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吸声材料的分类和声学特性

时间:2018-10-17浏览次数:310




隔音房的小编为大家介绍一下吸声材料(Material)的分类和声学特性(characteristic])

当声波入射到材料表面时,部分声能将被材料吸收,使反射的声能小于入射声能,这即为材料的吸声,材料吸声能力的大小均用吸声系数(α,﹪)来表征。测试隔音房用途:用于各类电子机械元件静音测试等,房外80分贝,房内20±1分贝,有防水、防火、稳固等特点。其具体规格要求可选。流水线隔音房隔音效果:外界75dB,内部40dB,尺寸根据要求定制。流水线可从房内通过,不影响测试效果。测试隔音房隔音房主体结构为防震框架型,采用模块式拼装,方便安装和拆卸。主体采用方型钢为骨架,外侧板采用环保型优质玻璃钢板做面板;内侧采用多孔铝板,采用优质的吸音棉、隔音材料和阻尼涂料,使有效吸叫噪声音,提高低频噪音降噪效果;隔音房分类:隔音房按声学性能分为消声/消音系列、静音系列、隔音系列、屏蔽系列。严格讲,任何材料都有一定程度的声吸收,所谓吸声材料是指那些具有相当大的吸声性能(xìng néng)、专门用作吸声处理的材料,一般把吸声系数α大于0.3的材料称为吸声材料。

巴斯夫轻型特殊泡沫改善“水立方”声学环境吸声材料(或结构(Structure))通常按吸声的频率特性和本身的构造分为两大类:

(1)按吸声的频率特性分类:可分为低频吸声材料、中频吸声材料和高频(Induction Heating)吸声材料三类;

(2)按材料本身的构造分类:可分为多孔性吸声材料和共振吸声材料两类。

一般来说,多孔性吸声材料以吸收中、高频声能为主,而共振吸声结构则主要吸收低频声能。以下分别对材料(或结构)的吸声机理和吸声特性作概要的介绍;

1 多孔性吸声材料

(1)材料的构造特性和吸声机理

顾名思义,多孔吸声材料就是有很多孔的材料,其主要构造特征是材料从表面到内部均有相互连通的微孔。吸声材料的主要吸声机理是当声波入射到多孔材料的表面时激发(excite affected)起微孔内部的空气振动,空气与固体筋络间产生相对运动,由于空气的粘滞性在微孔内产生相应的粘滞阻力(zǔ lì),使振动空气的动能不断转化为热能,使得声能被衰减;另外在空气绝热压缩(compression)时,空气与孔壁之间不断发生热交换,也会使声能转化为热能,从而被衰减。从上述的吸声机理可以看出,多孔性吸声材料必须具备以下几个条件(tiáo jiàn):

材料内部应有大量的微孔或间隙,而且孔隙应尽量细小且分布均匀;

材料内部的微孔必须是向外敞开的,也就是说必须通到材料的表面,使得声波能够从材料表面容易地进入到材料的内部;

材料内部的微孔必须是相互连通的,而不能是封闭的。

(2)影响多孔性吸声材料吸声特性的因素

从多孔性吸声材料本身的结构可以看出,主要有以下几个因素影响其吸声特性:

流阻:流阻的定义是空气质点通过材料空隙中的阻力。流阻低的材料,低频吸声性能较差,而高频吸声性能较好;流阻较高的材料中、低频吸声性能有所提高,但高频吸声性能将明显下降。对于一定厚度的多孔材料,应有一个合理的流阻值,流阻过高或过低都不利于吸声性能的提高。

孔隙率:孔隙率的定义是材料内部空气体积(volume)与材料总体积的比。对于吸声材料来说,应有较大的孔隙率,一般应在70%以上,多数达到90%左右。

厚度:材料的厚度对其吸声性能有关键的影响:

①当材料较薄时,增加厚度,材料的低频吸声性能将有较大的提高,但对于高频的吸声性能则影响较小。

②当厚度增加到一定程度时,再增加材料的厚度,吸声系数增加的斜率将逐步减小,见图4-1。

③多孔材料的第一共振频率近似与吸声材料的厚度成反比。

厚度增加,低频的吸声性能提高,吸声系数的峰值(peak)将向低频移动,厚度增加一倍,吸声系数的峰值将向低频移动一个倍频程。

容重:容重的定义是单位体积材料的质量,一般用K来表示,例如40K玻璃棉板表示1m3的玻璃棉板重量为40kg。容重对材料吸声性能的影响比较复杂,对于不同的材料,容重对其吸声性能的影响不尽相同。一般对于同一种材料来说,当厚度不变时,增大容重可以提高中低频的吸声性能,但比增加厚度所引起的变化要小。对于每种不同的多孔性吸声材料,一般都存在一个理想的容重范围(fàn wéi),在这个范围内材料的吸声性能较好,容重过低或过高都不利于提高材料的吸声性能。在常用的多孔性吸声材料中,超细棉的容重一般为10~20K,玻璃棉板的容重为40~60K,而岩棉的容重则在150~200K之间。

以上是材料本身特征对其吸声性能的影响。除此之外,多孔性吸声材料在实际声学装修(decoration)工程中使用(use)时一般都还需要进行安装,并进行饰面处理,而安装方法(method)和饰面方式对材料的吸声性能也有重要的影响。

2 共振吸声材料(或结构)

共振吸声材料主要吸收低频的声音,根据共振形式的不同,可分为腔体共振和薄板(性质:宝石学术语)共振两种,在实际工程中均有广泛(extensive)的应用。

穿孔板组合共振吸声结构

穿孔板共振吸声结构是单个亥姆霍兹共振器的并联组合。它的吸声特性取决于板厚、孔径、板的穿孔率、板后的空腔厚度以及空腔内填充的材料等因素。

为了增加吸声频带宽度和吸声系数,可以在穿孔板后的空腔内填多孔性吸声材料,但空腔内多孔性吸声材料的位置(position )对结构的吸声性能有很大的影响。一般情况(Condition),多孔性吸声材料应紧贴穿孔板安装。

在声学装修工程中穿孔板共振吸声构造是经常使用的,以前多使用胶合板或硬质纤维板现场穿孔或开缝的工艺( technology),但这种方法施工难度(difficulty)较大,进度慢且不易保证质量(孔径和光滑度)。随着装修材料工厂化和机械化程度的提高,近年普遍采用金属(钢板(steel sheet)、铝(Al)板)冲孔(开缝),加工(Processing)质量好,施工简便,装修效果(effect)好,防火(fáng huǒ)性能也能满足消防的要求,在声学装修工程中被大量使用。另外,目前常使用的还有高压水泥板(FC板)冲孔 (开缝)和浇筑穿孔石膏板,由于价格(price)低廉,施工简单、防火性能好等优点在一些造价较低、对装修效果要求不高的工程中应用广泛。

薄板共振吸声结构是薄板在声波的作用下产生振动,振动时由于板内部在龙骨间出现磨擦损耗,使声能转变为机械振动,最后转变为热能而起到吸声作用。由于低频声波比高频声波容易激发起薄板振动,因此其主要吸声频带在低频。

在声学装修工程中使用最为广泛的薄板吸声结构是3~10mm厚的各种胶合板。大量应用于影剧院、会议厅、报告厅等声学建筑(Architecture)内的低频混响,而且装修效果也比较美观,其缺点是防火较差,在一些对防火要求较高的场合使用时可能会受到限制。但近年来在防火涂料防火设施的研制方面取得了较大的进展,因此胶合板共振吸声构造的应用范围又有所增加。

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