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吸声材料的 分类和声学特性

时间:2020-01-16浏览次数:48

由隔音房的 小编为大家介绍一下吸声材料的 分类和声学特性
当声波入射到材料表面时,部分声能将被材料吸收,使反射的 声能小于入射声能,这即为材料的 吸声,材料吸声能力的 大小均用吸声系数(α,﹪)来表征。严格讲,任何材料都有一定程度的 声吸收,所谓吸声材料是指那些具有相当大的 吸声性能、专门用作吸声处理的 材料,一般把吸声系数α大于0.3的 材料称为吸声材料。





巴斯夫轻型特殊泡沫改善“水立方”声学环境吸声材料(或结构)通常按吸声的 频率特性和本身的 构造分为两大类:

  (1)按吸声的 频率特性分类:可分为低频隔音材料、中频吸声材料和高频吸声材料三类;

  (2)按材料本身的 构造分类:可分为多孔性隔音材料和共振吸声材料两类。
一般来说,多孔性吸声材料以吸收中、高频声能为主,而共振吸声结构则主要吸收低频声能。以下分别对材料(或结构)的 吸声机理和吸声特性作概要的 介绍;
1 多孔性吸声材料

  (1)材料的 构造特性和吸声机理
顾名思义,多孔吸声材料就是有很多孔的 材料,其主要构造特征是材料从表面到内部均有相互连通的 微孔。隔音房是用于检测设备的工作间,可为活动静音房。静音房采用四面及顶面吸声,底层隔声的方式使室内达到低噪声环境。其在隔音房内本底噪声值小于35-40dB(A)。隔音房除设置吸声系统外,按实际还需要设置隔声门、窗和通风系统、电气系统等。吸声材料的 主要吸声机理是当声波入射到多孔材料的 表面时激发起微孔内部的 空气振动,空气与固体筋络间产生相对运动,由于空气的 粘滞性在微孔内产生相应的 粘滞阻力,使振动空气的 动能不断转化为热能,使得声能被衰减;另外在空气绝热压缩时,空气与孔壁之间不断发生热交换,也会使声能转化为热能,从而被衰减。从上述的 吸声机理可以看出,多孔性吸声材料必须具备以下几个条件:
材料内部应有大量的 微孔或间隙,而且孔隙应尽量细小且分布均匀;
材料内部的 微孔必须是向外敞开的 ,也就是说必须通到材料的 表面,使得声波能够从材料表面容易地进入到材料的 内部;
材料(Material)内部的 微孔必须是相互连通的 ,而不能是封闭的 。

  (2)影响多孔性吸声材料吸声特性的 因素
从多孔性吸声材料(Material)本身的 结构可以看出,主要有以下几个因素影响其吸声特性:
流阻:流阻的 定义是空气质点通过材料空隙中的 阻力。流阻低的 材料,低频吸声性能较差,而高频吸声性能较好;流阻较高的 材料中、低频吸声性能有所提高,但高频吸声性能将明显下降。对于一定厚度的 多孔材料,应有一个合理的 流阻值,流阻过高或过低都不利于吸声性能的 提高。
孔隙率:孔隙率的 定义是材料内部空气体积与材料总体积的 比。对于吸声材料来说,应有较大的 孔隙率,一般应在70%以上,多数达到90%左右。
厚度:材料的 厚度对其吸声性能有关键的 影响:

  ①当材料较薄时,增加厚度,材料的 低频吸声性能将有较大的 提高,但对于高频的 吸声性能则影响较小。

  ②当厚度增加到一定程度时,再增加材料(Material)的 厚度,吸声系数增加的 斜率将逐步减小,见图4-1。

  ③多孔材料的 第一共振频率近似与吸声材料的 厚度成反比。
厚度增加,低频的 吸声性能提高,吸声系数的 峰值将向低频移动,厚度增加一倍,吸声系数的 峰值将向低频移动一个倍频程。
容重:容重的 定义是单位体积材料的 质量,一般用K来表示,例如40K玻璃棉板表示1m3的 玻璃棉板重量为40kg。容重对材料吸声性能的 影响比较复杂,对于不同的 材料,容重对其吸声性能的 影响不尽相同。一般对于同一种材料来说,当厚度不变时,增大容重可以提高中低频的 吸声性能,但比增加厚度所引起的 变化要小。对于每种不同的 多孔性吸声材料,一般都存在一个理想的 容重范围,在这个范围内材料的 吸声性能较好,容重过低或过高都不利于提高材料的 吸声性能。在常用的 多孔性吸声材料中,超细棉的 容重一般为10~20K,玻璃棉板的 容重为40~60K,而岩棉的 容重则在150~200K之间。
以上是材料(Material)本身特征对其吸声性能的 影响。除此之外,多孔性吸声材料在实际声学装修工程中使用时一般都还需要进行安装,并进行饰面处理,而安装方法和饰面方式对材料的 吸声性能也有重要的 影响。
2 共振吸声材料(或结构)
共振吸声材料(Material)主要吸收低频的 声音,根据共振形式的 不同,可分为腔体共振和薄板共振两种,在实际工程中均有广泛的 应用。
穿孔板组合共振吸声结构
穿孔板共振吸声结构是单个亥姆霍兹共振器的 并联组合。它的 吸声特性取决于板厚、孔径、板的 穿孔率、板后的 空腔厚度以及空腔内填充的 材料等因素。
为了增加吸声频带宽度和吸声系数,可以在穿孔板后的 空腔内填多孔性吸声材料,但空腔内多孔性吸声材料的 位置对结构的 吸声性能有很大的 影响。一般情况,多孔性吸声材料应紧贴穿孔板安装。
在声学装修工程中穿孔板共振吸声构造是常常使用的 ,以前多使用胶合板或硬质纤维板现场穿孔或开缝的 工艺,但这种方法施工难度较大,进度慢且不易保证质量(孔径和光滑度)。随着装修材料工厂化和机械化程度的 提高,近年普遍采用金属(钢板、铝板)冲孔(开缝),加工质量好,施工简便,装修效果好,防火性能也能满足消防的 要求,在声学装修工程中被大量使用。另外,目前常使用的 还有高压水泥板(FC板)冲孔 (开缝)和浇筑穿孔石膏板,由于价格低廉,施工简单、防火性能好等优点在一些造价较低、对装修效果要求不高的 工程中应用广泛。
薄板共振吸声结构是薄板在声波的 作用下产生振动,振动时由于板内部在龙骨间出现磨擦损耗,使声能转变为机械振动,最后转变为热能而起到吸声作用。隔音墙普通隔音房最大可到80-120℃,一般设计的高隔音量隔音房采用氧化铝等耐高温材料,达到400℃;由于低频声波比高频声波容易激发起薄板振动,因此其主要吸声频带在低频。
在声学装修工程中使用最为广泛的 薄板吸声结构是3~10mm厚的 各种胶合板。大量应用于影剧院、会议厅、报告厅等声学建筑内的 低频混响,而且装修效果也比较美观,其缺点是防火较差,在一些对防火要求比较高的 场合使用时可能会受到限制。但近年来在防火涂料防火设施的 研制方面取得了较大的 进展,因此胶合板共振吸声构造的 应用范围又有所增加。


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