建筑声学_第三章吸音材料与吸声结构

1、1第三章吸声材料与吸声结构2第一节吸声材料第一节吸声材料一、吸声材料的作用、吸声材料的作用、缩短和调整混响时间，、缩短和调整混响时间， 2、控制反射声、控制反射声、 3、消除回声、消除回声、 4、改善音质，改变声场分布、改善音质，改变声场分布、用于噪音控制、用于噪音控制3二、描述吸声材料的特征量：二、描述吸声材料的特征量：吸声系数；吸声系数； 描述吸声材料吸声性能的指标：描述吸声材料吸声性能的指标： 吸声系数吸声系数 注意：注意： 吸声系数是一个与频率有关的物吸声系数是一个与频率有关的物 理量。理量。 吸声频率特性；吸声频率特性； 材料的吸声系数相对于频率的特性曲线材料的吸声系数相对于频率的特

2、性曲线 或列表或列表 吸声量（吸声系数乘以吸声面积）。吸声量（吸声系数乘以吸声面积）。 4吸声材料的选用原则：吸声材料的选用原则：（1）、吸声系数高；）、吸声系数高；（2）、吸声频带宽；）、吸声频带宽；（3）、材料的耐久性好。）、材料的耐久性好。（4）、材料的装饰性、防火防腐、防虫）、材料的装饰性、防火防腐、防虫 驻、质轻、防潮等。驻、质轻、防潮等。5二、吸声材料的分类二、吸声材料的分类按吸声机理分：按吸声机理分：、多孔吸声材料：、多孔吸声材料：（）、纤维状（矿棉，玻璃棉、麻、棉、（）、纤维状（矿棉，玻璃棉、麻、棉、 毛、软木）毛、软木）（）、颗粒状（泡沫混凝土）（）、颗粒状（泡沫混凝土）（）

3、、泡沫状（泡沫塑料）（）、泡沫状（泡沫塑料）、共振吸声材料：、共振吸声材料：（1）、单腔共振吸声；）、单腔共振吸声； （2）、穿孔板；）、穿孔板；（3）、薄膜共振；）、薄膜共振；6 （4）、薄板共振；）、薄板共振； （5）、窄缝共振结构）、窄缝共振结构3、特殊吸声结构：、特殊吸声结构： （1）空间吸声体）空间吸声体 （2）尖劈）尖劈 （3）可变吸声体）可变吸声体4、有源吸声（电子吸声）。、有源吸声（电子吸声）。 7 吸声材料的选用原则：吸声材料的选用原则：（1）、吸声系数高；）、吸声系数高；（2）、吸声频带宽；）、吸声频带宽；（3）、材料的耐久性好。）、材料的耐久性好。（4）、材料的装饰性、防

4、火防腐、防虫驻、）、材料的装饰性、防火防腐、防虫驻、 质轻、防潮等。质轻、防潮等。8第二节、多孔吸声材料第二节、多孔吸声材料（一）材料特点：（一）材料特点：透气性透气性 材料具有大量内外连通的微小间歇和连续材料具有大量内外连通的微小间歇和连续 气泡，具有通气性。气泡，具有通气性。（二）吸声原理：（二）吸声原理： 当声波入射到材料表面时，很快顺着微孔当声波入射到材料表面时，很快顺着微孔 进入材料内部，引起空歇间的空气振动，进入材料内部，引起空歇间的空气振动， 由于摩擦使一部分声能转化为热能而被吸由于摩擦使一部分声能转化为热能而被吸 收。收。9 吸声条件：吸声条件： 声波很容易进入微孔内。声波很容

5、易进入微孔内。吸声频率特点：吸声频率特点： 对中高频有很好的吸声特性，对中高频有很好的吸声特性， 吸声系数随频率的升高而增大。吸声系数随频率的升高而增大。 在在500Hz以上可达到以上可达到0.50.9。（三）影响吸声性能的因素：（三）影响吸声性能的因素： 101、材料厚度的影响：、材料厚度的影响： 一般而言、厚度增加，低频的吸声效果提高，一般而言、厚度增加，低频的吸声效果提高，高频影响不大。高频影响不大。11几种多孔材料的厚度：几种多孔材料的厚度：玻璃棉、矿棉和岩棉玻璃棉、矿棉和岩棉 50100 mm吸声阻燃泡沫塑料吸声阻燃泡沫塑料 2050 mm矿棉吸声板矿棉吸声板 1225 mm纤维板纤

6、维板 1320 mm阻燃化纤毯和阻燃织物阻燃化纤毯和阻燃织物 3 10 mm毛毡毛毡122、材料密度的影响：、材料密度的影响： 在一定条件下、增大密度可以改善低中在一定条件下、增大密度可以改善低中 频的吸声性能；不同的材料存在不同的频的吸声性能；不同的材料存在不同的 最佳密度值最佳密度值133、材料后部空腔的影响材料后部空腔的影响：在材料后面设有一定空腔（空气层），其作用相当于加大材料的有效厚度。144、材料表面处理影响：、材料表面处理影响： 外饰面必须选用透气性好的材料。外饰面外饰面必须选用透气性好的材料。外饰面 的处理不能赌塞气孔的处理不能赌塞气孔。5、吸湿、吸水的影响、吸湿、吸水的影响6

7、、声波入射的条件、声波入射的条件15161718第三节、共振吸声结构第三节、共振吸声结构 一、一、 亥母霍兹共振器亥母霍兹共振器f0f吸声特点质量弹簧系统吸声特点：吸声特点：存在共振峰，共振峰处存在共振峰，共振峰处吸声量最大，吸声频带吸声量最大，吸声频带窄。窄。f0f吸声特点阻力大阻力小19爱乐音乐厅亥姆霍兹共振器20212223吸声原理：吸声原理： 当外界入射声波频率当外界入射声波频率f和系统固有频率和系统固有频率f0相相 等时，孔径等时，孔径 中的空气柱就由于共振而产生中的空气柱就由于共振而产生 剧烈共振，在振动中，空气剧烈共振，在振动中，空气 柱和孔径侧壁柱和孔径侧壁 摩擦而消耗声能。摩

8、擦而消耗声能。吸声频率：吸声频率： f0 = c （S/(V（t+ )1/2/2 S_- 颈口的断面积颈口的断面积 V-空腔容积空腔容积 t-为细颈深度为细颈深度 开口末端修正量。开口末端修正量。24二、穿孔板吸声结构二、穿孔板吸声结构 1、构造特点：、构造特点： 由由 各种穿孔的薄板与他们背后的空气层组各种穿孔的薄板与他们背后的空气层组 成。它可看成由多个亥母霍兹共振腔组成。成。它可看成由多个亥母霍兹共振腔组成。 2、 吸声频率特点：吸声频率特点： 存在共振峰，在共振峰附近吸声量最大。存在共振峰，在共振峰附近吸声量最大。 一般吸收中一般吸收中 频，与多孔材料结合使用吸收频，与多孔材料结合使用

9、吸收 中高频，背后留大空腔还能吸收低频。中高频，背后留大空腔还能吸收低频。25吸声频率：吸声频率： f0 = c （P/(L（t+ )1/2/2 P- 穿孔率穿孔率 L-空腔容积空腔容积 t-为细颈深度为细颈深度 开口末端修正量。开口末端修正量。 P= Sk / Sz V= L Sz L=V / Sz26272829303、影响吸声特性的因素：板厚、孔径、穿孔、影响吸声特性的因素：板厚、孔径、穿孔 率空腔深度、板后是否填多孔材料。率空腔深度、板后是否填多孔材料。例：铝穿孔板、石膏穿孔板、高压水泥冲孔板等例：铝穿孔板、石膏穿孔板、高压水泥冲孔板等4、改善穿孔板的吸声特性：、改善穿孔板的吸声特性：

10、31在穿孔板后填多孔材料：在穿孔板后填多孔材料： 共振频率向低频方向移动，吸声频带拓宽，共振频率向低频方向移动，吸声频带拓宽， 吸声系数提高。吸声系数提高。双层穿孔板：双层穿孔板： 吸声频带在吸声频带在23个倍频程内得到较高的吸声个倍频程内得到较高的吸声 系数。系数。微穿孔板：微穿孔板： 孔径在孔径在1mm以下，板后无须加多孔材料即以下，板后无须加多孔材料即 可获得好的吸声效果。可获得好的吸声效果。3233第四节、薄板吸声结构第四节、薄板吸声结构：1、原理：、原理： 薄板结构在声波的作用下本身产生振动，震薄板结构在声波的作用下本身产生振动，震 动时板变形并与龙骨摩擦损耗，消耗声能。动时板变形并

11、与龙骨摩擦损耗，消耗声能。2、吸声特点：、吸声特点： 存在共振峰，当声波频率与板的振动频率相存在共振峰，当声波频率与板的振动频率相 吻合时发生共振，消耗声能最多；共振峰在吻合时发生共振，消耗声能最多；共振峰在 低频范围，对低频有较好的吸低频范围，对低频有较好的吸 声特性。声特性。例：胶合板（例：胶合板（10mm）、硬质纤维板、石膏板、）、硬质纤维板、石膏板、 金属板等。金属板等。34 薄膜吸声结构薄膜吸声结构上例中薄板用不透气软上例中薄板用不透气软 质膜状材料替代，对低质膜状材料替代，对低 频也有较好的吸频也有较好的吸 声特声特 性。性。35第五节第五节 其它吸声结构其它吸声结构一、织物帘幕吸

12、声一、织物帘幕吸声是多孔材料中的特例是多孔材料中的特例1、构造：、构造： 悬挂的纺织品与墙间保持一定距离悬挂的纺织品与墙间保持一定距离2、特性：、特性： 中高频吸声，且有吸声峰值频率中高频吸声，且有吸声峰值频率 吸声系数随打褶程度的增加而增加吸声系数随打褶程度的增加而增加 设置空腔后其吸声性能有显著的提高，设置空腔后其吸声性能有显著的提高， 对中高频对中高频 甚至低频都具有一定的吸声作用。甚至低频都具有一定的吸声作用。3、作用：、作用： 吸声；吸声； 软隔断，减小体积。软隔断，减小体积。364、影响织物、影响织物 吸声的因素：吸声的因素： 帘幕的材质、帘幕的材质、 单位面积的重量、单位面积的重

13、量、 打褶的状况、打褶的状况、 帘幕离刚性壁面的距离（空腔）。帘幕离刚性壁面的距离（空腔）。 织物帘幕后没有空腔时，各种面密度织物帘幕后没有空腔时，各种面密度 的帘幕吸声性能差别很小。的帘幕吸声性能差别很小。3738二、特殊吸声结构二、特殊吸声结构1、空间吸声体、空间吸声体 把吸声材料或结构悬挂在空间，使各个界面把吸声材料或结构悬挂在空间，使各个界面 全部暴露在空间中，称之为空间吸声体。全部暴露在空间中，称之为空间吸声体。1）、构造：木制或金属框架，透气性好的）、构造：木制或金属框架，透气性好的 饰面，内填多孔材料。饰面，内填多孔材料。392）、特点：）、特点： 、有效吸声面大；、有效吸声面大

14、； 、主要吸中高频；、主要吸中高频； 、安装使用方便。、安装使用方便。3）、使用要点：）、使用要点： 放置在声能密度最大处，声聚焦处放置在声能密度最大处，声聚焦处 当墙面无法布置吸声材料时常使用。当墙面无法布置吸声材料时常使用。 用于象体育馆那样的大空间控制混响用于象体育馆那样的大空间控制混响 时间和音质缺陷，非常有效时间和音质缺陷，非常有效 40414243444546474849505152532、可变吸声结构、可变吸声结构 可变方式：可变方式： （1）材料可变）材料可变 通过翻转、升降、推拉等方式通过翻转、升降、推拉等方式 （2）空间可变）空间可变5455565758十、有源吸声（电子吸

15、声）十、有源吸声（电子吸声）5960十一、吸声尖劈 在中高频范围吸声系数在0.99以上。注意尖劈的尺寸6162十二、人、家具、洞口和 空气吸收注意注意:选用吸声材料从声学的角度应考虑吸声选用吸声材料从声学的角度应考虑吸声材料类型、材料类型、 构造方法（材料厚度、空腔厚度、构造方法（材料厚度、空腔厚度、龙骨间距等）、吸声频率特性、面层材料等龙骨间距等）、吸声频率特性、面层材料等因素因素。作业：叙述各种吸声材料和吸声体的吸声频作业：叙述各种吸声材料和吸声体的吸声频率特性和吸声机理。率特性和吸声机理。63十三、使用吸声材料和结构的常见错误十三、使用吸声材料和结构的常见错误 1、误认为表面凹凸不平就有

16、吸声功能、误认为表面凹凸不平就有吸声功能 2、误认为只要是软包就有良好的吸声性能。、误认为只要是软包就有良好的吸声性能。 吸声材料的厚度至少要大于吸声材料的厚度至少要大于10mm，要获，要获 得好的吸声效果，厚度至少要大于得好的吸声效果，厚度至少要大于50mm。 空腔的厚度应大于空腔的厚度应大于30mm。 3、误认为只要放置了吸声材料就有吸声效、误认为只要放置了吸声材料就有吸声效 果。果。 64653、误认为只要放置了吸声材料就有吸声效、误认为只要放置了吸声材料就有吸声效 果。果。4、在施工中破坏多孔材料表面或饰面材料、在施工中破坏多孔材料表面或饰面材料 的透声性的透声性（1）在多孔性吸声材料

17、表面刷油漆或涂料）在多孔性吸声材料表面刷油漆或涂料（2）由于刷胶等工序破坏饰面材料的透声）由于刷胶等工序破坏饰面材料的透声 性性（3）使用透声性能差的面层材料）使用透声性能差的面层材料665、误认为穿孔板都有良好的低频吸声性能、误认为穿孔板都有良好的低频吸声性能 穿孔板组合共振吸声构造，必须满足：穿孔板组合共振吸声构造，必须满足： 1）、板面必须有一定的穿孔率。孔必须）、板面必须有一定的穿孔率。孔必须 穿透。穿透。 2）、板后必须有一定厚度的空腔）、板后必须有一定厚度的空腔 （大于（大于30mm)67空间吸声体灯具实验指导书空间吸声体灯具实验指导书一、实验目的一、实验目的 通过空间吸声体灯具的

18、制作和实验，使学生掌握吸声材料的特性及用途，掌握灯具设计应考虑的因素，同时通过实验使学生了解室内声环境和光环境，并了解空间吸声体改变室内声环境和光环境的作用。二、空间吸声体模型制作要求二、空间吸声体模型制作要求 按教室光源形状或其他光源形状制作一个灯具模型，该灯具需具有空间吸声体的吸声功能，并考虑灯具对光源的有效利用，既考虑灯具效率，同时还应考虑避免眩光。二、实验仪器二、实验仪器 声源、声级计、照度计68三、实验步骤和方法三、实验步骤和方法（一）教室未放吸声灯具前1、关闭门窗，2、打开声源，3、在教室选择三点，每点离墙1.5米，用声级计离地1.5米高测试A声级，用照度计在桌面高度测试照度, 每点测试三组数据.（二）在教室挂上吸声灯具后 重复前述（一）的步骤四、实验记录四、实验记录1. 记录测点分布图；记录教室特征记录实