噪声控制技术第七章

噪声控制技术第七章第1页，共28页，2023年，2月20日，星期五室内噪声的来源：通过空气传来的直达声室内各墙壁面反射回来的混响声第2页，共28页，2023年，2月20日，星期五室内混响声对环境的影响：混响使室内噪声级增加，如一列火车进入隧道以后的噪声级比行驶在空旷的野外可高出5-10dB;混响对听觉的干扰；第3页，共28页，2023年，2月20日，星期五一、吸声材料多孔性吸声材料（针对高频噪声控制）材料特征：内部有许多小孔，并与材料表面相通，具有通气性。吸声机理：声波投射到多孔材料表面时，部分投入的声波与纤维或颗粒表面产生内摩擦（摩擦力来自空气的压缩、膨胀），部分声能转变成热能，从而使声音的能量减小。第4页，共28页，2023年，2月20日，星期五多孔性吸声材料分类：无机纤维（如玻璃棉、岩棉等）有机纤维（如植物纤维、木质纤维等）泡沫材料（如泡沫塑料、泡沫混凝土等）吸声建筑材料（如微孔吸声砖）第5页，共28页，2023年，2月20日，星期五共振吸声结构（针对低频噪声控制）材料特征：薄膜或薄板表面穿孔吸声机理：应用共振原理1）声音与薄板（薄膜）固有频率产生共振2）声音与板后空腔气室空气产生共振第6页，共28页，2023年，2月20日，星期五共振吸声结构的分类微穿孔板吸声结构（小于1mm微孔）穿孔板共振吸声结构（共振腔结构）薄板或薄膜吸声结构（材料本身产生共振）第7页，共28页，2023年，2月20日，星期五二、吸声特性的描述1）吸声系数：a代替τI当a＝0时，无吸声当a＝1时，完全吸收，无声能反射第8页，共28页，2023年，2月20日，星期五1）吸声系数a是频率的函数，为研究问题方便，常用中心频率为125，250，500，1000，2000，4000Hz的吸声系数的平均值，称为平均吸声系数第9页，共28页，2023年，2月20日，星期五2）吸声量：A：材料的总吸声量Si：材料i的吸声表面积(m2)可推知，吸声量A的单位是m2第10页，共28页，2023年，2月20日，星期五2）驻波管法基于振幅合成,产生驻波时:驻波比n波腹：波节：三、吸声系数的测量1)混响室法（第四节中详细讲）第11页，共28页，2023年，2月20日，星期五声强系数与声压系数之间为平方关系，即：由于a代替τI得到：第12页，共28页，2023年，2月20日，星期五比较两种吸声测量方法可知：基于声音传播方向的无规则性，混响室法测得的吸声系数更接近材料的实际应用环境；但测定吸声系数较困难，两种方法测定的吸声系数可以进行换算（书中121页，表7-1）。第13页，共28页，2023年，2月20日，星期五第二节多孔材料的吸声机理和影响吸声性能的因素第14页，共28页，2023年，2月20日，星期五一、吸声机理由于当Zsm（材料声阻抗率）与ρc相等时，a＝1，说明材料将声音完全吸收，但在实际应用中不可能。理想吸声材料要求其声阻抗率接近于空气的特性阻抗率。压缩、膨胀、摩擦、产热降低声音能量第15页，共28页，2023年，2月20日，星期五二、影响吸声性能的因素材料的厚度材料的密度材料层于刚性面间的空气层护面层（多应用于多孔疏松材料）空间吸声体（室内悬挂吸声体）第16页，共28页，2023年，2月20日，星期五A：材料厚度多孔材料对高频率声音吸声效果明显，即在高频区吸声系数较大；多孔材料对低频率声音吸声效果差，即在低频区吸声系数较小；随着材料厚度的增加，吸声最佳频率向低频方向移动；厚度每增加1倍，最大吸收频率向低频方向移动一个倍频程；材料厚度（最佳吸收频率下的波长）当声音频率大于500Hz时，吸声系数与厚度无关。第17页，共28页，2023年，2月20日，星期五B：材料密度（容重）随着材料密度的增大，最大吸收系数amax向低频方向移动.第18页，共28页，2023年，2月20日，星期五C：空气层即：材料层与刚性面间的空气层；当空气层厚度d=1/4λ时，吸声系数a最大；对于低频率声音来说，λ较大，空气层厚度也要加大，在工程上增加空气层厚度不太合适(对于房顶可适当增加空气层的厚度)，一般5-10cm。第19页，共28页，2023年，2月20日，星期五D：护面层多孔材料疏松，无法固定，不美观，需表面覆盖护面层，如护面穿孔板，织物或网纱等；穿孔率（P），即穿孔总面积与未穿孔总面积的比值，穿孔率越大，对中高频率声音吸收效果越好，穿孔率越小，对低频吸收效果越好。第20页，共28页，2023年，2月20日，星期五穿孔率的计算：1）当圆孔为正方形排列时2）当孔为等边三角形排列时第21页，共28页，2023年，2月20日，星期五3）当孔为平行狭缝时穿孔率计算：第22页，共28页，2023年，2月20日，星期五E：空间吸声体即：将吸声体悬挂在室内对声音进行多方位吸收；吸声体投影面积与悬挂平面投影面积的比值约等于40％时，对声音的吸声效率最高；该法节省吸声材料，对工厂、企业的吸声降噪比较适用。第23页，共28页，2023年，2月20日，星期五第二节共振吸声结构分类与吸声原理一、共振吸声结构分类薄板或薄膜共振吸声结构单空腔共振吸声体穿孔薄板共振吸声体第24页，共28页，2023年，2月20日，星期五1）薄板（膜）共振吸声结构基于空气的体积弹性量为ρc2

假设空腔厚为L，则弹性系数根据弹簧振子共振频率代入得到：其中：M：薄板面密度,Kg/m2L:空腔厚度，cmf:Hzρ:空气密度第25页，共28页，2023年，2月20日，星期五薄板共振吸声结构的应用范围：薄膜吸声结构的共振频率通常在200-1000Hz范围，最大吸声系数约为0.3-0.4，一般作为中频范围的吸声材料。当薄板固定在刚性面骨架上时，薄板和板后的封闭空气层，也构成振动系统，其共振频率按书中P.128－7-8公式计算，其中K与板的弹性、骨架构造、安装情况有关。第26页，共28页，2023年，2月20日，星期五2）单腔共振吸声体共振吸收频率：其中：S：孔面积，m2V：空腔体积，m3t：孔深度，mδ：孔口修正量，mt+δ为有效颈长，对于直径为d的圆孔，δ＝πd/4第27页，共28页，2023年，2月20日