物理污染控制工程实践.DOC

1、第二章 物理污染控制工程实践复习要求：一、吸声降噪工程 1、掌握多孔吸声材料的吸声机理；熟悉薄板和微穿孔板吸声结构与空间吸声体的特性及其适用条件。 2、熟悉室内的声压级与直达声、混响声的关系；熟悉混响时间和室内平均吸声系数的关系。 3、掌握吸声降噪效果的估算、吸声降噪的适用条件及其工程设计；了解吸声降噪效果的基本测量方法。 4、了解混响声场与自由声场的区别；了解混响室、消声室及半消声室的声学特点。 二、隔声降噪工程 1、掌握常用单层隔声材料的隔声技术、隔声特性和质量定律；了解单层隔声材料的吻合效应。 2、掌握双层隔声结构的隔声特性及改善其隔声性能的方法。 3、熟悉各类隔声结构和隔声屏障的设计和

2、应用。 4、掌握隔声降噪工程的设计和计算。 5、了解隔声降噪效果的基本测量方法。 三、消声降噪工程 1、熟悉各类消声器的消声机理、特性及其适用范围。 2、掌握各类消声器的设计和应用。 3、了解消声器性能的基本测量方法。 四、隔振工程 1、熟悉各类隔振器材的性能特点及应用技术。 2、掌握隔振设计的基本方法。 3、了解各类阻尼材料的性能特点及应用技术。 五、噪声和振动污染的综合治理 1、了解综合治理工程的声源特性、环境条件和治理目标。 2、熟悉声、振动源控制技术和敏感目标的防护技术。 3、掌握噪声和振动传播途径控制技术。 4、掌握噪声和振动污染综合治理设计技术。 2.1 吸声降噪工程复习要求：1、

3、掌握多孔吸声材料的吸声机理；熟悉薄板和微穿孔板吸声结构与空间吸声体的特性及其适用条件。 2、熟悉室内的声压级与直达声、混响声的关系；熟悉混响时间和室内平均吸声系数的关系。 3、掌握吸声降噪效果的估算、吸声降噪的适用条件及其工程设计；了解吸声降噪效果的基本测量方法。 4、了解混响声场与自由声场的区别；了解混响室、消声室及半消声室的声学特点。 为了有效合理地进行吸声降噪工程设计，应该了解不同吸声材料（结构）的吸声特性，合理选择吸声材料（结构） ，掌握吸声处理房间的声场特性。不同类型的吸声材料（结构）的吸声机理，都是把声能转变为热能，只是这个能量转换的物理过程有所不同。按照材料的物理性能和吸声方式，

4、吸声材料和吸声结构主要可以分为：多孔吸声材料和共振吸声结构。共振吸声结构又可分为板共振吸声结构、膜共振吸声结构、穿孔共振吸声结构等。一、多孔吸声材料多孔吸声材料是应用最广的吸声材料，主要包括纤维性吸声材料、泡沫性吸声材料、颗粒性吸声材料，包括玻璃棉、矿渣棉、岩棉、各种泡沫塑料、多孔吸声砖、木丝板、甘蔗板、毛毡及毛棉绒等。这些材料的共同结构特征是有许多微小间隙和连续气孔，而且具有适当的通气性能。几乎所有具有上述结构特征的材料都可以作为多孔吸声材料。有此材料内部也有许多微小气孔，但气孔密闭，彼此不相通。当声波入射到材料表面时，很难透入到材料内部，只是使材料作整体振动。它的吸声机理和吸声特性与多孔材

5、料不同，不应作为多孔吸声材料考虑。多孔吸声材料的结构特征决定了吸声材料和隔声材料是两个完全不同概念的材料。隔声材料要求密、实、硬，而吸声材料却要求松、散、软。吸声材料能吸声，也易透声，在一定的条件下应用可以提高隔声材料的隔声量，但绝不能用它来代替隔声材料，这一点在实际应用中必须予以注意。不同类型的多孔吸声材料的典型材料和特点类型 类型材料 特点及应用纤维性吸声材料 超细玻璃棉、矿渣棉、岩棉、化纤纤维棉等密度低、隔热、不燃或阻燃、耐腐蚀广泛应用于消声器、吸声处理等噪声控制工程泡沫性吸声材料 泡沫塑料、海绵、泡沫橡胶等轻质、成型好、较好的弹性，不易散落，但易老化、耐腐蚀性差较多应用在室内声学装修工

6、程和有特殊要求的场所颗粒性吸声材料 加气混凝土、泡沫水泥、陶土颗粒砖、膨胀珍珠岩等耐高温、防腐蚀、但密度较大较多用于室外噪声控制工程和大型消声器1、多孔材料吸声机理声波入射到多孔材料表面时产生吸声现象。当声波入射到材料表面时，一部分在材料表面上反射，一部分则透射到材料内部向前传播。在传播过程中，引起小孔或间隙中的空气运动，同形成孔壁的固体筋络发生摩擦，由于黏滞性和热传导效应将声能转变为热能而耗散掉。声波在刚性壁反射后，经过材料回到其表面时，一部分声波透射回空气中，一部分又反射回材料内部。声波的这样反复传播运动过程，就是能量不断转换耗散的过程，如此反复，直至平衡。这样，材料就吸收了一定百分比的入

7、射声能，这个百分比数值即是我们前面所讲的吸声系数。在整个能量转换的过程中，主要是黏滞性和热传导效应在起作用。黏滞性摩擦，使声能转换为热能，使得微观局部温度上升，而热传导效应则及时地把温度上升的热量传走，为黏滞性进一步转变声能为热能创造条件。两种效应的相互作用，使得多孔材料有效地耗散了入射声能，这也就是多孔材料吸声的机理所在。2、多孔材料的应用及其影响吸声性能的因素理论和试验两方面都表明，对多孔吸声材料采用不同的处理方法，例如，改变其密度、厚度等都可以影响材料的吸声特性。同样，不同的环境条件，例如，温度、湿度和变化也可能改变材料的吸声特性。其中主要的影响因素有材料厚度、密度、背后空气层、护面层、

8、材料表面处理、温度和湿度等。（1）材料厚度的影响大多数多孔吸声材料的吸声系数是随着频率的增加而增加，中、高频区域的吸声性能一般要优于低频区域。图 522 给出了同样容重、不同厚度岩棉板的吸声特性比较。从图上可以看出，当材料厚度增加时，高频区域的吸声系数没有增加而中、低频区域的吸声系数却有明显提高，扩大了材料的有效吸声频率范围。这和前面的理论分析也是一致的，即是改善低频区域吸声效果，需要增加材料厚度。在实际选用多孔材料厚度时，应主要考虑中、低频区域吸声特性。（2）材料密度的影响吸声材料密度的变化,也要影响到材料的吸声特性。5-2-3 是同样厚度，不同容重条件下，材料的吸声特性的变化。图上可以看出

9、，低中频范围，容重大的，吸声系数要稍高一些；而在高频区域其结果相反，容重小的，吸声系数稍高，在其他厚度条件下做类似试验，其变化趋势也是如此。实际应用效果表明，容重过大、过小对材料的吸声特性均有不良影响。在一定的使用条件下，每种材料的容重有一个最佳值范围。（3）材料背后空气层的影响材料背后有无空气层，可使材料的吸声性能有比较明显的变化。图 524 就是这种情况下材料吸声性能的比较，其变化趋势和材料增加相应厚度所引起的吸声性能的变化相近似，可以提高低、中频区域的吸声效果。通常，空气层厚度为 1/4 波长的奇数倍时，相应的吸声系数最大；而当其厚度为 1/2 波长的整数倍时，吸声系数最小。在实际工程设

10、计中，为了兼顾声学性能和安装等方面的可能性，一般空气层厚度为 70-100mm，如果需要进一步增加改善低频频的吸声特性，可进一步增加空气层厚度。增加材料厚度和在材料后设置空气层都可以改善材料在低、中频区域的吸声特性。（4）材料护面层的影响从声学角度讲，要求吸声表面具有良好的透声性。从声阻抗讲，就是希望表面上的声阻抗率接近空气的特性阻抗。一般常用的护面层有金属网、穿孔板、玻璃布、塑料薄膜等。经常作为保护层使用的穿孔板，其穿孔率应大于 25%,否则将对材料的吸声性能产生影响，对高频吸声的影响往往是由于护面板穿孔率不够引起的。穿孔板影响的一般趋势是使材料的吸声特性向低频区域移动，尤其是穿孔率低的薄板

11、。有时为了防潮，采用某些塑料薄膜作为护面层，这种饰面也同样影响材料的高频吸收，对吸声系数影响较大的起始频率可以用下式估算： mf/98式中： 薄膜的单位面积重量， 。m2/mkg为了减少薄膜对有效吸声频率范围的影响，应尽量选用质轻的塑料膜材料。对材料表面进行粉刷或油漆处理，相当于在材料上面增加上一层高流阻的材料，使整个吸声特性变坏，特别是在高频区域。吸声性能的变化程度和粉刷或油漆的厚度、涂刷方式有关。（5）温、湿度的影响在高温或低温条件下使用时，因温度变化而变化的声速将导致声波波长的改变，从而使材料的吸声频率特性作相对移动，其变化趋势一般是温度提高，吸声特性向高频方向移动；温度降低，吸声特性向

12、低频方向移动。吸湿或含水对材料的吸声性能影响较大，材料孔隙内的含水量增多导致了孔隙率的降低，随着含水量的增多，首先是高频范围的吸声系数下降，当含水量继续增加，随之影响范围向低频区域扩展。在湿度大的条件下使用吸声材料时，应注意选用具有一定防潮能力的材料。如防水型超细玻璃棉等。二、共振吸声结构共振吸声结构，和多孔吸声材料相比，一般吸声的频率范围较窄，吸声效率较低，但是它的优点是具有较好的低频吸声效果，吸收的频率容易选择和控制，从而可以弥补多孔吸声材料在低频区域吸声性能的不足。在厅堂的声学处理和噪声控制中，常常用到各种形式的共振吸声结构。1、薄板共振吸声结构将不透气的薄板固定在刚性壁前一定距离处，就

13、构成了板共振吸声结构。这个由薄板和空气层组成的系统可以视为一个由质量块和弹簧组成的振动系统，当入射声波的频率和系统固有频率接近时，板就产生共振，内部摩擦将声能转换为热能耗散掉。其主要吸声范围在共振频率附近区域。板状材料的共振频率和板的面密度、材料的弹性系数、空气层厚度、结构尺寸及安装方法等因素有关，一般可采用下式计算： mDcf20式中： 声速,m/s； 空气密度, ； 板的面密度, ； 空气层厚度,c3/mkg2/mkgDm。增加板的面密度和空气厚度，可以使结构的共振频率向低频区域移动。常用的板共振结构的共振频率处于 80300Hz 的频率范围，吸声系数可达 0.20.5。薄板共振吸声频率范

14、围很窄，只能作为以共振频率附近频域为主要吸声范围的结构。通过两个途径可以适当展宽它的有效吸声范围：一是采用密度很小的薄板进行多层组合；二是在空腔中填充多孔材料以增加板振动的阻尼。如果在板与龙骨之间增加海绵、毛毡、软橡胶等弹性材料层，也可以改善整个结构的吸声特性。2、薄膜共振吸声结构吸声结构中采用的膜状材料，是指刚性很小、没有透气性、受力拉张后具有弹性的材料，如塑料膜、帆布等。膜的吸声机理基本基本类似于板结构的吸声，系统的共振频率和膜的面密度、空气层厚度及膜所受的拉力有关。在膜处于松驰的状态下，其共振频率为： mDf60式中： 膜的面密度， ； 空气层厚度， 。m2/mkgD常用膜状共振吸声结构

15、的共振频率在 2001000Hz 范围内，共振频率邻近频域的吸声系数一般为 0.30.4。膜状材料主要用于中频范围的吸声，非常薄的膜共振结构其共振频率可处于高频范围。在实用中，为改善吸声性能，可在其背后空气层内充填多孔材料。3、单腔共振吸声结构单腔共振吸声结构既亥姆霍兹共振吸声器，基本结构参数及特性见图 5-2-5。单腔共振吸声结构由一个刚性容积和一个连通外界的颈口组成。空腔中的空气具有弹性，类似于一个弹簧；颈口处的小空气柱相当于质量块，组成一弹性系统。当声波入射到颈口时，由于孔颈处的摩擦阻尼，使声能变为热能。当入射声波频率等于共振结构的固有频率时，孔颈处的空气柱发生共振，此时此地的振速为极大

16、值，相应吸收的声能量大。外界频率偏离共振频率时，振速相应减小，声能吸收也变少。若声波的波长大于共振腔的尺寸时，其系统参数可以简化为集中参数，其共振频率可用下式计算： )2(0rLVcf式中： 声速， ； 颈口半径， ； 空腔容积， ； 颈长， 。csm/rmV3m这种吸声结构吸声频带较窄，具有较强的频率选择性，多用于低频有明显音调噪声的吸收。一般情况下，都是多个共振腔组合使用，很少单独使用，通过调节各腔的结构尺寸来适应不同频率的吸收。如果想展宽共振吸声结构的有效吸声频带范围，可以在颈口处放置一些多孔吸声材料，或放一层薄的纺织物，以增加颈口处的声阻。对一定的声阻来说，振速越大，消耗的声能越多，声

17、阻只有加在速度极大处才有明显的吸声效果。在空腔内填充多孔吸声材料，也可改善共振效应，但效果不会太大。因空腔中的平均速度接近于零，不能发挥声阻的效用，充填不得当，还容易减弱原有的共振效应。4、穿孔板共振吸声结构在板材上，以一定的孔径和穿孔率打上孔，背后留有一定厚度的空气层，就成为穿孔板共振吸声结构。这种吸声结构是单腔共振吸声结构的一种组合形式，同样可看成由质量块和弹簧组成的一个共振系统。当入射声波和系统的共振频率一致时，孔颈内的空气柱振动速度最大，该频率附近，因摩擦损失而吸收了较多的声能，形成一个吸收峰。穿孔板的吸声特性曲线一般都具有明显的选择性，在其共振频率附近有最大吸收，偏离共振频率时，吸声

18、系数明显减小。穿孔板的吸声特性取决于穿孔板的厚度、孔径、穿孔率、板后空气层厚度等因素，其共振频率可采用下式计算： )(20kltDPcf式中： 声速， ； 穿孔率，%； 板后空气层厚度， ；csm/ m，穿孔板孔径有效长度； 板厚， ； 孔的半径， 。rtlk5.0tmrm图 5-2-7 给出了穿孔板共振频率计算的列线图。利用列线图，可以根据穿孔板的结构参数求出其共振频率。同理，也可以根据实际要求的吸声频率范围，确定穿孔板的结构参数。例如，已知穿孔板的结构参数，求其共振频率，先把与穿孔板相对应的点（t+0.8d）和 P 轴上的点连成直线与 m 轴相交，将这个交点与 D 轴上的点相连，截 轴之点

19、即为所求共振频率。0f从公式 5-2-5 可以看出，穿孔率越大，共振频率越高。但是，如果穿孔率超过 20%时，穿孔板就失去其共振吸声效应。常用穿孔板共振结构参数见下表。常用穿孔板共振结构参数穿孔率 p% 板厚 t/mm 孔半径 r/mm 板后空气层 D/mm320 1.510 215 100250实际工程设计中，穿孔率是通过孔径和孔间距来实现的。孔的排列方式可以是正方形排列和三角形排列，正方形排列的穿孔率和孔径、孔间距关系为： 24BdP三角形排列的穿孔率和孔径、孔间距关系为： 23以一个由穿孔板参数计算共振频率为例说明上述公式的应用。在 1.5mm 厚的板上以正方形排列的穿孔，孔径、孔间距分

20、别为 8mm 和 24mm，板后的空气层厚度为 100mm，求共振频率。穿孔率： %7.824Bdp共振频率： Zk HltDPcf 568).015.(0873)(0 如果在板上开一些平等排列的狭缝长孔，并在板后留有空气层，这种结构的吸声机理、吸声特性等都和圆孔相同。由于穿孔板自身的声阻很小，这种结构的吸声频带较窄。如果在穿孔板背后填充一些多孔材料或在其背后贴敷上声阻较大的纺织物等材料，可改进它的吸声特性。充填多孔材料后，提高穿孔板的吸声系数，展宽了有效吸声频率范围。另一个展宽有效吸声频率范围的方法是采用多层穿孔板吸声结构的组合。图 5-2-9 给出的是一双层结构的吸声特性。双层穿孔板吸声结

21、构的组合，由于具有两个吸收峰，在一定程度上扩展了吸收频带宽度。表 5-2-8 给出了几种板共振吸声结构的吸声系数。5、微穿孔板共振吸声结构微穿孔板吸声结构，是由板厚和孔径在 1mm 以下，穿孔率为 1%3%的微穿孔板和板后空腔组成的。微穿孔板的孔小且穿孔率低，同普通穿孔板相比，声阻要大得多，而声质量要小得多，在吸声系数和有效吸声频带宽度方面都要优于穿孔板吸声结构。微穿孔板吸声结构的主要吸声机理是，声波入射时，空气在小孔中摩擦而消耗声能。单层微穿孔板吸声结构的共振频率表达式为： )3/8.0(20pDdtcf式中： 声速,m/s； 穿孔率,%； 腔深,mm； 板厚,mm； 孔径,mm。cptd为

22、了展宽有效吸声频率范围，提高吸声效果，可以采用两层具有不同孔径或不同穿孔率的微穿孔板组成复合结构，层与层之间保留一定的空腔。双层微穿孔板具有两个共振频率，分别为：1)(1)(4 2222101 DPDPtcf2222102tf式中： 声速,m/s； 前腔微穿孔板穿孔率,%； 前腔深,mm； 前腔微穿孔c1 11t板板厚,mm； 后腔微穿孔板穿孔率,%； 后腔深,mm； 后腔微穿孔板板厚,mm。2Pt从上述分析可以看出，微穿孔板吸声结构的吸声特性和穿孔率、腔深、板厚、孔径等因素有关。表 5-2-9 给出了一些微穿孔板吸声结构吸声系数。6、空间吸声体空间吸声体是一种悬挂式的吸声结构。它不是和墙面等

23、刚性壁面组合而成的吸声结构，而是自成系统，用于降低室内噪声或改善室内的音质条件。空间吸声体的形式和安装方式应视实际房间和面积大小、使用性质、声源特性及装饰要求等因素而定。根据不同的实际情况，可以设计出不同方式的悬吊形式，比较灵活方便。空间吸声体通常由框架、护面层、吸声材料组成。框架可用木材、角钢或金属型材制成，用以保证吸声体具有一定的刚度。护面层一般采用穿孔率大于 20%的穿孔板，如果吸声体表面装饰要求不高，也可采用钢板网、塑料窗纱等材料。当室内声源频谱特性呈低频性或具有某些明显的低频峰值时，可考虑采用穿孔率较小的穿孔板以提高低频噪声的吸收。吸声材料一般采用超细玻璃棉、岩棉、矿渣棉等多孔吸声材

24、料，并以玻璃纤维布做护面布以防止纤维状材料的飞散。板状吸声体一般均填满多孔吸声材料，其他形状的空间吸声体，可以填满也可以留有一定的空腔，既节省材料，又可以在一定程度上保留其低频吸声性能。图 5-2-11给出的是板状空间吸声体的结构示意图。空间吸声体的吸声特性用其有效吸声量表示。一般情况，在板状空间吸声体总面积相当于房间平顶面积的 30%40%时，可使吸声材料既可以充分发挥其吸声效果，而且可以适当节省经济投入。对于声源房间室内表面吸声量很小，混响时间较长的房间，应用空间吸声体可有 510dB 的降噪效果。三、吸声降噪吸声降噪又称吸声处理，是指利用吸声材料或吸声结构对房间进行内部处理，增加房间内部

25、的吸声量，降低房间内部混响声，以达到降低噪声的目的的一种方法。由于吸声降噪只能降低混响声，而不能降低声源直达声，吸声降噪的实际效果和室内声场特性、声源特性、吸声处理的方式等因素有关。1、吸声降噪机理在具有声源的一个房间内，某一点的声能量除来自声源的直接辐射能量（称直达声）外，还有来自房间各个内壁多次反射形成的混响声。直达声和混响声相互叠加的结果，导致了室内声级比同样声源在自由声场（例如消声室、露天的开阔空间等）所产生的声级要高，人的主观感觉也有被噪声包围的感觉。如果在这样的房间内壁上布置一些吸声材料或吸声结构，就可以减少声的反射，吸收一部分混响声的能量，从而降低室内声级，改善人的主观感觉。这就

26、是吸声降噪的基本机理。对于一些没有声源，噪声由外部传递到室内的场所，例如道路两侧的建筑，适当的吸声也有一定降低噪声的效果。吸声处理的使用是有一定的局限性的，只能减弱反射声，对于声源的直达声没有任何降噪效果。在所谓一些有“声学缺陷”的房间，吸声处理的作用会更明显，这类房间主要表现特征是：（1）混响时间长很多房间的内表面材料的吸声系数都很低，而房间容积又较大，因此房间内的混响时间很长，尤其是低频混响更为严重。（2）多重回声这种声学现象是由声波在壳顶结构与地面之间的多次反射形成的。凭借人的听觉即可判断出一个声音在房间内的多次反复。对这类房间进行吸声处理，就更有必要了。2、室内声场分析为了分析吸声处理

27、和降噪效果的关系，首先应了解室内声场分布的空间特征。假定在室内有一个声功率为 W 的声源，当声源距反射面较远时，由声源辐射的直达声密度为： 24crWQED式中： 声源指向因子； 距声源的距离，m； 声速， 。Qrcsm/根据声源在房间内的不同位置，声源指向因子 相应有不同的数值：当声源处于房间的中心时， ；声源若置于一个壁面的中心时， ；若处于两个壁面交线的中心1时 ；而声源处于三个壁面的交点时， 。4 8由室内多次反射而产生的稳态混响声能量密度为： cRWER/4式中： ，房间常数； ，房间平均吸声系数； 面积为)1/(aSR)(Saiia的吸声系数；S 房间内表面的总面积， 。i 2m房

28、间内总的平均能量密度等于直达声和混响声的能量密度之和： RD而总的平均声能量密度和声压又有如下关系： 2cpE式中： 房间内某点的有效声压值，Pa； 空气密度， ； 声速，p 2/mkgc。sm/声压和声功率的关系为： )4(22RrQWp若以声压级的形式表示，则可得到： )4lg(109lg10l 2RrcLp 在标准情况下，取 ，可得到经常采用的声功率级和声压级的关系：smkc2/4)4l(2QWp式中： 声源声功率级，dB； 距声源为 处的声压级，dB 。WLpLr可以看出，室内总声压级与距离 的关系同自由场条件下的关系不同。当 较小，小至r r可满足 时，总声能量以直达声为主，混响声可

29、以忽略。反之，当 较大，RrQ/4/2以至于 时，总声能量就以混响声为主，直达声可以忽略。，由此可以确定一个临界距离： /4/2 RQr14.0在此距离上，直达声与混响声的大小相等。当 时，直达声为主要能量。当时，混响声为主要能量，只有在这个区域内进行吸声降噪处理才会有较明显的效果。0r3、典型室内声场和专用声学实验室对于一个普通的房间内部声场，完全理想的自由声场和扩散声场的空间是很有限的。在声学测量和声学研究中，经常需要足够空间的自由声场和扩散声场，那就需要专门设计满足自由声场条件的消声室和满足扩散声场条件的混响室。（1）自由声场和消声室消声室是在房间内部表面采用特殊的高吸收处理（通常采用吸

30、声尖劈） ，使房间内部足够大的空间保持无反射的自由声场的声学专用实验室。由于试验的要求，通常又要采取必要的隔声和隔振措施，以保证有较低的背景噪声。根据需要，消声室分为全消声室和半消声室。全消声室是指房间的六个壁面进行吸声处理，半消声室是地面为坚实和光滑反射面，吸声系数要求小于 0.06，形成一个半自由场的空间，以便使一些机械设备等噪声源安装方便。在消声室中，最广泛采用的吸声处理结构是吸声尖劈，由于吸声尖劈采用阻抗渐变的结构形式，可以在较宽的频率范围，保持具有较高的声吸收，很多吸声尖劈吸声系数可以在宽频带范围达到 0.95 以上，甚至达到 0.99。按国家标准 GB6882-86声学噪声源声功率

31、的测定消声室和半消声室精密法的要求，在自由场区域，消声室的自由场偏差应满足表 5-2-10 的规定。表 5-2-10 消声室的自由场偏差1/3 倍频程中心频率 允许误差/dB630 5.28005000 0 3消声室的主要应用为：声功率测量、声源识别和分析、噪声控制设备的测量、噪声模型实验等。（2）扩散声场和混响室如果封闭房间有足够的声扩散和较长混响时间，房间各点的声能量分布均匀，声传播方向也是随机分布的，这是典型的扩散声场。混响室是专门设计的具有这种扩散声场的声学实验室。一个合乎规范的混响室，不仅要有较长的混响时间，而且在各频率上比较均匀。房间壁面的吸声系数要小于 0.06，房间的长、宽、高

32、比例合适，要有足够大的体积（一般要大于200 ） ，体积越大，低频的声场扩散性能越好。3m混响室的主要应用是机器声功率测量、吸声系数测量等。4、吸声降噪效果的估算房间常数 R 是描述房间声学特性的重要参数，采取的吸声降噪处理措施，实质上就是为了增加房间常数 R。假定在吸声处理前后，房间的吸声系数分别为 和 ，相应的房间常数分别为 和 ，1a2 1R2可得吸声处理前后室内声压级的差值为： )4lg(0)4lg(10212RrQRrL在直达声为主的区域内： 2 ;4Q在这个区域内，吸声处理前后房间常数 R 的变化对室内声压级几乎没有影响，进行吸声处理的意义不大。而在混响声为主的区域内： 2124

33、;rr则对于这种扩散声场，吸声处理前后，相应的声压级差为： 12/lg0RL式中： 、 吸声处理前后的房间常数。1R2当声源所在房间的形状比较规则，声源较多且分布较分散，室内平均降噪量可近似按下式计算： ， 、 分别为吸声处理前后房间内吸声量；或)/lg(01AL2， 、 分别为吸声处理前后房间的平均混响时间。)/l21T2若平均吸声系数增大到原来的 10 倍，室内声压级可以降低 10dB。对于多数房间的抹灰墙， ，经过吸声处理，把平均吸声系数提高 0.3 是比较容易做到的。而相应的效果3.a是使混响场中的声压级降低 10dB，可以使人们感到噪声的响度降低了一半，有明显的主观感觉变化。对于非扩

34、散声场的吸声降噪效果评价，最好采用声场空间衰减曲线来表征。一些工程实践表明，对于主要集中在 5002000Hz 范围噪声，采用吸声处理降低噪声效果可达到（和硬的墙壁、天花板比较）：1）在近场，噪声降低值为 13dB（A） ，效果非常小；2）在过渡区域，噪声降低值通常为 38 dB（A） ；3）在远场，噪声降低值一般可达到 512 dB（A） ，它决定于房间的尺寸、吸声处理的面积和内部的配置。图 13 和 14 分别给出了两个典型不同形状房间进行不同吸声处理前后的声压级空间衰减曲线示例，从曲线上可以看出不同的声场区域和不同的吸声处理方式的吸声降噪效果。5、吸声降噪的设计原则与程序从某种意义上讲，

35、吸声降噪在噪声控制中，不是主动的方法，而是一个辅助手段，起到提高总体效果的作用。吸声处理应尽可能在设计阶段考虑，在这个阶段有更多机会选择有吸声特性的墙壁和顶棚，还可以和隔热结合起来。采用吸声降噪措施应注意的基本设计原则有以下几个方面：（1）只有在房间内平均吸声系数很小时，吸声降噪才能有较好的效果。（2）在较高的平均吸声系数的基础上，进一步提高平均吸声系数，其效果和所付代价并非成正比，应适可而止。（3）由于材料的吸声系数和频率有关（通常使用的材料在中高频率有较好的吸声系数） ，应根据噪声的频率特性来选择吸声处理的材料和结构。（4）如果有可能，应尽量靠近噪声源附近的表面进行吸声处理。（5）选择吸声

36、材料和吸声结构时，要充分考虑防潮、防火、防尘、耐腐蚀等方面的要求。（6）安装时应考虑采光、通风、照明及装饰性等方面的功能要求。吸声降噪的设计中，应包括以下工作内容：（1）实测或预测房间内的噪声级和频谱特性。（2）确定室内的吸声降噪量，包括声级和频谱。（3）确定各频带所需的降噪量。（4）测量或估算房间内原有的房间常数或平均吸声系数，求出处理后应有的房间常数或平均吸声系数。（5）选定吸声材料或吸声结构，根据其类型、容重、厚度等参数查出相应的吸声系数。（6）确定吸声降噪处理的面积和安装方式。作业一、填空题1、按照材料的物理性能和吸声方式，吸声材料和吸声结构主要可以分为： 和。2、共振吸声结构可分为

37、、 和。3、不同类型的吸声材料（结构）的吸声机理，都是把 ，只是这个能量转换的物理过程有所不同。4、多孔吸声材料的结构特征决定了吸声材料和隔声材料是两个完全不同概念的材料。隔声材料要求 ，而吸声材料却要求 。吸声材料能吸声，也易透声。5、薄板共振吸声频率范围很窄，只能作为以共振频率附近频域为主要吸声范围的结构。通过两个途径可以适当展宽它的有效吸声范围：一是 ；二是 。6、板共振吸声结构中，当入射声波的频率和系统固有频率接近时，板就产生共振， 。其主要吸声范围在共振频率附近区域。7、空间吸声体通常由 、 、 组成。8、消声室的主要应用为： 、 、噪声控制设备的测量、噪声模型实验等。混响室的主要应

38、用是机器声功率测量、 等。解答：1、多孔吸声材料；共振吸声结构。2、板共振吸声结构；膜共振吸声结构；穿孔共振吸声结构。3、声能转变为热能。4、密、实、硬；松、散、软。5、采用密度很小的薄板进行多层组合；在空腔中填充多孔材料以增加板振动的阻尼。6、内部摩擦将声能转换为热能耗散掉。7、框架；护面层；吸声材料。8、声功率测量；声源识别和分析；吸声系数测量。二、单选题1、空气层厚度为（ ）波长的奇数倍时，相应的吸声系数最大；而当其厚度为（ ）波长的整数倍时，吸声系数最小。A、1/4，1/2； B、1/2，1/2； C、1/4，1/4； D、1/2，1/42、膜状材料主要用于中频范围的吸声，常用膜状共振

39、吸声结构的共振频率在 200-1000Hz 范围内，共振频率邻近频域的吸声系数一般为A、0.20.3； B、0.30.4； C、0.40.5； D、0.20.53、微穿孔板吸声结构，是由板厚和孔径在（ ）以下，穿孔率为（ ）的微穿孔板和板后空腔组成的。A、2mm，2%3%；B、2mm，1%3% ；C、1mm，1%3%；D、1mm，2%3%。解答：1、A；2、B；3、C三、多选题1、影响多空吸声材料吸声性能的因素主要有（ ）材料表面处理、温度和湿度等。A、材料厚度；B、材料密度；C、材料背后空气层；D、材料护面层2、板共振吸声结构中，板状材料的共振频率和（ ） 、结构尺寸及安装方法等因素有关。A

40、、板的面密度；B、材料的弹性系数；C、声波频率；D、空气层厚度3、穿孔板的吸声特性取决于穿孔板的（ ）和板后空气层厚度等因素。A、厚度；B、孔径；C、穿孔率；D、共振频率4、根据不同的实际情况，可以设计出不同方式的悬吊形式，空间吸声体的形式和安装方式应视实际房间和面积大小、 （ ）等因素而定。A、使用性质； B、声源特性； C、装饰要求； D、吸声材料解答：1、ABCD；2、ABD；3、ABC；4、ABC四、简答题1、多孔材料吸声机理声波入射到多孔材料表面时产生吸声现象。当声波入射到材料表面时，一部分在材料表面上反射，一部分则透射到材料内部向前传播。在传播过程中，引起小孔或间隙中的空气运动，同形成孔壁的固体筋络发生摩擦，由于黏滞性和热传导效应将声能转变为热能而耗散掉。在整个能量转换的过程中，主要是黏滞性和热传导效应在起作用。黏滞性摩擦，使声能转换为热能，使得微观局部温度上升，而热传导效应则及时地把温度上升的热量传走，为黏滞性进一步转变声能为热能创造条件。两种效应的相互作用，使得多孔材料有效地耗散了入射声能。2、吸声降噪机理在具有声源的一个房间内，某一点的声能量除来自声源的直接辐射能量（称直达声）外，还有来自房间各个内壁多次反射形成的混响声。直达声和混响声相互叠加的结果，导致了室内声级比同样声源在自由声场（例如消声室、露天的开阔空间等）所产生的声级要高，人的