工程噪声控制学-03吸声降噪原理与设计

1、本 讲 内 容本章主要学习和讨论吸声降噪的原理、吸声材料的种类 特性、吸声结构的设计计算等内容。利用吸声处理来吸收声能降低噪声的方法是噪声控制的 主要措施之一。实践证明，经吸声处理后，室内混响声 一般可降低510dB。吸声：声波通过媒质或入射到媒质分解面上时声能的减少过程，称为吸声或声吸收。一般采用吸声材料来降低室内的混响声，吸声按其机理 可分为多孔性吸声材料、共振吸声结构及阻抗复合式吸 声结构三大类。吸声处理一般用于降低室内噪声中的反射声，而对直达噪声则不起作用。本 讲 内 容补充 一些基本概念6. 1 多孔吸声材料6. 2 穿孔共振吸声结构6. 3 阻抗复合吸声结构6. 4 吸声系数的测量

2、6. 5 吸声降噪设计6第六章 吸声降噪原理与设计本 讲 内 容补充 一些基本概念1.直达声场直达声场2.混响声场混响声场3.扩散声场扩散声场4.混响时间混响时间5.吸声性能评价吸声性能评价本 讲 内 容一些基本概念（1）1.直达声场直达声场室内噪声的来源室内噪声的来源，有有通通过过空空气气传传到到受受声声点点的的声声音音，即直即直 达声。从声源直达声。从声源直接接到到达达受受声声点点的的直直达达声声形形成成的的声声场场叫直叫直 达声场。达声场。2.混响声场混响声场 室内噪声的来源室内噪声的来源，还还有有通通过过室室内内各各墙墙壁壁面面反反射射到到受受声点声点的声音，即混响的声音，即混响声声。

3、经过房间壁面一经过房间壁面一次次或或多多次次反反射射后后到到达达受受声声点点的的反反射射形成形成 的声场叫混响声的声场叫混响声场。场。在室内声场中，在室内声场中，声声波波每每相相邻邻两两次次反反射射所所经经过过的的路路程程称为称为 自由程。自由程。本 讲 内 容由于壁面的声学由于壁面的声学性性质质不不均均匀匀，房房间间形形状状不不规规则则，室室内人内人 和物的反射现象和物的反射现象十十分分复复杂杂，经经多多次次反反射射声声场场中中声声音音的传的传 播规律依赖于房播规律依赖于房间间的的大大小小和和房房内内各各个个表表面面的的反反射射性性质。质。3.扩散声场扩散声场扩散声场是指有扩散声场是指有声声

4、源源的的房房间间内内，声声能能量量密密度度处处处处相相等，等， 并且在任何一点并且在任何一点上上，从从各各个个方方向向传传来来的的声声波波几几率率都都相等相等 的声场。的声场。在这种理想化的在这种理想化的声声场场中中，声声波波的的相相位位是是无无规规则则的的。一般一般 情况下，对于所情况下，对于所有有内内壁壁面面均均光光滑滑、坚坚硬硬，并并且且天天花花板、板、 四壁为一定不规四壁为一定不规则则形形状状的的大大房房间间，声声源源在在室室内内产产生生的声的声 场非常接近扩散场非常接近扩散声声场场。扩扩散散声声场场包包含含直直达达声声场场和和混混响声响声 场，是由两声场场，是由两声场叠叠加加形形成。

5、成。一些基本概念（2）本 讲 内 容4.混响时间混响时间当室内声场达到当室内声场达到稳稳态态后后，声声源源突突然然停停止止发发声声，室室内内声能声能 密密度衰减到原来度衰减到原来的的百百万万之之一一，即即声声压压级级衰衰减减60dB所所需要需要 的时的时间间，称称为为混混响响时间时间，记，记作作T，单单位位为为秒。秒。计算计算公公式式为：为：式中式中V-房房间间容容积积，m3；A-室内总室内总吸吸声声量量，m2， A S 适用适用条件：条件：室内声音频室内声音频率率低低于于2000Hz， 0.2 。 5.吸声性能评价吸声性能评价 吸声材吸声材料或吸声料或吸声结结构构的的声声学学性性能能与与频频

6、率率有有关关，通通常常采用采用吸声系数、吸声吸声系数、吸声量量、流流阻阻等等三三个个与与频频率率有有关关的的物物理理量来量来 评价。评价。 0.161V 0.161VAST60一些基本概念（3）本 讲 内 容一些基本概念图例本 讲 内 容一些基本概念图例本 讲 内 容一些基本概念图例本 讲 内 容一些基本概念图例本 讲 内 容一 些 基 本 概 念一些基本概念图例本 讲 内 容6. 1 多孔吸声材料6.1.1 多孔吸声材料的构造特征和吸声机理6.1.2 多孔吸声材料吸声性能的影响因素6.1.3 吸声材料的种类与特点6.1.4 吸声材料的吸声理论（自学）本 讲 内 容6.1.1 多孔吸声材料的构

7、造特征和吸声机理1.多孔材料的构造特征2.吸声机理3.吸声系数4.吸声特性本 讲 内 容1.多孔材料的构造特征构造特征：构造特征：材料的孔材料的孔隙率要隙率要高高，一般，一般在在70%以以上，多数上，多数达到达到90%左右；左右；孔隙应该孔隙应该尽可能尽可能细细小，且均匀小，且均匀分分布；布；微孔应该微孔应该是相是相互互贯贯通，通，而而不是不是封封闭的；闭的；微微孔孔要向外敞要向外敞开开，使声波易，使声波易于于进入微孔进入微孔内内部。部。两个重要两个重要条件：条件： 一是具有一是具有大量的大量的、均匀的孔隙；均匀的孔隙； 二是孔之二是孔之间要间要连连通通，表表面面向外向外敞敞开。开。本 讲 内

8、 容2.吸声机理多孔吸声多孔吸声材料衰材料衰减减声能有两个声能有两个原原因：因：一是粘滞一是粘滞阻力耗能阻力耗能当声波经当声波经过材料过材料表表面引起空隙面引起空隙内内部空部空 气振动时气振动时，空气，空气与与固体经络间固体经络间产产生相生相 对运动。对运动。由于由于空空气气的粘的粘滞滞性产性产生生相应相应 的粘滞阻的粘滞阻力，使力，使振振动空气动能动空气动能不不断转断转 化成为热化成为热能，能，从从而而使声使声波波能量能量衰衰减；减；二是热交二是热交换耗能换耗能声波通过声波通过时发生时发生空空气绝热压缩气绝热压缩升升温，温， 与多孔材与多孔材料的料的热热交交换和换和热热传导传导也也衰减衰减

9、声能。声能。本 讲 内 容吸声材料吸收的吸声材料吸收的声声能能与与入入射射的的声声能能比比值值称称为为吸吸声声系系数。数。 0 表示无吸声作用；表示无吸声作用；表示完全吸收；表示完全吸收；一般一般01，越越大大，吸吸声声性性能能越越好好。 通常当吸声通常当吸声系系数数0.2时时，材材料料才才能能被被称称为为吸吸声声材材料料。 0.5的材的材料就是理料就是理想想的的吸吸声声材材料料。 1 rEiEi Ei Er E 13.吸声系数本 讲 内 容吸声系数吸声系数的值的值与与入入射射声声波波的频的频率率有有关关同一同一材料对不同频率的材料对不同频率的声声波，其吸声系波，其吸声系数数有不同的值有不同的

10、值。在工在工程中，常采程中，常采用用125、250、500、1000、2000、4000Hz六六个个倍倍频频 程中程中心频率吸声系数的心频率吸声系数的算算术平均值，来术平均值，来表表示某一材示某一材料料(或结或结构构)的平的平 均吸均吸声系数声系数。吸声系数吸声系数的值的值与与声声波波的的入入射角射角有关有关由于由于入射角度对吸声系入射角度对吸声系数数有较大的影响有较大的影响，不同的入射角不同的入射角其其吸声吸声系系数不数不同同。通常通常规定了三种不同的规定了三种不同的吸吸声系数。即声系数。即：垂垂直入射吸声系直入射吸声系数数(驻波管驻波管 法吸法吸声系声系数数)，用，用0表示。它多用于表示。

11、它多用于材材料性质的鉴定料性质的鉴定与与研究研究；斜入斜入 射吸射吸声系声系数数(应用应用不不多多)；无无规规入射吸声系入射吸声系数数T(混响法吸声系混响法吸声系数数)。4.吸声特性本 讲 内 容4.吸声特性本 讲 内 容6.1.2 多孔吸声材料吸声性能的影响因素1.材材料料厚度的厚度的影影响响2.材材料料容重的容重的影影响响3.吸吸声声材料背材料背后后空腔的影响空腔的影响4.流流阻阻的影响的影响5.护护面面层的影响层的影响本 讲 内 容1.材料厚度的影响材料材料厚度增加，低频吸厚度增加，低频吸声声系数增加系数增加。一定一定的材的材料料,厚度增加厚度增加一一倍倍,频率特频率特性曲性曲 线峰线峰

12、值向低频方向近似值向低频方向近似移移动一个倍频动一个倍频程程. frd=const.(500Hz),d=(1/4)最佳最佳.在实在实际际中中,中高频噪声中高频噪声一一般采般采用用20 50mm的厚度吸声板的厚度吸声板;对低频吸声要求较对低频吸声要求较 高高时时,则采用则采用50100mm厚厚.本 讲 内 容2.材料容重的影响在厚在厚度一定的情况下，度一定的情况下，增增大容大容重重 可以可以提高中低频吸声系提高中低频吸声系数数，容容重重 过大过大反而会降低吸声效反而会降低吸声效果果，对，对于于 某一某一种多孔吸声材料容种多孔吸声材料容重重都都有有一一 最佳最佳值。增加容重比增值。增加容重比增加加

13、厚度厚度引引 起的起的变化小，容重的选变化小，容重的选择择是第是第二二 位的。位的。(材料的材料的容重容重即即单位体积的重单位体积的重量量)本 讲 内 容若若在材料层与刚性壁之在材料层与刚性壁之间间留一定距离的留一定距离的空空腔，可改善对腔，可改善对低低频的频的吸吸 声声性能，相当于增加了性能，相当于增加了多多孔孔材料的厚度材料的厚度，更更经济。空腔经济。空腔增增厚厚，对对 吸收吸收低频声有利。当腔低频声有利。当腔深深近似于入射声近似于入射声波波的的1/4波长时，吸声系波长时，吸声系 数最数最大，大，为为1/2波长或其整数倍波长或其整数倍时时，吸声系数，吸声系数最最小。实际使用常小。实际使用常

14、 取腔取腔深深50100mm。3.吸声材料背后空腔的影响本 讲 内 容流阻流阻是空气质点通过材是空气质点通过材料料空空隙时的阻力隙时的阻力。材材料的透气性料的透气性可可以以用流用流阻阻 这一这一物理参量来定义物理参量来定义。在在稳态气流下，稳态气流下，吸吸声材料的压力声材料的压力梯梯度与气度与气流流 在材在材料中的流速之比，料中的流速之比，定定义义为材料的流为材料的流阻阻，单位单位为为Pas/m。单单位厚位厚度度 的流的流阻称为材料的流阻阻称为材料的流阻率率，单位，单位为为Pas/m2。材料材料流阻低，低频吸声流阻低，低频吸声系系数很低但中高数很低但中高频频吸声系数高吸声系数高； 高流高流阻材

15、料阻材料与低流阻相与低流阻相比比，高频吸声系，高频吸声系数数降低，低中频降低，低中频系系数提高数提高。4.流阻的影响本5.护面层的影响讲多孔多孔材料在使用时加护材料在使用时加护面面层层，以固定多，以固定多孔孔材材料，防止散料，防止散落落。护面层护面层可可内采用采用穿孔护面板、金属穿孔护面板、金属丝丝网、塑料网纱网、塑料网纱、玻璃布、麻布玻璃布、麻布、纱布等纱布等。容护面网罩护面网罩:有塑有塑料纱网、金属丝网料纱网、金属丝网、钢板网等。穿钢板网等。穿孔孔率高，声质量率高，声质量和和声阻忽略声阻忽略不不计，计，有高温、耐腐蚀、有高温、耐腐蚀、高高强强度要求时用度要求时用金金属属网，一般用网，一般用

16、塑塑料料纱网纱网。纤维纤维布布: 有纱有纱布、尼龙布、金属布、尼龙布、金属纤纤维维布等。相对布等。相对声声阻阻率率0.1左右，相对左右，相对声声抗抗率率可可 忽略忽略。主要用于包扎易。主要用于包扎易碎碎落吸声材料落吸声材料。塑料薄膜：塑料薄膜：可起可起到放水、防潮、防到放水、防潮、防止止掉渣的作用。掉渣的作用。具具有声质量，对有声质量，对低低频吸声性频吸声性能能的影的影响可忽略，对高频响可忽略，对高频不不利利。适用于中。适用于中低低频频吸声吸声。穿孔板：穿孔板：具有具有优良的机械性能，优良的机械性能，用用于于保持形状、保持形状、承承受受应力、耐侵应力、耐侵蚀蚀的的场合。场合。穿穿孔率孔率一般大

17、一般大于于20%。本 讲 内 容6.1.3 吸声材料的种类与特点1.无机纤维材料类无机纤维材料类主要有：玻璃丝主要有：玻璃丝、玻玻璃璃棉棉、岩岩棉棉、矿矿渣渣棉棉及及其其制制品品。其。其 特点：容重小、特点：容重小、导导热热系系数数小小、防防火火、防防水水、防防潮。潮。2.泡沫塑料类泡沫塑料类 主要主要有有：米米波波罗罗、氨基氨基甲酸甲酸脂脂泡泡沫沫等等。其其特点特点：容：容重重小小、导热系数小、质导热系数小、质软软，但但易易老老化化、耐耐火火性性差差。3.有机纤维材料类有机纤维材料类主要主要有有：棉棉、麻麻等等植物植物纤纤维维。其其特特点点：成成本低本低，但但防防火火、防蛀、防潮差。防蛀、防

18、潮差。4.吸声建筑材料类吸声建筑材料类主要有：含有微主要有：含有微孔孔的的泡泡沫沫砖砖、泡泡沫沫混混凝凝土土等等。其其特特点：点：保温、防潮、耐保温、防潮、耐蚀蚀、耐耐冻冻、耐耐高高温。温。本 讲 内 容常用吸声材料的使用情况主要种类常用材料实例使用情况纤 维 材 料有机 纤维 材料动物纤维：毛毡价格昂贵，使用较少。植物纤维：麻绒、海草、椰子丝防火、防潮性能差，原料来源广，便宜。无机 纤维 材料玻璃纤维：中粗棉、超细棉、玻璃棉毡吸声性能好，保温隔热，耐 潮，但松散纤维易污染环境 或 难以加工成制品。矿渣棉：散棉、矿棉毡吸声性能好，不燃、耐腐蚀， 易断成碎末，污染环境施工 扎手。纤维 材料 制品

19、软质木纤维板、矿棉吸声砖、 岩棉吸声板、玻璃吸声板、木 丝板、甘蔗板等装配式加工，多用于室内吸 声。本 讲 内 容常用吸声材料的使用情况。主要种类常用材料实例使用情况颗 粒 材 料砌块矿渣吸声砖、膨胀珍珠岩吸声砖、陶土吸声砖多用于砌筑界面较大的消声装置板材珍珠岩吸声装饰板质轻、不燃、保温、隔热。泡 沫 材 料泡沫塑料聚氨酯泡沫塑料、尿醛泡沫塑料吸声性能不稳定，吸声系数使用前需实测其他吸声型泡沫玻璃强度高 、防水、不燃、耐腐蚀加气混凝土微孔不贯通，使用少本 讲 内 容6. 2 穿孔共振吸声结构6.2.1 穿孔共振吸声结构的共振频率6.2.2 穿孔共振吸声结构的吸声系数和频带宽度6.2.3 微穿孔

20、板吸声结构本 讲 内 容6.2.1 穿孔共振吸声结构的共振频率吸声机理：利用吸声机理：利用空空气气柱柱在在小小孔孔中中的的来来回回磨磨擦消擦消 耗声能，用孔后耗声能，用孔后的的腔腔深深来来控控制制吸吸声声峰峰值值的的共振共振 频率。频率。1.单个共振器单个共振器2.穿孔板组合共振器穿孔板组合共振器3.板后加吸声材料板后加吸声材料的的组组合合结构结构本 讲 内 容1.单个共振器（1）单孔共振吸声结单孔共振吸声结构构也也称称亥亥姆姆霍霍兹兹共共振振器器，如如图图。这种结构的腔体这种结构的腔体中中空空气气具具有有弹弹性性，相相当当于于弹弹簧簧；孔孔颈中空颈中空 气柱具有一定质气柱具有一定质量量，相相

21、当当于于质质量量块块，因因此此可可以以将将它它看做一看做一 个质量一弹簧共个质量一弹簧共振振系系统统。本 讲 内 容1.单个共振器（2）单个共振腔的合单个共振腔的合成成声声阻阻抗：抗：式中式中S为孔颈开为孔颈开口口面面积积，m2；c为为声声速速，一般一般取取340m/s；V为空腔容积为空腔容积，m3；Lk为小孔有效为小孔有效颈颈长长，m。若。若小小孔孔为圆为圆形形：Lk t 4 d l 0.8d，其，其中中t为颈的实际长度为颈的实际长度（即即板板厚厚度度），），m；d为孔颈口的直径为孔颈口的直径，m。kr2VL c S faa单个共振腔的共单个共振腔的共振振频频率率为：为：1)CZa Ra j

22、(M 本 讲 内 容1.单个共振器（3）从共振频率计算从共振频率计算式式可可知：知： 共振频共振频率率fr与孔颈与孔颈d大大小小和和空空腔体腔体体体积积V有有关，关，与与小小孔及孔及腔的形状无关；腔的形状无关； 共振结构的吸声频率共振结构的吸声频率选选择择性性很很强强，只只对对共共振振频频率率附附近声近声 波有较好的吸收波有较好的吸收，吸吸声声频频带带很很窄窄(即频即频率率选选择择强强)，适适用用于于 有明显音调的低有明显音调的低频频噪噪声声场场合。合。 若在颈口下放置一些若在颈口下放置一些诸诸如如玻玻璃璃棉棉之之类类的的多多孔孔材材料料，或加或加 贴一薄层尼龙布贴一薄层尼龙布等等透透声声织织

23、物物，可可以以增增加加颈颈口口部部分分的的磨擦磨擦 阻力，增宽吸声阻力，增宽吸声频频带。带。本 讲 内 容穿孔板共振吸声穿孔板共振吸声结结构构是是在在板板材材上上，以以一一定定的的孔孔径径和和穿孔穿孔 率打上孔，背后率打上孔，背后留留有有一一定定厚厚度度的的空空气气层层。这这种种吸吸声声结构结构 实际上可以看作实际上可以看作是是由由单单腔腔共共振振吸吸声声结结构构的的并并联联而而成成。：穿孔板共振吸声穿孔板共振吸声结结构构的的共共振振频频率率是是式式中中 c0声速声速，ms；D空腔厚空腔厚度度，m；Lk孔颈有效长度孔颈有效长度，m 。pm为为穿孔穿孔率率。工程工程上常用板上常用板厚厚110mm

24、，孔，孔 径径215mm,穿孔率穿孔率0.515， 空气空气层层厚厚50250mm。 c0 pm 2L Dfkrpm ns / S02.穿孔板组合共振器本 讲 内 容穿孔率的计算穿孔率的计算圆孔，正方形排列圆孔，正方形排列圆孔，三角形排列圆孔，三角形排列狭缝，平行排列狭缝，平行排列穿孔率穿孔率（pm），即穿孔总），即穿孔总面面积积与与板板的总的总 面积的比值。面积的比值。2.穿孔板组合共振器24B d d pm23 B 2 d p dm d BpmdBBB本 讲 内 容3.板后加吸声材料的组合结构当穿孔板结构的当穿孔板结构的空空腔腔内内填填入入吸吸声声材材料料后后，由由于于空空腔腔的声的声阻抗

25、以及穿孔的阻抗以及穿孔的末末端端修修正正值值的的变变化化，吸吸声声结结构构的的共共振频振频率将起明显变化率将起明显变化。此此时时共共振振频频率率为为：其中其中： k0m；D rD ；n / 0 ；通常情况下，共通常情况下，共振振腔腔内内加加吸吸声声材材料料后后，吸吸声声频频率率向向低频低频移动。移动。L D 0 m 2cpfr kL t (1 n) / 2 d ( p n / 3)D本 讲 内 容3.板后加吸声材料的组合结构本 讲 内 容6.2.2 穿孔共振吸声结构的吸声系数和频带宽度1.共振时的吸声系数共振时的吸声系数 共振共振吸声结构的吸声结构的吸吸声声系系数数 为：为：其中其中rp为反射

26、系数为反射系数，r为声为声阻阻，x为声抗。为声抗。共振时声共振时声抗抗x=0，吸吸声声系数系数为极大为极大值值r：rr曲线如图。曲线如图。0(1 r)2 x22 4r 1 rp4r (1 r)2r本 讲 内 容6.2.2 穿孔共振吸声结构的吸声系数和频带宽度2.共振吸声频带宽度共振吸声频带宽度共振吸声频带带共振吸声频带带宽宽f为：为：吸声系数高吸声系数高于于0.5的的频频带带宽宽度度f可可由由下式下式 计算：计算：式式中中是与共振频是与共振频率率fr相相对对应应的的波波长长；D为为空空腔腔深深（板后板后 的空气层厚度）。的空气层厚度）。由上式可知，穿由上式可知，穿孔孔板板共共振振吸吸声声结结构

27、构的的f与与腔腔深深D有有很很大大的的 关系，而腔深又关系，而腔深又影影响响共共振振频频率率的的大大小小，故故需需合合理理选选择腔择腔 深。深。f f2 f1 (1/ Q) frQ r /2D(1 r)f 4 (D / ) fr本 讲 内 容6.2.3 微穿孔板共振吸声结构将厚度将厚度1mm孔径小于孔径小于1mm的金属薄板，固定在刚性的金属薄板，固定在刚性壁壁面面上，板后留适当上，板后留适当深深度度空空腔腔，组组成成微微穿穿孔孔板板吸吸声声结结构。构。实质仍属于共振实质仍属于共振吸吸声声结结构构，吸吸声声机机理理相相同同。但板薄孔细，声但板薄孔细，声阻阻增增加加，声声质质量量减减小小，因因此此

28、明明显显地地提高提高 了吸声系数，增了吸声系数，增宽宽了了吸吸声声频频带带宽宽度。度。垂直入射时，吸垂直入射时，吸声声系系数数、共共振振频频率率及及频频带带宽宽度度见见下下式：式：4r(1 r)2 (m D / 3c c / D)200r1/ 20 0 3c c 2 1 D D m f rf f2 f1 (1/ Q) frQ c0 /2 (1 r) fr D本 讲 内 容6. 3 其他吸声结构6.3.1 阻抗复合吸声结构6.3.2 空间吸声体6.3.3 吸声劈尖6.3.4 薄塑盒式吸声体其他形式本 讲 内 容6.3.1 阻抗复合吸声结构在穿孔板吸声结在穿孔板吸声结构构中中的的板板后后空空腔腔内

29、内，按按一一定定要要求求填填充适充适 量多孔吸声材料量多孔吸声材料，就就组组成成了了复复合合吸吸声声结结构构。吸吸声声材材料在料在 板后空腔中的布板后空腔中的布置置有有三三种种形形式。式。穿孔板吸声结构穿孔板吸声结构中中加加装装吸吸声声材材料料后后，增增加加了了孔孔颈颈附附近的近的 空气摩擦，导致空气摩擦，导致阻阻力力增增大大，因因而而可可以以提提高高吸吸声声系系数数并加并加 宽吸声频带。显宽吸声频带。显然然，吸吸声声材材料料越越靠靠近近穿穿孔孔板板，吸吸声声效果效果 越明显，因而在越明显，因而在工工程程实实际际中中进进行行吸吸声声处处理理时时，往往往往采采取取a 方案结构。方案结构。本 讲

30、内 容6.3.1 阻抗复合吸声结构本 讲 内 容6.3.2 空间吸声体在某些噪声环境在某些噪声环境中中，为为了了使使用用上上的的方方便便将将吸吸声声材材料料做成做成 各种各种几几何何体体(如平如平板状板状、球、球体体、圆圆锥锥体体、圆柱圆柱体、体、棱棱形形体、体、 正方体等正方体等)，把它们，把它们悬悬挂挂在在空空中中，此此时时吸吸声声材材料料各各个个侧面侧面 都能与声波接触都能与声波接触，起起到到空空间间吸吸声声的的作作用用，因因此此把把它它们称们称 为空间吸声体。为空间吸声体。空间吸声体是由空间吸声体是由框框架架、吸吸声声材材料料(常用常用多多孔孔材材料料)和和护护面面结结 构制戊的。吸声

31、构制戊的。吸声体体悬悬挂挂在在室室内内吸吸声声时时，吸吸声声体体投投影影面积面积 与悬挂平面投影与悬挂平面投影面面积积的的比比值值约约等等于于40，或或占占室室内内总表总表 面积面积的的15左右，左右，对对声声音音的的吸吸声声效效率率最最高高。空间空间吸吸声声体体的的特特点点：悬：悬空空悬悬挂挂，吸吸声声性性能能好，好，便便于于安安装装，装拆灵活，节约装拆灵活，节约吸吸声声材材料。料。该法节省吸声材该法节省吸声材料料，对对工工厂厂、企企业业吸吸声声降降噪噪比比较较适适用。用。本 讲 内 容6.3.2 空间吸声体本 讲 内 容6.3.3 吸声劈尖工程中，也经常工程中，也经常采采用用吸吸声声尖尖劈

32、劈作作为为吸吸声声结结构构。吸吸声声尖劈尖劈 的结构如图所示的结构如图所示。吸吸声声尖尖劈劈具具有有很很高高的的吸吸声声系系数数，可以可以 达达到到 0.99 ，常用于有特殊用途，常用于有特殊用途的的声声学学结结构构的的构构造。造。吸声尖劈的吸声吸声尖劈的吸声性性能能与与吸吸声声尖尖劈劈的的总总长长度度L=L1+L2和和 L1/L2以及以及空空腔腔的的深深度度H、填填充充的的吸吸声材声材料料的的吸吸声声特特性性等等 都有关系都有关系，L越越长长，其其低低频频吸吸声声性性能能越好越好。此外，上述参数此外，上述参数之之间间有有一一个个最最佳佳协协调调关关系系，需需要要在在使用使用 时根据吸声的要时

33、根据吸声的要求求进进行行优优化化，必必要要时时还还需需要要通通过过实实验加验加 以修正。以修正。本 讲 内 容6.3.3 吸声劈尖本 讲 内 容6.3.4薄塑盒式吸声体薄塑盒式薄塑盒式吸声吸声体体也也称无称无规规共振共振吸吸声结声结构构，是是由改由改性性的聚的聚氯氯乙烯乙烯塑料薄片塑料薄片成型制成型制成成，外形像个，外形像个塑塑料盒扣在料盒扣在塑塑料基片上。料基片上。这种结构这种结构的吸的吸声声特特性和性和薄薄片厚片厚度度、内、内墙墙变变化化、断、断面面形状形状及及结构结构 后面的空后面的空气层厚气层厚度度等因素有关等因素有关。塑料薄片塑料薄片的的厚度直接影响结构厚度直接影响结构 吸声性能吸声

34、性能的变的变化化。在保在保证证强度强度的的条件条件下下，面面层薄层薄片片以薄以薄为为宜，宜， 有利于高有利于高频吸收频吸收，适当增加基适当增加基片片厚度，可厚度，可改改善低频吸声效果。善低频吸声效果。结构的断结构的断面形面形式式可可采用采用单单腔、腔、双双腔和腔和多多腔腔结结构。构。 恰当地组恰当地组合合内腔内腔可可以有效地拓以有效地拓宽宽结构的吸结构的吸声声频率范围。频率范围。 增大结构增大结构内腔的内腔的容容积，可以稳积，可以稳定定高频吸声高频吸声特特性。性。 背后留空背后留空气层，气层，可可提高低频提高低频段段的的声吸收。声吸收。它还具有它还具有结构轻结构轻、耐腐蚀、易耐腐蚀、易冲冲洗等

35、优点洗等优点，因此是一种很有发因此是一种很有发展前途的展前途的吸声吸声结结构构。本 讲 内 容6.3.4薄塑盒式吸声体本 讲 内 容其他形式可以考虑可以考虑采用采用穿穿孔孔板组板组合合。即。即采采用不用不同同穿穿孔孔率的率的多多层（层（一一般取般取两两层层)穿穿孔孔板板结构，能结构，能使使吸声频带吸声频带增增宽，提宽，提高高23个倍频个倍频程程。微穿孔板微穿孔板吸声吸声结结构构也可也可以以组合组合成成双层双层或或多多层层结构结构使使用，用，以以进一进一 步提高其步提高其吸声性吸声性能能。如果吸收。如果吸收较较低的频率低的频率，空腔深一些，一般空腔深一些，一般 控制在控制在200300mm以内以

36、内；如如果果主要主要吸吸收高收高频频声波声波，则则视视具体具体 情况，空情况，空腔可以腔可以减减小小到到100mm以内甚至更以内甚至更小小。本 讲 内 容几种材料结构的吸声特性本 讲 内 容6. 4 吸声系数的测量6.4.1 有关噪声测量简介1.测量仪器测量仪器2.测量方法测量方法6.4.2 吸声系数的测量1.混响室法混响室法2.驻波管法驻波管法本 讲 内 容6.4.1 有关噪声测量简介1.测量仪器（1）常用常用的噪声测量仪器有的噪声测量仪器有声声级计、积分声级计、积分声级级计、频谱分析计、频谱分析仪仪和滤波器和滤波器、磁带磁带记录仪、实时分析记录仪、实时分析仪。仪。(1)声级计声级计声级声级

37、计是根据国际标准计是根据国际标准或或国国家标准按照家标准按照一一定定的频率计权的频率计权和和时时间计权间计权测测 量声量声压级和计权声级的压级和计权声级的仪仪器，是声学测器，是声学测量量中最常用的基中最常用的基本本仪器，可仪器，可用用 来测来测量各种噪声；若将量各种噪声；若将声声级级计上的传声计上的传声器器换换成加速度传成加速度传感感器器，声级，声级计计 还可还可以用于振动的测量以用于振动的测量。声级计的声级计的分类：分类： 声级声级计按照精度可以分计按照精度可以分成成4种基本种基本类类型，型，即即0、型。型。在在环环境境 噪声噪声测量中，主要使测量中，主要使用用型（精密型，型（精密型，基基本

38、本误差误差为为0.7dB）和）和型型（普（普通级，基本误差通级，基本误差为为1.5dB）；按特殊用途按特殊用途分分类：可分类：可分为为脉脉冲、冲、积分积分、噪声统计分析仪、噪声统计分析仪、噪声剂量计、噪声剂量计、噪噪声采集声采集器器等；等；按按外表形状外表形状分分 为为台台式、便携式、袖珍式、便携式、袖珍式式等多种形式。等多种形式。本 讲 内 容1.测量仪器（2）本 讲 内 容1.测量仪器（3）声级计的声级计的构造和构造和工工作原理：作原理：声级声级计一般计一般由由传声器、传声器、放放大大器、衰减器器、衰减器、计计权网络、检权网络、检波波器器、指、指示示器器等等组成组成。传声传声器器：这是一种

39、将声这是一种将声压压转换成电压的转换成电压的声声电换能器。在电换能器。在声声级计中级计中， 大大多多选用空气电容传声选用空气电容传声器器和驻极体电容和驻极体电容传传声器。此外，声器。此外，由由于传声于传声器器 在声在声场中会引起声波的场中会引起声波的散散射作用，特别射作用，特别会会使高频段的频使高频段的频率率响应受响应受到到 明显明显影影响。这种影响随响。这种影响随声声波入射方向的波入射方向的不不同而变化。根同而变化。根据据传声器传声器在在 声场声场中的中的频率响应不同频率响应不同，一般分为声场一般分为声场型型（自由场和扩（自由场和扩散散场）传场）传声声 器和器和压强型压强型传声器。测传声器。

40、测量量正正入射声波应入射声波应采采用用自由场传声自由场传声器器，测量测量无无 规入规入射声波应射声波应采用扩散采用扩散场场或压强传声器或压强传声器。放大放大器器：有前置和后置有前置和后置放放大大器。要求：器。要求：音音频频范围内响应范围内响应平平直直；足；足够够 低低的的本底噪声；较高的本底噪声；较高的输输入阻抗和较低入阻抗和较低的的输出阻抗；较输出阻抗；较小小的线性的线性失失 真。真。衰减衰减器器：其功能是将接其功能是将接到到的强信号给予的强信号给予衰衰减，以免放大减，以免放大器器过载。过载。有有输入输入衰减器、输出衰减衰减器、输出衰减器。器。滤波器滤波器：它包括计权它包括计权网网络络和和滤

41、波器。滤波器。有有A、B、C、D计权网络滤波器，计权网络滤波器，1/1倍频倍频程滤波程滤波器器和和1/3 倍频程滤倍频程滤波波器。器。本 讲 内 容1.测量仪器（4）声级计的主要附声级计的主要附件件： 有防有防风风罩罩(避免风避免风的的影影响响)、鼻鼻形形锥锥(降降低低气气流扰动的影流扰动的影响响)、延长、延长 电缆。电缆。声级计的校准：声级计的校准：为为保证测量的准确性，保证测量的准确性，声声级计使用前后级计使用前后要要进行校准，通进行校准，通常常使用使用活活 塞塞发发生器、声级校准器生器、声级校准器进进行校准行校准。本 讲 内 容1.测量仪器（5）(2)频谱分析仪和滤波器频谱分析仪和滤波器

42、在实在实际工作中，噪声一际工作中，噪声一般般都是由许多频都是由许多频率率组合而成的复组合而成的复合合声，而声，而噪噪 声声的的危害不仅与强度有危害不仅与强度有关关，而且与它的而且与它的频频率率有关，为此有关，为此需需要要了解了解噪噪 声的声的频率组成，就要进频率组成，就要进行行频谱分析。具频谱分析。具有有对声信号进行对声信号进行频频谱分析谱分析功功 能的能的设设备叫频谱分析仪备叫频谱分析仪，它它是由声级计是由声级计和和滤滤波器组合构波器组合构成成，核心核心是是 滤波滤波器，器，它的作用是让它的作用是让频频率率在在f1和和f2间的所有信号间的所有信号通通过，且不影过，且不影响信响信 号的号的幅值

43、幅值相位，同时，相位，同时，阻阻止频率止频率在在f1以下以下和和f2以上以上的的任何信号通任何信号通过。过。(3)磁带记录仪磁带记录仪磁带磁带记录仪是一种经常记录仪是一种经常采采用用的现场测量的现场测量信信号号记录储存仪记录储存仪器器，可将可将噪噪声信声信号记录在磁带上，号记录在磁带上，以以便带回实验室便带回实验室进进一步分析一步分析。(4)实时分析仪实时分析仪实现实现快速实时分析的仪快速实时分析的仪器。器。本 讲 内 容1.测量仪器（6）本 讲 内 容2.测量方法（1）(1)环境噪声测量环境噪声测量 城市环境噪声污城市环境噪声污染染测测量量通通常常有有网网格格测测量量、定定点点测测量量两种两

44、种方法。对于噪声方法。对于噪声普普查查采采用用网网格格法法，对对于于常常规规测测量量，采用采用定点测量法。定点测量法。网格网格测测量量法法是是将将要要测量测量的的区区域域划划分分成成相相等等大小大小的的正正方方格格， 以网格中心为测以网格中心为测点点，分分昼昼夜夜进进行行测测量量，每每次次每每点点10分钟分钟 连续等效声级测连续等效声级测量量，24小小时时平平均均，得得到到该该区区域域的的噪噪声状声状 况。况。定点测量法是在定点测量法是在规规定定的的区区域域内内，优优选选能能够够代代表表该该区区域噪域噪 声水平的测点，声水平的测点，进进行行24小小时时定定点点监监测测，测测量量每每小小时时的等

45、的等 效声级，将其按效声级，将其按时时间间排排列列，得得该该区区域域噪噪声声的的时时间间分分布规布规 律。律。本 讲 内 容2.测量方法（2）(2)交通噪声测量交通噪声测量测点的选择测点的选择测点测点应选在市区交通干应选在市区交通干线线一侧的人行道一侧的人行道上上，距马路，距马路沿沿20m处。处。此此处处 距距两两交叉路口应大交叉路口应大于于50m。交。交通干线通干线是是指机动车辆每指机动车辆每小小时流量不时流量不小小 于于100辆的道路。这样测辆的道路。这样测点点的噪声可以代表两路的噪声可以代表两路口口间间该该段马路的噪声。段马路的噪声。测量方法测量方法测量测量时，使用声级计时，使用声级计“

46、慢慢”档，传声器档，传声器置置于测点上方距于测点上方距地地面高度面高度为为 1.2m，垂直指，垂直指向马向马路路。在规定的时。在规定的时间间内每内每隔隔5S读取一读取一瞬瞬时时A声级，声级， 连连续续读读取取200个数据，同时个数据，同时记记录车流量（录车流量（辆辆/h）。）。评价方法评价方法测量测量结果可参照有关规结果可参照有关规定定绘制交通噪声绘制交通噪声污污染图，并以各染图，并以各交交通干线通干线的的 等等效效声音级和统计声级声音级和统计声级的的算术平均值，算术平均值，最最大值和标准偏大值和标准偏差差来表示来表示全全 市的市的交通噪声水平，并交通噪声水平，并用用以用城市间交以用城市间交通

47、通噪声的比较噪声的比较。本 讲 内 容2.测量方法（3）(3)机械噪声测量机械噪声测量测点的选择测点的选择确定测点确定测点位置位置和和测测点数点数目目是机是机械械设备设备噪噪声声测测量中量中的的重要重要一一环，环，选择时要选择时要考虑现考虑现场场条件和周围条件和周围环环境的影响。境的影响。测点位置测点位置的选的选择择，在机在机器器最外最外轮轮廓距廓距离离为为d的的包络包络线线上上。对于对于 机器外形机器外形尺寸小尺寸小于于1m的的d取取500mm，对，对于于外形尺寸大外形尺寸大于于1m的的d 取取1000mm。测点数目测点数目的确定的确定，取决于机器取决于机器的的大小及其大小及其声声场的均匀性

48、，一般场的均匀性，一般 不少于不少于5点点，测，测点点过过多多或过或过少少，不，不是是造成造成重重复复测测量就量就是是出出现现漏漏 测。当相测。当相邻两点邻两点测测得声级差得声级差在在5dB以以上上时，必须时，必须在在这两点间增这两点间增 加测点。加测点。本 讲 内 容2.测量方法（4）测量方法测量方法 测量时，测量时，传声器传声器应应置于测点上置于测点上方方距地面高距地面高度度为为1.21.5m处处，正，正 对机器。对机器。为减为减小小周周围声围声反反射的射的影影响，响，被被测测机机器外器外形形轮廓轮廓至至主要主要反射反射面面(如如墙墙壁壁)之间的距之间的距离离不得小不得小于于2m，机器周，

49、机器周围围不得有障碍不得有障碍物。为避物。为避免测量免测量者者身体的反射身体的反射，应在传声应在传声器器和声级计之间使用和声级计之间使用 加长杆及加长杆及延长电延长电缆缆，并使用三，并使用三脚脚架固定传架固定传声声器与声级计。若使器与声级计。若使 用手持声用手持声级计，级计，应应将其尽量远将其尽量远离离身体，向身体，向前前伸出。伸出。测量前应测量前应校准声校准声级级计，在机器计，在机器未未启动或停启动或停止止运转后测量背景噪运转后测量背景噪声。正常声。正常测量测量应应在在机器机器运运转平转平稳稳后进后进行行。测量工况测量工况较差时较差时，可采取依次可采取依次启启动、遮挡动、遮挡、覆盖等方法，以

50、减覆盖等方法，以减小其它噪小其它噪声的声的影影响响。本 讲 内 容2.测量方法（5）评价方法评价方法测量结果测量结果可参可参照照有有关规关规定定或机或机器器的标的标准准进进行行比照比照。得出得出的的最终最终 结果，应结果，应是在机是在机器器规定的运转规定的运转条条件下，各件下，各个个测点所测得的最大测点所测得的最大 读数，即读数，即该机该机器器的的噪声噪声声声压级。压级。本 讲 内 容2.测量方法（6）本 讲 内 容2.测量方法（7）本 讲 内 容6.4.2 吸声系数的测量（1）1.混响室法混响室法将被测材将被测材料按一料按一定定的要求放置的要求放置于于混响室中混响室中，不同频率的声波以不同频

51、率的声波以 相同的几相同的几率从各率从各个个角度无规入角度无规入射射到材料表到材料表面面。对于混响室中有。对于混响室中有 无放置吸无放置吸声材料声材料的的混响时间是混响时间是不不一样的。一样的。根根据测得有无吸声材据测得有无吸声材 料的混响料的混响时时间间T1、T2，就可求，就可求得得无规入射无规入射吸吸声系数。声系数。式中式中，S1为为混响室内表混响室内表面面总面积总面积；S2为为测测量面积量面积；1为混为混响响室室放置吸声放置吸声材料材料前前的的平均平均吸吸声系声系数；数；r为材为材料料的吸的吸声声系数。系数。 0.161VS1T111221 0.161V 1 1 TT Sr本 讲 内 容

52、6.4.2 吸声系数的测量（2）n 1 2n 4 0 2.驻波管法驻波管法将被将被测材料置于驻波管测材料置于驻波管的的一端，用声频一端，用声频信信号发生器带动号发生器带动扬扬声器，从驻声器，从驻波波 管的管的另一端向管内辐射另一端向管内辐射平平面面波，声波以波，声波以垂垂直直入射入射方入射入射方式式入入射到材料射到材料表表 面，面，部分声波被吸收，部分声波被吸收，部部分反射分反射。反射反射的的的平面波与入的平面波与入射射波相互叠加波相互叠加产产 生驻生驻波，波腹处的声压波，波腹处的声压为为极极大值，波节大值，波节处处的的声压为极小声压为极小值值。根据驻波的根据驻波的 极大极大和极小值，就可得和

53、极小值，就可得出出垂直入射吸声垂直入射吸声系系数数。极大与极极大与极小小值之比为一值之比为一常常数数n，( pMax pi pr , pm in pi pr )，n pMax / pm in所以垂所以垂直入射直入射吸吸声系数声系数0为：为：如直接测如直接测量极量极大大和极小声压级和极小声压级差为差为L(dB), L=20lg(1/n)。 1 p p p p 2pi pr p p p p p p p p 24p pp 2 p p p p 2 p p p 2p p4p p2p24 p222222222220 144iriririririririirriirirriirriripp p 本 讲 内

54、容6.4.2 吸声系数的测量（3）为了在驻为了在驻波管波管中中获获得平得平面面波，波，测测量信量信号号的的波波长一长一定定要要大大于于1.7倍的管径倍的管径，所以，所以驻驻波管有测试波管有测试的的上下限频上下限频率率，即，即式中，式中，c0为声为声速；速；D驻驻波管径波管径；L为为驻驻波波管长管长垂直垂直入入射射和和无无规规入入射射吸吸声声系系数数的的关关系表系表D2L 1.84c0 c0f上限f下限o0.10.200.300.400.500.600.700.80r0.250.400.500.600.750.850.900.98本 讲 内 容6.4.2 吸声系数的测量（4）本 讲 内 容6.

55、5 吸声降噪设计6.5.1 吸声减噪量6.5.2 吸声减噪设计对于对于封闭的房间内，除封闭的房间内，除了了有有由噪声源直由噪声源直接接传传来的直达声来的直达声外外，还有还有房房 间壁间壁面面(墙壁、天墙壁、天花花板、底面板、底面等等)的多次反射的多次反射而而形成的混响声形成的混响声。直达直达声声 和混和混响声两者叠加，使响声两者叠加，使得得室室内声级提高内声级提高。解解决这一问题决这一问题的的有有效方效方法法 就是采用吸声处理，就是采用吸声处理，即即在在房房间壁面上铺设吸声材间壁面上铺设吸声材料料或或设设置吸声结构，置吸声结构， 或在或在房间中悬挂空间吸房间中悬挂空间吸声声体，使得反射体，使得

56、反射声声波被吸收、减波被吸收、减弱弱，从而，从而达达 到吸到吸声减噪的目的。因声减噪的目的。因此此，吸声处理只，吸声处理只能能降低房间的混降低房间的混响响声，对声，对直直 达声达声不起作用不起作用。（吸（吸声量：吸声系数与声量：吸声系数与所所使使用材料面用材料面积积的的乘乘积积，A，m2。）。）A SA Ai i Sii i本 讲 内 容6.5.1 吸声减噪量房间房间内的声场可以看成内的声场可以看成是是由直达声场与由直达声场与混混响声场叠加而响声场叠加而成成，并将，并将混混响声响声场作为完全扩散声场作为完全扩散声场场，可得房间内可得房间内总总声声场的声压场的声压级级Lp为：为：房间房间常常数数

57、R为为改变改变房间常数可改变室房间常数可改变室内内某某点的声压级点的声压级，设设R1、R2分别为室分别为室内内设设置置吸声吸声装置前后的房间常装置前后的房间常数数，则距声源中，则距声源中心心r处相应的声处相应的声压压级级Lp1、Lp2分别为：分别为：因而因而吸声降噪量为吸声降噪量为：R S /(1 )R S /(1 )R1 Q 4 Lp1 10 lg2 4rR2 Q 4 L 10 lg 4r2p 24 R1 L 10 lg 2 Q 4 Q 4r 4r 2RD L2p 2p1L L 10lg Q 4 CL 4r 2R pw 4r 2R Q 4 L L C 10 lgpwp本 讲 内 容6.5.1 吸声减噪量当受当受声点离声源很近，声点离声源很近，即即在混响半径以在混响半径以内内的位置上的位置上，Q/4r2远大于远大于4/R时，时，D的的值很小值很小。即即近声源处，近声源处，吸吸声声降噪的方法降噪的方法作作用用不大不大。如如果果Q/4r2远远小小于于4/R，且且吸吸声处理前后的声处理前后的面面积不变的条件积不变的条件，则则上上式可式可简化为简化为：此式此式适用于远离声