第九章--隔声技术课件

第九章第九章第九章第九章 隔声技术隔声技术隔声技术隔声技术吸声技术的基本思路：-把噪声吃掉！2隔声技术的基本思想-把噪声包起来3声波的反射、折射和透射折射及折射及折射及折射及声阻抗声阻抗(z z)=)=介质密度介质密度()()声速声速(c)(c)反射系数：反射系数：透射系数：透射系数：材料材料4 9.1 9.1 隔隔声原理声原理 9.2 9.2 隔声性能的评价隔声性能的评价 9.3 9.3 单层隔声结构单层隔声结构 9.4 9.4 双层隔声结构双层隔声结构第九章第九章第九章第九章 隔声技术隔声技术隔声技术隔声技术5 9.1 9.1 隔隔声原理声原理 当声波在传播途径中，遇到匀质屏障物时，由于介质特性阻抗的变化，使部分声能被屏障物反射回去，一部分被屏障物吸收，只有一部分声能可以透过屏障物辐射到另一空间去，透射声能仅是入射声能的一部分。由于反射与吸收的结果，从而降低噪声的传播。由于传出来的声能总是或多或少地小于传进来的能量，这种由屏障物引起的声能降低的现象称为隔声隔声。具有隔声能力的屏障物称为隔声结构隔声结构或隔声构件隔声构件。反射系数：反射系数：671.1.透声系数透声系数 隔声构件透声能力的大小，用透声系数透声系数 来表示，又称为传声系数或透射系数，即，折射及折射及折射及折射及材料材料 它的值介于 0 和 1 之间。值越小，表示隔声性能越好。一般隔声构件的透声系数值很小，约在 之间，使用很不方便。9.2 9.2 隔声性能的评价隔声性能的评价82.2.隔声量隔声量 隔声量又称透射损失、传声损失，表示构件本身的隔声能力，记作TL，单位为dB，即，透声系数和隔声量是两个相反的概念。有两堵墙，透声系数分别为0.01和0.001，则隔声量分别为：【例例】9 隔声量是频率的函数，同一隔声材料或构件，对于不同频率的声波具有不同的隔声量。在工程上常用 125 4000Hz的 6 个倍频程隔声量的算术平均值来表示隔声材料或构件的隔声性能，称为平均隔声量平均隔声量，记为 。3.3.平均隔声量平均隔声量 10若假设：若假设：（1）声波垂直入射；（2）构件把空间分为两个半无限空间，而且构件的两侧均为通常状况下的空气；（3）构件为无限大，即不考虑边界的影响；（4）把构件看作一个质量系统，即不考虑其刚性、阻尼；（5）构件上各点以相同的速度振动。1.1.隔声的质量定律隔声的质量定律 9.3 9.3 单层隔声结构单层隔声结构隔声量：隔声量：式中：式中：对于某一频率，构件的隔声量是随面密度的对于某一频率，构件的隔声量是随面密度的增加而增加的；而对于某一构件而言，隔声量又增加而增加的；而对于某一构件而言，隔声量又随频率的增加而增加。这种隔声量随面密度递增随频率的增加而增加。这种隔声量随面密度递增的规律，称为的规律，称为隔声的质量定律隔声的质量定律。11 常用隔声材料的密度常用隔声材料的密度12单层墙的隔声量同面密度和频率的关系单层墙的隔声量同面密度和频率的关系 13质量定律线质量定律线隔声量：隔声量：14 2.2.吻合效应吻合效应 当入射波频率达到某一频率时，构件中固有弯当入射波频率达到某一频率时，构件中固有弯曲波波长曲波波长 正好等于空气中入射波波长正好等于空气中入射波波长 在构件上在构件上的投影时，即的投影时，即 ，便发生了波的吻合，构，便发生了波的吻合，构件振动最大，透声也最多。此时，透射声波几乎以原件振动最大，透声也最多。此时，透射声波几乎以原来不变的声强向前传播，故隔声量下降，不再遵守质来不变的声强向前传播，故隔声量下降，不再遵守质量定律，这种现象称为量定律，这种现象称为“吻合效应吻合效应”。B153.3.发生吻合效应的条件发生吻合效应的条件4.4.临界吻合频率临界吻合频率板厚板厚材料的弹性模量材料的弹性模量板的密度板的密度材料的泊松比材料的泊松比(一般取一般取0.3)0.3)构件中固有弯构件中固有弯曲波波长曲波波长声波波长声波波长入射角入射角 当 时，相应的入射声波的频率为发生吻合效应的最低频率，称为临界吻合频率，记为 16薄、轻、柔的墙，fc高；厚、重、刚的墙，fc低。厚度厚度/cm175.5.单层匀质结构的隔声频率特性曲线单层匀质结构的隔声频率特性曲线（共振频率）（临界吻合频率）刚度控制 工程设计中应尽量使板材的fc避开需降低的噪声频段，或选用薄而密实的材料使fc升高至人耳不敏感的4kHz以上的高频段，或选用多层结构以避开临界吻合频率。或采取增加墙板阻尼的办法来提高吻合区的隔声量。189.4 9.4 双层隔声结构双层隔声结构 单层墙的隔声主要受质量定律的支配主要受质量定律的支配，要想提高墙的隔声能力，就要增加墙的质量与厚度，这样不仅大大增加了结构的自重，而且也占去了有效的建筑面积，很不经济。19 实践证明，具有空气夹层的双层结构，要比同一重量的单层结构的隔声量大610dB；如果隔声量相同，夹层结构的重量要比单层结构的重量轻2/33/4。20 当声波入射到第一层墙板时，激起第一层墙板振动，墙板的振动向板间空气层辐射声音，声波在夹层中继续衰减前进，再次激发第二层墙板振动，由第二层墙板向邻室空间辐射声音。由于声波经过多次反射而使声强逐级衰减的缘故，所以除了墙板本身的因素外，还附加了一个较大的空气层衰减，从而使墙体总的隔声量提高。5101520253051015200空气层厚度空气层厚度/cm/cm附加隔声量附加隔声量/dB/dB双层墙的附加隔声量与空气层厚度的关系1.1.双层墙的隔声机理双层墙的隔声机理 212.2.双层墙的隔声特性曲线双层墙的隔声特性曲线 当入射声波半波长的整数倍等于空气层的厚度时，发生一系列的驻波驻波共振共振。共振频率：共振频率：高阶共振频率：高阶共振频率：b22空气层的厚度为10cm，计算产生驻波的频率。【例例】23单层墙双层墙a 双层墙无吸声材料，b 双层墙有少量吸声材料，c 双层墙满铺吸声材料，3.3.空气层中填充多孔吸声材料空气层中填充多孔吸声材料（临界吻合频率）6dB/倍频程12dB/倍频程24式中：m单层壁的单位面积重量 。（1）设计中尽量使其共振频率在63Hz以下。为此，对中间为空气层的双层壁，其空气空气层厚度不应小于以下数值：层厚度不应小于以下数值：在实际设计中应注意注意以下几点：26（2）避免声桥对双层隔声结构隔声性能避免声桥对双层隔声结构隔声性能的影响的影响 声桥声桥 一般非刚性连接的隔声量比刚性连接的高510dB。为避免刚性连接避免刚性连接，可在两个单层壁的连接处和骨架上，垫上或嵌入橡皮、软木等弹性材料。27双层墙的空气层隔声29（3）在设计时，应尽量避免隔声量要求在设计时，应尽量避免隔声量要求较高的频率范围与空气层共振频率吻合。较高的频率范围与空气层共振频率吻合。当入射声波半波长的整数倍等于空气层的厚度时，发生一系列的驻波驻波共振共振。30（4）为避免吻合低谷太深，双层墙的临界为避免吻合低谷太深，双层墙的临界频率应相互错开频率应相互错开。a 双层墙无吸声材料，b 双层墙有少量吸声材料，c 双层墙满铺吸声材料，d 双层墙隔声量，e 单层墙隔声量 31（5）在双层墙中填充或悬挂柔性吸声材料在双层墙中填充或悬挂柔性吸声材料，还可以进一步提高隔声量，也能改善双层结构共振频率和临界频率下的隔声性能。32（6）孔洞、缝隙对隔声量的影响孔洞、缝隙对隔声量的影响 空隙是隔声结构的薄弱环节，如空隙面积占整个面积的1/100时，则该结构隔声量不会超过20dB；当空隙面积占整个面积的1/10时，则隔声量最大也不能高于10dB。为达到隔声目的，设法填塞隔声结构中的孔、洞、缝（如通风口、电缆孔等）是十分重要。33隔音材料隔音材料的的种类种类 种类代表性材料匀质结构匀质板、合板中空结构二块匀质板，中间设有空气层三明治型多孔型三明治中间空气层填充多孔材料弹性型三明治中间空气层填充发泡材料蜂巢型三明治中间空气层加入蜂巢材料34隔声墙隔声墙35隔声墙隔声墙36隔声门隔声门37 如果在声屏障朝向声源的一面铺加一层吸声材料，并尽量靠近声源，会提高隔声效果。声屏障声屏障38声屏障39隔声罩发电机隔声罩40隔声罩隔声罩 隔声罩外层常用隔声罩外层常用1-3mm厚的钢板制成，厚的钢板制成，内涂阻尼漆、沥青等阻尼层，目的是防止内涂阻尼漆、沥青等阻尼层，目的是防止吻合效应和钢板低频共振。为了提高降噪吻合效应和钢板低频共振。为了提高降噪效果，内层再铺一层吸声材料（如玻璃棉、效果，内层再铺一层吸声材料（如玻璃棉、微穿孔板等）。微穿孔板等）。隔振器隔振器吸声材料吸声材料41降低机器噪声的各种措施与效果降低机器噪声的各种措施与效果42434445隔声间隔声间 1.隔声间的内表面，应覆以吸声系数高的材料作为吸声饰面。2.隔声间门的面积应尽量小些，密封应尽量好些。46u隔音窗隔音窗 90的外部噪声是从门窗传进来的。选用中空双层玻璃窗和塑钢平开密封窗，可以隔离7080的噪声，而普通的铝合金单层玻璃窗只能隔离3040的噪声。双真空层隔音玻璃 1280元/m2 4748 隔声垫（毡）隔声垫（毡）是兼具阻尼性的隔声材料，其最大优点就是共振效率与吻合谷频率远远超出可闻声频率范围内，即无共振及吻合效应，它能弥补其它的板材在共振与吻合谷频率带中隔声量大大下降的不足。5mm厚的隔声垫可显著降低楼板撞击声传声量达21dB；4950隔声材料隔声材料应有良好的声反射性能，较差的吸声性能。一般采用致密、无孔隙、质量较大的材料。良好的隔声材料往往是较差的吸声材料。常用的隔声材料：铅、钢、混凝土、砖、玻璃、铝、石膏板、胶合板、木材等。51 对于单一材料对于单一材料(不是专门设计的复合材料不是专门设计的复合材料)来说，吸声能力与隔声效果往往是不能兼顾的来说，吸声能力与隔声效果往往是不能兼顾的。如上述砖墙或钢板可以作为好的隔声材料，但吸声效果极差;反过来，如果拿吸声性能好的材料(如玻璃棉)做隔声材料，即使声波透过该材料时声能被吸收99%(这是很难达到的)，只有1%的声能传播到另一空间，则此材料的隔声量也只有20db，并非好的隔声材料。有人把吸声材料误称为“隔音材料”是不对的。如果有人介绍某种单一材料吸声好隔声也好，那他不是不懂就是在骗人了。52Thank you for your listening!53 【作业作业】用自己的话总结吸声和隔声的区别？用自己的话总结吸声和隔声的区别？目的：目的：原理：原理：材料：材料：5455 入射频率在1003200Hz内，单层匀质墙的平均隔声量：2.2.隔声量的经验公式隔声量的经验公式 56隔声的评价：隔声的评价：透射系数：透射声强与入射声强之比隔声量（传声损失）：隔声设备两侧的声功率级（声强级）之差57第第8 8章章 隔声技术隔声技术隔声的评价：隔声的评价：平均隔声量：各倍频程上隔声量的算术平均值隔声指数（Ia）：考虑人耳听觉得频率特性及隔声结构的频率特性插入损失：隔声结构设置前后声功率级之差58单层匀质密实墙的隔声：单层匀质密实墙的隔声：质量定律：质量控制区，垂直入射的条件下，有：对于一般的固体材料，可简化为：59单层匀质密实墙的隔声：单层匀质密实墙的隔声：质量定律：在空气中传播，可简化为：无规入射时，有经验公式：按主要的入射频率求平均，有：60单层匀质密实墙的隔声：单层匀质密实墙的隔声：吻合效应与临界频率声波对墙体的作用与墙体的弯曲振动相吻合，使墙体的弯曲振动达到极大值，导致隔声量大大降低产生吻合效应的最低频率称为临界频率61双层隔声结构：双层隔声结构：双层隔声结构较同厚度的单层隔声墙具有更佳的隔声性能原理：声波一次透过介质截然不同的界面，多次反射，逐级衰减隔声频率特性：62双层隔声结构：双层隔声结构：共振频率：(入射频率低于共振频率时入射频率低于共振频率时)符合质量定律，相当于面密度为2m的单层隔声墙：63双层隔声结构：双层隔声结构：(入射频率高于共振频率时入射频率高于共振频率时)估算隔声量的经验公式平均隔声量：64双层隔声结构：双层隔声结构：可在空气层中填加吸声材料多层复合隔声结构多次反射错开共振与吻合频率夹层吸声与阻尼65隔声间：隔声间：由多个隔声构件组成的每个隔声构件的透射系数：隔声间的平均透射系数：隔声间的平均隔声量：66隔声间：隔声间：插入损失：隔声间通常是隔声、吸声等技术的综合应用隔声门及其构造开启灵活，密封良好隔声窗及其构造一般做多层设计67隔声罩：隔声罩：罩住声源，减少噪声向周围辐射全封闭式隔声罩局部封闭式隔声罩68隔声罩：隔声罩：设计要点：足够的隔声量避免共振及吻合效应避免刚性接触形成“声桥”密封良好内壁作吸声处理罩壳形状的考虑有通风冷却要求时应增加消声器等技术措施69声屏障：声屏障：声源于接收点之间设置障板，阻断声音传播，降低噪声常用于交通噪声的控制70单层匀质密实墙的隔声：单层匀质密实墙的隔声：隔声特性曲线：劲度控制区(0f0)：隔声量虽频率增加而下降；隔声量与劲度成正比阻尼控制区(板共振区)：发生共振，隔声量出现低谷；隔声量受阻尼控制质量控制区：隔声量虽频率的增加而增加；且隔声墙的面密度越大，隔声量越大吻合效应区：发生吻合效应，隔声量出现低谷；经过该低谷后，隔声量有上升；增加板厚和阻尼，可是隔声量下降的趋势减缓71当声波遇到一个墙壁时，将发生透射和反射。设入射声波能量为 这个墙壁的隔声效果可以用透射系数 来表示，它定义为：对于大多数结构，透射系数 远远小于1。为了计算方便，在噪声控制工程中，常采用隔声量(又称传声损失)表示隔声结构的隔声效果，它定义为：一个隔声结构的隔声量与声波入射角、频率有关。7273单层介质的隔声频率特性单层介质的隔声频率特性7475767778 临界吻合频率：临界吻合频率：能产生吻合效应的最低入射频率称为临界吻合频率，简称临界频率，用fc表示。798081 主要是有安静要求的房间，如录音室、演播室、旅馆客房、居民住宅卧室等等。82