第七章-噪声控制技术-吸声

第七章噪声控制技术——吸声吸声降噪是控制室内噪声常用的技术措施。通过吸声材料和吸声结构来降低噪声的技术称为吸声。一般情况下，吸声控制能使室内噪声降低约3～5dBA，使噪声严重的车间降噪6～10

dBA。

吸声材料的分类和吸声性能评价量7.1共振吸声结构7.3

多孔性吸声材料7.2第七章噪声控制技术——吸声室内声场和吸声降噪7.47.1.1吸声材料的分类7.1.2吸声性能评价量吸声材料的分类和吸声性能评价量7.1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。材料吸声：当媒质的分界面为材料表面时，部分声能被吸收的现象，称为材料吸声。吸声材料：具有较大吸声能力的材料，称为吸声材料。7.1.1吸声材料的分类吸声材料多孔性吸声材料共振吸声结构特殊吸声结构纤维状颗粒状泡沫状穿孔板共振吸声结构单个共振器空间吸声体吸声尖劈薄膜共振吸声结构薄板共振吸声结构常用吸声材料的使用情况1.吸声系数吸声系数：材料吸收的声能（）与入射到材料上的总声能()之比，即

【讨论】：表示材料吸声能力的大小，值在0～1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；＝1，声能全部被吸收。7.1.2吸声性能评价量

吸声系数的影响因素

材料的结构使用条件声波频率吸声系数影响因素25341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、250Hz、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。2.吸声系数的分类和测量考虑到入射方向的不同(1)无规入射吸声系数测量方法：混响室法(2)垂直入射吸声系数测量方法：阻抗管法驻波比法传递函数法(3)斜入射吸声系数【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(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：测量材料的垂直入射吸声系数，按表，将换算为无规入射吸声系数。表与的换算关系混响室：声学实验室混响室法吸声系数(无规入射吸声系数)：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，但比较接近实际情况。在吸声减噪设计中采用。混响室法测吸声系数的测试原理：通过测量在混响室内放入试件前后的混响时间改变来进行测量。混响时间：声压级衰减60分贝的时间。房间内吸声量与混响时间有关（根据赛宾公式）：A－总吸声量，m2；V－混响室体积，m3；c－声速，m/s；T－混响时间，s；m－室内空气吸收衰减系数。安装吸声材料前后，房间的总吸声量的变化可表示为：若两次测量时间间隔短及室内温、湿度相差很小。可认为：所以：整个房间的吸声系数可表示为：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。设计消声器。

驻波管法吸声系数(垂直入射吸声系数)驻波管法吸声系数测试仪驻波管法测吸声系数的测试原理

驻波比s:波腹处的声压的极大值与波节处的声压极小值之比称为驻波比。常用两种测量方法的比较

定义：吸声系数与吸声面积的乘积

式中——吸声量，m2；——某频率声波的吸声系数；——吸声面积，m2。

(二)吸声量（等效吸声面积）

【注】工程上通常采用吸声量评价吸声材料的实际吸声效果。

3.吸声性能的单值评价量

3.吸声性能的单值评价量

平均吸声系数：工程中通常采用125Hz、250Hz、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。平均吸声系数降噪系数NRC：中心频率为250Hz、500Hz、1000Hz、2000Hz的四个倍频程频带吸声系数的算术平均值称为降噪系数。降噪系数

定义：吸声系数与吸声面积的乘积

式中——吸声量，m2；——某频率声波的吸声系数；——吸声面积，m2。吸声量（等效吸声面积）【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

式中——第i种材料组成的壁面的吸声量，m2；——第i种材料组成的壁面的面积，m2；——第i种材料在某频率下的吸声系数。吸声量（等效吸声面积）平均吸声系数评价整个房间的吸声特性多孔吸声材料多孔吸声材料是应用最广泛的吸声材料。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；目前则以玻璃棉、矿渣棉等无机纤维为主。吸声材料可以是松散的，也可以加工成棉絮状或粘结成毡状或板状。

多孔性吸声材料7.2吸声材料构造特性材料的孔隙率要高，一般在70%以上，多数达到90%左右；孔隙应该尽可能细小，且均匀分布；微孔应该是相互贯通，而不是封闭的；微孔要向外敞开，使声波易于进入微孔内部。7.2.1多孔性吸声材料的吸声机理吸声原理

声波入射到多孔吸声材料的表面时，部分声波反射，部分声波透入材料内部微孔内，激发孔内空气与筋络发生振动，空气与筋络之间的摩擦阻力使声能不断转化为热能而消耗；空气与筋络之间的热交换也消耗部分声能，从而达到吸声的目的。

吸声特性特性:高频声吸收效果好，低频声吸收效果差。原因：低频声波激发微孔内空气与筋络的相对运动少，摩擦损小，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。所以多孔吸收材料常用于高中频噪声的吸收。

空气流阻吸声性能影响因素26451孔隙率平均密度温度和湿度护面层

7.2.2影响多孔性吸声材料吸声性能的因素37厚度空腔空气流阻（Rf）对吸声性能的影响定义：在稳定气流状态下，吸声材料中的压力梯度与气流线速度之比。比流阻Rs：指单位厚度材料的流阻。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1材料的空气流阻（Rf）1－材料流阻较低；2－材料流阻较大；3－材料流阻很大。材料的空气流阻（Rf）低Rf：低频段吸收很低，中、高频带吸收较好；高Rf：低频段有所提高，中、高频带明显下降。合理的Rs：Rs=1000/d，单位：瑞利/cm，d材料厚度，cm；或2ρ0c<Rf<4ρ0c,即：800<Rf<1600瑞利（Pa.s/m）流阻描述多孔材料的透气性，一般可采用调整材料的体积密度来调节Rf。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＞70%；孔隙率增大，密度减小，反之密度增大；孔隙尺寸越大，孔隙越通畅，流阻越小。2孔隙率与密度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ρc－多孔材料的密度ρs－材料的密度【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的变化小，且高频吸收会有所下降。

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。玻璃棉：15-25kg/m3;岩棉：150-200kg/m33

厚度对吸声性能的影响

不同厚度的超细玻璃棉的吸声系数理论证明，若吸声材料层背后为刚性壁面，最佳吸声频率出现在材料的厚度等于该频率声波波长的1/4处。使用中，考虑经济及制作的方便，对于中、高频噪声，一般可采用2～5cm厚的成形吸声板；对低频吸声要求较高时，则采用厚度为5～10cm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；＞2000Hz，吸声系数与材料厚度无关；增加厚度，可提高低频声的吸收效果，对高频声效果不大。比流阻Rs在102～103瑞利/cm时（松软而比重小），增加多孔材料厚度d，低频吸收效果明显改善；Rs达到105瑞利/cm时，增大d，达不到效果，表明密实的吸声材料不必太厚。常见多孔材料厚度（cm）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D（空气层）增加而增加；空腔结构节省材料，比单纯增加材料厚度更经济。4空腔对吸声性能的影响

图背后空气层厚度对吸声性能的影响

多孔材料的吸声系数随空气层厚度增加而增加，但增加到一定厚度后，效果不再继续明显增加。当腔深D近似等于入射声波的1/4波长或其奇数倍时，吸声系数最大。当腔深为1/2波长或其整倍数时，吸声系数最小。一般推荐取腔深为5～10cm。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。4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：良好的透气性；微穿孔护面板穿孔率应大于20%，否则会影响高频吸声效果；透气性较好的纺织品对吸声特性几乎没有影响。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。5护面层对吸声性能的影响

温度湿度气流

5

使用环境对吸声性能的影响

温度引起声速、波长及空气粘滞性变化，影响材料吸声性能。温度升高，吸声性能向高频方向移动；温度降低则向低频方向移动。

通风管道和消声器内气流易吹散多孔材料，吸声效果下降；飞散的材料会堵塞管道，损坏风机叶片；应根据气流速度大小选择一层或多层不同的护面层。空气湿度引起多孔材料含水率变化。湿度增大，孔隙吸水量增加，堵塞细孔，吸声系数下降，先从高频开始。湿度较大环境应选用耐潮吸声材料。

温度、湿度的影响外墙保温吸声层

保温吸声层

阻燃吸声板

羊毛阻燃吸声板

注意特殊的使用条件，如腐蚀、高温或火焰等情况对多孔材料的影响。吸声体吸声处理中常采用吸声结构。(一)薄板与薄膜共振吸声结构

(二)穿孔板共振吸声结构

(三)微穿孔板吸声结构

吸声结构机理：共振吸声原理常用的吸声结构共振吸声结构7.3特点：中、低频吸收性能好；装饰性强；强度足够；声学性能易于控制。7.3.1概述共振吸声原理共振结构在声波激发下振动，振动的结构由于本身的内摩擦和与空气间的摩擦把部分振动能量转变为热能而损耗。因此振动的结构消耗声能，产生吸声效果。共振会放大声音吗？共振共鸣！共鸣：机械能激发物体振动向空气辐射声能共振：空气中传播的声能激发物体机械振动图薄板共振吸声结构示意图7.3.2薄板和薄膜共振吸声结构

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，kg／m2，，其中m为板密度，kg/m3，t为板厚,m；——板后空气层厚度，㎝。K-结构的刚度因素,kg/(m2·s2)【讨论】

增大或增加，共振频率下降。通常取薄板厚度3～6mm，空气层厚度3～10mm，共振频率多在80～300Hz之间，故一般用于低频吸声；吸声频率范围窄，吸声系数不高，约为0.2～0.5。常用薄板共振吸声结构的吸声系数αT

影响薄板共振吸声性能的因素：板的厚度、背后空腔、空腔内是否填充了吸声材料空气层龙骨龙骨3—阻尼材料4—薄板1－刚性壁面改善薄板共振吸声性能的措施：在薄板结构边缘（板-龙骨交接处）填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，增大吸声系数。在空腔中，沿框架四周放置多孔吸声材料，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，拓宽吸声频带。薄膜吸声结构系统共振频率：空气层膜状材料吸声频带：200-1000Hz，吸声系数：0.35分类：按薄板穿孔数分为单腔共振吸声结构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。

穿孔吸声板7.3.3穿孔板共振吸声结构

特征：穿孔薄板与刚性壁面间留一定深度的空腔所组成的吸声结构。穿孔吸声板又称“亥姆霍兹”共振吸声器或单孔共振吸声器入射声波≈结构：1.单腔共振吸声结构封闭空腔壁上开一个小孔与外部空气相通；腔体中空气具有弹性，相当于弹簧；孔颈中空气柱具有一定质量，相当于质量块。图单腔共振吸声结构示意图

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式中——声波速度，m/s；——小孔截面积，m2；——空腔体积，m3；——小孔有效颈长，m，若小孔为圆形则有式中——颈的实际长度(即板厚度)，m；——颈口的直径，m。空腔内壁贴多孔材料时，有【讨论】单腔共振吸声结构使用很少，是其它穿孔板共振吸声结构的基础。改变孔颈尺寸或空腔体积，可得不同共振频率的共振器，而与小孔和空腔的形状无关。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，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。图多孔穿孔板共振吸声结构小孔或狭缝空气层刚性壁框架2.多孔穿孔板共振吸声结构穿孔板与墙间空腔形成共振腔多孔穿孔板共振吸声结构的共振频率式中——声波速度，m/s；——小孔截面积，m2；——每一共振单元所分占薄板的面积，m2；——空腔深度，m；——小孔有效颈长，m；——穿孔率，=/。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。【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。工程设计中，穿孔率控制为1%～10%，最高不超过20%，否则穿孔板就只起护面作用，吸声性能变差。一般板厚2～13mm，孔径为2～10mm，孔间距为10～100mm，板后空气层厚度为6～100mm时，则共振频率为100～400Hz，吸声系数为0.2～0.5。当产生共振时，吸声系数可达0.7以上。吸声带宽：设在共振频率处的最大吸声系数为，则在左右能保持吸声系数为/2的频带宽度。穿孔板吸声结构的吸声带宽较窄，通常仅几十Hz到200、300Hz。吸声系数＞0.5的频带宽度可按式估算

式中

——共振频率，Hz；——共振频率对应的波长，cm；——空腔深度，m。【讨论】多孔穿孔板共振吸声结构的吸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。

改善多孔穿孔板板共振吸声性能的措施：为增大吸声系数与提高吸声带宽，可采取的办法：①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；②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；③穿孔板孔径取偏小值，以提高孔内阻尼；④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；⑤在穿孔板后蒙一薄层玻璃丝布等透声纺织品，以增加大孔颈摩擦。穿孔板吸声结构的吸声系数αT结构特征：厚度小于1mm的金属薄板上穿孔，孔径小于1mm、穿孔率1%～5%，安装方法同薄板共振吸声结构,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。常用的是单层或双层微穿孔板。7.3.4微穿孔板吸声结构

薄板常用铝板或钢板制作，因板特别薄、孔特别小，为与一般穿孔板共振吸声结构相区别，故称作微穿孔板吸声结构。

图2-20单层、双层微穿孔板吸声结构示意图

20世纪60年代我国著名声学专家马大猷教授研制的。系统共振频率：共振时最大吸声系数：优点：克服了穿孔板共振吸声结构吸声频带较窄的缺点。吸声系数大；吸声频带宽；成本低、构造简单；设计理论成熟，吸声结构的理论计算与实测值接近。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。缺点：孔径太小，易堵塞，宜用于清洁场所。特点空间吸声体吸声尖劈7.3.5特殊吸声结构空间吸声体

空间吸声体用穿孔板材（钢、铝、硬纸板条等）做成各种形状，如板形、棱柱体形、立方体形、球形、圆柱体形、单锥和双锥壳体形等，通常填充或衬贴玻璃棉、矿棉等吸声材料。特别适用于噪声很大的工业厂房作吸声处理。

空间吸声体特点：悬空悬挂，吸声性能好，节约吸声材料；便于安装，装拆灵活。空间吸声体当房间表面不足作吸声表面时使用。吸声材料帘幕吸声结构是用具有通气性能的纺织品，安装在离开墙面或窗洞一段距离处，背后设置空气层。这种吸声体对中、高频都有一定的吸声效果。帘幕的吸声效果还与所用材料种类有关。帘幕吸声体安装拆卸方便，兼具装饰作用，应用价值高。

帘幕吸声结构改善方法：1、越厚越吸收高频声2、离开墙面一段距离，改善中低频吸声性能3、打褶吸声帘幕的基本特点：①防火性：普通的帘幕没有进行过防火处理，属于易燃材料；而吸声帘幕专门进行过防火处理，这样更适合在需要防火的场合使用。②可变吸声性：吸声帘幕可以通过展开的程度来调节吸声。③易安装：吸声帘幕本身属于织物类，在安装上有很大的自由性和可调性。④装饰性：吸声帘幕作为吸声材料的同时还具有装饰性。当无褶皱的帘幕平贴在墙面时，吸声作用不是很明显；当无褶皱的帘幕和墙面之间有了空腔之后，吸声作用就有所提高了。带褶皱的帘幕的吸声作用要好于无褶皱的帘幕。帘幕的褶皱部分使得帘幕的面密度有所提高，吸声作用也就随之提高。褶皱的作用类似于消声室里的尖劈，起到了更好的吸声作用。吸声材料的选择：吸声性能：不同音频用不同材料；增加厚度；材料层背后留有空气等防火：不燃、阻燃潮湿、洁净要求高的场所不用多孔吸声材料，选用微穿孔吸声结构耐久性、力学强度、化学性质、尺寸的稳定、装饰效果、便于施工吸声材料护面层：完全透气（织物面吸声板、加不透气的塑料薄膜，防潮、阻止微小纤维）新型吸声材料羊毛吸声制品：卫生、环保、防火、防虫蛀穿孔木饰面板穿孔板专用无纺布：贴在穿孔板后，具有理想声阻抗，增大吸声系数穿孔FC板FC板又称高压水泥纤维板，其原料为纤维水泥、经高压形成板材，无孔FC板多用于内部隔墙和吊顶。穿孔FC板一般厚度为4mm，有圆孔和狭缝两种形式，可以形成一定的图案。穿孔FC板具有良好的防火性能，一般可达到《建筑材料燃烧性能分级方法》（GB8624-1997）不燃A级，同时还具有良好的防湿、防潮效果。FC板的强度较高，但是比较脆，抗冲击性较差。穿孔FC板本身呈灰色，但表面可进行喷涂处理，装修性一般。木制吸声板

木制吸声板基本材料为15mm或18mm厚的防潮中密度板，表面可以有两种处理方法：一种是单色的三聚氰胺涂饰层，一种是木纹的真木皮饰面。木制吸声板的开孔一般分为两层，上面一层为小的圆孔或缝隙，下面一层为大的圆孔。木制吸声板在出厂时一般都粘附一层无纺吸声布，只要安装时在其后留有一定厚度的空腔，就可以单独作为吸声材料使用，有较好的中低频吸声特性，如果在空腔内填充一定厚度的多孔性吸声材料，如玻璃棉等，可以有效地提高整个构造的中高频吸声特性。1、石棉材料：石棉对人体有害，是潜在致癌物，所以一般不大推荐。

2、岩棉材料：岩棉以玄武岩及其它天然矿石等为主要原料，经高温熔融成纤，加入适量粘结剂，固化加工而制成的。岩棉板产品适用于工业设备、建筑、船舶的绝热、隔音等，是管道贮罐、锅炉、烟道、热交换器、风机、车船等工业设备隔热、隔声的理想材料。材质本身是环保的。淘宝价格在10-20元/平米

3、离心玻璃棉：玻璃棉是将处于熔融状态的玻璃用离心喷吹法工艺进行纤维化喷涂热固性树脂制成的丝状材料，再经过热固化处理后制成的具有一定强度的材料，表面可粘贴PVC膜面料，也可粘贴铝箔。它具有阻燃、无毒、耐腐蚀、容重小、导热系数低、化学稳定性强、吸湿率低、憎水性好等诸多优点，是目前公认的性能较优越的保温、隔热、吸音材料，可用于屋顶建筑物保温、保冷；娱乐场所影剧院、电视台、广播电台、实验室、吸引处理；空调管道冷冻及冷藏仓库的保温隔热、吸声降噪，效果十分显著，成为保温隔热的热门产品。淘宝价格一般在20-35元/平米

4、硅酸铝棉：具有低导热率、优良的热稳定性化学稳定性、不含粘结剂和腐蚀性物质的特点，可用于设备的填充、纤维浇注料、涂抹料原料、真空成型制品原料。硅酸铝制品在初次使用时、当构件温度超过200℃时硅酸铝制品会出现轻度烟雾，其广泛用于电力锅炉高温管道壁衬、热电蒸汽管道传输保温、化工工业高温管道保温。家用比较少，价格比较便宜，淘宝价格一般在10元/平米以下上述4类都属于纤维性质的吸音棉，部分好的产品是没问题，但质量一般的产品，据实际安装的一些工人反映，因为它纤维过于细小会刺激皮肤，安装时会有痒痒的感觉，同时细小的纤维会扩散到空气中，会对工人的呼吸系统产生影响。此外这类材料需要做好包裹措施，得对材料进行全封闭，如果暴露在外面，日久天长，它的微小纤维发散在空中，会对住户的呼吸系统产生影响，严重的会形成尘肺。

如何正确布置吸声材料

（1）装置吸声材料时，如穿孔板，应结合灯具及室内装修统一考虑，进行分块组合，尽可能使吸声材料均匀分布，有利声场的均匀。

（2）要使吸声材料充分发挥作用，应将它布置在最容易接触声波和反射次数最多的表面上，如顶棚，顶棚与墙，墙与墙交接处1/4波长以内的空间等处。

（3）观众厅的后墙，挑台栏杆处，反射回来的声音可能产生回声干扰，常需在后墙的墙裙以上部位的墙面和挑台栏杆处，布置高吸声系数的材料。

（4）吸声材料分散布置，比集中式布置有利于声场扩散和改善音质条件。

（5）一般房间两相对墙面的总吸声量应尽量接近,有利于声场扩散.

（6）一般在顶棚较低的房间，狭长的走道，采用吸声处理方法，选用吸声系数大的材料或悬挂空间吸声体，对降低噪声的干扰效果很好。

7.4.1室内声场中的声能密度和声压级

7.4.2室内声衰减和混响时间

7.4.3吸声降噪

室内声场和吸声降噪7.47.4.4室内简正模式

主要在室内的天花板和四周墙壁上饰以某种吸声性能好的材料，或悬挂适当的空间吸声体，就可以吸收房间内的一部分反射声波，减弱室内总的噪声。

室内吸声处理室内声场按声场性质分为：直达声场：由声源直接到达听者，是自由声场；混响声场：经过壁面一次或多次反射。扩散声场：声能密度处处相等，声波在任一受声点上各个传播方向作无规分布的声场。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。

7.4.1室内声场中的声能密度和声压级

1.直达声场在室内，当声源的声功率恒定时，单位时间内在某接收点处获得的直达声能是恒定的。一个各向发射均匀的点声源，声强I=W/4πr2，声能密度与声强的关系为所以对于指向性因数为的声源，在距声源中心

r米处的直达声声压及声能密度为

声源的指向性因数声压级的计算：

2.混响声场平均自由程单位时间内，室内声波经相邻两次反射间的路程的平均值

式中——平均自由程，m；——房间容积，m3；——室内总表面积，m2当声速为C时，声波传播一个自由程所需时间为

声波每秒平均反射次数n=c/d，即

声源接收点直达声混响声2.混响声场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提供的混响声能为。因声功率恒定，故混响声能也恒定。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，每秒钟内碰撞次n，吸收的则为。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，所以即令

平均声能密度——房间常数，m2。室内吸声状况愈好，值愈大。

混响声场中的声压为：相应声压级为：3.室内总声场室内某点的声压级为

指向性因数取决于声源的指向性和在室内的位置

Q=1，点声源放置在房间中心；

Q=2，声源放在地面或墙面中间；

Q=4，声源放在两墙面或墙面与地面的交线上；

Q=8，在三面墙的交点上。3.室内总声压级室内某点的声压级为

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愈大，该项值愈小，即距声源愈远，直达声愈小；第二项来自混响声。当r较小，即接受点离声源很近时，，室内声场以直达声为主，混响声可忽略；反之,则以混响声为主，直达声忽略不计，此时声压

与r无关。当时，直达声与混响声声能密度相等，r称为临界半径(Q=1时的临界半径又称为混响半径)，记为。【讨论】4.混响半径临界半径为

临界半径与房间常数和声源指向性因数有关。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。【讨论】

将式中各参量绘制成图，可以简便地确定出室内距声源r处的某点稳态声压级Lp。图室内声压级计算图AB-11【例】设在室内地面中心处有一声源，已知500Hz的声功率级为90dB，同频带下的房间常数为50m2，求距声源10m处之声压级。

解：

(1)由声源位置可得其室内指向性因数Q=2。(2)由图Q＝2与r＝10m两线的交点A做垂线(虚线)，与＝50m2的曲线交于B点，由B向左方做水平线与纵轴相交，从而确定相对声压级，即≈-11dB。(3)计算距声源10m处之声压级为(dB)自由声场：无限大空间——理想情况！消声室：基本自由声场——存在低频极限！室内声场：存在多个反射体；不规则形状——室内声场非常复杂——统计声学方法！可严格求解：几种规则房间——矩形、球形、柱形5.典型室内声场和专用声学实验室扩散声场混响室统计平均的均匀声场——扩散声场：1、声以声线方式以声速c0直线传播，声线所携带的声能向各方向的传递几率相同；2、各声线是互不相干的，声线叠加是无规的；3、室内平均声能密度处处相同。

室内声场经1～2s即接近稳态（左侧曲线）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（右侧曲线）。

图室内声场的衰减增长稳态衰减（混响过程）a-吸声差b-吸声中等c-吸声好7.4.2室内声衰减和混响时间

假设只考虑室内壁面与空气的吸收，则经t秒后，室内声能密度为

式中——初始声能密度，(w·s)／m3

；——吸声系数——房间容积，m3；——室内总表面积，m2

——空气衰减系数，m-1；为声波在空气中每传播100m衰减的分贝数。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，室内声场的声能在声源停止发声后衰减的快慢。

2.混响时间房间一定，∵吸声量,∴愈大，愈小。通过调整各频率的平均吸声系数，获得各主要频率的“最佳”，使室内音质达到良好。【讨论】艾润（Eyring）公式－理论公式:艾润－努特生（Eyring-Millington）公式（当高频时1kHz以上应考虑空气的吸收）:当α<0.2时，赛宾－努特生（Sabine-Millington）公式:某混响室容积为86.5m3，各壁面均为混凝土，房间的总面积为156.2m2，试求250Hz和4000Hz时的混响时间，设空气温度293K，相对湿度为50％。已知，壁面平均吸声系数为0.01，在该温度和湿度下房间内空气吸声系数4m＝0.024m－1。例解：f＝250Hz，平均吸声系数小于0.2f＝4000Hz>1000Hz，平均吸声系数小于0.2，应考虑空气吸收设R1、R2分别为室内设置吸声装置前后的房间常数，则距声源r出相应的声压级分别为:7.4.3吸声降噪

1.吸声降噪效果的估算吸声降噪量计算吸声前后的声压级之差，即吸声降噪量为:吸声降噪量计算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：由于房间内吸声系数均较小，上式可简化为：(2-142)

越大，噪声级降低越多；但大到一定程度，不再变化，因此应取适当值吸声降噪量计算由于：混响时间可测，计算吸声降噪量，免除了计算吸声系数的麻烦和不准确

室内平均吸声系数增加1倍噪声降低3dB，增加10倍，降低10dB。这表明，只有在原来房间的平均吸声系数不大时，采用吸声处理才有明显效果。例如：处理前平均吸声系数为0.03，处理后平均吸声系数为0.3，则ΔLP=10dB。通常是平均吸声系数增大到0.5以上很不容易，且成本很高，所以用一般的吸声处理降低室内噪声不会超过10~12dB。室内吸声状况与相应降噪量总原则：应先对声源进行隔声、消声等处理，当噪声源不宜采用隔声措施，或采用了隔声手段后仍不能达到噪声的标准时，可采用吸声处理来作为辅助手段。基本原则：1.单独的风机房、泵房、控制室等房间面积较小，所需降噪量较高时，可对天花板、墙面同时作吸声处理；2.车间面积较大时．宜采用空间吸声体，平顶吸声处理；3.声源集中在局部区域时，宜采用局部吸声处理，并同时设置隔声屏障；4.噪声源比较多而且较分散的生产车间宜作吸声处理；

2.吸声降噪的设计原则和程序5.对于中、高频噪声，可采用20-50mm厚的常规成型吸声板，当吸声要求较高时可采用50～80mm厚的超细玻璃棉等多孔吸声材料，并加适当的护面层；6.对于宽频带噪声，可在多孔材料后留50-100mm的空气层，或采用80-150mm厚的吸声层；对于低频带噪声，可采用穿孔板共振吸声结构，其板厚通常可取2-5mm，孔径可取3-6mm，穿孔率小于5％；7.对于湿度较高的环境，或有清洁要求的吸声设计，可采用薄膜覆面的多孔材料或单、双层微穿孔板共振吸声结构，穿孔板的板厚及孔径均不大于lmm，穿孔率可取0.5％-3％，空腔深度可取50一200mm。8.进行吸声处理时，应满足防火、防潮、防腐、防尘等工艺与安全卫生要求，兼顾通风、采光、照明及装修要求，也要注意埋设件的布置。图a：开阔的空间，是个自由声场，声波被空气全部吸收，吸声系数为1。图b：坚硬、光滑的刚性表面，声波吸收很少；图c：多孔吸声材料，主要吸收中、高频噪声，吸收频带集中在中、高频区；图d：多孔材料背衬空腔，最大吸声频率向低频移动，吸收频带提高较大；图e：穿孔板背衬多孔吸声材料，不仅能较好吸收低频噪声，且吸声频带增宽；图f：板状吸声结构（1线），若在板后充填多孔吸声材料，可使吸声系数提高，最大吸声频率向低频移动（2线）；图g：穿孔板吸声结构，吸声频带很窄；图h：穿孔板背衬纤维布，吸声频带有一定提高；图i：多层穿孔板，吸声效果较好，频带较宽。吸声设计程序根据声源特性估算受声点的各频带声压级确定各吸声面的吸声系数了解环境特点，选定噪声控制标准计算各频带所需吸声减噪量计算室内应有的吸声系数确定受声点允许的噪声级和各频带声压级选择合适的吸声材料(1)确定吸声处理前室内的噪声级和各倍频带的声压级并了解噪声源的特性，选定相应的噪声标准；(2)确定降噪地点的允许噪声级和各倍频带的允许声压级，计算所需吸声降噪量∆Lp；(3)根据降噪量值，计算吸声处理后应有的室内平均吸声系数α2；(4)由室内平均吸声系数α2和房间可供设置吸声材料的面积，确定吸声面的吸声系数；(5)由确定吸声面的吸声系数，选择合适的吸声材料或吸声结构、类型、材料厚度、安装方式等。【例】尺寸为14m×10m×3m，体积为420m3，面积为424m2的控制室内有一台空调，安装在10m×3m墙壁的中心部位，试通过设计计算使距噪声源7m处符合NR-50曲线。①记录控制室尺寸、体积、总表面积、噪声源的种类和位置等；②记录噪声的倍频程声压级测量值；③记录NR-50的各个倍频程声压级；④计算需要降噪量；⑤处理前混响时间的测量值，并计算出处理前平均吸声系数；⑥计算出处理后平均吸声系数；⑦参考各种材料的吸声系数，然后选材确定控制室各部分的装修。

【例】尺寸为14m×10m×3m，体积为420m3，面积为424m2的控制室内有一台空调，安装在10m×3m墙壁的中心部位，试通过设计计算使距噪声源7m处符合NR-50曲线。解：设计计算步骤见表【例】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。车间内配置有8～60t冲床40台，80t和160t冲床各1台。在车间内中央一点测定的噪声频率特性如图中曲线A所示，噪声频带较宽广，车间内总声压级达到95dB，干扰严重，试设计降噪方案。

图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，操作人员相互受其它冲床的干扰，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）由图可知，200Hz以上的频带噪声超过允许标准NR85曲线，其中以250、500、1000Hz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500Hz附近。（2）经测量，穿孔板共振吸声结构的吸声峰值位于500Hz附近，与设计要求基本相符。（3）采用穿孔板共振吸声结构，