材料的吸声系数.pdf

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1、材料的吸声系数 吸声系数隔振vibration isolation 材料吸收和透过的声能与入射到材料上的总声能之比，叫吸声系数（）。 =E /Ei = （ Ei-Er ）/Ei=1-r 式中： Ei 入射声能； E 被材料或结构吸收的声能； Er 被材料或结构发射的声能； r 反射系数。 名词解释 吸音系数是按照吸音材料进行分类的。说明不同材料有不同吸音质量 分贝 (db) ，是声压级大小的单位（声音的大小）。声音压力每增加一倍，声压量级增加6 分贝。 1 分贝是人类耳朵刚刚能听到的声音。 20 分贝以下，我们认为它是安静。20-40 分贝相当于情人耳边的轻轻细语。40-60 分贝是我们正常谈

2、话的声音。60分贝以上属于吵闹范 围。 70 分贝很吵，并开始损害听力神经。90 分贝会使听力受损。在100-120 分贝的房间内呆1 分钟，如无意外，人就会失聪（聋）。 吸声原理 当入射声能被完全反射时， =0，表示无吸声作用；当入射声波完全没有被反射时，=1，表示完全被吸收。一般材料或结构的 吸声系数=01， 值越大，表示吸声能越好，它是目前表征吸声性能最常用的参数。 吸声是声波撞击到材料表面后能量损失的现象，吸声可以降低室内声压级。描述吸声的指标是吸声系数a，代表被材料吸收的声能与 入射声能的比值。理论上，如果某种材料完全反射声音，那么它的a=0；如果某种材料将入射声能全部吸收，那么它的

3、a=1。事实上，所 有材料的a 介于 0 和 1 之间，也就是不可能全部反射，也不可能全部吸收。 不同频率上会有不同的吸声系数。人们使用吸声系数频率特性曲线描述材料在不同频率上的吸声性能。按照ISO标准和国家标准， 吸声测试报告中吸声系数的频率范围是100-5KHz。将 100-5KHz 的吸声系数取平均得到的数值是平均吸声系数，平均吸声系数反映了材 料总体的吸声性能。在工程中常使用降噪系数NRC 粗略地评价在语言频率范围内的吸声性能，这一数值是材料在250、500、1K 、2K 四个 频率的吸声系数的算术平均值，四舍五入取整到0.05 。一般认为NRC 小于 0.2 的材料是反射材料，NRC

4、大于等 0.2 的材料才被认为是吸 声材料。当需要吸收大量声能降低室内混响及噪声时，常常需要使用高吸声系数的材料。如离心玻璃棉、岩棉等属于高NRC吸声材料， 5cm厚的 24kg/m3 的离心玻璃棉的NRC 可达到 0.95 。 分贝、声功率、声强和声压 分贝 人们日常生活中遇到的声音，若以 声压值表示，由于变化范围非常大，可以达六个数量级以上，同时声音功率由于人体听觉对声 信号强弱刺激反应不是线形的，而是成对数比例关系。所以采用分贝来表达声学量值。所谓分贝是指两个相同的物理量（例A1 和 A0） 之比取以10 为底的对数并乘以10（或 20）。 N = 10lg(A1/A0) 分贝符号为 “

5、dB“ ，它是无量纲的。式中A0 是基准量（或参考量），A 是 被量度量。被量度量和基准量之比取对数，这对数值称为被量度量的“级“。亦即用对数标度时，所得到的是比值，它代表被量度量比基准 量高出多少 “级“。 声功率（ W） 声功率是指单位时间内，声波通过垂直于传播方向某指定面积的声能量。在噪声监测中，声功率是指声源总声功率。单位为W。 声功率级： Lw =10lg(W/W0) 式中： Lw 声功率级（ dB）； W声功率（ W）； W0 基准声功率，为10-12 W 。 声强（ I） 声强是指单位时间内，声波通过垂直于传播方向单位面积的声能量。单位为W / m2 。 声强级： LI = 10

6、lg(I/I0) 式中： LI 声压级 (dB)； I 声强（ W/m2 ）； I0 基准声强，为10-12 W/m2 。 声压（ P） 声压是由于声波的存在而引起的压力增值。单位为Pa。声波在空气中传播时形成压缩和稀疏交替变化，所以压力增值是正负交替 的。但通常讲的声压是取均方根值，叫有效声压，故实际上总是正值，对于球面波和平面波，声压与声强的关系是：I= P2 / c式中： - 空气密度，如以标准大气压与20的空气密度和声速代入，得到?c =408 国际单位值，也叫瑞利。称为空气对声波的特性阻抗. 声压级： LP = 20lg(P/P0) 式中： LP声压级（ dB）； P 声压（ Pa）

7、； P0基准声压，为2 10-5Pa ，该值是对1000HZ 声音人耳刚能听到的最低声压。 响度和响度级 响度（ N） 响度是人耳判别声音由轻到响的强度等级概念，它不仅取决于声音的强度 (如声压级 )，还与它的频率及波形有关。响度的单位为“ 宋“,1 宋的定义为声压级为40dB, 频率为 1000Hz, 且来自听者正前方的平面波形 声音和响度 的强度。如果另一个声音听起来比1 宋的声音大n 倍，即该声音的响度为n 宋。 响度级 (LN) 响度级是建立在两个声音主观比较的基础上，选择1000Hz 的纯音作基准音，若某一噪声听起来与该纯音一样响，则该噪声的响 度级在数值上就等于这个纯音的声压级（d

8、B）。响度级用LN 表示，单位是“方 “。如果某噪声听起来与声压级为80dB，频率为1000Hz 的纯音一样响，则该噪声的响度级就是80 方。 响度与响度级 根据大量的实验得到，响度级每改变10 方，响度加倍或减半。它们的关系可用下列数学式表示：N = 2(LN-40)/10 或 LN = 40+33lgN 注意，响度级的合成不能直接相加，而响度可以相加。应先将各响度级换算成响度进行合成，然后再换算成响度级。 声级 为了能用仪器直接反映人的主观响度感觉的评价量，有关人员在噪声测量仪器 声级计中设计了一种特殊滤波器，叫计权网络。 通过计权网络测得的声压级，已不再是客观物理量的声压级，而叫计权声压

9、级或计权声级，简称声级。 通用的有A、B、C 和 D 计权声级。 A 计权声级是模拟人耳对55dB 以下低强度噪声的频率特性；B 计权声级是模拟55dB 到 85dB 的中等强度噪声的频率特性；C 计权声级 是模拟高强度噪声的频率特性；D 计权声级是对噪声参量的模拟，专用于飞机噪声的测量。计权网络是一种特殊滤波器，当含有各种频 率通过时，它对不同频率成分的衰减是不一样的。A、B、C 计权网络的主要差别是在于对低频成分衰减程度，A 衰减最多， B 其次， C 最少。 A、B、C、D 计权的特性曲线见十四、等效连续声级、噪声污染级和昼夜等效声级。 1常用建筑材料类（混响室值） 2座位和听众的吸声系

10、数和吸声量（m 2）( 混响室值） 3多孔吸声材料类（驻波管值） 4共振类吸声结构（混响室值） 多孔材料是如何吸声的？ 一般多孔材料内部具有大量的小孔，这些微小细孔相互连通并直接通向材料的表面，当声波 入射到这种开孔性材料表面时，一部分声波会透入材料内部，一部分声波在材料表面反射。透入 材料内部的声波在缝隙和小孔中传播，空气运动会产生粘滞和摩擦作用，同时小孔中空气受压缩 时温度升高，稀疏时温度降低，以及材料的热传导效应，从而使声能逐渐转变成热能所消耗，这 种能量的转变是不可逆的，因此材料就产生了吸声作用。对于这种具有良好吸声性能的材料，一 般被称为多孔吸声材料。其吸声性能与小孔的大小、数量、构

11、造形式等有关，而且材料就产生了 一定的厚度才能起吸声作用。对于材料内部虽具有大量微孔，但这些微小细孔相互封闭而不连通 的多孔材料，当使波入射到这种材料表面时，因声波无法透入材料内部，因此它不会产生吸声作 用。这类多孔材料一般具有良好的隔热保温作用，被称为隔热或者绝热材料。如聚苯乙烯泡沫板 、硬质聚氨酯板、酚醛泡沫板等。开孔型多孔吸声材料和闭孔型多孔隔热材料中的小孔。多孔型 吸声材料一般是中高频的吸声系数比较大，而低频段的吸声系数比较小。 吸声材料 吸声是声波撞击到材料表面后能量损失的现象，吸声可以降低室内声压级。描述吸声的指标是吸声系数a，代表被材料吸收的声能与入 射声能的比值。理论上，如果某

12、种材料完全反射声音，那么它的a=0；如果某种材料将入射声能全部吸收，那么它的a=1。事实上，所有 材料的 a介于 0 和 1 之间，也就是不可能全部反射，也不可能全部吸收。 不同频率上会有不同的吸声系数。人们使用吸声系数频率特性曲线描述材料在不同频率上的吸声性能。按照ISO标准 和国家标准，吸声测试报告中吸声系数的频率范围是100-5KHz。将 100-5KHz 的吸声系数取平均得到的数值是平均 吸声系数，平均吸声系 数反映了材料总体的吸声性能。在工程中常使用降噪系数NRC 粗略地评价在语言频率范围内的吸声性能，这一数值是材料在250、 500、 1K、2K 四个频率的吸声系数的算术平均值，四

13、舍五入取整到0. 05。一般认为NRC 小于 0. 2 的材料是反射材料，NRC大于等 0. 2 的材料才 被认为是吸声材料。当需要吸收大量声能降低室内混响及噪声时，常常需要使用高吸声系数的材料。如离心玻璃棉、岩棉等属于高NRC 吸声材料， 5cm厚的 24kg/m3的离心玻璃棉的NRC可达到 0. 95。 测量材料吸声系数的方法有两种，一种是混响室法，一种是驻波管法。混响室法测量声音无规入射时的吸声系数，即 声音由四面八方射入材料时能量损失的比例，而驻波管法测量声音正入射时的吸声系数，声音入射角度仅为90 度。两种方法测量的吸声 系数是不同的，工程上最常使用的是混响室法测量的吸声系数，因为建筑实际应用中声音入射都是无规的。在某些测量报告中会出现吸 声系数大于1 的情况，这是由于测量的实验室条件等造成的，理论上任何材料吸收的声能不可能大于入射声能，吸声系数永远小于1。任 何大于 1的测量吸声系数值在实际声学工程计算中都不能按大于1 使用，最多按1 进行计算。 在房间中，声音会很快充满各个角落，因此，将 吸声材料放置在房间任何表面都有吸声效果。吸声材料吸声系数越大， 吸声面积越多，吸声效果越明显。可以利用吸声天花、吸声墙板、空间吸声体等进行吸声降噪。