资源描述
单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,环境噪声控制工程,Chapter 7,吸声降噪,7.1,概述,7.2,多孔吸声材料,7.3,共振吸声结构,7.4,特殊吸声结构,7.5,吸声设计,7.1,概述,7.1.1,吸声与吸声材料的概念,7.1.2,吸声机理,7.1.3,吸声材料的,基本类型,7.1.4,表示,材料吸声性能的量,7.1.5,材料吸声性能,的测量,7.1.1,吸声与吸声材料的概念,吸声,：,声波通过媒质或入射到媒质分解面上时声能的减,少过程，称为吸声或声吸收。,材料吸声,：,当媒质的分界面为材料表面时，部分声能被吸收,的现象，称为材料吸声。,吸声材料：,具有较大吸声能力的材料，称为吸声材料。,7.1.2,吸声机理,粘滞性,热传导效应,7.1.3,吸声材料的,基本类型,吸,声,材,料,多孔性吸声材料,共振吸声结构,特殊吸声结构,纤维状,颗粒状,泡沫状,穿孔板共振吸声结构,单个共振器,空间吸声体,吸声尖劈,薄膜共振吸声结构,薄板共振吸声结构,7.1.4,表示,材料吸声性能的量,1.,吸声系数,2.,吸声量,3.,声阻抗,1.,吸声系数,a.,定义：,材料吸收的声能与入射到材料上的总声能的,比值。,1.,吸声系数,b.,表示方法：,考虑到入射方向的不同,无规入射吸声系数,垂直入射吸声系数数,斜入射吸声系数,1.,吸声系数,b.,表示方法：,考虑到频率特性：,平均吸声系数,:,材料在不同频率的吸声系数的算术平均值。,降噪系数：,是指,250,、,500,、,1000,和,2000Hz,的频率下测得的吸,声系数的算术平均值。,2.,吸声量,表示方法：,一个房间的总吸声量：,3.,声阻抗,a.,声阻抗：,媒质在一定表面上声阻抗是该表面上有效平均声,压与通过该表面上的有效体积速度的比值。,b.,声阻抗率：,媒质上某点的声阻抗率是媒质中某一点的有效声,压与该点的有效质点速度的比值。,3.,声阻抗,声阻：,反映材料阻性的影响。,声抗：,反映材料惯性和弹性的影响，和频率成一定,的函数关系。,*声抗,/,声阻：表示材料的频率选择性,。,3.,声阻抗,c.,声学意义：,对自由平面声波：,平面声波从空气中入射到材料表面时,：,7.1.5,材料吸声性能,的测量,测量方法,用途,优点,缺点,混响室法,可测量声波无规入射时的吸声系数和单个物体吸声量。,所测量的吸声系数和吸声量可在声学设计工程中应用。,试件面积大，安装测量不方便。,驻波管法,可测量声波法向入射时的吸声系数和声阻抗率。,只能用于不同材料合同中材料在不同情况下的吸声性能比较，不能测量共振吸声结构，亦不能在声学设计工程中直接使用。,试件面积小，安装测量方便,常用两种测量方法的比较,7.1.5,材料吸声性能,的测量,1.,混响室法测吸声系数的测试原理：,混响时间：声压级衰减,60,分贝的时间。,房间内吸声量与混响时间有关：,1.,混响室法测吸声系数的测试原理,安装吸声材料前后，房间的总吸声量的变化可表示为：,若两次测量时间间隔短及室内温、湿度相差很小。可认为：,所以：,1.,混响室法测吸声系数的测试原理,整个房间的吸声系数可表示为：,2.,驻波管法测吸声系数的测试原理,2.,驻波管法测吸声系数的测试原理,3.,混响室法测吸声系数与驻波管法测吸声系数的换算：,驻波管法测吸声系数,0.10,0.20,0.30,0.40,0.50,0.60,0.70,0.80,混响室法测吸声系数,0.25,0.40,0.50,0.60,0.75,0.85,0.90,0.98,7.2,多孔吸声材料,7.2.1,吸声机理,7.2.2,吸声材料构造特性,7.2.3,多孔吸声材料的,吸声特性,几种多孔性吸声材料,7.2.1,吸声机理,7.2.2,吸声材料构造特性,材料的孔隙率要高，一般在70%以上，多数达到90%左右；,孔隙应该尽可能细小，且均匀分布；,微孔应该是相互贯通，而不是封闭的；,微孔要向外敞开,，使声波易于进入微孔内部,。,7.2.3,多孔吸声材料的,吸声特性,2.,影响材料吸声的因素,a.,材料的空气流阻,b.,材料的密度或孔隙率,c.,材料厚度的影响,d.,材料后空气层的影响,e.,材料装饰面的影响,f.,温度、湿度的影响,a.,材料的空气流阻,（,R,f,）,定义：,在稳定气流状态下，吸声材料中的压力梯度与气流,线速度之比。,比流阻：指单位厚度材料的流阻。,过高,空气穿透力降低,过低,因摩擦力、粘滞力引起的声能损耗降低,吸声性能下降,a.,材料的空气流阻,（,R,f,）,b.,材料的密度或孔隙率,孔隙率：,材料中的空气体积,与材料的总体积的,比值,。,c.,材料厚度的影响,c.,材料厚度的影响,d.,材料后空气层的影响,e.,材料装饰面的影响,作用：,保护吸声材料，防止污染环境。,种类：,护面网罩、纤维布、塑料薄膜和穿孔板等。,要求：,要有良好的通气性。,f.,温度、湿度的影响,主要种类,常用材料实例,使用情况,纤维材料,有机,纤维,材料,动物纤维：毛毡,价格昂贵，使用较少。,植物纤维：麻绒、海草、椰子丝,防火、防潮性能差，原料来源广，便宜。,无机,纤维,材料,玻璃纤维：中粗棉、超细棉、玻璃棉毡,吸声性能好，保温隔热，耐潮，但松散纤维易污染环境或 难以加工成制品。,矿渣棉：散棉、矿棉毡,吸声性能好，不燃、耐腐蚀，易断成碎末，污染环境施工扎手。,纤维材料制品,软质木纤维板、矿棉吸声砖、岩棉吸声板、玻璃吸声板、木丝板、甘蔗板等,装配式加工，多用于室内吸声。,颗粒材料,砌块,矿渣吸声砖、膨胀珍珠岩吸声砖、陶土吸声砖,多用于砌筑界面较大的消声装置。,板材,珍珠岩吸声装饰板,质轻、不燃、保温、隔热。,泡沫材料,泡沫,塑料,聚氨酯泡沫塑料、尿醛泡沫塑料,吸声性能不稳定，吸声系数使用前需实测,其他,吸声型泡沫玻璃,强度高 、防水、不燃、耐腐蚀,加气混凝土,微孔不贯通，使用少,常用吸声材料的使用情况,7.3,共振吸声结构,特点：,低频吸收性能好；,装饰性强；,强度足够；,声学性能易于控制。,7.3,共振吸声结构,7.3.1,共振吸声机理,7.3.2,常用共振吸声结构,7.3.1,共振吸声机理,7.3.1,共振吸声机理,等效声阻抗：,共振频率：,7.3.2,常用共振吸声结构,1.,空气层共振吸声结构,2.,薄膜吸声结构,3.,薄板吸声结构,4.,穿孔板吸声结构,5.,微穿孔板吸声结构,1.,空气层共振吸声结构,1,空气层厚度为,0,；,2,空气层厚度为,100mm,；,3,空气层厚度为,300mm,。,2.,薄膜吸声结构,系统共振频率：,空气层,膜状材料,吸声频带：,200-1000Hz,，,吸声系数：,0.35,3.,薄板吸声结构,系统共振频率,：,吸声频带：,80-300Hz,，,吸声系数：,0.2-0.5,薄板厚度：,3-6mm,空气层厚度：,3-10mm,4.,穿孔板吸声结构,单孔时系统共振频率：,多孔时系统共振频率：,4.,穿孔板吸声结构,穿孔率（,P,）,=,穿孔面积,/,总面积,穿孔面积越大，吸声频率越高。,吸声频带：低中频噪声，,吸声系数：,0.4-0.7,薄板厚度：,2-5mm,孔 径：,2-4mm,穿孔率：,1%-10%,5.,微穿孔板吸声结构,系统共振频率：,共振时最大吸声系数：,5.,微穿孔板吸声结构,特点：,吸声频带较宽；,可用于高温、潮湿、腐蚀性气体或高速气流等其它材料及结构不适合的环境中；,结构简单，设计理论成熟，吸声结构的理论计算与实测值接近,。,7.4,特殊吸声结构,7.4.1,空间吸声体,7.4.2,吸声尖劈,7.4.1,空间吸声体,特点：,悬空悬挂，吸声性能好，节约吸声材料；,便于安装，装拆灵活。,7.4.2,吸声尖劈,7.4.2,吸声尖劈,7.5,吸声设计,7.5.1,吸声设计原则,7.5.2,吸声设计程序,7.5.3,吸声设计计算,7.5.1,吸声设计原则,总原则：,应先对声源进行隔声、消声等处理，当噪声源不宜采用隔,声措施，或采用了隔声手段,后仍,不能达到噪声的标准时，,可采,用吸声处理,来作为辅助手段。,基本原则：,1.,单独的风机房、泵房、控制室等房间面积较小，所需降,噪量较高,时，可对天花板、墙面同时作吸声处理；,2.车间面积较大时宜采用空间吸声体，平顶吸声处理；,3.声源集中在局部区域时，宜采用局部吸声处理，并同时,设置隔声屏障；,7.5.1,吸声设计原则,4.噪声源比较多而且较分散的生产车间宜作吸声处理,；,5.,对于中、高频噪声，可采用,20-50mm,厚的常规成型吸声,板，当吸声要求较高时可采用,50,80mm,厚的超细玻璃棉,等多孔吸声材料，并加适当的护面层；,6.,对于宽频带噪声，可在多孔材料后留,50-100mm,的空气,层，或采用,80-150mm,厚的吸声层；对于低频带噪声，可,采用穿孔板共振吸声结构，其板厚通常可取,2-5mm,，孔径,可取,3-6mm,，穿孔率小于,5,；,7.5.1,吸声设计原则,7.,对于湿度较高的环境，或有清洁要求的吸声设计，可采用,薄膜覆面的多孔材料或单、双层微穿孔板共振吸声结构，,穿孔板的板厚及孔径均不大于,lmm,，穿孔率可取,0.5,-3,，,空腔深度可取,50,一,200mm,。,8.,进行吸声处理时，应满足防火、防潮、防腐、防尘等工艺,与安全卫生要求，兼顾通风、采光、照明及装修要求，也要,注意埋设件的布置。,7.5.1,吸声设计程序,根据声源特性估算受,声点的,各频带声压级,确定各吸声面的吸声系数,了解环境特点，选定噪声控制标准,计算各频带所需吸声量,计算室内应有的吸声系数,确定受声点允许的噪声,级和各频带声压级,选择合适的吸声材料,7.5.1,吸声设计程序,(1),确定吸声处理前室内的噪声级和各倍频带的声压级并,了解噪声源的特性，选定相应的噪声标准；,(2),确定降噪地点的允许噪声级和各倍频带的允许声压级，,计算所需吸声降噪量,Lp,；,(3),根据降噪量值，计算吸声处理后应有的室内平均吸声,系数,2,；,(4),由室内平均吸声系数,2,和房间可供设置吸声材料的面,积，确定吸声面的吸声系数 ；,(5),由确定吸声面的吸声系数，选择合适的吸声材料或吸声,结构、类型、材料厚度、安装方式等。,7.5.1,吸声设计计算,1.,房间平均吸声系数的计算,如果一个房间的墙面上布置有几种不同的材料时，它们,对应的吸声系数和面积分别为,1,、,2,、,3,和,S,l,、,S,2,、,S,3,，房间平均吸声系数为：,7.5.1,吸声设计计算,2.,吸声量的计算,若一个房间的墙面上布置有几种不同的材料时，则房间,的吸声量为：,7.5.1,吸声设计计算,3.,室内声压级的计算,扩散声场,：,房间内声能密度处处相同，而且在任一受声点上，声波,在各个传播方向作无规分布的声场叫,扩散声场,。,室内声场,直达声场,混响声场,3.,室内声压级的计算,a.,直达声场的计算：,距点声源,r,处的声强为,Q-,声源的指向性因数,点声源位于自由场空间，,Q=1;,置于无穷大刚性平面上，,Q=2;,声源置于两个,刚性平面的交线上，,Q=4;,声源置于三个刚性反射面的交角上，,Q=8,）,距点声源,r,处的声压及声能密度为：,声源的指向性因数,3.,室内声压级的计算,a.,直达声场的计算：,距点声源,r,处的声强为,Q-,声源的指向性因数,点声源位于自由场空间，,Q=1;,置于无穷大刚性平面上，,Q=2;,声源置于两个,刚性平面的交线上，,Q=4;,声源置于三个刚性反射面的交角上，,Q=8,）,距点声源,r,处的声压及声能密度为：,3.,室内声压级的计算,声压级的计算：,3.,室内声压级的计算,b.,混响声场：,自由程：声波每相邻两次反射所经过的路程称作自由程。,平均自由程：室内自由程的平均值。,声速为,c,时，声波传播一个自由程所需的时间为：,单位时间内平均反射次数为：,3.,室内声压级的计算,b.,混响声场：,单位时间声源向室内贡献的混响声为：,混响声的声能为：,反射一次，壁面吸收的声能为：,单位时间内壁面吸收的声能为：,稳态时：,3.,室内声压级的计算,b.,混响声场：,室内的混响声能密度为：,设：,混响声场中的声压为：,3.,室内声压级的计算,相应声压级为：,3.,室内声压级的计算,c.,总声场：,3.,室内声压级的计算,混响半径,当直达声与混响声的声能相等时的距离称为临界半径。,Q=1,时的混响半径称为混响半径。,意义：,当受声点与声源的距离小于临界半径时，吸声处理的降噪,效果不大；当受声点与声源的距离大大超过临界半径时，,吸声处理才有明显的效果。,7.5.1,吸声设计计算,4.,混响时间计算,定义：,当声源停止发声后声能密度衰减到原来的百万分之一，,即声压级下降,60dB,所需的时间，叫做混响时间。,Sabine,公式,：,V,房间容积，,m,3,A,室内总吸声量，,m,2,7.5.1,吸声设计计算,4.,混响时间计算,定义：,当声源停止发声后声能密度衰减到原来的百万分之一，,即声压级下降,60dB,所需的时间，叫做混响时间。,Sabine,公式,：,V,房间容积，,m,3,A,室内总吸声量，,m,2,4.,混响时间计算,C.F. Eyring,公式,:,Eyring-Millington,公式,:,当,0.2,时，,7.5.1,吸声设计计算,5.,吸声降噪量计算,设,R,1,、,R,2,分别为室内设置吸声装置前后的房间常数，则,距声源,r,出相应的声压级分别为,:,7.5.1,吸声设计计算,5.,吸声降噪量计算,吸声前后的声压级之差，即吸声降噪量为,:,7.5.1,吸声设计计算,5.,吸声降噪量计算,当受声点离声源较近时，降噪量很小。,当受声点离声源较远时（混响半径以外），降噪量可简,化为：,由于,房间内吸声系数均较小，上式可简化为：,7.5.1,吸声设计计算,5.,吸声降噪量计算,由于：,7.5.1,吸声设计计算,5.,吸声降噪量计算,2,/,1,或,T,2,/T,1,1,2,3,4,5,6,8,10,20,40,降噪量（,dB,）,0,3,5,6,7,8,9,10,13,16,计算实例,某厂控制室：房间尺寸为,14m10m3m,，,房间在各个倍频程中心频,率处的平均吸声系数列于下表中。,噪声源为房间内的空调设备，位于,10m3m,墙壁的中心部位。,控制要求：距该空调,7m,处符合,NR-50,曲线,。,倍频程中心频率,/Hz,说明,125,250,500,1000,2000,4000,距空调,7m,处倍频带声压级,/dB,60,62,63,59,57,54,处理前房间混响时间,/s,2.6,2.4,2.0,1.8,1.6,1.2,处理前房间平均吸声系数,0.06,0.07,0.08,0.09,0.1,0.3,设计计算步骤为：,记录房间尺寸、体积、总表面积、噪声源的种类和位置,等事项；,在表的第一行记录噪声的倍频程声压级测量值；,在表的第二行记录,NR-50,的各个倍频程声压级；,对各个倍频程声压级由第一行减去第二行，当出现负值,时记为,0,；,混响时间的测量值记录在第四行，由此计算出平均吸声,系数，并记录在第五行，,根据降噪量公式计算出所需的吸声系数，记录在第六行,参考各种材料的吸声系数，使平均吸声系数达到第六行所,列的吸声系数以上，然后确定房间内各部分的装修,。,设计计算步骤为：,人有了知识，就会具备各种分析能力，,明辨是非的能力。,所以我们要勤恳读书，广泛阅读，,古人说“书中自有黄金屋。,”通过阅读科技书籍，我们能丰富知识，,培养逻辑思维能力；,通过阅读文学作品，我们能提高文学鉴赏水平，,培养文学情趣；,通过阅读报刊，我们能增长见识，扩大自己的知识面。,有许多书籍还能培养我们的道德情操，,给我们巨大的精神力量，,鼓舞我们前进,。,
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