果为 或 2 2 1 1 10lg10lg P A L A 1 2 10lg p T L T (2-133)(2-133) ( (三三) )吸声降噪量计算吸声降噪量计算 2 A 1 A 1 2 1 T 2 T 混响时间可测，式（混响时间可测，式（2-1332-133）计算吸声）计算吸声 降噪量，免除了计算吸声系数的麻烦和降噪量，免除了计算吸声系数的麻烦和 不准确不准确 (2-132)(2-132) (2-142) 越大，噪声级降低越多；越大，噪声级降低越多； 但大到一定程度时，不再但大到一定程度

49、时，不再 变化，因此应取适当值变化，因此应取适当值 2 1 【例例2-72-7】尺寸为尺寸为14m14m10m10m3m3m，体积为，体积为420420m m3 3，面积为，面积为424424m m2 2 的控制室内有一台空调，安装在的控制室内有一台空调，安装在10m10m3m3m墙壁的中心部位，试墙壁的中心部位，试 通过设计计算使距噪声源通过设计计算使距噪声源7m7m处符合处符合NR-50NR-50曲线。曲线。 次次 序序 项目项目 倍频程中心频率倍频程中心频率/Hz/Hz 说明说明 125125250250500500100010002000200040004000 距噪声源距噪声源7m7

50、m处倍频程声压级处倍频程声压级/dB/dB606062626363595957575454 测量测量 噪声容许值噪声容许值/dB/dB（ NR-50NR-50） （图（图2-142-14） 676758585454505047474545设计目标值设计目标值 需要减噪量需要减噪量Lp 0 04 49 99 910109 9- - 处理前房间混响时间处理前房间混响时间/s/s2.62.62.42.42.02.01.81.81.61.61.21.2测量测量 处理前平均吸声系数处理前平均吸声系数 0.060.060.070.070.080.080.090.090.10.10.130.13 由式（由式

51、（2-1212-121）计）计 算算 所需平均吸声系数所需平均吸声系数 0.060.060.160.160.410.410.470.470.530.530.540.54 由式（由式（2-1322-132）计）计 算算 解：设计计算步骤见表2-12 表2-12 2-12 设计计算步骤 1 2 n计算步骤说明如下：计算步骤说明如下： 记录控制室尺寸、体积、总表面积、噪声源的种类和位置等；记录控制室尺寸、体积、总表面积、噪声源的种类和位置等； 在表的第一行记录噪声的倍频程声压级测量值；在表的第一行记录噪声的倍频程声压级测量值； 在表的第二行记录在表的第二行记录NR-50NR-50的各个倍频程声压级；

52、的各个倍频程声压级； 对各个倍频程声压级由第一行减去第二行，出现负值时记对各个倍频程声压级由第一行减去第二行，出现负值时记0 0； 混响时间的测量值记录在第四行，并由式（混响时间的测量值记录在第四行，并由式（2-1212-121） 计计 算出平均吸声系数算出平均吸声系数 ，并记录在第五行；，并记录在第五行； 用式（用式（2-1322-132）计算出）计算出 ，记录在第六行；，记录在第六行； 参考各种材料的吸声系数，使平均吸声系数达到第六行所列的参考各种材料的吸声系数，使平均吸声系数达到第六行所列的 以上，然后选材确定控制室各部分的装修。以上，然后选材确定控制室各部分的装修。 1 2 2 60

53、0.161V T S 【例例2-82-8】某厂冲床车间为钢筋混凝土砖混结构，槽形混凝土某厂冲床车间为钢筋混凝土砖混结构，槽形混凝土 板平顶，混凝土地面，墙面为水泥石灰粉刷砖墙。车间内配置板平顶，混凝土地面，墙面为水泥石灰粉刷砖墙。车间内配置 有有8 860t60t冲床冲床4040台，台，80t80t和和160t160t冲床各冲床各1 1台。在车间内中央一点台。在车间内中央一点 测定的噪声频率特性如图测定的噪声频率特性如图2-232-23中曲线中曲线A A所示，噪声频带较宽广所示，噪声频带较宽广， 车间内总声压级达到车间内总声压级达到95dB95dB，干扰严重，试设计降噪方案。，干扰严重，试设计

54、降噪方案。 图2-23 冲床车间噪声频谱特性 【分析】：冲床噪声是断续脉冲声，车 间内冲床台数较多，操作人员相互受其 他冲床的干扰，采用吸声处理降低混响 声，可大大减少人员每天的噪声暴露强 度。 （1 1）由图）由图2-232-23可知，可知，200Hz 200Hz 以上的频带噪声超过允许标准以上的频带噪声超过允许标准NR-85NR-85 曲线，其中以曲线，其中以250Hz250Hz、500Hz500Hz、1000Hz1000Hz最为严重，因此，这些频带最为严重，因此，这些频带 的噪声为吸声处理的重点，并取吸声峰值在的噪声为吸声处理的重点，并取吸声峰值在500Hz500Hz附近。附近。 （2

55、2）经测量，穿孔板共振吸声结构的吸声峰值位于）经测量，穿孔板共振吸声结构的吸声峰值位于500Hz500Hz附近，附近， 与设计要求基本相符。与设计要求基本相符。 （3 3）采用穿孔板共振吸声结构，吸声材料布置方式和结构如图）采用穿孔板共振吸声结构，吸声材料布置方式和结构如图2-2- 2424所示所示 图2-24 吸声材料的布置和结构 护面层为孔径护面层为孔径6mm6mm、孔距、孔距6mm6mm、穿孔率、穿孔率 11%11%的穿孔硬质纤维板的穿孔硬质纤维板，内填厚内填厚50mm50mm的的 超细玻璃棉，外包棉花纸，容积密度超细玻璃棉，外包棉花纸，容积密度 为为2020/m/m3 3，空腔厚度为，空腔厚度为0.5m0.5m。 穿孔板共振吸声结构悬挂在平顶下，穿孔板共振吸声结构悬挂在平顶下， 面积约为面积约为510m510m2 2，周围侧墙采用软质，周围侧墙采用软质 纤维板（半穿孔）吸声材料，面积约纤维板（半穿孔）吸声材料，面积约 为为170m170m2 2。 （4 4）现场测定吸声处理前、后