第七章机械振动与噪声

Chapter7吸声降噪7.1吸声资料〔构造〕7.2多孔吸声资料7.3共振吸声构造7.4特殊吸声构造7.5吸声降噪7.1吸声资料〔构造〕7.1.1吸声资料〔构造〕的分类7.1.2吸声性能评价量7.1.3吸声系数的丈量7.1.1吸声资料〔构造〕的分类吸声材料多孔性吸声资料共振吸声构造特殊吸声构造纤维资料颗粒资料泡沫资料薄板共振吸声构造薄膜共振吸声构造空间吸声体吸声尖劈穿孔板共振吸声构造微穿孔板共振吸声构造多孔吸声资料运用木丝吸音板教室会议室写字楼剧院多孔吸声资料运用珍珠岩吸音板隧道高速公路多孔吸声资料运用玻璃纤维天花板布艺吸音板木质吸音板音乐厅变电室学术报告厅7.1.2吸声性能评价量1.吸声系数2.平均吸声系数和降噪系数3.吸声量4.声阻抗1.吸声系数资料吸收的声能与入射到资料上的总声能的比值，与资料性能、声波频率以及入射方向有关。2.平均吸声系数和降噪系数3.吸声量表示方法：房间总吸声量：4.声阻抗反映资料对声能阻抗性能的物理量〔ρ0c〕平均吸声系数：7.1.3吸声系数的丈量(表7-2)测量方法用途特点国家标准驻波管法测量声波垂直入射吸声系数。用于不同材料吸声性能对比；研究试件面积小，装置简单，测量结果精确GB/T18696.1-2004传递函数法测量声波垂直入射吸声系数方便快捷，可同时测量一定频率范围内所有频率处材料的复反射系数、法向声阻抗率和吸声系数GB/T18696.2-2002混响室法测量声波无规入射吸声系数。应用于工程设计、吸声降噪设计计算、材料吸声性能等级评定等设备复杂，混响室体积大，试件面积大GB/T20247-20067.2多孔吸声资料7.2.1吸声资料构造特性7.2.2吸声机理7.2.3影响资料吸声的要素7.2.1吸声资料构造特性资料的孔隙率要高，普通在70%以上，多数到达90%左右；孔隙应该尽能够细小，且均匀分布；微孔应该是相互贯穿，而不是封锁的；微孔要向外敞开，使声波易于进入微孔内部。7.2.2吸声机理7.2.3影响资料吸声的要素a.资料的空气流阻b.资料的密度或孔隙率c.资料厚度的影响d.资料后空气层的影响e.资料装饰面的影响f.温度、湿度的影响a.资料的空气流阻〔Rf〕定义：在稳定气流形状下，吸声资料两面的静压强差与气流线速度之比。比流阻：指单位厚度资料的流阻。过高空气穿透力降低过低因摩擦力、粘滞力引起的声能损耗降低吸声性能下降b.资料的孔隙率和密度孔隙率：资料中的空气体积与材料的总体积的比值。孔隙大小和构造超细玻璃棉的最正确密度范围为15～25kg/m3吸声系数α5cm厚超细玻璃棉的密度变化对吸声系数的影响频率/Hz岩棉的最正确密度范围为150～200kg/m3c.资料厚度的影响d.资料后空气层的影响e.资料护面层的影响作用：维护吸声资料，防止污染环境。种类：护面网罩、纤维布、塑料薄膜和穿孔板等。要求：要有良好的通气性。f.温度、湿度的影响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。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，使用少常用多孔吸声资料的运用情况常用吸声资料的吸声系数材料厚度

cm各种频率(Hz)下的吸声系数装置情况1252505001000200040001、无机材料

吸声砖

石膏板（花纹）

水泥蛭石板

石膏砂浆

水泥珍珠岩板

水泥砂浆

砖（清水墙面）

6.5

－

4.0

2.2

5

1.7

0.05

0.03

-

0.24

0.16

0.21

0.02

0.07

0.05

0.14

0.12

0.46

0.16

0.03

0.10

0.06

0.46

0.09

0.64

0.25

0.03

0.12

0.09

0.78

0.30

0.48

0.40

0.04

0.16

0.04

0.50

0.32

0.56

0.42

0.05

-

0.06

0.60

0.83

0.56

0.48

0.05

贴实

贴实

墙面粉刷

2、木质材料

软木板

木丝板

三夹板

穿孔五夹板

木丝板

木质纤维斑

2.5

3.0

0.3

0.5

0.8

1.1

0.05

0.10

0.21

0.01

0.03

0.06

0.11

0.36

0.73

0.25

0.02

0.15

0.25

0.62

0.21

0.55

0.03

0.28

0.63

0.53

0.19

0.30

0.03

0.30

0.70

0.71

0.08

0.16

0.04

0.33

0.70

0.90

0.12

0.19

-

0.31

钉

在

龙

骨

上

贴实

后留10cm空气层

后留5cm空气层

后留5～15cm空气层

后留5cm空气层

后留5cm空气层3、泡沫材料

泡沫玻璃

脲醛泡沫塑料

泡沫水泥

吸声蜂窝板

泡沫塑料

4.4

5.0

2.0

-

1.0

0.11

0.22

0.18

0.27

0.03

0.32

0.29

0.05

0.12

0.06

0.52

0.40

0.22

0.42

0.12

0.44

0.68

0.48

0.86

0.41

0.52

0.95

0.22

0.48

0.85

0.33

0.94

0.32

0.30

0.67

贴实

贴实

紧靠基层粉刷4、纤维材料

矿棉板

玻璃棉

酚醛玻璃纤维板

工业毛毡

3.13

5.0

8.0

3.0

0.10

0.06

0.25

0.10

0.21

0.08

0.55

0.28

0.60

0.18

0.80

0.55

0.95

0.44

0.92

0.60

0.85

0.72

0.98

0.60

0.72

0.82

0.95

0.56

贴实

贴实

贴实

紧靠墙面粉刷

7.3共振吸声构造1.薄板共振吸声构造2.薄膜共振吸声构造3.穿孔板共振吸声构造4.微穿孔板共振吸声构造1.薄板吸声构造系统共振频率：薄板厚度：3-6mm空气层厚度：3-10cm吸声频带：80-300Hz吸声系数：0.2-0.5薄板共振吸声构造吸声原理2.薄膜吸声构造系统共振频率：空气层膜状资料吸声频带：200-1000Hz，吸声系数：0.3～0.43.穿孔板吸声构造单孔时系统共振频率：多孔时系统共振频率：吸声频带：低中频噪声吸声系数：0.4-0.7薄板厚度：2-5mm孔径：2-4mm穿孔率：1%-10%空腔深：10～25cm吸声带宽：tdVα=αmax/2几十HZ—200～300HZ1.空腔深度2.填充多孔吸声资料3.不同穿孔率、空腔深度的穿孔板共振吸声构造进展组合例题1在3mm厚的金属板上钻直径为5mm的孔，板后空腔深20cm，欲吸收频率为200Hz的噪声，试求三角陈列的孔中心距。由可得P=2%由可得B=34mm例题2穿孔板厚4mm，孔径8mm，穿孔按正方形陈列，孔距20mm，穿孔板后留有10cm深的空腔，试求穿孔率和共振频率。例题3某车间内，设备噪声的频率特性在500Hz附近出现一峰值，现运用4mm厚的三夹板制成穿孔板共振吸声构造，空腔深度允许有10cm，试设计构造的其他参数。设计孔径d=3mm根据可得P=5.4%根据可得4.微穿孔板吸声构造特点：吸声频带较宽；可用于高温、潮湿、腐蚀性气体或高速气流等其它资料及构造不适宜的环境中；构造简单，吸声构造的实际计算与实测值接近。微穿孔板构造：板厚<1.0mm;穿孔率1%～5%;孔径<1.0mm;空气层5～20cm7.4特殊吸声构造7.4.1空间吸声体7.4.2吸声尖劈7.4.1空间吸声体特点：悬空悬挂，吸声性能好，节约吸声资料；便于安装，装拆灵敏。7.4.2吸声尖劈7.4.2吸声尖劈7.5室内声场和吸声降噪7.5.1室内声场7.5.2吸声降噪7.5.3吸声降噪的设计原那么和程序分散声场：房间内声能密度处处一样，而且在任一受声点上，声波从各个方向传来的概率相等，相位无规，这样的声场叫分散声场。室内声场直达声场混响声场7.5.1.室内声场距点声源r处的声强为距点声源r处的声能密度及声压为：a.直达声场自在程：声波每相邻两次反射所经过的路程称作自在程。平均自在程：许多次反射之间声波传播间隔的平均值。声波传播一个自在程所需的时间为：单位时间内平均反射次数为：b.混响声场单位时间内壁面吸收的声能为：单位时间声源向室内奉献的混响声为：单位时间内壁面吸收的声能为：稳态时：设：混响声场中的声压为：相应声压级为：c.总声场混响半径直达声与混响声声能相等时的间隔称为临界间隔〔半径〕。Rθ=1时的临界间隔称为混响半径。意义：当受声点与声源的间隔小于临界半径时，吸声处置的降噪效果不大；当受声点与声源的间隔大于临界半径时，吸声处置才有明显的效果。混响时间计算公式适用场合C.F.Eyring公式用于小空间房间（视听室、演播室）Sabine公式（1）适用于吸声量不大的房间（α<0.2）；（2）用于近似计算Eyring-Millington公式用于大空间厅堂（如音乐厅、礼堂、体育馆、影剧院）（α<0.2）4.室内声衰减和混响时间在分散声场中，声源停顿发声后声压级下降60dB所需时间，反映室内声能量衰减的快慢程度房间类型T60（s）音乐厅1.5～2.1歌剧院1.2～1.6多功能厅1.2～1.5话剧院、会堂0.9～1.3普通电影院1.0～1.2立体声电影院0.65～0.9体育馆（多功能）<2.0音乐录音室1.2～1.6房间类型T60（s）强吸声录音室0.4～0.6电视演播室语言0.5～0.7电视演播室音乐0.6～1.0电影同期录音棚0.4～0.8语言录音室、电话会议室0.3～0.4琴室0.4～0.6教室、讲演室0.8～1.0视听教室语言0.4～0.8视听教室音乐0.6～1.0混响时间引荐值〔500Hz与1000Hz平均值〕7.5.2吸声降噪设R1、R2分别为室内设置吸声安装前后的房间常数，那么距声源r处相应的声压级分别为:当受声点离声源较近时，降噪量很小。当受声点离声源较远时〔混响半径以外〕，降噪量可简化为：假设房间内吸声系数较小，上式可简化为：由于：α2/α1或T1/T21234568102040降噪量（dB）0356789101316吸声计算常用公式7.5.3吸声降噪的设计原那么和程序总原那么：应先对声源进展隔声、消声等处置，当噪声源不宜采用隔声措施，或采用了隔声手段后仍不能到达噪声的规范时，可采用吸声处置来作为辅助手段。根本原那么：1.房间的平均吸声系数很小时，吸声降噪才有较好效果；2.根据噪声的频率特性选择吸声资料或构造，多孔吸声资料对中高频噪声具有较好的降噪效果，共振吸声构造对于中低频具有较好的降噪效果；3.车间面积较大时．宜采用空间吸声体，平顶吸声处置；4.声源集中在部分区域时，宜采用部分吸声处置，并同时设置隔声屏障；5.噪声源比较多而且较分散的消费车间宜作吸声处置；6.选择吸声资料时，要充分思索防潮、防火、防尘、耐腐蚀等方面的要求，安装时应思索采光、通风、照明及装饰等方面的功能要求。吸声降噪设计程序实测或预测房间内的噪声级和频谱特性确定房间的吸声降噪量确定各频带所需的吸声降噪量丈量或估算房间内原房间常数或平均吸声系数，求出处置后应有的房间常数或平均吸声系数选定吸声资料或吸声构造确定吸声降噪处置的面积和安装方式计算实例某房间尺寸为14m×10m×3m，内装有一鼓风机，位于10m×3m墙壁的中心部位，测得房间在各个倍频程中心频率处的平均吸声系数列于下表中。要求距该鼓风机7m处符合NR-50曲线，试对房间的内壁进展吸声处置。倍频程中心频率/Hz说明125250500100020004000距空调7m处倍频带声压级/dB606263595754处理前房间混响时间/s2.62.42.01.81.61.2处理前房间平均吸声系数0.060.070.080.090.10.13次序项目倍频程中心频率/Hz1252505001000200040001距噪声源7m处倍频程声压级/dB6062635957542噪声允许值/dBNR-