吸声材料与吸声结构课件

一、作用 1、室内音质设计 通过控制反射声控制混响时间和消除音质缺 陷达到改善室内音质效果 2、噪声控制 通过控制反射声吸声降噪,引入吸声材料与吸声结构,某录音室平面图,吸声：控制混响时间； 不规则吸声：消除声染色,音质设计,某录音室立面图,吸声：控制混响时间； 不规则吸声：消除声染色,音质设计,吸声：控制混响时间,象山体育馆,侧墙穿孔FC板吸声结构,空间吸声体,厅堂音质设计,吸声：控制厅堂混响时间,平板空间吸声体,圆筒状空间吸声体,厅堂音质设计,吸声：控制厅堂混响时间,小穿孔率穿孔FC板吸声结构,大穿孔率穿孔FC板吸声结构,厅堂音质设计,吸声降噪,自来水厂鼓风机房噪声控制,吸声降噪,大穿孔率穿孔FC板吸声结构,噪声控制,吸声降噪,大穿孔率穿孔FC板吸声结构,平板空间吸声体,吸声降噪,阻燃织物面吸声结构,大穿孔率穿孔FC板吸声结构,二、分类根据吸声机理分 1、阻性吸声材料 材料本身具有吸声特性。如玻璃棉、羊毛棉、岩棉纤维或多孔吸声材料。 2、吸声结构 材料本身不具有吸声特性，但材料制成某种结构可吸声。如穿孔板吸声结构、薄膜、薄板吸声结构。,分类,三、吸声系数,1、吸声系数：吸声能力,频率特性曲线,2、吸声频率特性曲线： 材料在不同频率上的吸声性能,3、降噪系数（NRC）： 工程中用于单值评价在语言频率范围内材料的吸声性能。 材料在250Hz、500Hz、1KHz、2KHz四个频率的吸声系数的算术平均值（四舍五入取整到0.05）。,四、吸声系数的测量,混响室法： 声音无规入射的吸声系数，即声音由四面八方射入材料时能量损失的比例。 工程上常使用混响室法测得的吸声系数，因实际工程中声音无规入射。,混响室,驻波管,JTZB吸声系数测试系统,驻波管法： 声音正入射的吸声系数，声音入射角度90°,3.1 多孔吸声材料 3.2 空腔共振吸声结构 3.3 薄膜、薄板吸声结构 3.4 其他吸声结构,第3章 吸声材料与吸声结构,3.1 多孔吸声材料,一、构造特征 具有内外贯通的孔隙开孔 二、吸声机理 当声波入射到多孔材料上，声波能顺着孔隙进入材料内部，引起空隙中空气分子的振动。 由于空气粘滞阻力、空气分子与孔隙壁的摩擦，使声能转化为热能而吸声；由于空气热交换，使声能转化为热能而吸收声能。,木丝板,羊毛棉,矿棉板,玻璃棉,1、厚度 随厚度增加，中、低频吸声系数显著增加，但高频变化不大（多孔吸声材料对高频总有较大吸收）。,三、影响因素 厚度、密度、安装条件和饰面,2、容重 增加容重，中、低频吸声系数亦增加；但当容重增加到一定程度时，材料变得密实，吸声系数反而下降。存在最佳容重,3、安装条件 背后空腔等效厚度 当多孔吸声材料背后有空腔时，与该空气层用同样材料填满效果类似。 中、低频吸声性能比材料实贴会有较大提高； 吸声系数将随空气层厚度增加而增加，但增加到一定值后效果就不明显，空气层厚度为510cm。,声学装修施工时，背后留有空腔有作用,背后空气层影响,4、饰面附加有一定透声作用的饰面 1）小于0.05mm的塑料薄膜、金属网、窗纱、防火布、玻璃丝布等，基本可保持原材料吸声特性。 2）穿孔率大于20%的穿孔板。,阻燃织物面、大穿孔率穿孔板,四、吸声特性宽频段吸声 1、中、高频具有较好的吸声性能； 2、当增加厚度或背后留有空气间层时，低、中频吸声系数有所提高，对高频影响不大。,玻璃熔化后采用离心法甩拉而成，纤维直径一般在6以下。 典型多孔吸声材料。常用厚度5cm； 容重1248kg/m3。 具有防火（A级）、易切割等特性，建筑吸声最常用的材料之一。,超细离心玻璃棉,由玻璃棉作为填充材料，阻燃织物面作为面层的空间吸声体,利用羊毛下脚料制成，有吸声板、吸声棉及织物面成型吸声板等。 由于卫生、环保，防虫蛀达到二级卫生要求高的工程，如剧场、电影院、录音室、演播厅、报告厅等。防火性能达到B1级。厚度50mm，容重2050kg/m3。,羊毛吸声制品,聚酯纤维板,装饰效果好、色彩丰富、厚度9mm，质量轻，易加工，美工刀随意切割，拼接和边角处理方便。,质量轻，机械化施工，效率高，施工周期短，可直接喷涂于钢材、混凝土、木材、玻璃石膏板、塑料等材料表面，无须任何支撑、吊挂件和加固材料，适合于高空表面、曲面喷涂。,纤维喷涂,3.2 空腔共振吸声结构,一、赫姆霍兹共振器 最简单 1、构造特征形状有点像饮料瓶 一个封闭空腔，通过一个短管与外界相通。,剖面图,2、吸声原理 类似暖水瓶声共振，外部空间与内部腔体通过窄瓶颈连接。 声波入射时，共振频率处，颈部空气（象一个质量 块）和内部空气（象一个弹簧）间产生剧烈共振克服摩擦力 而消耗声能。,单个,多个并联穿孔板,3、吸声特性窄频带吸声 共振频率处（低频处）具有较大地吸声系数；,共振频率低频,二、穿孔板吸声结构,1、构造特征 与墙面或天花存在空气层的穿孔板，如穿孔石膏板、木板、金属板。 2、吸声机理 由于共振克服摩擦力而消耗声能。 3、吸声特性 共振频率（中、低频）附近有最大吸声系数。,多个核氏共振器并联引入穿孔板,4、共振频率,c：声速；t：板厚度；L：板后空腔 厚度； ：孔口末端修正量，因为径部空气柱两端附近的空气也参加振动，需要修正，对于直径为d的圆孔=0.8d； P：穿孔率，穿孔面积与总面积之比。,圆孔正方形排列：,圆孔等边三角形排列：,d为孔径，B为孔距。,例：穿孔板厚4mm，孔径8mm，孔距20mm，穿孔按正方形排列，穿孔板后空腔10cm空气层。求其穿孔率。,=,=0.125,=12.5%,增大穿孔率，可使吸声系数向高频方向移动；,不同穿孔率穿孔板后加多孔材料吸声性能比较 穿孔率大于20%，穿孔板成为多孔吸声材料面层，而不再属于空腔共振吸声结构，体现多孔吸声材料吸声特性。,穿孔板背后放置不同多孔吸声材料吸声性能比较 多孔材料贴近穿孔板时吸声效果最好,板后铺设多孔吸声材料，可扩展吸声频率范围，提高其吸声系数。,纸面石膏板本身并不具有良好的吸声性能，但穿孔后并安装成带有一定后空腔，则可形成“亥姆霍兹共振”吸声结构，获得较大的吸声能力。,穿孔纸面石膏板,类似：水泥压力板（FC或NAFC）、木穿孔板、金属穿孔板。,造价低，但装饰性差，用于高处大面积、机房、地下室吸声。,穿孔FC板（水泥纤维压力板）吸声结构,小穿孔率 空腔共振吸声结构（中低频）,大穿孔率 多孔吸声材料（中高频）,木质穿孔板吸声结构,由1020mm厚密度板复合木纹饰面，在工厂穿孔后制成。外观美观，装饰性好，但防火性能差，价格高，适合装饰要求高的场合。,仅用于墙面,穿孔率可高达35%，内填玻璃棉、岩棉。穿孔板后贴一层吸声纸或吸声毡能提高孔的共振摩擦效率，大大提高吸声性能。,金属穿孔板吸声结构,穿孔板吸声结构孔径小于1mm微穿孔板。 利用孔内空气与颈壁摩擦阻力大的特性，消耗大量声能，无须另加多孔材料。 穿孔率（15%），低中高频均具有良好的吸声性能。,微穿孔板吸声系数,金属微穿孔板,适用场所：耐高温、高湿，无纤维、粉尘污染，适用于高温、高湿、超净和高气流环境，如游泳馆。 但加工困难、成本高，多数场合选用普通穿孔板吸声结构。,金属微穿孔板,铝板、钢板、镀锌钢板，彩钢板以及不锈钢板,3.3 薄膜、薄板共振吸声结构,薄膜、薄板与墙体或顶棚存在空气层时能吸声，如皮革、帆布、石膏板、木板、金属板。 一、薄膜共振吸声结构 皮革、帆布、塑料薄膜等材料具有不透气性。 1、构造特征 薄膜材料与其背后的空气层形成共振吸声结构。 2、吸声机理 共振频率处由于共振克服摩擦力而消耗声能。,3、吸声特性 共振频率附近（中频）有较大的吸声系数。,共振频率常在2001000Hz,膜很薄时，膜加多孔吸声材料结构主要呈现多孔吸 声材料的特性。膜成为多孔吸声材料的面层。据实测，0.03mm厚薄膜贴在超细玻璃棉表面，对超细玻璃棉的吸声大小几乎没有影响。,帆布共振结构吸声特性 背后空气层45mm；再放入25mm厚岩棉,二、薄板共振吸声结构 胶合板、硬质纤维板、石膏板、金属板。,1、构造特征 薄板与其背后空气层形成共振吸声结构。 2、吸声机理 由于共振克服摩擦力而消耗声能。,横剖面图,3、吸声特性 共振频率附近（低频）有较大吸声系数。,共振频率多在80300Hz。若空气层中填多孔吸声材料，可适当提高吸声系数 。,胶合板结构吸声特性 板厚9mm;背后空气层：45mm;90mm;180mm;45mm，空腔加玻璃棉,架空木地板，大面积抹灰吊顶，玻璃窗相当于薄板共振吸声结构,3.4 其他吸声结构,一、空间吸声体 1、特点 多孔吸声材料或共振吸声结构加工成一定形状，悬吊在空中，形成空间吸声体。 多个面暴露，故吸声系数大于1，一般悬吊。所有面都能接受声波入射，故同样多材料，吸声面积增大，吸声效率也相应提高。其吸声系数按投影面积计算时可大于1。 可做成多种形状平板、锥体、圆柱体。,2、吸声特性中高频吸声,由多孔吸声材料外加透气护面层做成。所用多孔吸声材料（玻璃棉），厚度50100mm。护面层可用钢丝网、穿孔板、阻燃织物面。 可直接用彩色木丝板、纤维板（颜色丰富）。,象山体育馆空间吸声体,余姚实验学校体育馆,二、强吸声体吸声尖劈 钢丝构架填吸声材料（玻璃棉外包罩面材料）。 吸声原理：声阻抗渐变。 不同容重玻璃棉叠合，形成容重逐渐增大，可获得更大吸声效果。 将一层2.5cm厚24kg/m3玻璃棉板与一层2.5cm厚32kg/m3玻璃棉板叠合的吸声效果要优于一层5cm厚32kg/m3的玻璃棉板。 将24kg/m3玻璃棉板制成1m长，断面为三角型的尖劈，材料面密度逐渐增大。 吸声特点：吸声系数大于0.99。,伊莱克斯电器公司消声室,吸声尖劈,全消声室 （6个面）,三、吸声帘幕 具有多孔吸声材料的吸声特性。幕布离墙面、窗玻璃有一定距离，如多孔材料背后设空腔。,空腔,打褶,四、可变吸声结构 多功能厅和录音室音质设计中，为取得可变声学环境，常用可调吸声结构，以达到改变吸声量目的。 又称可调混响结构,可变吸声结构,结合教材P444附录14,大穿孔率,小穿孔率,小结：吸声材料和吸声结构,重点：多孔吸声材料、穿孔板和薄板吸声结构吸声机理及吸声特性。 难点：吸声特性、吸声材料与结构选用,常用吸声材料和结构的吸声特性 多孔吸声材料：中高频；大穿孔率 穿孔板吸声结构：中低频；小穿孔率 薄板吸声结构：低频。,厅堂音质设计、噪声控制中如何有效利用吸声材料与结构,