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      建築聲學吸聲材料及原理

      吸聲材料顧名思義,就是吸收聲能的材料,吸聲材料:吸聲材料按照其作用機理可以分為多孔性吸聲材料,共振吸聲材料(結構)

      (1)、多孔性吸聲材料:多孔性吸聲材料的内部有許多微小的細孔直通材料表面,或其内部有許多相互貫通的氣泡。當聲波進入這些細孔後引起這些細孔中的空氣柱振動,空氣柱與孔壁産生摩擦,從而使聲能轉化為内能,到達吸聲的效果。在評價吸聲材料吸聲性能時一般使用吸聲系數的概念,用α表示。


      多孔性吸聲材料一般具有以下幾個條件:

      ① 材料内部應有大量的微孔或間隙,而且孔隙應盡量細小且分布均勻。

      ② 材料内部的微孔必須是向外敞開的,也就是說必須通到材料的表面, 使得聲波能夠從材料表面容易地進入到材料的内部。

      ③ 材料内部的微孔一般是相互連通的,而不是封閉的。

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      影響多孔性吸聲材料吸聲特性的因素:

      ① 流阻:空氣質點通過材料空隙時的阻力。且流阻低的材料,低頻吸聲性能較差,而高頻吸聲性能較好;流阻高的材料中低頻吸聲性能有所提高,但高頻吸聲性能會明顯下降。

      ② 孔隙率:材料内部空氣體積與材料總體積的比。對于吸聲材料來說,應有較大的孔隙率,一般應在70%以上,多數達到90%。

      ③厚度:材料的厚度對其吸聲系能有關鍵性的影響:

      a)當材料較薄時,增加厚度,材料的低頻吸聲性能将有較大的提高,但對于高頻的吸聲性能則影響較小,如圖(a)所示;

      b)當厚度增加到一定程度時,再增加材料的厚度,吸聲系數的增加量将逐步減少,如圖(b)所示;

      c)多孔性吸聲材料的第一共振頻率近似于吸聲材料的厚度成反比,即:f_0 d=常數;

      d)密度:單位體積材料的質量一般用K來表示。在常用的多孔性吸聲材料中,達到其最佳吸聲性能時的密度:超細棉的密度為10~20K,玻璃棉闆的密度為40~60K,岩棉密度的密度為150~200K。


      (2)、共振吸聲材料(結構):當吸聲結構的固有頻率與聲波的頻率一緻時,由于共振作用,聲波激發吸聲結構産生振動,并使其振幅達到最大,從而消耗聲能量,達到吸聲的效果。

      共振吸聲材料和結構主要有薄闆共振結構、亥姆霍茲共振吸聲器、穿孔吸聲結構等。

      ① 薄闆共振吸聲結構:在實際工程應用當中,将具有一定厚度的剛性闆固定在龍骨上,讓其與裝飾部位形成一個封閉的腔體,如圖所示。當聲波的頻率與薄闆的頻率一緻時,薄闆在聲壓交變的壓力下産生振動,從而消耗聲能,達到吸聲的目的。

      ③ 穿孔吸聲闆:穿孔共振吸聲闆時單個亥姆赫茲共振器的并聯組合。它的吸聲特性取決于闆厚、孔徑、闆的穿孔率、闆後的空腔厚度以及空腔内填充的材料等因素。

      u穿孔共振吸聲結構的吸聲特性與單個共振器相似,在共振頻率附近有一個吸聲峰值,為了增加吸聲頻帶的寬度和吸聲系數,可以在穿孔闆後的空腔内填充多孔性吸聲材料,且多孔性吸聲材料應緊貼穿孔闆安裝。

      u穿孔吸聲闆按其所使用的材料的種類不同可以分為:金屬穿孔吸聲闆,木質穿孔吸聲闆及穿孔水泥基吸聲闆(包括FC闆)。


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