吸声学时的资料

吸声学时的资料第1页/共115页在一般未做任何声学处理的车间或房间内，壁面和地面多是一些硬而密实的材料，如混凝土天花板、抹光的墙面及水泥地面等。如果我们在这种空旷的房间里讲话，会有什么现象呢？声音在房间里回荡，比平常响。原因是什么呢？问题的提出第2页/共115页这些材料与空气的持性阻抗相差很大，很容易发生声波的反射。若室内声源向空间辐射声波时，接收者听到的不仅有从声源直接传来的声音（称之为直达声），还会有从这些壁面反射回来的声音（称之为反射声）。反射声包括一次与多次反射形成的声音。通常将一次与多次反射声的合称为混响声。当两个声音到达人耳的时间差在50ms之内时，人耳就分辨不出是两个声音，室内恰好是这种情况。由于直达声与混响声的叠加，增强了接收者听到的噪声强度。同一机器在室内时，常感到比在室外响得多；列车通过隧道时，声音也要响很多。第3页/共115页在房间内表面装饰可以吸收声能的材料或结构，使其吸收掉部分入射声能，就能使反射声减弱。这时，接收者听到的只是直达声和已减弱的混响声，总噪声级得到了降低。吸声降噪原理第4页/共115页能够吸收较高声能的材料或结构称作吸声材料或吸声结构。利用吸声材料和吸声结构吸收声能以降低室内噪声的办法称作吸声降噪，通常简称吸声。吸声处理一般可使室内噪声降低约3～5dBA，使混响声很严重的车间降噪约6～10dBA。吸声是一种最基本的减弱声传播的技术措施。第5页/共115页6.1吸声系数和吸声量6.1.1吸声系数αErEtEa图6-1声传播示意图Ei声源接受者第6页/共115页α值在0～1之间。α＝0，表示声能全反射，材料不吸声；α＝1，表示声能全部被吸收，无声能反射。α值愈大，材料的吸声性能愈好。通常，α>0.2的材料方可称为吸声材料。吸声系数α的大小与吸声材料本身的结构、性质、使用条件、声波入射的角度和频率有关。α与入射声波的频率关系很大，因此吸声材料或吸声结构的吸声性能常取用125、250、500、1000、2000、4000Hz六个中心频率下的吸声系数来表征。如表6-1，表6-2。第7页/共115页第8页/共115页6.1.2吸声系数的测量混响室法把被测吸声材料(或吸声结构)按一定的要求放置于专门的声学试验室——混响室中进行测定。将吸声材料(或吸声结构)放进混响室内，使不同频率的声波以相同机率从各个角度入射到材料(或结构)的表面，然后根据混响时间的变化来确定材料(或结构)的吸声性能。用此方法所测得的吸声系数，称为混响室吸声系数或无规入射吸声系数，记作αT。这种测量方法与吸声材料在实际应用中声波入射的情况比较接近。第9页/共115页混响声场和混响室混响声场有两种含义：第一种是指扩散声场。（扩散声场是指空间各点声能密度均匀，从各方向到达某一点的能流率相同，并且由各方向到达的声波相位是无规的）另一种是指声源在室内稳定地辐射声波时，室内声场在离声源某个距离外，混响声比较均匀的区域。第10页/共115页具有扩散声场的实验房间就是混响室。它是吸声很小，混响时间很长。第11页/共115页混响室的体积比较大(一般大于180m3，壁面坚实、光滑具有良好的声反射特性，在测量的声音频率范围内反射系数大于0.98。所有混响室的侧壁都是声反射并且反平行的，这样声音就可以很好的分布至整个空间

。混响室第12页/共115页第13页/共115页第14页/共115页第15页/共115页驻波管法将被测材料置于驻波管的一端，从驻波管的另一端向管内辐射平面波，声波垂直入射到材料表面，部分吸收，部分反射。反射的平面波与入射波相互叠加产生驻波，波腹处的声压为极大值，波节处的声压为极小值。第16页/共115页利用探管可测出声压的极大值pmax和极小值pmin。

pmax和pmin之比称为驻波比。驻波比n与反射系数r和法向吸声系数(或驻波管吸声系数）α0的关系为:第17页/共115页驻波管法比混响室法简单方便，但所得的数据与实际情况相比有一定误差。混响室法和驻波管法测得的吸声系数可按下表进行换算。第18页/共115页6.1.3吸声量吸声系数反映某一材料在某一频率下的吸声性能，材料实际吸收声能的多少，除了与材料的吸声系数有关外，还与材料表面积大小有关。吸声材料的实际吸声量用A表示：A=Sα单位：m2-赛宾若50m2的某种材料，在某频率的吸声系数为0.2，则该频率下的吸声量应为10m2-赛宾。它的吸声能力与吸声系数为1面积为10m2的吸声材料相同。第19页/共115页如果房间的各内壁面材料不同，则房间内壁在某频率下的吸声量A为：若房间中有敞开的窗，而且其边长远大于声波的波长，则入射到窗户上的声能几乎全部传到室外，不再反射回来。这敞开的窗，即相当于吸声系数为1的吸声材料。房间中的其他物体如家具、人等等，也会吸收声能，也应考虑这些物体的吸声。第20页/共115页6.2多孔吸声材料①无机纤维材料，如玻璃棉、岩棉及其制品。②有机纤维材料，如棉麻植物纤维及木质纤维制品。③泡沫材料，如泡沫塑料和泡沫玻璃、泡沫混凝土等。④吸声建筑材料，如膨胀珍珠岩、微孔吸声砖等。第21页/共115页玻璃棉是以石英砂、长石、硅酸钠、硼酸等为主要原料，经高温熔化制得小于2mm的纤维棉状，再经高温定型制造出各种形状规格的产品，可生产为玻璃卷毡，玻璃棉板，玻璃棉管，应用于彩钢房顶、风道、建筑吊顶、保温管道等。第22页/共115页超细玻璃棉超细玻璃棉体质轻、导热系数低、热绝缘和吸声性能好、耐腐蚀、耐热、抗冻、抗震、不怕虫蛀、不刺皮肤、并具有良好的化学稳定性，而且施工方便，是一种轻质、高效、耐久、经济的工业保温材料。

用途：广泛应用于飞机、列车、轮船、石油化工、机械、冶金、水电、医疗器械、国防军工等工业部门作设备容器、大小罐塔、冷热管道、烘炉烘房、烘箱、电冰箱、干燥箱、冷冻机、制氧机、热风机、恒温室、空调系统、厂房屋面、外墙、柄板等各项工程的吸声减噪、绝缘保温，还广泛用于电子仪表、半导体元件、空气过滤器、气体净化等各方面。第23页/共115页岩棉岩棉制品是以玄武岩为主要原料，经高温熔融后，由高速离心设备制成无机纤维,同时均匀加入一定比例的粘结剂、防尘油、硅油，然后根据用户不同要求，制成岩棉板、岩棉管壳等不同产品。技术特性：1、保温性能、机械性能、防火性能良好。2、酸度系数高，具有更好的化学稳定性及纤维耐久性。3、具有良好的吸音特性。应

用：广泛应用于石油、化工、冶金、纺织等各工业锅炉及设备管道的保温。也用于建筑行业的隔墙、吊顶、及内外墙的保温和吸音。

第24页/共115页加气混凝土第25页/共115页

第26页/共115页膨胀珍珠岩是由酸性火山玻璃质熔岩(珍珠岩)经破碎，筛分至一定粒度，再经预热，在14000C以上高温延时烧结而制成的一种白色或浅色的优质绝热保温材料。其颗粒内部是蜂窝状结构、无毒、无味、不腐、不燃、耐酸、耐碱。可以用不同的粘合剂制成不同性能的制品，其特点是容重轻、绝热及吸音性能好，具有吸附能力。第27页/共115页6.2.1吸声原理多孔材料内部具有无数细微孔隙，孔隙间彼此贯通，且通过表面与外界相通，当声波入射到材料表面时，一部分在材料表面上反射，一部分则透入到材料内部向前传播。声传播过程中，引起孔隙中的空气质点振动，由于空气本身的粘滞性和空气与孔壁及纤维之间的摩擦作用，就将声能转变为热能而耗散掉。同时孔隙中的空气和孔壁与纤维之间的热传导而引起的热损失也是声衰减的原因。第28页/共115页注意：吸声材料≠隔声材科。吸声材料质轻柔软、多孔、透气性好，可使入射的声能不断深入到材料中去，进而转化为热能而消耗掉。隔声材料是把声音隔绝开来，不让声波透过，它要求材料密实厚重，隔声材料的吸声能力是次要的。第29页/共115页轻质闭孔材料≠吸声材料如聚苯乙烯是多孔轻质材料，由于表面无孔，内部互不连通，不能起吸声作用，故不是吸声材料，只能作为保暖、隔热、包装材料使用。而聚氨酯泡沫塑料具有吸声材料的特性，因此它是良好的吸声材料。表面粗糙或凹凸不平的材料≠吸声材料如拉毛粉刷，因为拉毛粉刷同样是表面无孔，也非多孔材料，仅能在建筑中作为装饰使用。第30页/共115页6.2.2影响多孔吸声材料吸声性能的因素一、入射声波吸收高频声效果好，常用于高中频噪声的吸收。声波为低频时，激发微孔内空气与筋络的相对运动少，摩擦损失小，因而声能损失少；高频声容易使之快速振动，从而消耗较多的声能。第31页/共115页二、材料内在因素材料中的空气流阻它是多孔吸声材料本身透气性的一个物理参数，即声波引起空气振动时，空气通过材料的难易程度。为了定量描述，使用单位面积流阻，即微量空气稳定地流过材料时，材料表面的静压差与流速之比，单位是Pa·s/m。6.2.2影响多孔吸声材料吸声性能的因素第32页/共115页流阻的大小，一般与材料内部微孔多少、大小、互相连通的程度等因素有关。一般薄而稀疏的材料，流阻很低吸声就差，闭孔、轻质的多孔材料，流阻很高，吸声作用很小，甚至没有对于一定厚度的多孔材料有一个相应合理的流阻值。材料流阻过低或过高的，吸声系数较小，如图所示：一般具有较高吸声系数的吸声材料，其流阻在10～103Pa·s/m6.2.2影响多孔吸声材料吸声性能的因素第33页/共115页孔隙率是指多孔材料的空气体积与材料总体积之比，常用百分数表示。一般多孔吸声材料的孔隙率高达70％，多达90％左右。结构因数在多孔材料吸声作用的理论研究中，将材料间隙作为毛细管沿着厚度方向纵向排列的模型，但实际上多孔材料的间隙形状和排列是很复杂的。为了使理论和实际相符合，考虑一项修正系数，这就是结构因数。通常其数值多在2～l0的范围内，有时可达到25，当毛细方向杂乱分布时，结构因数是3。一般玻璃棉取2～4。木丝板取3～6，聚氨酯泡沫塑料取为2～8。6.2.2影响多孔吸声材料吸声性能的因素第34页/共115页材料的容重容重是指吸声材料的单位体积重量，单位是kg/m3。改变材料的容重，可以间接地控制材料的内部微孔尺寸。容重增加时，材料孔隙率相应降低。吸声频谱曲线向低频方向移动，如右图，图中给出5cm厚超细玻璃棉不同容重时吸声频谱曲线。6.2.2影响多孔吸声材料吸声性能的因素第35页/共115页理论分析与实践结果表明：在一定条件下各种材料的容重均存在一个最佳值．例如：超细玻璃棉取15～25kg/m3；玻璃纤维取100kg/m3左右；矿渣棉取120kg/m3左右。6.2.2影响多孔吸声材料吸声性能的因素第36页/共115页三、构造和安装使用方面因素材料厚度随材料厚度加大，高频吸收并不增加，只是低频吸声系数加大，如图所示，四种不同厚度的材料吸声特性的比较。6.2.2影响多孔吸声材料吸声性能的因素第37页/共115页当材料厚度增加一倍，频谱曲线向低频方向移动一个倍频程。在实际应用中:多孔吸声材料的厚度一般取30～50mm就够了，如需提高低频的吸声效果，厚度可取50～100mm，必要时也可以大于100mm,再大就不太经济了。工程应用上，推荐几种多孔材料的厚度是：超细玻璃棉50～100mm泡沫塑料25～50mm木丝板20～50mm软质纤维板13～20mm毛毡4～5mm

6.2.2影响多孔吸声材料吸声性能的因素第38页/共115页背后空腔的影响在实际应用中，常在多孔材料背面留有一定深度的空腔，这就相当于增大了材料的有效厚度，可以改善低频噪声的吸声效果。实践证明：当空腔厚度近似于入射声波的l/4波长时，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。实用时，过厚不切实际，过薄对低频声不起作用。故常取腔深为5～10cm。天花板上的腔深可视实际需要及空间大小选取更大的距离。6.2.2影响多孔吸声材料吸声性能的因素第39页/共115页材料表面钻孔的吸声效果6.2.2影响多孔吸声材料吸声性能的因素在吸声板面上钻些不穿透的深洞或开一些狭槽，使暴露在声场中的总吸声面积增大。可以提高吸声效果。一般钻孔的深度为材料厚度的2/3或3/4，孔径为6～8mm，钻孔面积小于l0％。且不要求穿透。钻孔板可以加工成不同的花纹，对建筑安装设计有较好的效果。第40页/共115页油漆和喷浆油漆、粉刷对于材料吸声都有不利的影响。6.2.2影响多孔吸声材料吸声性能的因素第41页/共115页温、湿度的影响温度升高会使材料的吸声性能向高频方向移动，温度降低则向低频方向移动。湿度增大，使吸声系数下降，而且是先从高频开始，因此对于湿度较大的车间或地下建筑的吸声处理，应选用吸水量较小的耐潮多孔材料，如防潮超细玻璃棉毡和矿棉吸声板等。气流及其他特殊使用条件的影响6.2.2影响多孔吸声材料吸声性能的因素第42页/共115页有护面的多孔吸声结构6.2.3多孔吸声材料吸声结构它的构造主要是由骨架、护面层、吸声层等构成。钢板网/袋装吸音棉1234第43页/共115页骨架常用木筋、角钢或薄壁型钢，其规格大小视吸声结构面积大小而定。吸声层一般采用超细玻璃棉、矿棉毡等多孔材料，厚度取5～10cm，由于多孔吸声材料多是松散的，为防止其脱落，一般用玻璃布、细布等透气性好的织物先把它包起来，做成棉胎状。护面材料主要有穿孔护面钢板，钢板拉网，金属丝网等。6.2.3多孔吸声材料吸声结构第44页/共115页使用穿孔钢板、胶合板、塑料板或硬质纤维板等做穿孔护面板，穿孔率在不影响板材强度的条件下尽可能加大，一般要求穿孔率不小于20％，孔的形状大小不起主要作用，目前噪声控制工程中常用护面板的孔径为6mm，8mm，孔心距为11，18，20cm。如果室内噪声是低频性或出现低频峰值时。则可设计采用穿孔率低于5%的穿孔护面板，以便有针对性地吸收低频噪声。6.2.3多孔吸声材料吸声结构第45页/共115页2.空间吸声体空间吸声体就是把有罩面的多孔材料吸声结构做成各种形状的单元体。6.2.3多孔吸声材料吸声结构空间吸声体七彩吸声棒第46页/共115页第47页/共115页南京艺术学院音乐厅

6.2.3多孔吸声材料吸声结构第48页/共115页

深圳职业技术学院多功能报告厅第49页/共115页6.2.3多孔吸声材料吸声结构空间吸声体适用于大面积、多声源、高噪声车间，如织布、冲压钣金、冷作车间、总装试车车间，以及大型空气动力站房等场合。第50页/共115页3.吸声尖劈吸声原理是利用特性阻抗逐渐变化，由尖劈端面特性阻抗接近于空气的特性阻抗，逐渐过渡到吸声材料的特性阻抗，这样吸声系数最高。6.2.3多孔吸声材料吸声结构第51页/共115页吸声尖劈的长度l大约等于所需最低吸声频率波长的l/4，其吸声系数可达0.99，几乎吸收全部入射的声能，如果要求不高，尖劈可适当短些。尖劈的底部宽度多在20cm左右，尖劈的长度可取80～100cm，这样最低截止频率可达70～100Hz6.2.3多孔吸声材料吸声结构第52页/共115页自由声场和消声室、半消声室自由声场是只有直达声而没有反射声的声场。消声室是指一个具有自由声场的房间或者声吸收特别大的房间。在这种房间内，只有来自声源的直达声，没有各个障碍物的反射声，也没有来自室外的环境噪声。第53页/共115页消声室为了使室内情况接近自由声场，室内六个表面都应该敷设吸声系数特别高的吸声结构，在使用频率范围内吸声系数应该大于0.99。对于消声室内的吸声结构，最常用的是尖劈。铺在地面尖劈的上方应该装设水平的钢绳网，以便放置试件并可在房间内走动。第54页/共115页在一般消声室的基础上，利用镜面反射原理，可以设计半消声室。例如在一个矩形房间内，只在五面用尖劈作吸声处理，另一面为镜面，通常是将地板用瓷砖或水磨石铺面以形成镜面，使该房间在结构上相当于高度增大一倍的消声室的一半，故称为半消声室。第55页/共115页

国家体育总局游泳训练馆第56页/共115页福建省晋江市祖昌体育馆第57页/共115页福建省晋江市游泳馆第58页/共115页6.3共振吸声结构利用共振原理做成的吸声结构称作共振吸声结构。大致可分为三种类型：薄板共振吸声结构、穿孔板共振吸声结构与微穿孔板吸声结构。主要适用于对中、低频噪声的吸收。第59页/共115页6.3.1薄板共振吸声结构1.构造2.吸声机理当声波入射到薄板上，使其被激振，由于板后空气层的弹性、板本身具有的劲度与质量，薄板就产生振动，并发生弯曲变形。由于板的内阻尼及板与龙骨间的摩擦，将振动的能量转化为热能，从而消耗声能。当入射声波的频率与板系统的固有频率相同时，便发生共振，板的弯曲变形最大，振动最剧烈，声能也就消耗最多。第60页/共115页3.薄板共振吸声结构的共振频率参数确定：K:薄板振动系统的劲度决定于板、空气层以及安装的状况。板越薄，龙骨间距越大．板的劲度越小，此时空气的劲度起主要作用。由声学原理知空气的体积弹性模量为ρ0

c2，空腔厚为h的空气层劲度应为K＝ρ0

c2/hM:单位面积板的质量，即板的面密度m。6.3.1薄板共振吸声结构第61页/共115页共振频率近似计算式:式中:c——声速，m/s；

ρ0——空气密度，1atm时干空气的密度1.293kg/m3；

m——板的面密度，kg/m2

h——板后空气层厚度，m。6.3.1薄板共振吸声结构第62页/共115页讨论：增大m或h，均可使f0下移；反之f0上移。实用中，薄板厚度通常取3～6mm，空气层厚度一般取3～10cm，共振频率多在80～300Hz之间，故通常用于低频吸声。吸声频率范围窄，吸声系数不高，约在0.2～0.5之间。吸声性能改善：若在薄板与龙骨的交接处放置增加结构阻尼的软材料，如海棉条，毛毡等，或在空腔中适当悬挂矿棉、玻璃棉毡等吸声材料，可使薄板共振结构的吸声性能得到明显改善。组合不同单元大小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，可以展宽吸声频带。6.3.1薄板共振吸声结构第63页/共115页第64页/共115页6.3.2穿孔板共振吸声结构在薄板上穿以小孔，在薄板与刚性壁之间留一定深度的空腔，所组成的吸声结构为穿孔板共振吸声结构。第65页/共115页1.单孔共振吸声结构又称作“亥姆霍兹”共振吸声器或单腔共振吸声器。6.3.2穿孔板共振吸声结构单孔共振吸声结构l第66页/共115页吸声机理6.3.2穿孔板共振吸声结构单孔共振吸声结构l声顺声质量MKM声阻第67页/共115页单孔共振吸声结构共振频率式中：S——小孔截面积，m2；

V——空腔体积,m3；

lk——小孔有效颈长，m；若小孔为圆形：

6.3.2穿孔板共振吸声结构单孔共振吸声结构l当空腔内壁贴多孔吸声材料时：第68页/共115页2.穿孔板共振吸声结构吸声机理穿孔板共振吸声结构，实际是单孔共振器的并联组合(图6-6)，其吸声机理同单孔共振结构。6.3.2穿孔板共振吸声结构第69页/共115页穿孔板共振吸声结构共振频率如果薄板上孔均匀分布且孔大小相同，则每一小孔占有的空腔体积相同，故穿孔板结构的共振频率应与其单孔共振体相同。6.3.2穿孔板共振吸声结构第70页/共115页P——穿孔率6.3.2穿孔板共振吸声结构SFh穿孔板共振吸声结构共振频率第71页/共115页讨论：板的穿孔面积越大，吸声的频率越高；空腔越深或板越厚，吸声的频率越低。一般穿孔板共振吸声结构主要用于吸收低、中频噪声的峰值，吸声系数约为0.4～0.7。穿孔板吸声结构的吸声带宽较窄，通常仅几十赫到200、300Hz。6.3.2穿孔板共振吸声结构第72页/共115页f

αα/2f0Δf设在共振频率f0处的最大吸声系数为α,则在f0左右能保持吸声系数为α/2的频带宽度Δf为吸声带宽。吸声系数高于0.5的频带宽度Δf可依下式估算：第73页/共115页穿孔板吸声性能改善(1)穿孔板孔径取偏小值，以提高孔内阻尼；(2)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；(3)在穿孔板后面的空腔中填放一层多孔吸声材料；(4)组合不同穿孔率、不同尺寸（孔径、板厚、腔深）的穿孔板结构。其吸声系数有的可达0.9以上，吸声带宽达2～3个倍频程。6.3.2穿孔板共振吸声结构第74页/共115页3.穿孔板共振吸声结构设计通常是根据对噪声的频谱分析，确定出需要的共振频率；根据可供选用的材料，现场空间条件并参考经验数值选定孔径、腔深，最后求取穿孔率P、孔距B；工程上一般取板厚为2～5mm，孔径为2～10mm，穿孔率为1％～10％，腔深以l00～250mm为宜。有时一次不能得到合适的参数，还需要重新选择与设计。6.3.2穿孔板共振吸声结构第75页/共115页例6-1已知某车间内，设备噪声的频率特性在360Hz附近出现一峰值，为降低该频率的噪声，现拟选用4mm厚的三合板制做穿孔板共振吸声结构，空腔厚度允许有10cm，试设计该结构的其它主要参数。f0＝360Hzl=4mmh=10cm6.3.2穿孔板共振吸声结构第76页/共115页解：1.连线f0＝360Hz、h=10cm交参考轴J于Z点；2.根据孔径的经验值(

2～10mm)选定孔径为5mm，则有效颈深lk=l+0.8d=8mm，连线lk与Z点，交P轴于0.035穿孔率P＝3.5%，符合经验值（1％～10％）要求。3.计算孔间距B4.实验室测定吸声系数，根据减噪量确定敷设面积Zf0＝360Hzl=4mmh=10cm第77页/共115页6.3.3微穿孔板吸声结构马大猷教授于60年代研制成了金属微穿孔板吸声结构。结构在厚度小于1mm的金属薄板上，钻出许多孔径小于1mm的小孔(穿孔率为1％～4％)，将这种孔小而密的薄板固定在刚性壁面上，并在板后留以适当深度的空腔，便组成了微穿孔板吸声结构。薄板常用铝板或钢板制做．第78页/共115页吸声机理吸声特性（表6-5）6.3.3微穿孔板吸声结构第79页/共115页第80页/共115页何立燕,徐颖,陈幸幸,陈挺,侯宏——

“孔中介质对厚微穿孔板吸声性能的影响”

《噪声与振动控制》2009

Vol.29

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36-38摘要

典型的微穿孔板为孔径与板厚均小于1mm的金属或塑料板，这些极薄的板材因其强度低，通常不适用于民用，也因此使微穿孔板这一良好的吸声共振结构的应用范围受到局限。本文以厚度为10mm的环氧树脂基厚微穿孔板为研究对象，分别选择空气、水、聚乙烯醇、羊毛纤维作为孔中介质，用阻抗管法测量吸声系数，研究各种介质对微穿孔板吸声性能的影响。结果发现，通过在孔中加入纤维材料可以在一定程度上弥补因材料厚度增加而导致的吸声性能的减弱。当平均每孔中穿入53根羊毛纤维，后空腔深度为20mm时，厚微穿孔板共振吸收频率为956Hz，峰值吸声系数可达0.94。有效吸声频带范围为612Hz～1600Hz以上。第81页/共115页6.3.4薄塑盒式吸声体第82页/共115页6.4室内声场及降噪1.基本概念扩散声场：（扩散声场是指空间各点声能密度均匀，从各方向到达某一点的能流率相同，并且由各方向到达的声波相位是无规的）；扩散声场是室内声场的极端化。但为简化讨论，下面的基本概念与公式都建立在室内声场是扩散声场的基础上。第83页/共115页平均自由程单位时间内，声波在房间边界面上两次相邻反射间走过路程的平均值称为平均自由程。当声速为c时，由上式得声波在房间内传播一个平均自由程所需的时间T为:单位时间内，声波在壁面上反射的次数n则为:在t秒时间内的总反射次数为:第84页/共115页平均吸声系数第85页/共115页二、室内稳态声场的形成当声源在室内持续稳定地辐射声能时：一方面由于声波被限制在房间内传播，室内声能逐渐增加，使声能密度逐渐增大；另一方面，由于空气与壁面的吸声作用，声能又不断被吸收，而且，声能密度愈大，被吸收掉的声能愈多（入射声能E增加，吸收声能αE也增加）。第86页/共115页随着声能密度的增加，被吸收的声能也增加，但可供积累的声能则愈来愈少，声能密度随时间的增加相应愈来愈慢；直到某一时刻，声源单位时间提供的声能等于单位时间内被吸收掉的声能时，声能密度就不再增加，室内声场就达到稳定状态，形成稳态声场。第87页/共115页从理论讲，达到稳态声场的时间需无限长；实际上，一般只至1-2s就可接近稳态声场。0.51.01.52.02.5图中1过程为增长过程，2为稳态过程。第88页/共115页三、室内稳态声场的衰减室内形成稳态声场后，突然关闭声源，使其停止发声，但由于混响声的存在，室内声音并不会马上消失，而是还要存在一段时间。在这段时间内，出于壁面及空气的吸收，声能密度逐渐衰减，直到为零。这个过程称为混响过程。图中a线室内吸声状况差，衰减慢；b线室内吸声状况一般；c线室内吸声状况好，衰减很快。混响过程的快慢影响室内音质效果第89页/共115页室内稳态声场的衰减假定室内形成稳态声场时，室内平均声能密度为那么，声源关闭t时间后，室内平均声能密度为多少呢？假设先不考虑空气的吸收声音经第1次反射后,平均声能密度降低为声音经第2次反射后,平均声能密度降低为声音经第n次反射后,平均声能密度降低为在t秒时间内的总反射次数为t时间后室内平均声能密度为第90页/共115页室内稳态声场的衰减考虑空气吸收室内声能密度因空气吸收呈指数规律衰减。设声波经过时间t后传播的距离为x＝ct，可得经壁面与空气吸收后的声能密度为:第91页/共115页室内稳态声场的衰减第92页/共115页四、混响时间W.C.赛宾研究发现：声源停止后，声衰减速率对室内音质有极为重要的意义。混响时间：当室内声场达到稳态后，声源突然停止发声，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T60，单位为秒。第93页/共115页混响时间室温293K（20℃）时，c=344m/s当室内声音频率低于2000Hz，μ值很小，可以忽略不计；若此时<0.2，则第94页/共115页例某混响室的容积为94.5m3，各壁面皆为混凝土，总面积为127.5m2，试估计250Hz和4000Hz时的混响时间，设空气温度为293K，相对湿度为50％。第95页/共115页利用“赛宾公式”根据厅堂内所使用的不同吸声材料的吸声系数，分别计算出125HZ、250HZ、500HZ、1KHZ、2KHZ、4KHZ六个频率点上的混响时间：T60=0.161V/A式中，T60为混响时间，单位为S（秒）；V为吸声材料的表面积；A为吸

声量第96页/共115页五、室内稳态声场1.直达声场在距声源中心r米处的直达声场声能密度为：对于指向性因数为Q的点声源(声源声功率为W)，在某接收点r处声强声能密度与声强的关系为（直达声场+混响声场）第97页/共115页2.混响声场从前面知道：室内声场达稳态时，每秒钟由声源提供的声能等于被吸收的声能，即W-1次反射吸收声能=

2次反射吸收声能＋…＋n次反射吸收声能W=1次反射吸收声能＋2次反射吸收声能＋…＋n次反射吸收声能单位时间由声源提供的混响声能单位时间被吸收的混响声能第98页/共115页单位时间被吸收的混响声能设室内声