吸聲材料

吸聲材料

超聲學檢查設備
吸聲材料,是指對入射聲能有吸收作用的材料。是具有較強的吸收聲能、減低噪聲性能的材料。借自身的多孔性、薄膜作用或共振作用而對入射聲能具有吸收作用的材料,超聲學檢查設備的元件之一。吸聲材料要與周圍的傳聲介質的聲特性阻抗匹配,使聲能無反射地進入吸聲材料,并使入射聲能絕大部分被吸收。[1]選用吸聲材料,首先應從吸聲特性方面來确定合乎要求的材料,同時還要結合防火、防潮、防蛀、強度、外觀、建築内部裝修等要求,綜合考慮進行選擇。
  • 中文名:吸聲材料
  • 外文名:sound-absorbing material
  • 類别:
  • 主管部門:
  • 類型:有機纖維材料、無機纖維材料
  • 作 用:較強的吸收聲能、減低噪聲性能
  • 結 構:共振吸聲結構或漸變過渡層結構

介紹

對入射聲能有吸收作用的材料。吸聲材料主要用于控制和調整室内的混響時間,消除回聲,以改善室内的聽聞條件;用于降低喧鬧場所的噪聲,以改善生活環境和勞動條件(見吸聲降噪);還廣泛用于降低通風空調管道的噪聲。吸聲材料按其物理性能和吸聲方式可分為多孔性吸聲材料和共振吸聲結構兩大類。後者包括單個共振器、穿孔闆共振吸聲結構、薄闆吸聲結構和柔順材料等。

選用吸聲材料,首先應從吸聲特性方面來确定合乎要求的材料,同時還要結合防火、防潮、防蛀、強度、外觀、建築内部裝修等要求,綜合考慮進行選擇。

吸聲系數

材料的吸聲性能常用吸聲系數妶表示。入射到材料表面的聲波,一部分被反射,一部分透入材料内部而被吸收。被材料吸收的聲能與入射聲能的比值,稱為吸聲系數。對于全反射面,妶=0;對于全吸收面,妶=1;一般材料的吸聲系數在0~1之間。材料吸聲系數的大小與聲波的入射角有關,随入射聲波的頻率而異。以頻率為橫坐标,吸聲系數為縱坐标繪出的曲線,稱為材料吸聲頻譜。它反映了材料對不同頻率聲波的吸收特性。測定吸聲系數通常采用混響室法和駐波管法。混響室法測得的為聲波無規則入射時的吸聲系數,它的測量條件比較接近實際聲場,因此常用此法測得的數據作為實際設計的依據。駐波管法測得的是聲波垂直入射時的吸聲系數,通常用于産品質量控制、檢驗和吸聲材料的研制分析。混響室法測得的吸聲系數,一般高于駐波管法。

多孔性吸聲材料

這類材料的物理結構特征是材料内部有大量的、互相貫通的、向外敞開的微孔,即材料具有一定的透氣性。工程上廣泛使用的有纖維材料和灰泥材料兩大類。前者包括玻璃棉和礦渣棉或以此類材料為主要原料制成的各種吸聲闆材或吸聲構件等;後者包括微孔磚和顆粒性礦渣吸聲磚等。

吸聲機理和頻譜特性

多孔吸聲材料的吸聲機理是當聲波入射到多孔材料時,引起孔隙中的空氣振動。由于摩擦和空氣的粘滞阻力,使一部分聲能轉變成熱能;此外,孔隙中的空氣與孔壁、纖維之間的熱傳導,也會引起熱損失,使聲能衰減。

多孔材料的吸聲系數随聲頻率的增高而增大,吸聲頻譜曲線由低頻向高頻逐步升高,并出現不同程度的起伏,随着頻率的升高,起伏幅度逐步縮小,趨向一個緩慢變化的數值。

影響多孔材料吸聲性能的因素

 影響多孔材料吸聲性能的參數主要有:流阻,它是在穩定的氣流狀态下,吸聲材料中的壓力梯度與氣流線速度之比。當厚度不大時,低流阻材料的低頻吸聲系數很小,在中、高頻段,吸聲頻譜曲線以比較大的斜率上升,高頻的吸聲性能比較好。增大材料的流阻,中、低頻吸聲系數有所提高;繼續加大材料的流阻,材料從高頻段到中頻段的吸聲系數将明顯下降,此時,吸聲性能變劣。所以,對一定厚度的多孔材料,有一個相應适宜的流阻值,過高和過低的流阻值,都無法使材料具有良好的吸聲性能。孔隙率,指材料中連通的孔隙體積與材料總體積之比,多孔吸聲材料的孔隙率一般在70%以上,多數達90%。結構因數,材料中間隙的排列是雜亂無章的,但在理論上往往采用毛細管沿厚度方向縱向排列的模型,所以,對具體的多孔材料必須引進結構因數加以修正。多孔材料結構因數,一般在2~10之間,也有高達20~25的。在低頻範圍内,結構因數基本不起作用,這是因為在這個範圍内,空氣慣性的影響很小,而彈性起主要作用。當材料流阻比較小時,若增大結構因數,在高、中頻範圍内,可以看到吸聲系數的周期性變化。

在吸聲理論中,用流阻、孔隙率、結構因數來确定材料的吸聲特性,而在實際應用上,通常是以材料厚度、容重(重量/體積)來反映其結構狀态和确定其吸聲特性。增加材料的厚度,可提高低、中頻吸聲系數,但對高頻吸收的影響很小。如果在吸聲材料和剛性牆面之間留出空間,可以增加材料的有效厚度,提高對低頻的吸聲能力。由于材料流阻和容重往往存在着對應關系,因此在工程應用上往往通過調整材料的容重以控制材料的流阻。容重對材料吸聲性能的影響是複雜的,但是厚度的變化比起容重的變化對材料吸聲性能的影響要大,也就是厚度的影響是第一位的,而容重的影響則是第二位的。

此外,材料的表面處理、安裝和布置方式以及溫度、濕度等對材料吸聲性能也有影響。

吸聲機理

 吸聲材料按吸聲機理分為: 

靠從表面至内吸聲材料部許多細小的敞開孔道使聲波衰減的多孔材料,以吸收中高頻聲波為主,有纖維狀聚集組織的各種有機或無機纖維及其制品以及多孔結構的開孔型泡沫塑料和膨脹珍珠岩制品。 

靠共振作用吸聲的柔性材料(如閉孔型泡沫塑料,吸收中頻)、膜狀材料(如塑料膜或布、帆布、漆布和人造革,吸收低中頻)、闆狀材料(如膠合闆、硬質纖維闆、石棉水泥闆和石膏闆,吸收低頻)和穿孔闆(各種闆狀材料或金屬闆上打孔而制得,吸收中頻)。以上材料複合使用,可擴大吸聲範圍,提高吸聲系數。用裝飾吸聲闆貼壁或吊頂,多孔材料和穿孔闆或膜狀材料組合裝于牆面,甚至采用浮雲式懸挂,都可改善室内音質,控制噪聲。多孔材料除吸收空氣聲外,還能減弱固體聲和空室氣聲所引起的振動。将多孔材料填入各種闆狀材料組成的複合結構内,可提高隔聲能力并減輕結構重量。 

對入射聲能有吸收作用的材料。吸聲材料主要用于控制和調整室内的混響時間,消除回聲,以改善室内的聽聞條件;用于降低喧鬧場所的噪聲,以改善生活環境和勞動條件(見吸聲降噪);還廣泛用于降低通風空調管道的噪聲。吸聲材料按其物理性能和吸聲方式可分為多孔性吸聲材料和共振吸聲結構兩大類。後者包括單個共振器、穿孔闆共振吸聲結構、薄闆吸聲結構和柔順材料等。

材料選用

選用吸聲材料,首先應從吸聲特性方面來确定合乎要求的材料,同時還要結合防火、防潮、防蛀、強度、外觀、建築内部裝修等要求,綜合考慮進行選擇。

吸聲原理

聲音源于物體的振動,它引起鄰近空氣的振動而形成聲波,并在空氣介質中向四周傳播。 

當聲音傳入構件材料表面時,聲能一部分被反射,一部分穿透材料,還有一部由于構件材料的振動或聲音在其中傳播時與周圍介質摩擦,由聲能轉化成熱能,聲能被損耗,即通常所說聲音被材料吸收。

注意問題

根據建築材料的設計要求和吸聲材料的特點,進行材質、造型等方面的選擇和設計。建築上常用的吸聲材料有泡沫塑料、脲醛泡沫塑料、工業毛氈、泡沫玻璃、玻璃棉、礦渣棉、瀝青礦渣棉、水泥膨脹珍珠岩闆、石膏砂漿(摻水泥和玻璃纖維)、水泥砂漿、磚(清水牆面)、軟木闆等,每一種吸聲材料對其厚度、容重、各頻率下的吸聲系數及安裝情況都有要求,應執行相應的規範。建築上應用的吸聲材料一定要考慮安裝效果。

安裝位置n在建築物内安裝吸聲材料,應盡量裝在最容易接觸聲波和反射次數多的表面上,也要考慮分布的均勻性,不必都集中在天棚和牆壁上。大多數吸聲材料強度較低,除安裝操作時要注意之外,還應考慮防水、防腐、防蛀等問題。盡可能使用吸聲系數高的材料,以便使用較少的材料達到較好的效果。

材質的選擇n用作吸聲材料的材質應盡量選用不易燃、不易蟲蛀發黴、耐污染、吸濕性低的材料。由于材料的多孔性容易吸濕、尺寸易發生變形,所以安裝時要注意膨脹問題。n材料的裝飾性n吸聲材料都是裝于建築物的表面。因此,在設計造型與安裝時均應考慮帶它與建築物的協調性和裝飾性。使用裝飾塗料時注意不要将細孔堵塞,以免降低吸聲效果。n材料結構的特征n多孔性材料有的是用作吸聲材料,頁面的名稱相同—多孔材料,但是在氣孔特征上則完全不同。保溫材料要求具有封閉的不相互連通的氣孔,而吸聲材料則要求具有相互開放連通的氣孔,這種氣孔越多吸聲效果越好,與此相反,其保溫隔熱效果越差。另外,還要清楚吸聲與隔聲材料的區别。n吸聲材料由于質輕、多孔、疏松,而隔聲性能不好,根據聲學原理,材料的密度(kg/m³)越大,越不易振動,則隔聲效果越好。所欲密實沉重的黏土磚、鋼筋混凝土等材料的隔聲效果比較好,但吸聲效果不佳。

相關詞條

相關搜索

其它詞條