1、第七章吸聲和室內(nèi)聲場(chǎng)A、教學(xué)目的1. 吸聲材料吸聲機(jī)理及影響因素(C ：理解)2. 共振吸聲結(jié)構(gòu)吸聲機(jī)理及設(shè)計(jì)計(jì)算(C ：理解 )3. 穿孔板吸聲結(jié)構(gòu)原理及參數(shù)設(shè)計(jì)(C ：理解)4. 室外聲傳播與聲衰減(B ：識(shí)記)B、教學(xué)重點(diǎn)(1)吸聲系數(shù)(2)吸聲材料吸聲機(jī)理及影響因素(3) 吸聲體與吸聲屏(4)共振吸聲結(jié)構(gòu)吸聲機(jī)理及設(shè)計(jì)計(jì)算(5)微穿孔板吸聲結(jié)構(gòu)原理及參數(shù)設(shè)計(jì)(6) 室內(nèi)聲場(chǎng)及吸聲設(shè)計(jì)計(jì)算(7)室外聲傳播與聲衰減C、教學(xué)難點(diǎn)1 、 吸聲材料吸聲機(jī)理及影響因素2 、 共振吸聲結(jié)構(gòu)吸聲機(jī)理及設(shè)計(jì)計(jì)算D、教學(xué)用具多媒體幻燈片E、教學(xué)方法講授法、討論法F、課時(shí)安排4 課時(shí)G、教學(xué)過(guò)程吸聲技術(shù)的處

2、理對(duì)象為空氣聲，注意區(qū)別于“空氣動(dòng)力性噪聲”。一、材料的聲學(xué)分類和吸聲特性有機(jī)纖維類纖維類無(wú)機(jī)纖維類多孔吸聲材料泡沫類對(duì)中高頻噪聲有效吸聲體顆粒類 (吸聲建筑材料 )薄板共振吸聲結(jié)構(gòu)共振吸聲結(jié)構(gòu)共振器 (單個(gè)共振腔 ) 對(duì)低頻噪聲有效穿孔共振吸聲結(jié)構(gòu)纖維類：超細(xì)玻璃纖維棉( 上海平板玻璃, d=4 , 容重 2025kg/m 3 為準(zhǔn) ) 、礦渣棉、化纖棉 (湘星集團(tuán), d=8 ) 、金屬纖維棉；泡沫類： 聚氨脂泡沫塑料（山東蓬萊聚氨脂泡沫塑料廠, 粘貼方便， 可適合各種結(jié)構(gòu)形狀）;泡沫陶瓷（宜興）;泡狀金屬（泡沫鋁）；顆粒類：燒結(jié)粉末金屬（四院）; 膨脹珍珠巖 ; 88型耐高溫吸聲磚（四院）

3、。吸聲系數(shù) ：表征吸聲體吸聲性能好壞通常用吸聲系數(shù) ，定義為：E反E透E入E反1r IE入E入聲強(qiáng)反射系數(shù)rI( Pr ) 2(Z Sc) 2 聲強(qiáng)反射系數(shù)PirI( Zs1 c1 )2垂直入射聲強(qiáng)反射系數(shù)ZsZs材料聲阻抗率即材料表面上聲壓對(duì)該點(diǎn)質(zhì)點(diǎn)速度之比。Zs= 2 c2 （平面或球面聲波時(shí)） 1c1為空氣介質(zhì)特性阻抗。故可由 Zs 求出 0 ，亦可由 0 求出 Zs 。由此還可見(jiàn)，越接近于空氣聲阻抗率，則吸聲系數(shù)越大。關(guān)于 的幾點(diǎn)討論： =0全反射，材料不吸聲 =1無(wú)反射，材料全吸聲 0 1（范圍） 隨頻率而變化通常用125 、 250 、 500 、 1K 、 2K 、 4K 等六個(gè)

4、倍頻程中心頻率上的吸聲系數(shù)的算術(shù)平均值作為平均吸聲系數(shù) 。 0.2的材料方可稱為吸聲材料。硬質(zhì)水泥面、光滑鋼板，其 僅為0.01 0.03能算吸聲材料。 與聲波入射角有關(guān)：，不 0垂直入射吸聲系數(shù)，用駐波管法測(cè)定的吸聲系數(shù)（與實(shí)際工況尚有較大出入，但可表征材料本身的性能）。駐波管法簡(jiǎn)介：在一根內(nèi)壁光滑截面厚度均勻的長(zhǎng)厚管的一端蓋頭內(nèi)裝待測(cè)吸聲材料，另一端裝揚(yáng)聲器，揚(yáng)聲器向前發(fā)聲，形成駐波場(chǎng)，用一根細(xì)的內(nèi)壁光滑的空心金屬探管探測(cè)，探管一端接在傳聲器上，另一端穿過(guò)揚(yáng)聲器可來(lái)回滑動(dòng)，探測(cè)相對(duì)位置與聲場(chǎng)變化關(guān)系，由駐波振幅的最大值與最小值及其與入射聲波、反射聲波的振幅關(guān)系，求得聲強(qiáng)反射系數(shù)，從而求得吸

5、聲系數(shù) 0， 并 可 根據(jù) 駐 波 振 幅 的 極小 值 位 置 求 出相 位 差 ， 從 而 求 得 材 料 的 聲 阻 抗率 。 具 體 詳 見(jiàn)p68 。 T無(wú)規(guī)入射吸聲系數(shù)，用混響室法測(cè)定的吸聲系數(shù)（與實(shí)際工況較接近，但測(cè)試較復(fù)雜，對(duì)儀器設(shè)備要求較高）。混響室法簡(jiǎn)介：將被測(cè)吸聲材料放置在混響室地面當(dāng)中或是掛起來(lái)，用白噪聲發(fā)聲器經(jīng)功率放大器策動(dòng)混響室內(nèi)揚(yáng)聲器發(fā)出噪聲，數(shù)秒鐘后室內(nèi)聲場(chǎng)穩(wěn)定，使聲源突然停止發(fā)聲，用傳聲器連同前置放大器通過(guò)長(zhǎng)電纜連放大器，經(jīng)濾波器至電平記錄儀，記錄下各頻帶聲壓級(jí)隨時(shí)間的衰變曲線得T60 即衰減60dB 所需時(shí)間（混響時(shí)間），由放與不放置吸聲材料的不同（被測(cè)吸聲材

6、料的）。具體詳見(jiàn)P155 。通常 T > 0，且 T 省略寫為 ，一般無(wú)特別指明均為 T 值。T60 值計(jì)算出 T T 與 0 的粗略換算關(guān)系為：低頻（ <500Hz ）： T=2 0 ；中頻（ 500 1000 z ）： T =1.35 1.25 0 ；高頻（ 1000 8000 z ）： T= 0 。各表面材料不同的室內(nèi)吸聲系數(shù)的表征由于室內(nèi)各表面材料不同，則各部分的吸聲系數(shù)不同，設(shè)各表面面積為S1， S2 ， ， Sn ，相應(yīng)的吸聲系數(shù)為1， 2， ， n則ni Sii 1總吸聲量室內(nèi)平均吸聲系數(shù)nSii1顯然， s 視 i 取法不同而不同， i為某頻帶的值則 s 也為某頻帶

7、的值。 T 與 T60的關(guān)系0.161 V0.161 V條件：0.2Sabine公式：T60AS只考慮了房間墻壁作用，無(wú)空氣 (與T6055.2 VcSln( 1)頻率、溫度、濕度有關(guān))吸聲考慮Eyring 公式：EyringMillingtonT55.2 V考慮了空氣作用。0.2時(shí)，公式： 60)4mVc0.161 V0.161 VcS ln(1有： T60S4mVAS室內(nèi)表面積/m 2, V室內(nèi)體積 /m3m空氣衰減常數(shù)，與溫濕度有關(guān)且隨f 升高而增大。（ f<2000Hz時(shí) m 可忽略） ，其值是P140 。0 與 r p 的關(guān)系0 1 | r p |21( Zsc ) 2前已述及

8、 （條件： 兩無(wú)限大的均勻連續(xù)媒質(zhì)界右）Zsc斜向入射吸聲系數(shù)入射角 時(shí)：01 | Zs cos|2( 0 僅作理論分析用 )c在擴(kuò)散聲場(chǎng)中，各種入射角的聲波是等概率的，故/ 2T00 20d0二、多孔吸聲材料的吸聲機(jī)理及影響因素1 、吸聲機(jī)理吸聲材料表面聲阻抗率越接近空氣介質(zhì)特性阻抗 c 則界面反射越小，聲波能量直接進(jìn)入吸聲材料內(nèi)越多，再給：a. 在材料孔隙內(nèi)多次反射，引起小孔或間隙中的空氣運(yùn)動(dòng)，同形成孔壁的固體筋絡(luò)發(fā)生摩擦。b. 粘滯性摩擦，聲能被轉(zhuǎn)換為熱能，使微觀局部溫升。c. 熱傳導(dǎo)效應(yīng)則及時(shí)把上升的熱量傳走，為粘滯性進(jìn)一步變聲能為熱能創(chuàng)造條件。顯然，要使聲波引起的空氣振動(dòng)直接傳到材料

9、內(nèi)部的空氣里，則應(yīng)有足量的微小孔隙且是連通的，筋絡(luò)多且剛性好，非連通的多孔材料為柔性材料，吸聲性能較差。2、影響多孔材料吸聲性能的主要因素指標(biāo)（ 1 ）內(nèi)部因素流阻 Rf是表征多孔材料對(duì)空氣粘滯性能影響大小的重要參數(shù)。定義為：在穩(wěn)定的氣流條件下：Rfp 兩靜壓差 (微量氣流通過(guò) )u 氣流線速度為便于比較，常采用單位厚度流阻R1， RRf，亦稱此流阻通常1cm 厚材料的比1d 材料厚度5流阻在10 10 Pa s/m 范圍內(nèi)。理論與實(shí)踐表明，當(dāng)多孔材料厚度足夠大時(shí)，此流阻越小，吸聲系數(shù)越大。對(duì)每一種厚度的多孔材料，均有一定的合適的流阻，過(guò)大過(guò)小均不能 很好吸聲，一個(gè)合適的流阻值要求材料內(nèi)部的孔

10、隙連通，孔徑適當(dāng)，既能讓聲波通過(guò)孔隙，又能使之充分地與材料的筋絡(luò)發(fā)生摩擦，進(jìn)行能量轉(zhuǎn)換。一般轉(zhuǎn)合適值在10 2 10 3 Pa s/m 內(nèi)。幾種多孔材料的流阻：1.6cm甘蔗板3600 Pa s/m2.5cm纖維板1800 Pa s/m2.0cm玻璃纖維（0.26g/cm3） 490 Pa s/m6.0cm 毛氈（ 0.35g/cm3）3200 Pa s/m幾種細(xì)紗網(wǎng)的流阻（護(hù)石材料）規(guī)格（目）每厘米的線數(shù)線徑 m流阻 Pa s/m30123305.750202215.9100391149.0120479113.5200795724.6孔隙率q材料內(nèi)部自由連通孔隙的體積V 0 與材料總體積V

11、的比值，即 qV0 。V對(duì)纖維狀材料，其孔隙率可按下式給算：q 10 多孔材料的密度制造纖維的材料密度多孔吸聲材料的孔隙率一般都在70% 以上，多數(shù)可達(dá)90% 以上。結(jié)構(gòu)因子表征多孔材料內(nèi)部的微觀結(jié)構(gòu)孔隙形狀及排列對(duì)吸聲性能影響的參數(shù)。簡(jiǎn)單的理論分析中，孔隙被假設(shè)為沿厚度方向縱向排列的毛細(xì)管，但實(shí)際上孔隙的形狀和排列都是復(fù)雜而又不規(guī)則的，故為使該理論與實(shí)際相符合，引入結(jié)構(gòu)因子作為一個(gè)修正系數(shù)，其值一般在2 10 之間，偶爾也有高達(dá)25的。結(jié)構(gòu)因子的大小，對(duì)低頻吸收影響大，大則低頻吸收更大些。當(dāng)材料流阻比較小時(shí)，增大結(jié)構(gòu)因子則中高頻范圍的吸聲系數(shù)呈周期性變化（變差）。對(duì)纖維狀材料，結(jié)構(gòu)因子大者往

12、往對(duì)應(yīng)孔隙率小者。玻璃棉結(jié)構(gòu)因子為24木絲板為 36毛氈為 510聚氨脂泡沫為 28微孔吸聲磚為 1620當(dāng)相互垂直的三個(gè)方向的毛細(xì)管構(gòu)成了格子結(jié)構(gòu)時(shí)，結(jié)構(gòu)因子為3 ；當(dāng)毛細(xì)管相互平行但與表面法線夾角為 時(shí)，結(jié)構(gòu)因子為1/cos 2 。 ( =45 °時(shí)， 1/cos 2 =2)（ 2 ）外部因素（工程使用因素）材料厚度的影響因?qū)嶋H材料非均勻且有限厚度，所以 與 ZS 的前述關(guān)系不能直接應(yīng)用，需修正，常從ZS本身分析。多孔材料的表面聲阻抗率Zsk cot h(d )kK材料內(nèi)空氣的壓縮彈性模量 聲波圓頻率 材料內(nèi)空氣密度d吸聲材料厚度ex e xcoth xx當(dāng)頻率 w 較小時(shí)，即低

13、頻時(shí)，ZS 以聲抗為主， 值很小。當(dāng) w 極大時(shí)， Zsk以聲阻為主，聲抗幾乎消失， 達(dá)最大，即高頻吸聲系數(shù)大。從 ZS 式中可知，若 改變，其他不變，吸聲系數(shù)幅值不變，則w 將相應(yīng)改變以使wd 乘積不變，故材料厚度加倍則吸聲系數(shù)最大的頻率向低頻方向移動(dòng)一個(gè)倍頻程，但對(duì)高頻聲的吸收并無(wú)好處，因?yàn)楦哳l聲在吸聲材料表面就被吸收。且對(duì)f>500Hz ， 幾乎與d 無(wú)關(guān)。實(shí)驗(yàn)表明，同一種多孔材料，當(dāng)容重一定時(shí)，厚度與頻率的乘積決定了吸聲系數(shù)的大小。常用多孔吸聲材料的吸聲特性材料名稱超細(xì)玻璃棉瀝青玻璃棉氈瀝青礦棉氈聚氨脂泡沫塑料微孔吸聲磚木絲板海草容重f r -D峰值吸聲系下半頻寬 備注（ kg/

14、m 3）KHz-cm數(shù) roct155.00.90 0.9911/3204.00.90 0.9911/325302.5 3.00.80 0.90135402.00.70 0.802/ 31108.00.90 0.9511/ 312/ 3 1204.0 5.00.85 0.9512/35.0 6.00.90 0.9912/3流阻較低20503.0 4.00.85 0.951流阻較高2.0 2.50.75 0.851流阻很高3404503.00.8011/3流阻較低6208302.00.6011/3流阻較高2806005.00.80 0.901 1004.0 5.00.80 0.901市場(chǎng)上成品材

15、料最度有3cm、 5cm、 8cm、 10cm、 15cm 等規(guī)格。若吸聲材料層背后為剛性壁石，最佳吸聲頻率出現(xiàn)的材料厚度等于該頻率聲波波長(zhǎng)的 1/4 。（從反射吸收角度所推得的）材料的容重纖維棉類吸聲材料填充的容重間接地控制著材料內(nèi)部微孔尺寸。容重過(guò)小，經(jīng)運(yùn)輸或振動(dòng)，易導(dǎo)致疏密不均，效果變差。容重增加，孔隙率會(huì)相應(yīng)降低，因而改善低頻吸聲效果，但高頻吸聲效果將會(huì)下降。當(dāng)容重過(guò)大時(shí)，孔隙率過(guò)低，吸聲效果又會(huì)明顯降低。超細(xì)玻璃棉以20 25kg/m 3 為佳（最大為30 ），根據(jù)實(shí)際填裝經(jīng)驗(yàn)，這樣的容重只要掌握在比玻璃棉的自然密度略大一些即可。多孔材料背后空氣層的影響其機(jī)理見(jiàn)下圖可見(jiàn)增加空氣層目的

16、為改善低頻吸聲效果。當(dāng)空氣層厚度等于1/4波長(zhǎng)的奇數(shù)倍時(shí)，可獲得最大的 值，而當(dāng)其厚度為1/2波長(zhǎng)的整數(shù)倍時(shí)，吸聲系數(shù)最小。相當(dāng)于增加材料層的有效厚度。太薄對(duì)低頻作用不大，太厚不切實(shí)際。對(duì)低頻取 200 300mm對(duì)高頻取 70 100mm（更常用）護(hù)面層a. 用低流阻材料，如玻璃纖維布、麻布、紗布等，對(duì)吸聲材料性能影響可忽略。b. 用穿孔率大于20%的穿孔板則影響不大（大于30%時(shí)幾乎無(wú)影響）。若穿孔率小于20%，則在高頻部分，由于聲波波長(zhǎng)短，衍射效應(yīng)小，護(hù)面層后吸聲材料性能發(fā)揮差，但對(duì)低頻部分，由于衍射作用強(qiáng)，所以影響不大。孔徑通常取為5 8mm。空間吸聲體利用聲波衍射及室內(nèi)反射作用，擴(kuò)大

17、聲波接觸吸聲面。懸掛時(shí)總是小面積朝下。溫、濕度的影響：溫度高，吸聲峰值向高頻移動(dòng)；反之向低頻。吸濕后吸聲性能降低。三、吸聲結(jié)構(gòu)的吸聲機(jī)理及影響因素1 、薄板共振吸聲結(jié)構(gòu)由薄板和密閉板后空氣層組成質(zhì)量彈簧系統(tǒng)。機(jī)理：聲波引起薄板振動(dòng)消耗能量（以熱能形式）以降低聲能密度。板的勁度遠(yuǎn)小于空氣層的勁度。空氣的體積彈性模量為2，勁度為 kc 2cL1k彈簧振子系統(tǒng) )又共振頻率f0(2M薄板共振吸聲結(jié)構(gòu)共振吸聲頻率f 0 為f 01k取 =1 、 2kg/m 3, C=340m/s2M注意單位M薄板面密度kg/m2L板后空氣層厚度cm常用木質(zhì)薄板共振吸聲結(jié)構(gòu)的板厚取3 6mm，空氣層厚度取30 100m

18、m，共振吸收頻率級(jí)在100 300Hz之間，其吸聲系數(shù)一般為0.2 0.5 。若在薄板與龍骨架交接處放置一些柔軟材料 （如橡皮條、海綿條、 毛氈等） ，以及在空氣層中沿龍骨框四周襯貼一些多孔性材料（如玻璃纖維棉等），則吸聲性能可以明顯提高。（對(duì)低頻）2 、亥姆霍茲共振器（單個(gè)空腔共振吸聲結(jié)構(gòu)）由一個(gè)空腔（體積為V）和頸口（頸長(zhǎng)為l0 ，直徑為d）所組成，腔體通過(guò)孔頸與腔外大氣相通。原理：當(dāng)聲波作用于頸口，并當(dāng)波長(zhǎng)比頸口大得多時(shí)，頸部空氣質(zhì)點(diǎn)往復(fù)摩擦頸壁使部分聲能轉(zhuǎn)化為熱能而消耗，當(dāng)系統(tǒng)的固有頻率與聲波激發(fā)頻率相吻合時(shí)發(fā)生共振，聲能消耗最大。其共振頻率f 0 可按下式估算：cSf 0V (t )

19、2S頸口面積mV空腔體積m23c取 340m/st 孔徑深度，m開(kāi)口末端修正量，mf 0 與空腔形狀無(wú)關(guān)在 f 0 下有最大吸聲量f 0 以外頻段，由于引起空腔空氣分子的振動(dòng)不大，吸聲量急降。吸聲頻帶窄。例：吸聲磚，江南減振降噪集團(tuán)（湖大）生產(chǎn)，孔徑有23 、 25mm等規(guī)格，施工時(shí)共振吸聲頻率的單個(gè)空腔交錯(cuò)排列分別吸收50 、 100Hz 的低頻噪聲。3 、薄膜共振吸聲結(jié)構(gòu)用薄膜（如聚乙烯薄膜、漆布、不透氣的帆布等），在其后設(shè)置空氣層所構(gòu)成。與薄板結(jié)構(gòu)在吸聲機(jī)理上基本相同。由于膜的面密度比較小，故其 f r 向高頻移動(dòng)。通常 f r 為 2001000Hz，最大吸聲系數(shù)為0.30.4 。10

20、 c 2f 0M 0 L210c 2600則 f0M 0 LM 0 L2注意單位M 薄板面密度kg/m2L板后空氣層厚度cm4 、穿孔板共振吸聲結(jié)構(gòu)可看作許多單個(gè)共振腔并聯(lián)而成, 單腔共振器的共振頻率為：f 0cS2 V (t(同上 )式中： c: 聲速，一般取340m/s2 ;S: 孔頸開(kāi)口面積；V: 容腔容積，m3； t ：孔頸深度；：開(kāi)口末端修正量。穿孔板共振吸聲結(jié)構(gòu)的共振頻率是：f 0cP2L(t)式中： c: 聲速，一般取340m/s 2 ;L: 板后空氣層厚度，m； t ：板厚， m；：孔口末端修正量；P: 穿孔率P 越大，f0 越高， L 越深或L 越厚，則f 0 越低。p 的計(jì)

21、算 : 對(duì)于正方形排列Pd 2 / 4B 2d: 孔徑；B ：孔隙間距（中心距）三角形排列Pd 2 / 23B 2平行狹縫p=d/B縫寬工程上：d 取 1.5 10mmp取 5%d取 2 15mmD取 100 200mm通常， p=5 20%的各種穿孔板后留腔深為30 300mm 的吸聲結(jié)構(gòu)，其 r約為0.3 0.5 。為了提高其吸聲的性能，可在空腔內(nèi)加填多孔吸聲材料。加填方式以緊貼穿孔板為最佳。5 、微穿孔板吸聲結(jié)構(gòu)近年發(fā)展起來(lái)的新型吸聲結(jié)構(gòu)，其理論由馬大酞教授創(chuàng)立。它是在板厚小于1mm的薄板上鉆以孔徑小于1mm的微孔，穿孔率在0.5 5% 之間，后部留有一定厚度的空氣層。因?yàn)樗拇┛字睆胶?/p>

22、小，具有相當(dāng)大的聲阻，于是空腔內(nèi)不必再填放吸聲材料，同樣能取得較高的吸聲系數(shù)和較寬的有效吸聲頻帶。金屬微穿孔板吸聲結(jié)構(gòu)的相對(duì)聲阻r ，相對(duì)聲質(zhì)量m 分別為：r0.147tK r / d 2 Pm(0.2940) 10 3 tK m / Pt板厚d孔徑P 等孔率式中， K r、 K m分別為聲阻常數(shù)和聲質(zhì)量常數(shù)：K r1x 22xdK m110.85 dx 10d f328t9 x 2 / 2xd 孔徑，mm； f 頻率，kHz.可見(jiàn) d 小則 rA值大，而A值卻小得多。m其共振頻率f 01/ 2/mD / 3cD / cD 為腔深（穿孔板與后壁的距離）。共振時(shí)的最大吸聲系數(shù)4r021 r可見(jiàn)，

23、孔徑d 越小，吸聲系數(shù)越大，吸聲降噪頻帶越寬。但越小越易堵。試驗(yàn)獲知：當(dāng)微穿孔板厚度 t=0.2 1mm，孔徑 d=0.2 1mm， p=0.2 4%，吸聲性能較好，最佳是 p=1 2.5% 。當(dāng) t>1 ， d>1 ， p<0.5% 或 p>4%， 下降。為了提吸聲帶寬，有的場(chǎng)合可使用雙層微穿孔板結(jié)構(gòu)。典型例：前腔厚度80mm后腔厚度120mmp 前為2%p 后為1%d 與 t 均為0.8mm。四、室內(nèi)聲場(chǎng)及吸聲設(shè)計(jì)：1 、擴(kuò)散聲場(chǎng)與混響聲場(chǎng)：室內(nèi)聲場(chǎng)的建立過(guò)程：穩(wěn)定聲源初始階段穩(wěn)態(tài)混響聲能密度與被聲源供給識(shí)響聲場(chǎng)的能量吸收聲能均不斷增加正好補(bǔ)償被壁面與媒質(zhì)所吸收的聲

24、能所謂混響指聲源的直達(dá)聲與室內(nèi)多次反射的反射聲混雜的結(jié)果，故混響聲場(chǎng)即為直達(dá)聲與反射聲共同作用的聲場(chǎng)，教材中推導(dǎo)室內(nèi)聲壓級(jí)公式時(shí)用的是穩(wěn)態(tài)混響聲場(chǎng)的平均聲能密度。擴(kuò)散聲場(chǎng)是混響聲場(chǎng)的一種理想狀態(tài)，即室內(nèi)多次反射后，室內(nèi)聲能密度處處相同，在任何一點(diǎn)上，聲波傳播幾率各向同性且相位無(wú)規(guī)律。教材中推導(dǎo)室內(nèi)聲壓級(jí)公式時(shí)近似采用了擴(kuò)散聲場(chǎng)中平均自由程的概念，即不編空間的形狀如何均為d4V, 從而得每秒內(nèi)平均反射次數(shù)n1 cS 。S4V最后由穩(wěn)態(tài)時(shí)每秒鐘由聲源提供的混響聲能等于被吸收的混響聲能，經(jīng)變換得：4L prL w10 lgR此即室內(nèi)聲場(chǎng)中離聲源r 處的聲壓級(jí)L p 的計(jì)算公式。式中，Lw聲源聲功率級(jí)

25、dBR 房間常量2 總聲場(chǎng)的聲壓級(jí)：L pLwQ410 lgR4 r 2顯然，當(dāng)L ， Q 已定時(shí)，只有改變R 值才能使 L隨之變化，而R 值不僅取決于，還取Wpi決于吸聲面積S ，故表征室內(nèi)吸聲效果的特征指標(biāo)應(yīng)是R 而不是 。i易知：經(jīng)吸聲處理，室內(nèi)某點(diǎn)位置上的噪聲降低量為：Q42R1L pLp 1L p 2 10lg 4 x14Q4 x22R2注意L p 不是反射聲的降噪量，而是其與直達(dá)聲按分貝疊加后的混響聲的降噪量。當(dāng)近源處： （混響半徑概念：當(dāng)Q=1 時(shí)的臨界半徑又稱為混響半徑）r2 很小，Q44 r 2R說(shuō)明近場(chǎng)以直達(dá)聲為主，吸聲裝置近乎不起降噪作用。當(dāng)遠(yuǎn)離聲源處：r 2 很大，Q4

26、 r 24R時(shí)，遠(yuǎn)聲場(chǎng)以混響聲為主。兩聲場(chǎng)的臨界距離rc0.14 QR只有在rrc 的區(qū)域內(nèi)進(jìn)行吸聲處理才會(huì)有較明顯的效果。值得注意：吸聲處理有時(shí)雖只降幾分貝，但心理效果很好，與聲源降低幾分貝的效果感覺(jué)大不一樣。顯然，盡可能將聲源放置室內(nèi)中央則可減小Q 值使直達(dá)聲降低，降低聲源聲功率級(jí)L W則L PD 和 L Pk 均降低。注意當(dāng)房間內(nèi)有多個(gè)聲源分散布置時(shí)，室內(nèi)聲場(chǎng)多為直達(dá)聲場(chǎng)，吸聲降噪的效果不會(huì)理想。此時(shí)只有結(jié)合使用帶吸聲面的隔聲屏障去阻斷直達(dá)聲，方可考慮在另側(cè)作吸聲處理。注意Lp 計(jì)算公式的使用條件：擴(kuò)散聲場(chǎng)。只有當(dāng)房間的體積相當(dāng)大和聲波頻率比較高的條件下，才能達(dá)到近似擴(kuò)散的聲場(chǎng)，否則Lp

27、 與 r 的關(guān)系有較大誤差，實(shí)際中將為駐波聲場(chǎng)，其嚴(yán)格的分析需借助室內(nèi)波動(dòng)聲學(xué)，分析簡(jiǎn)正頻率。此外L p10lg名稱及構(gòu)造2 10 lg T11T2常見(jiàn)建材的吸聲系數(shù)厚度（ cm）125250500100020004000磚（粉刷面）0.0280.010.020.020.030.040.05混凝土石、水泥地面0.020.010.010.020.020.020.03木門0.08玻璃窗0.12鋼板石0.01軟座背椅（每把）0.1270.090.120.140.160.150.10半穿孔吸聲裝飾纖維1.30.3470.080.170.260.380.590.60板50.7250.330.930.68

28、0.720.830.86木絲板距頂棚10cm在計(jì)算R 值時(shí)，最好按頻率不同分別計(jì)算，以便與噪聲頻譜相適應(yīng)，吸聲設(shè)計(jì)主要步驟：a. 實(shí)測(cè)或預(yù)測(cè)室內(nèi)噪聲級(jí)和頻譜特性；b. 據(jù)標(biāo)準(zhǔn)或要求，確定室內(nèi)的吸聲降噪量，包括聲級(jí)頻譜（各頻帶所需降噪聲量）。c. 測(cè)量或估算量室內(nèi)原有的平均吸聲系數(shù)，求出處理后應(yīng)有的各頻帶平均吸聲系數(shù)（ s ）d. 選定吸聲材料或吸聲結(jié)構(gòu)，根據(jù)其類型、容量、厚度等參數(shù)查出相應(yīng)的吸聲系數(shù)。e. 確定吸聲降噪處理的面積和安裝方式及位置。區(qū)域布置吸聲材料的可能性，提高 。此外，吸聲設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)兼顧防火、防潮、防小孔堵塞、通風(fēng)、采光、照明等。H、板書(shū)一、材料的聲學(xué)分類和吸聲特性駐波管法簡(jiǎn)介

29、混響室法簡(jiǎn)介ni Sii 1總吸聲量室內(nèi)平均吸聲系數(shù)nSii 1T600.161 V0.161 V條件：0.2Sabine公式：AS只考慮了房間墻壁作用，無(wú)空氣 (與T6055.2 VcSln( 1)頻率、溫度、濕度有關(guān))吸聲考慮Eyring 公式：Eyring MillingtonT55.2 V考慮了空氣作用。0.2時(shí)，公式： 60cS ln(1)4mVc0.161 V0.161 V有： T60S4mVA二、多孔吸聲材料的吸聲機(jī)理及影響因素1 、吸聲機(jī)理2、影響多孔材料吸聲性能的主要因素指標(biāo)（ 1 ）內(nèi)部因素流阻 Rf 孔隙率 q結(jié)構(gòu)因子（ 2 ）外部因素（工程使用因素）材料厚度的影響 材料

30、的容重多孔材料背后空氣層的影響護(hù)面層空間吸聲體溫、濕度的影響三、吸聲結(jié)構(gòu)的吸聲機(jī)理及影響因素1 、薄板共振吸聲結(jié)構(gòu)2 、亥姆霍茲共振器（單個(gè)空腔共振吸聲結(jié)構(gòu)）3 、薄膜共振吸聲結(jié)構(gòu)4 、穿孔板共振吸聲結(jié)構(gòu)5 、微穿孔板吸聲結(jié)構(gòu)四、室內(nèi)聲場(chǎng)及吸聲設(shè)計(jì)1 、擴(kuò)散聲場(chǎng)與混響聲場(chǎng)2 總聲場(chǎng)的聲壓級(jí)I 、課堂作業(yè)：1. 某觀眾廳體積為2× 10 4m3 ，室內(nèi)總表面積為6.27 × 10 3 m2，已知500 Hz 平均吸聲系數(shù)為0.232 ，演員聲功率為340 W ，在舞臺(tái)口處發(fā)聲，求距聲源39m處 (觀眾席最后一排座位)的聲壓級(jí)。解：由題知：V 2104m3； S6.27103

31、m2 ；0.232 ； r 39m ； w3.40 10 4 w ；L p L w10 lgQr 24L w10 lg410 lgw10 lg 4(1)58 .66 ( dB )4RRw 0S2. 某房間大小為6 × 7× 3 m3，墻壁、 天花板和地板在1kHz的吸聲系數(shù)分別為0.06 、0.07 、0.07 ，若在天花板上安裝一種1kHz吸聲系數(shù)為0.8 的吸聲貼面天花板，求該頻帶在吸聲處理前后的混響時(shí)間及處理后的吸聲降噪量。解：由題知：V673126(m3 ) ； S2(676373)162(m3 ) ；Siii根據(jù)平均吸聲系數(shù)的計(jì)算公式：知道：Si該頻帶在處理前：0

32、.06(67)320.07672S11.3011620.0652； R1該頻帶在處理后：0.06(67)320.07670.8670.2544 ； RS216255.271因?yàn)樘幚砬暗?.06520.2采用Sabine公式： T600.161 V1.92(s)S1因?yàn)樘幚砗蟮?.25440.2， 1kHz<2kHz：采用 Eyring公式： T6055.2 V0.43(s)cS ln(12 )處理后的吸聲降噪量：Lp 10 lg 210.254410lg5.9( dB)3. 有一個(gè)房間大小為4× 5× 3m 3， 500Hz 時(shí)地面吸聲系數(shù)為0.02 ，墻面吸聲系數(shù)為

33、0.05 ，平頂吸聲系數(shù)為0.25，求總吸聲量和平均吸聲系數(shù)。解：總吸聲量：ASi i450.022( 4 5) 3 0.05 4 5 0.25 8.1(m2 )iSii8.1i0.086Si4522(45)3課后作業(yè)： 根據(jù)進(jìn)度選第七章練習(xí)題。第八章隔聲降噪技術(shù)B、教學(xué)目的1.隔聲原理及評(píng)價(jià)指標(biāo)(B ：理解 )2.單層構(gòu)件的隔聲性能(B ：理解 )3.組合墻、分隔墻、復(fù)合墻的隔聲量及設(shè)計(jì)計(jì)算(B ：理解C：識(shí)記 )B、教學(xué)重點(diǎn)(1) 隔聲原理及評(píng)價(jià)指標(biāo)(2)單層構(gòu)件的隔聲性能(3)組合墻、 分隔墻、 復(fù)合墻的隔聲量及設(shè)計(jì)計(jì)算(4)孔隙漏聲及防治措施(5)聲屏障、隔聲罩、隔聲間(6)管道隔聲包

34、扎C 、教學(xué)難點(diǎn)1 、 隔聲原理2 、單層構(gòu)件的隔聲性能3 、組合墻、分隔墻、復(fù)合墻的隔聲量及設(shè)計(jì)計(jì)算D、教學(xué)用具多媒體幻燈片E、教學(xué)方法講授法、討論法F、課時(shí)安排3 課時(shí)G、教學(xué)過(guò)程 固體聲 空氣聲 聲源 人耳空氣聲對(duì)于固體聲隔離，主要是隔振與阻尼降噪，屬振動(dòng)控制。對(duì)于空氣聲，是噪聲控 制技術(shù)研究的對(duì)象，重 點(diǎn)在隔聲構(gòu)件對(duì)空氣（ 傳）聲的隔絕問(wèn)題。一、隔聲原理及評(píng)價(jià)指標(biāo)1、原理：界面聲阻抗的突變，使聲波部分反射，透射聲能小于入射聲能，則在隔聲構(gòu)件的另一側(cè)噪聲降低。2、評(píng)價(jià)指標(biāo)：透射系數(shù)t （聲強(qiáng)的）tI tI i由教材上對(duì)于單層墻的推導(dǎo)有：（注意聲壓反射系數(shù)的求出時(shí)的邊界條件（有限厚度墻體的

35、雙面邊界）I| ptA |4| piA |4 cos2 k2 D ( 1c12 c2 )2 sin 2 k2 Dk2 波數(shù)，/ c2 ，D隔聲材料的厚度，腳標(biāo) 1 空氣介質(zhì)的參數(shù)腳標(biāo) 2 隔聲材料中的參數(shù)若 D<< （低頻）即時(shí) K D<<1且一般 2c2 >> 1 c122 1c12則面密度 m2 D（ kg/m2）m 2 1c1 =0.05即有5%的聲能透過(guò) =1即無(wú)隔聲效果由于 不能反映以dB 表示的隔聲量，且對(duì)于大多數(shù)結(jié)構(gòu)， <<1 ，故為使和直觀方便，噪控工程中常采用以下四種隔聲評(píng)價(jià)指標(biāo)。隔聲量（傳聲損失TL ）定義TL10 lg 1(

36、0.05時(shí) TL13)TL 常用來(lái)表征隔聲材料本身的固有隔聲量，由實(shí)驗(yàn)測(cè)定，與所處環(huán)境無(wú)關(guān)，是隔聲材料兩側(cè)測(cè)點(diǎn)的聲功率級(jí)之差。故有：TL 10lg I iI t各頻率上 TL 值不同，有時(shí)采用平均隔聲量，TLiTLn噪聲衰減量NR（聲壓級(jí)差）NR=Lp1 -L p2式中Lp1 和 Lp2 分別為隔聲構(gòu)件兩側(cè)的聲壓級(jí)，它包含了隔聲吸收，側(cè)向傳聲，結(jié)構(gòu)噪聲的影響等，故適用于現(xiàn)場(chǎng)隔聲性能測(cè)定。插入損失ILIL定 義為離 聲 源一 定 距離 某 處 測(cè)得 無(wú) 隔墻 時(shí) 的聲 功 率 級(jí) Lw1 與有 隔墻 時(shí) 的聲 功 率 級(jí) Lw 2之差，即ILLw1Lw 2。IL不僅包括現(xiàn)場(chǎng)各方面的影響（如側(cè)向傳

37、聲、背景噪聲等），還包括放置隔聲構(gòu)件前后內(nèi)外聲場(chǎng)的變化所產(chǎn)生的影響。插入損失指標(biāo)經(jīng)常在現(xiàn)場(chǎng)被用來(lái)評(píng)價(jià)隔聲罩、隔聲間等的實(shí)際降噪效果。隔聲指數(shù)I a 考慮隔聲構(gòu)件頻率特性，用單一指標(biāo)來(lái)表征其隔聲量。克服了平均隔聲量的不足。常用于建筑隔聲評(píng)價(jià)。ISO/R140-1978及 R717-1968給出標(biāo)準(zhǔn)隔聲評(píng)價(jià)參考輪廓線（折線）其各值如下：TL fF(Hz)100125160200250315400500R(dB)3336394245485152F(Hz)630800100012501600200025003150R(dB)5354555656565656即其各段頻率為：100 400Hz 每倍頻程TL 遞增 9dB 。400 1250Hz每倍頻程TL 遞增 3dB 。1250 4000Hz每倍頻程 TL 遞增 0dB( 平直線 )。將構(gòu)件隔聲頻譜與之比較得隔聲指數(shù)I ，方法如下：將