建筑声学-第三章吸音材料与吸声结构

第三章吸声材料与吸声结构当前第1页\共有70页\编于星期二\23点1第一节吸声材料一、吸声材料的作用１、缩短和调整混响时间，2、控制反射声、3、消除回声、4、改善音质，改变声场分布２、用于噪音控制当前第2页\共有70页\编于星期二\23点2二、描述吸声材料的特征量：吸声系数；描述吸声材料吸声性能的指标：吸声系数注意：吸声系数是一个与频率有关的物理量。②吸声频率特性；材料的吸声系数相对于频率的特性曲线或列表③吸声量（吸声系数乘以吸声面积）。

当前第3页\共有70页\编于星期二\23点3吸声材料的选用原则：（1）、吸声系数高；（2）、吸声频带宽；（3）、材料的耐久性好。（4）、材料的装饰性、防火防腐、防虫驻、质轻、防潮等。当前第4页\共有70页\编于星期二\23点4二、吸声材料的分类按吸声机理分：１、多孔吸声材料：（１）、纤维状（矿棉，玻璃棉、麻、棉、毛、软木）（２）、颗粒状（泡沫混凝土）（３）、泡沫状（泡沫塑料）２、共振吸声材料：（1）、单腔共振吸声；（2）、穿孔板；（3）、薄膜共振；当前第5页\共有70页\编于星期二\23点5（4）、薄板共振；（5）、窄缝共振结构3、特殊吸声结构：（1）空间吸声体（2）尖劈（3）可变吸声体4、有源吸声（电子吸声）。

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吸声材料的选用原则：（1）、吸声系数高；（2）、吸声频带宽；（3）、材料的耐久性好。（4）、材料的装饰性、防火防腐、防虫驻、质轻、防潮等。当前第7页\共有70页\编于星期二\23点7第二节、多孔吸声材料（一）材料特点：——透气性材料具有大量内外连通的微小间歇和连续气泡，具有通气性。（二）吸声原理：当声波入射到材料表面时，很快顺着微孔进入材料内部，引起空歇间的空气振动，由于摩擦使一部分声能转化为热能而被吸收。当前第8页\共有70页\编于星期二\23点8

吸声条件：声波很容易进入微孔内。吸声频率特点：

对中高频有很好的吸声特性，吸声系数随频率的升高而增大。

α在500Hz以上可达到0.5~0.9。（三）影响吸声性能的因素：

当前第9页\共有70页\编于星期二\23点91、材料厚度的影响：一般而言、厚度增加，低频的吸声效果提高，高频影响不大。当前第10页\共有70页\编于星期二\23点10几种多孔材料的厚度：玻璃棉、矿棉和岩棉50——100mm吸声阻燃泡沫塑料20——50mm矿棉吸声板12——25mm纤维板13——20mm阻燃化纤毯和阻燃织物3——10mm毛毡当前第11页\共有70页\编于星期二\23点112、材料密度的影响：在一定条件下、增大密度可以改善低中频的吸声性能；不同的材料存在不同的最佳密度值当前第12页\共有70页\编于星期二\23点123、材料后部空腔的影响：在材料后面设有一定空腔（空气层），其作用相当于加大材料的有效厚度。当前第13页\共有70页\编于星期二\23点134、材料表面处理影响：外饰面必须选用透气性好的材料。外饰面的处理不能赌塞气孔。5、吸湿、吸水的影响6、声波入射的条件当前第14页\共有70页\编于星期二\23点14当前第15页\共有70页\编于星期二\23点15当前第16页\共有70页\编于星期二\23点16当前第17页\共有70页\编于星期二\23点17第三节、共振吸声结构一、亥母霍兹共振器f0f吸声特点质量——弹簧系统吸声特点：存在共振峰，共振峰处吸声量最大，吸声频带窄。f0f吸声特点阻力大阻力小当前第18页\共有70页\编于星期二\23点18爱乐音乐厅亥姆霍兹共振器当前第19页\共有70页\编于星期二\23点19当前第20页\共有70页\编于星期二\23点20当前第21页\共有70页\编于星期二\23点21当前第22页\共有70页\编于星期二\23点22吸声原理：当外界入射声波频率f和系统固有频率f0相等时，孔径中的空气柱就由于共振而产生剧烈共振，在振动中，空气柱和孔径侧壁摩擦而消耗声能。吸声频率：f0=c（S/(V（t+)))1/2/2S_---颈口的断面积V---空腔容积t----为细颈深度—开口末端修正量。。当前第23页\共有70页\编于星期二\23点23二、穿孔板吸声结构1、构造特点：由各种穿孔的薄板与他们背后的空气层组成。它可看成由多个亥母霍兹共振腔组成。2、吸声频率特点：存在共振峰，在共振峰附近吸声量最大。一般吸收中频，与多孔材料结合使用吸收中高频，背后留大空腔还能吸收低频。当前第24页\共有70页\编于星期二\23点24吸声频率：f0=c（P/(L（t+)))1/2/2P---穿孔率L---空腔容积t----为细颈深度—开口末端修正量。P=Sk/SzV=LSzL=V/Sz当前第25页\共有70页\编于星期二\23点25当前第26页\共有70页\编于星期二\23点26当前第27页\共有70页\编于星期二\23点27当前第28页\共有70页\编于星期二\23点28当前第29页\共有70页\编于星期二\23点293、影响吸声特性的因素：板厚、孔径、穿孔率空腔深度、板后是否填多孔材料。例：铝穿孔板、石膏穿孔板、高压水泥冲孔板等4、改善穿孔板的吸声特性：当前第30页\共有70页\编于星期二\23点30在穿孔板后填多孔材料：共振频率向低频方向移动，吸声频带拓宽，吸声系数提高。双层穿孔板：吸声频带在2—3个倍频程内得到较高的吸声系数。微穿孔板：孔径在1mm以下，板后无须加多孔材料即可获得好的吸声效果。当前第31页\共有70页\编于星期二\23点31当前第32页\共有70页\编于星期二\23点32第四节、薄板吸声结构：1、原理：薄板结构在声波的作用下本身产生振动，震动时板变形并与龙骨摩擦损耗，消耗声能。2、吸声特点：存在共振峰，当声波频率与板的振动频率相吻合时发生共振，消耗声能最多；共振峰在低频范围，对低频有较好的吸声特性。例：胶合板（10mm）、硬质纤维板、石膏板、金属板等。当前第33页\共有70页\编于星期二\23点33薄膜吸声结构——上例中薄板用不透气软质膜状材料替代，对低频也有较好的吸声特性。当前第34页\共有70页\编于星期二\23点34第五节其它吸声结构一、织物帘幕吸声——是多孔材料中的特例1、构造：悬挂的纺织品与墙间保持一定距离2、特性：中高频吸声，且有吸声峰值频率吸声系数随打褶程度的增加而增加设置空腔后其吸声性能有显著的提高，对中高频甚至低频都具有一定的吸声作用。3、作用：①吸声；②软隔断，减小体积。当前第35页\共有70页\编于星期二\23点354、影响织物吸声的因素：帘幕的材质、单位面积的重量、打褶的状况、帘幕离刚性壁面的距离（空腔）。

织物帘幕后没有空腔时，各种面密度的帘幕吸声性能差别很小。当前第36页\共有70页\编于星期二\23点36当前第37页\共有70页\编于星期二\23点37二、特殊吸声结构1、空间吸声体把吸声材料或结构悬挂在空间，使各个界面全部暴露在空间中，称之为空间吸声体。1）、构造：木制或金属框架，透气性好的饰面，内填多孔材料。当前第38页\共有70页\编于星期二\23点382）、特点：①、有效吸声面大；②、主要吸中高频；③、安装使用方便。3）、使用要点：①放置在声能密度最大处，声聚焦处②当墙面无法布置吸声材料时常使用。③用于象体育馆那样的大空间控制混响时间和音质缺陷，非常有效

当前第39页\共有70页\编于星期二\23点39当前第40页\共有70页\编于星期二\23点40当前第41页\共有70页\编于星期二\23点41当前第42页\共有70页\编于星期二\23点42当前第43页\共有70页\编于星期二\23点43当前第44页\共有70页\编于星期二\23点44当前第45页\共有70页\编于星期二\23点45当前第46页\共有70页\编于星期二\23点46当前第47页\共有70页\编于星期二\23点47当前第48页\共有70页\编于星期二\23点48当前第49页\共有70页\编于星期二\23点49当前第50页\共有70页\编于星期二\23点50当前第51页\共有70页\编于星期二\23点51当前第52页\共有70页\编于星期二\23点522、可变吸声结构可变方式：（1）材料可变通过翻转、升降、推拉等方式（2）空间可变当前第53页\共有70页\编于星期二\23点53当前第54页\共有70页\编于星期二\23点54当前第55页\共有70页\编于星期二\23点55当前第56页\共有70页\编于星期二\23点56当前第57页\共有70页\编于星期二\23点57十、有源吸声（电子吸声）当前第58页\共有70页\编于星期二\23点58当前第59页\共有70页\编于星期二\23点59十一、吸声尖劈在中高频范围吸声系数在0.99以上。注意尖劈的尺寸当前第60页\共有70页\编于星期二\23点60当前第61页\共有70页\编于星期二\23点61十二、人、家具、洞口和空气吸收注意:选用吸声材料从声学的角度应考虑吸声材料类型、构造方法（材料厚度、空腔厚度、龙骨间距等）、吸声频率特性、面层材料等因素。作业：叙述各种吸声材料和吸声体的吸声频率特性和吸声机理。当前第62页\共有70页\编于星期二\23点62十三、使用吸声材料和结构的常见错误1、误认为表面凹凸不平就有吸声功能2、误认为只要是软包就有良好的吸声性能。吸声材料的厚度至少要大于10mm，要获得好的吸声效果，厚度至少要大于50mm。空腔的厚度应大于30mm。3、误认为只要放置了吸声材料就有吸声效果。

当前第63页\共有70页\编于星期二\23点63当前第64页\共有70页\编于星期二\23点643、误认为只要放置了吸声材料就有吸声效果。4、在施工中破坏多孔材料表面或饰面材料的透声性（1）在多孔性吸声材料表面刷油漆或涂料（2）由于刷胶等工序破坏饰面材料的透声性（3）使用透声性能差的面层材料当前第65页\共有70页\编于星期二\23点655、误认为穿孔板都有良好的低频吸声性能穿孔板组合共振吸声构造，必须满足：1）、板面必须有一定的穿孔率。孔必须穿透。2）、板后必须有一定厚度的空腔（大于30mm)当前第66页\共有70页\编于星期二\23点66空间吸声体灯具实验指导书一、实验目的通过空间吸声体灯具的制作和实验，使学生掌握吸声材料的特性及用途，掌握灯具设计应考虑的因素，同时通过实验使学生了解室内声环境和光环境，并了解空间吸声体改变室内声环境和光环境的作用。二、空间吸声体模型制作要求按教室光源形状或其他