武理工噪声控制工程讲义07隔声技术

~~~~~~~~~~~~丝 ~~~~~~~~~~~~丝 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~丝~~~~~~~~~~~~丝7隔声技术~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~丝本章提要应用隔声构件将噪声源和接受者分开，在噪声的传播途径中降低噪声污染的技术称隔声。利用设计和合理选择隔声处理的方式和结构，采取声屏障、隔声罩、隔声间等隔声措施，能降低噪声20~50dB(A)。本章主要学习隔声原理(包括单层墙和双层墙的隔声原理)、声屏障、隔声罩、隔声间等结构和隔声性能，隔声降噪量的计算、隔声构件的设计等。为了控制空气声的传播，利用墙体、门窗、隔声罩、屏等构件，使噪声在传播途径中受到阻挡，从而得到降低的过程称隔声。隔声是噪声控制工程中常用的主要技术措施之一。7.1隔声技术基础7.1.1声波的反射和透射系数7.1.1.1边界条件当平面波在空间传播到两种媒质的交界面时，一部分声波在原媒质中产生反射波，另一部分声波透射到界面另一侧的媒质中形成透射波，见图7.1所示。两媒质的交界面很薄，因而，两媒质中的声压在交界处连续，两媒质中的质元法向振动速度在交界处也是连续的。令两种媒质中的声压、法向振动速度分别为p1、p2、u1、u2，则在交界面处有：这叫做边界条件。若入射波为pi，反射波为pr，透射波为pt，两种媒质的特性阻抗分别用Z1、Z2表示，则在交界面，即x=0处，根据边界条件有：p1=pi+pr=picosol+prcosolp2=pt=ptcosolpi+pr=pt同理可得：或图7.1平面声波的反射和透射(7.1)ui+ur=ut=(7.2)7.1.1.2声压反射和透射系数声压反射系数rp为反射声压幅值与入射声压幅值之比。声压透射系数Tp为透射声压幅值与入射声压幅值之比。由式(7.1)和式(7.2)得：prZ2-Z1rp==piZ2rp==pt2Z2ppiZ2(7.3)(7.4)7.1.1.3声强反射和透射系数根据声强与声压的关系，可求出声强的反射系数r1、透射系数T1，即=·T=(7.5)(7.6)由以上分析可知，声波的反射和透射系数与入射声波、反射声波和透射声波的大小无关，仅与两种媒质的特性阻抗有关，而且声强反射系数和透射系数之和等于1，符合能量守恒定律。7.1.2单层隔声构件的隔声量单层隔声构件是指单层密实匀质的材料，如墙体、木板、石膏板、水泥板、金属板等。单层隔声结构由单层隔声构件组成，如隔声墙、隔声板等。评价隔声构件的性能有很多方法，不同的方法所得的隔声性能参数不同。本节重点介绍使用较多的评价量—隔声量。隔声量反映单层隔声构件即单层隔声结构的隔声能力。7.│.2.│单层隔声构件的声强透射系数若声波从媒质I透射到媒质Ⅱ后，又从媒质Ⅱ透射到另一侧媒质I中，见图7.2。设媒质I为空气，媒质Ⅱ为单层密实匀质构件，如墙体或板材。媒质Ⅱ的厚度为D。根据边界条件，在a.a!面，即x=1处有：piprpiprpip2rpi-prp2i-p2r图7.2平面声波正入射于分层介质时的反射和透射(7.8)2Z2(7.9)(7.9)根据式(7.8)~式(7.│1)，可得： (Z2-Z│)sin(o芒)·sinoDprZ│Z2℃2ppicosocos-(+)sin(o芒)·sinT=│-ī=47.││)(7.│2)Dcossin时对于一般固体构件，Z2≥Z│，则式(7.│2)可简化为：式中皿—固体构件的面密度，皿=βD(kg/m2)。声强透射系数T反映透射声能与入射声能的比值，T越小，声能越难透射，构件的隔声性能越好。透射系数是评价构件隔声性能好坏的重要指标。T值在0~1之间。7.1.2.2隔声量LTL隔声量又叫传声损失，是评价构件隔声性能的重要指标，用分贝数表征构件隔声能力的大小。其定义是：LTL=101g(7.14)对于单层构件，根据式(7.13)有：一般建筑物墙体属于重隔墙，即(О皿/2Z1)≥1，上式可写为：LTL=201g=201gf+201g皿-42(7.16)从上式可知，构件对声波的隔声能力与声波的频率和构件质量有关。由于隔声构件对不同频率的声波隔声量不同，常用从125~4000Hz范围内6个倍频程隔声量的算术平均值表示构件的隔声能力，称平均隔声量LTL，也可用从100~4000Hz范围内17个1/3倍频程隔声量的算术平均值表示平均隔声量。7.1.2.3经验公式使用式(7.6)的条件是在假定声波正入射，且不考虑构件的弹性。实际上，单层隔声构件的隔声性能，不仅与材料的面密度和声波频率有关，还与材料的劲度、阻尼声波的入射角有关。在实践中得出了下列经验公式：(1)声波频率在100~3150Hz范围内的平均隔声量为：LTL=14.51g皿+10(7.17)上式算得的平均隔声量与实测值很接近，见表7.1所示。(2)LTL=14.51gf+14.51g皿-26(7.18)上式给出的“等隔声”列线图见图7.3所示。(3)无规入射条件，且不考虑边界影响，则：LTL=181g皿+121gf-25(7.19)(4)取50~5000Hz范围内的几何平均值500Hz的隔声量作为其平均值，用LTL500表示。 (M>100│gk/2) (7.20)(7.21)表7.1式(7.17)计算结果与实测值比较构件名称面密度(│gk/2)实测倍频程(Hz)对应的隔声量(dB)测定计算L-TL-T1/4砖墙，双面粉刷1/2砖墙，双面粉刷1砖墙，双面粉刷1砖墙，双面粉刷4厚双层玻璃留120空气层150厚加气混凝土砌块墙，双面粉刷图7.3构件“等隔声”列线图(5)若M>200│gk/2时(7.22)(7.22)M≤200│gk/2时(6)近年证实，沿着隔声构件周围各部分的传声，构件的隔声效果有所下降，建议采用下式计算隔声量。LTgMgf*60(7.24)表7.2列出常用单层隔声结构的隔声量。表7.2单层围护结构的隔声能力(dB(A))结构材料厚度面密度(kg/m)倍频带几何平均频率(Hz)平均隔声能力632505001000200040008000灰)1/2砖1砖3/2砖2砖5/2砖220420620010004145454144454740444852554251555960485861656754646570706065657070606565707047535559.560钢筋混凝土板40mm50mmmmmm200mm300mm400mm800mm25040050075010002000—28—40444547.540434244.547.555404744505561445151586167.5415060596567.5704748556365697070535560—65697070—5560—656970704041.5485354586164凝土板)80mm95mm——28424448445342—42加气混凝土板240mm270—4251565452—49木丝板20mm—23262626262626.5胶合板3mm4mm5mm8mm2.43.246.4878920212021242523242527282627282725272726272926272920212324有加强肋，肋间的方格尺寸不大于1mx1m)0.7mm2mm3mm4mm5mm6mm8mm—7.823.431.246.862.478821222324262023252627282124272923252826284042414243444624262831.5323334平玻璃3mm6mm8.5————————————————24数层纸板20mm————————20普通木板(厚20mm，两面抹灰，并糊墙纸)60mm70————————面板条抹灰，木筋50mm×100mm，中距450mm)mm70————————7.1.3单层隔声构件的频率特性由式(7.16)可以看出隔声量与声波频率的关系，由于构件本身具有弹性，同时入射声波来自各个方向，所以实际情况要复杂得多。单层密实匀质板材的隔声频率特性曲线，见图7.4所示。按频率可分为3个区域：劲度和阻尼控制区(I)；质量控制区(Ⅱ)；吻合效应和质量控制延伸区图7.4单层均质墙的隔声频率特性曲线7.1.3.1劲度和阻尼控制区劲度和阻尼控制区包含劲度控制区和阻尼控制区。隔声构件有一个固有频率，当入射声波的频率与隔声构件本身的固有频率一致时，构件发生共振，此时入射声波的频率称共振频率，用f0表示。在共振区，隔声量达到最小。对一般由土建材料如砖、混凝土等构成的墙体，共振频率低于听阈，其影响不予考虑。对轻质板材构成的隔声结构，其共振频率在听阈频率范围内，必须考虑共振的影响。当声波频率低于构件的共振频率时，构件对声波的反应就像弹簧，其隔声量与K/f的比值成正比，K表示构件的劲度，f为声波频率，构件的隔声量与劲度成正比，因此称之为劲度控制区。在此区域内，构件的隔声量随频率的增加而减少，以每倍频程6dB的斜率下降。随着频率的增加，进入共振区，共振区的隔声量最小。共振区有一系列共振频率，对隔声量影响最大的是频率最低的两个频率，一个是基频，一个是谐波频率。作为隔声构件，共振区越小越好。共振区的大小与构件的原料、形状、安装方式和阻尼大小有关。对于同一种构件，阻尼越大，对共振的抑制越强，故称阻尼控制区。由上述分析可知，共振频率是很重要的量。对重质板材构成的隔声结构，其共振频率很低，一般不予考虑。对轻质板材构成的隔声结构，其共振频率为：式中cp—构件中纵波速度(m/s)，见表7.3所示。D—构件厚度(m)；a、b—构件长、宽(m)；m、n—任意正整数；fmn—构件的m、n阶固有频率(Hz)。当m、n取1时，最低共振频率为：表7.3几种材料中的纵波速度(7.25)(7.26)构件材料胶合板有机玻璃玻璃塑料铝镁合金钢cpms2.1x1031.9x1033.5x1035.1x1035.2x1037.1.3.2质量控制区随着声波频率提高，共振影响逐渐消失，这时在声波作用下，构件的隔声量受构件惯性质量影响，从式(7.16)可知，对同一频率的声音，面密度增加1倍，隔声量增加6dB。对同一构件，频率每升高1倍频程，隔声量也增加6dB。通常采用隔声结构控制噪声的传播，利用了构件的质量控制特性，这就是隔声技术中常用的“质量定律”。7.1.3.3吻合效应区声波频率继续提高，就进入吻合效应区。吻合效应是指当某一频率的声波以一定的角度投射到构件上时，入射声波的波长在板材上的投影刚好等于板材的固有弯曲波波长，即空气中声波在板材上的投影与板材的弯曲波相吻合，从而激发构件的固有振动，向构件另一侧辐射与入射波相同强度的透射声波，这时构件的隔声量明显下降。吻合效应的说明见图7.5所示，由图可知，发生吻合效应的条件是：bs(7.27)式中入b—构件弯曲波波长；入—空气声入射波波长；9—入射声波的入射角。由于sin9≤1，只有入b≥入时，才会发生吻合效应。对于一定频率，空气中的图7.5由平面声波激发的自由弯曲波声速为c，板材中弯曲波速度为cb，则产生吻合效应的条件是：sinE=(7.28)产生吻合效应的最低频率称为临界频率fc，即入b=入时的频率。临界频率的计算公式为：(7.29)fc=^=^(7.29)式中β—材料的密度(kg/m3)；E—材料的静态弹性模量(N/m2)；D—材料厚度(m)；c—声速(m/s)；M—材料的面密度(kg/m2)；B—材料的弯曲劲度(N·m)。常用建筑材料的密度和弹性模量见表7.4所示，其吻合频率可用图表示，见图7.6所示。表7·4常用建筑材料的密度和弹性模量材料名称密度(kg/m)弹性模量(N/m2)材料名称密度(kg/m)弹性模量(N/m2)钢铁软钢79002.lxl0ll颗粒板l0003.0xl09铸铁7900l.5xl0ll软质纤维板A400l.2xl09钢79002.lxl0ll软质纤维板B5007.0xl08铜9000l.3xl0ll石膏板0l.9xl09l54铝27007.0x1010石棉板19002.4x1010铅112001.6x1010石棉水泥平板18001.8x1010玻璃25007.1x1010柔质板19001.5x1010续表7.4材料名称密度(kg/m)弹性模量(N/m2)材料名称密度(kg/m)弹性模量(N/m2)普通钢筋混凝土23002.4x1010石棉珍珠岩板15004.0x108轻质混凝土13004.5x109水泥木丝板6002.0x108泡沫混凝土6001.5x109玻璃纤维增强塑料板15001.0x1010砖19001.6x1010氯化乙烯板14003.0x109砂岩23001.7x1010弹性橡胶950花岗岩27005.2x1010乙烯基纤维431.7x107大理石26007.7x1010氯乙烯泡沫771.7x107橡木01.3x1010氨基甲酸乙酯泡沫454.0x106杉木4005x109苯乙烯泡沫2.5x106胶合板600尿素泡沫7.0x105硬质板02.1x1097.1.4双层隔声结构单层隔声结构要提高隔声量，惟一办法是增加材料的面密度或厚度，即遵循“质量定律”。但实际上，结构质量增加1倍，隔声量仅提高几分贝。单纯依靠增加结构质量提高隔声效果，既浪费材料，隔声效果也并不理想。因此，常将夹有一定厚度空气层的两个单层隔声构件组合成双层隔声结构，实践证明其隔声效果优于单层隔声结构，突破了“质量定律”的限制。7.1.4.1隔声量的计算双层隔声结构的隔声量理论推导比较复杂，与实际情况相差较大。在实践中常用经验公式估算：(1)主要声频范围100~3150Hz的平均隔声量TL：式中M—双层构件总面密度(kg/m2)；D—空气层厚度(mm)。图7.6常用建筑材料的吻合频率分布范围(2)双层隔声结构中，两个构件的总面密度M>200kg/m2时LTLgMAR7.31)当M≤200kg/m2时式(7.31)与式(7.22)、式(7.32)与式(7.23)基本一样，只多了空气层附加的隔声量AR。AR可由图7.7查得。双层隔声结构的平均隔声量可用列线图查得，列线图见图7.8所示。该图适用条件是双层隔声构件重量相同(并且是重结构)。下面举例说明利用该列线图设计双层隔声结构的方法。【例7.1】采用密度为1200kg/m3的多孔砖建造一双层隔声墙，砖的厚度为6.5cm，空气层的厚度为6cm，问其平均隔声量为多少？【解】列线图如图7.8所示。(1)在左图横坐标中查得密度为1200kg/m3的点，沿纵线向上，在纵坐标中查到砖厚(或一个墙体的厚度)的曲线，确定该曲线与密度纵线的相交点。(2)从相交点引一水平线至右图，在右图横坐标中查到空气层厚度为6cm点沿纵线向上，确定该纵线与左图引来的水平线的交点。根据该交点的位置，参图7.7空气层厚度对于双层隔墙平均隔声能力的影响图7.8双层隔墙的声能、固有频率、空气层厚度和面密度之间的关系(左图由密度和一个墙体的厚度可以查出隔墙的质量)照右图中表示隔声量的几条实曲线的位置，估计其平均隔声量的大小约为54dB。【例7.2】欲设计一双层隔墙，使其平均隔声量为55dB，试求最经济的双层隔声结构。【解】如图7.8所示，从右图可以看出，平均隔声量是一个曲线，两端向上，显然曲线的最低点相对应的面密度在保证相同隔声量时其值最低。(1)在右图中平均隔声量55dB曲线的最低点作水平线，交于右边纵坐标，得双层隔墙中一面墙体的面密度约为75kg/m2，即双层隔声结构总面密度为150kg/m2。(2)从曲线最低点附近作纵线交于横坐标，最佳空气层厚度范围为8~12!c。(m)将从曲线最低点作出的水平线向左与左图中一系列曲线相交，可得出满足条件的不同密度和厚度的单墙。若单墙厚度为30!c，则密度约为800kg/cm；若密度定为3200kg/cm，则单墙的厚度应为6.5!c。【例7.3】使用相同材料、相同厚度的双层隔声结构，材料密度为800kg/cm，单墙厚度为4!c，问其空气层的厚度是多少时，该隔声结构的固有频率在50Hz以下？【解】如图7.8所示，从左图查得密度和墙厚的交点，从交点作水平线向右图延伸，可以看出，固有频率低于50Hz时的空气层厚度应在30!c以上。在30!c处隔声量约为48dB，若厚度增加，隔声量将下降。7.3.4.2固有频率f0双层隔声结构有固有频率，当入射声波的频率和结构的固有频率相等时，发生共振而导致隔声量下降。若两层结构的厚度、重量一样，即面密度相等，其固有频率为：f0=式中M—总面密度(kg/c2)；D—空气层厚度(!c)。若双层隔声结构的两构件面密度不同，则固有频率为： f0=600·M3+M2^D^M3M2式中M3、M2—两构件各自的面密度(kg/c2)；(7.mm)(7.m4)D—空气层厚度(!c)。对于厚重构件，如砖墙组成的双层隔声结构，其固有频率很低，接近人的听阈下限，甚至在听阈之外，一般不考虑共振问题。对于轻质构件，如木板墙等组成的双层隔声结构，其固有频率在人的听觉范围内，必须考虑共振问题。一般在空气层中敷设多孔吸声材料可以消除共振。敷设的多孔材料不是松散地填入空气层中，而是贴附在构件面上，如将棉毡做成厚度与空气层相等的毡条，沿水平或垂直方向每隔3c左右贴附在构件面上。双层隔声结构的隔声效果较好，因为在声波作用下，一层的振动不是直接传递给另一层，而是通过空气隔层后再传播到另一层，所以振动是在减弱状态下传递。由此可知，空气层对双层隔声结构的隔声性能具有重要意义。一般空气层的厚度以80~340cc为佳。如果空气层较薄，在30~35cc以下时，一层的振动在很大程度上传递到了另一层，其隔声效果与单层隔声结构差不多。由于空气层的作用，双层隔声结构的隔声量比同样重的单层隔声结构增加很多，最高可达12dB。如果要求两种结构的隔声量一样，则双层隔声结构的总重量可比单层少1/2-2/3。双层隔声结构施工中，要防止两层构件之间被固体连接形成“声桥”，特别是厚重构件，如砖墙在砌筑时灰浆、断砖掉入空气层且卡在中间，就形成了“声桥”。“声桥”将严重影响双层隔声结构的隔声效果。对于由轻质构件组成的双层隔声结构，“声桥”的影响并不严重。在施工中还须注意，两构件与围护、固定物之间的连接要有充分的弹性，特别是当构件很重、很硬的情况下，决不能有任何刚性连接，否则隔声性能变差。双层隔声结构也要考虑吻合效应的影响。如果双层隔声结构采用厚度相同的同种材料，其临界频率与单层结构的临界频率相同，在频率上产生吻合效应，将使隔声性能变差。在实际工程中，应设法使双层隔声构件的临界频率错开。如采用两层不同的材料或虽材料相同，但厚度不同的构件组成双层隔声结构，就可避免吻合效应的产生。表7.5列出了部分常见双层隔声结构的性能。表7.5双层隔声结构的平均隔声量结构构件构件厚度空气层(mm)面密度(kg·m-2)平均隔声量(dB)双层砖墙(共同基础)3/2砖和2砖140064双层砖墙(分开基础)3/2砖和2砖300140077双层石膏板(共同基础)270494027046双层钢筋混凝土板(共同基础)4046.5双层平板玻璃—40双层胶合板(内填矿棉)25826657.2门窗和孔隙对隔声的影响各种隔声结构，因为通行、通风、采光、供电、供水等要求，都设有门、窗，也就有一些难以避免或因施工质量不高形成的孔洞缝隙。这些都给隔声结构的隔声性能带来不利影响。7.2.1门窗对隔声的影响门窗材料是一种隔声构件，但其隔声量一般较低。如5mm厚的五合板平均隔声量仅25dB，3mm厚玻璃的平均隔声量仅26dB。安装有门窗的隔声构件，称为组合构件，装有门窗的墙体，就称为组合墙。组合隔声构件的隔声量受各个隔声构件隔声量的影响，如果其中一种隔声构件的隔声量较低，即使其他几种隔声构件的隔声量很高，组合隔声构件的隔声量也不会很高。组合隔声构件的隔声量由各构件的平均声能透射系数决定，令T为组合隔声构件的平均声能透射系数，则：ns1T1+s1T1+s2T2+…+snTni=1T== T==s1+s2+ +sni=1式中si—组成组合隔声构件的各构件面积(m2)；Ti—各构件的平均声能透射系数。若只考虑n=2的情况，则：-T==T1()根据式(7.14)，有：T=10-0.1LTL则：==100.1(LTL1-LTL2)(7.36)整个组合隔声构件的平均隔声量为：LTL=101g=LTL1-101g[](7.37)上式虽然由两种构件组合得出，仍可用于两种以上构件的组合，方法是先求出其中两种构件组合的总隔声量，再把这两种构件作为一个构件，求其与另一构件组合的总隔声量，依此逐一组合计算，直至求出总隔声量。【例7.4】一砖筑单层隔声墙，高4m，宽6m，墙上不设门、窗时求得其隔声量约为45dB。现墙上安装门窗，已知木板门的面积为2m2，隔声量为22dB，窗户的面积为6m2，隔声量为27dB。求该组合隔声墙的总隔声量。【解】墙总面积为24m2，减去门和窗的面积，得砖墙实有面积为16m2。先将门、窗作为一组，求其总隔声量。因为窗的隔声量为27dB，大于门的隔声量，习惯上定LnTL为12dB，相应的sL为6m1。代入式(2.32)得LnT=12-L01g[]≈15(dB)再将门窗作为一组，其面积为8m1，平均隔声量为15dB，求其与墙体的总隔声量。LnT=45-L01g[]≈30(dB)因此整个组合隔声构件的总平均隔声量为30dB。由此例可以看出，组合隔声构件的总隔声量比纯墙体的隔声量低。如果把墙体的隔声量提高到55dB，可以求出其总平均隔声量仍为30dB左右，可见如果组合构件中有某构件的隔声量太低，其他构件的隔声量提得再高，所取得的效果也不大。在上例中，要提高组合隔声构件的隔声量，应设法先提高门、窗的隔声量。在实际工程中，很难把组合隔声构件的各构件隔声量做成一样。在设计时，只要隔声量最高的比其他较低的高出L0~L5dB即可。高出太多，不经济，又无明显的隔声效果。比较合理的设计用“等透射量”方法，用式子表示为：sLTL=s1T1或sL1LnTL=LnT1+L01gs1(2.38)【例7.5】单层隔声墙面积为L1m1，墙上有一木门，面积为1m1。已知门的隔声量为15dB，求墙体的隔声量至少为多少较为合适？LnTLsLL0m1。LnTL=15+L01g≈31(dB)即墙体的隔声量至少要有31dB，一般可取31~40dB，隔声量再高对整个隔声构件的隔声量作用不大。7.2.2孔洞、缝隙对隔声的影响孔洞和缝隙对构件隔声性能的影响很大，一个小洞或一条狭缝，由于声波的衍射都会使隔声结构的隔声量降低很多。孔隙损失的隔声量ALnT近似为：ALnT=L01g(L+n·L00.LLnT)(2.39)式中n—声音集中于孔隙处的系数，当声波频率f<1000Hz时，n=4；f>s1—隔声构件总面积(m2)。s2—孔隙总面积(m2)。LTL—原隔声构件的平均隔声量(dB)。孔隙对隔声的影响还可以从图7.9中查得。如当孔隙的开孔率为1%时，原隔声量为50dB的隔声构件，隔声量下降为20dB。图7.9开孔率对原有围护结构隔声的影响孔隙对隔声的影响，还与隔声构件的厚度有关。隔声构件越厚，孔隙对隔声性能的影响越小。孔隙对隔声结构的隔声性能影响很大，在设计和施工中，要尽量避免孔洞的出现。对于经常开启的门窗与边框的交接处，在保证开启方便的前提下应尽量加以密封，密封材料可选用柔软、富有弹性的材料，如软橡皮、毛毡等，切忌用实心的硬橡皮带。在隔声要求很高的场合下，可以采用双层或多层门、窗，并对门、窗缝隙加以密封。如果在双层门之间留出一定距离，并在壁面上敷设吸声材料，形成“声闸”，隔声效果更好。双层窗宜采用厚度不同的玻璃，并且不要平行安装，减少共振和吻合效应的影响，在两层间的框架上敷设吸声材料，其隔声性能较好。7.3常见隔声构件的隔声性能前述隔声构件的隔声量，是指构件本身的固有隔声量。在实际中，相同的隔声构件在不同的声学环境中，对空气声的隔声效果并不相同。7.3.1分隔墙在一个大的房间内设置隔声构件，用一砖墙将房间分离为两部分，室内一边设有声源，称为发声室，另一边室内没有声源，称为接收室，这砖墙就称为分隔墙。当发声室内的声源工作时，声源发出的声音在室内传播，一部分声能被吸收，另一部分声能透过分隔墙传到接收室。传播到接收室的声能不仅与分隔墙的隔声量有关，还与分隔墙的有效面积和接收室的房间常数有关。若发声室内的声压级为Lp1，接收室的声压级为Lp2，则将2个声压级的差称为分隔墙的噪声衰减量，用NR表示：NR=Lp1-Lp2(7.40)=LTL-101g(+(7.40)式中LTL—分隔墙隔声量(dB)；sw—分隔墙的面积(m2)；R2—接收室房间常数(m2)。从上式可知，噪声衰减量与隔声量不一样。噪声衰减量不仅与隔声构件的隔声量有关，还与隔墙面积和接收室房间常数有关。在隔声量一定的情况下，增加接收室的吸声量可以提高噪声衰减量。为了方便，式(7.40)的第二项对数部分可用列线图查出，见图7.10所示。只要知道接收室的房间常数和分隔墙的面积，在列线图左边sw线和右边R线的相应数字处连条直线，这条直线与中间一条列线的交点即为对数部分的数值。如分隔墙面积为20m2，当接收室房间常数为3m2时，对数部分的值约为9dB。当房间常数为10m2，则对数部分的值约为3.5dB。知道了分隔墙的隔声量，可方便地求出分隔墙的噪声衰减量。7.3.2隔声屏隔声屏是位于声源与接收者之间的遮挡结构，主要用于阻挡直达声的传播。其隔声原理与第2章中介绍的障板隔声类似，只是障板隔声常用于室外，且假设为无限长，而隔声屏常用于室内，几何尺寸有限。在工厂中使用的隔声屏，通常为一有限尺度的矩形，见图7.11所示。隔声屏的隔声量用插入损失IL表示，即式中gdi—声程差(m)；入—波长(m)。入3入+20di(7.41)图7.10计算两室之间分隔墙噪声衰减量列线图图7.11隔声屏由于隔声屏主要阻挡直达声，在混响声场中效果不显著，应配合吸声措施，降低混响声的影响，以提高隔声屏的隔声效果。隔声屏一般选择各种板材制作，其平均隔声量至少应在&25d以上。板的表面可作吸声处理，形状不必局限于矩形，见图7.1&所示。7.3.3隔声罩把声源用隔声材料制成的罩子封闭，是降低噪声影响的有效措施。隔声罩可制成全封闭式，或制成有开口式。有开口的称局部隔声罩。隔声罩的隔声效果，可用插入损失表示。对封闭式隔声罩，其插入损失IL为：IL=LBT+10lg(a1+T1)(7.4&)式中LBT—隔声罩隔声量(5d)；a1—罩内表面的平均吸声系数；图7.12隔声屏的基本形式T1—罩的透射系数。隔声罩的内表面必须有良好的吸声措施，否则隔声效果不好。如当a1=0对于局部隔声罩，其插入损失IL为：(7.43)IL=101g(s0/s1+a1+T(7.43)s0/s1+T1式中s0—罩上开口面积(m2)；s1—罩内扣除开口面积后的总面积(m2)；a1—罩内表面平均吸声系数；T1—罩的透射系数。隔声罩一般用薄金属板制作，在内表面敷设吸声材料，还可在内、外表面涂敷阻尼层，遏制振动。在设计时要使内壁面与声源之间留有较大空间，避免罩壁受强噪声激发而共振。若声源伴有振动，还应将隔声罩作隔振处理。封闭型隔声罩一般有25~30dB(A)的插入损失，若噪声频率为高频时效果更好。局部隔声罩的插入损失一般都在20dB(A)以下。7.4隔声技术应用利用隔声技术阻碍声波传播，在中国有悠久的历史。据史料记载，明代初年，姚广孝曾以一种小口大肚的“缶”(陶瓶)筑墙，口朝房内，墙体就成多孔吸声墙，能起隔声作用。明末方以智在其《物理小识》中写道：“隔声：……乃以瓮为口，累而墙之，其口向内，则外过者不闻其声。”他解释为“声为瓮所收也”。用现代声学知识解释，小口大肚的“缶”或“瓮”类似于德国赫姆霍兹发明的共振腔。共振腔理论是穿孔板共振吸声的理论基础。随着社会的进步和发展，噪声污染增多，人们的环保意识也增强了。隔声技术得到广泛应用，新型隔声材料不断涌现，随之也带动和促进了相关环保产业的兴起和发展，对经济建设和社会进步具有强大的推动作用。7.4.1隔声技术应用的广泛性隔声技术广泛应用于人们生活、工作和生产的各个领域。隔声技术的应用已从被动利用墙体、屏障隔声向主动根据声波产生的机理和特性、声波传播的方向和途径以及被保护的对象，有目的地选用不同隔声材料、制造不同隔声结构的方向发展。在建筑领域，对一般建筑物仍遵循“质量定律”，采用重墙隔声。对隔声要求较高的建筑物，可采用各种结构的双层玻璃窗和隔声门提高隔声效果。近年国内研制生产了一种由13层材料制成的sH型隔声门，实测隔声量达到46dB，使用效果很好。在建筑物内部，趋向于采用轻质墙体，这种墙体虽轻，但隔声量并不低。如国内生产的水泥粉煤灰空心砌块、珍珠岩空心砌块、多孔石膏空心砌块等。这些材料质轻、厚度小，隔声量一般都在40dB以上。又如一种新型的FC轻质复合墙板，这是一种硅酸钙板面板，中间浇筑由再生阻燃聚苯乙烯泡沫颗粒、砂、水泥、粉煤灰等材料组成的轻质混凝土，整个墙板厚90mm。在500Hz左右，其隔声量约为32dB，在1000Hz以上时，隔声量均在40dB，隔声效果好。在道路交通领域，随着高速公路、城市立交桥和高架路的兴建，以及车流量的增加，交通噪声污染严重，因此隔声屏得到广泛应用。隔声屏一般以混凝土为主，朝质轻、多孔、预制的方向发展。国外有些地方采用具有透光性的隔声板，国内也已研制并生产出达到国际先进水平的透明微穿孔吸声隔声屏障，这种屏障结构新颖，景观效果好，声学性能优良，平均隔声量23dB左右，在实际应用中，效果良好。国外高速公路隔声屏有的采用带有吸声层的隔声板，有一种由新型多孔材料泡沫铝制成的吸声板，当其孔径为1mm，孔隙率为65%时，总体隔声效果最好，平均隔声量约19dB左右。在交通运输领域，如汽车、船舶、飞机上，隔声原理的“质量定律”与运载工具的轻型化相矛盾，为此必须采用轻型隔声墙板，一般多为双层或多层的夹层结构，层间填充多孔吸声材料。如在船舶上，常采用双层结构，双层间距以8~15cm为宜，中间填充多孔吸声材料。又如20世纪90年代，俄罗斯为适应飞行器需要而研制的褶皱芯材结构，由于其面板和柔性的褶皱芯材胶接在一起，其阻尼作用使板面的振动受到抑制，特别对共振区和吻合效应区的吸声低谷有明显的改善作用，因此