第6章 吸声降噪技术ppt课件.ppt

1,第6章 吸声降噪技术,学习目的与要求：掌握吸声材料的分类以及吸声系数、吸声量的概念；了解吸声系数的测量方法；掌握多孔吸声材料的吸声原理、影响多孔吸声材料吸声特性的因素；掌握各类共振吸声结构及其设计计算；掌握室内声场的概念及其声能计算，掌握室内声衰减的规律及混响时间的概念及其计算；掌握吸声降噪量的计算。,2,第6章 吸声降噪技术,3,第6章 吸声降噪技术,4,吸声材料的基本类型在噪声污染控制工程中，吸声材料和吸声结构常用来降低室内噪声。吸声材料按吸声机理可分为多孔吸声材料和共振吸声结构两大类。,吸声材料,多孔性吸声材料,共振吸声结构,纤维状,颗粒状,泡沫状,穿孔板共振吸声结构,薄膜共振吸声结构,薄板共振吸声结构,5,1）多孔吸声材料 多孔吸声材料的内部和表面都有很多微小的细孔，孔和孔之间相互联通并直接与外界大气相连，具有一定的通气性。声波在空隙内传播时会引起经络间的空气来回运动，与静止的经络相互摩擦，由于空气的粘滞性和空气与经络之间的热传导作用，使声能转化为热能而消耗掉，从而起着吸收声能的作用。,6,多孔吸声材料及其种类 无机纤维材料 无机纤维材料主要有超细玻璃棉、玻璃丝、矿渣棉、岩棉及其制品。 泡沫塑料 常用做吸声材料的泡沫塑料主要有聚氨酯、聚醚乙烯、聚氯乙烯、酚醛等。 有机纤维材料 如棉麻、甘蔗、木丝、稻草等 建筑吸声材料 如加气混凝土、微孔吸声砖、膨胀珍珠岩等,7,2）共振吸声结构共振吸声结构是利用共振原理做成的各种吸声结构，用于对低频声波的吸收。最常用的共振吸声结构可分为单个共振式吸声结构(包括薄膜、薄板共振吸声结构)、穿孔板吸声结构和微穿孔吸声结构。主要由骨架、护面层、吸声层等组成。,8,表1 不同护面形式的吸声结构,图1 有护面的多孔材料吸声结构,9,3) 空间吸声体 空间吸声体是由框架、吸声材料和护面结构做成具有各种形状的单元体，其降噪量一般为10dB左右。常用的几何形状有平面形、圆柱形、棱形、球形、圆锥形等，其中球体的吸声效果最好 。,图2 空间吸声体,10,吸声体,11,空间吸声体的高频吸收效果随着吸声体尺寸的减小而增加，低频吸收效果则随着吸声体尺寸的加大而升高。 空间吸声体的吸声性能主要由所用吸声材料核材料的填充方式所决定。,12,4)吸声尖劈 吸声尖劈是一种楔子形的空间吸声体，由金属网架内填充多孔吸声材料构成，吸声性能十分优良。 吸声尖劈的形状有等腰劈状、直角劈状、阶梯状、无规状等。通常可分为尖部和基部两部分。安装时在尖壁和壁面之间留有空气层。,图3 吸声尖劈构造示意1金属板；2穿孔金属板；3玻璃棉；4共振腔,13,吸声尖劈用于消声室的特殊吸声结构。从尖劈的尖端到基部，声阻抗是从空气的特性阻抗逐步过渡到多孔材料的阻抗的，因而实现了很好的阻抗匹配，使入射声能得到高效的吸收。,14,(一) 吸声系数,(二) 吸声量,(三) 多孔吸声材料,15,吸声材料：能吸收消耗一定声能的材料。吸声系数：材料吸收的声能（ ）与入射到材料上的总声能( )之比，即,(一) 吸声系数,【讨论】： 表示材料吸声能力的大小， 值在01之间， 值愈大，材料的吸声性能愈好； 0，声波完全反射，材料不吸声； 1，声能全部被吸收。,16,吸声系数的影响因素,材料的结构,使用条件,声波频率,吸声系数影响因素,材料的性质,声波入射角度,17,【声波频率】同种吸声材料对不同频率的声波具有不同的吸声系数。平均吸声系数 ：工程中通常采用125Hz、250 Hz、500 Hz、1000 Hz、2000 Hz、4000 Hz六个频率的吸声系数的算术平均值表示某种材料的平均吸声系数。通常，吸声材料 在0.2以上，理想吸声材料 在0.5以上。,18,工程设计中常用的吸声系数有无规入射吸声系数、垂直入射吸声系数 混响室法吸声系数(无规入射吸声系数) 驻波管法吸声系数(垂直入射吸声系数),【声波入射角度】,19,吸声系数的测量,混响室法吸声系数(无规入射吸声系数) ：,把被测吸声材料(或吸声结构)按一定的要求放置于专门的声学试验室混响室中进行测定。将吸声材料(或吸声结构)放进混响室内，使不同频率的声波以相同机率从各个角度入射到材料(或结构)的表面，然后根据混响时间的变化来确定材料(或结构)的吸声性能。用此方法所测得的吸声系数，称为混响室吸声系数或无规入射吸声系数，记作 。这种测量方法与吸声材料在实际应用中声波入射的情况比较接近。在吸声减噪设计中采用。,20,声音经过物体多次反射后到达受声点的反射形成的声场叫混响声场。混响室是指具有扩散声场的实验房间,它吸声很小,混响时间很长,室内声波经过多次反射形成声能的均匀分布。,21,混响室的设计要求尽量加长空房间的混响时间以保证室内声场扩散。混响室的体积比较大 (一般大于180m3)，壁面坚实、光滑具有良好的声反射特性，在测量的声音频率范围内反射系数大于0.98。常用的材料有瓷砖或水磨石等。混响室的体形常采用不规则房间或者边长成调和级数比的矩形房间。所有混响室的侧壁都是声反射并且反平行的，或者在壁面上装设凸出的圆柱面或者用V形墙。这样声音就可以很好的分布至整个空间 。,混响室的设计要求,22,23,24,驻波管法简便、精确，但与一般实际声场不符。用于测试材料的声学性质和鉴定。设计消声器。,驻波管法吸声系数(垂直入射吸声系数),驻波管法吸声系数测试仪,25,驻波管法将被测材料置于驻波管的一端，从驻波管的另一端向管内辐射平面波，声波垂直入射到材料表面，部分吸收，部分反射。反射的平面波与入射波相互叠加产生驻波，波腹处的声压为极大值，波节处的声压为极小值。,26,利用探管可测出声压的极大值pmax和极小值pmin。 pmax和pmin之比称为驻波比。驻波比n与反射系数r和法向吸声系数(或驻波管吸声系数）0的关系为:,27,驻波管法比混响室法简单方便，但所得的数据与实际情况相比有一定误差。混响室法和驻波管法测得的吸声系数可按下表进行换算。,表 与 的换算关系,28,(一) 吸声系数,(二) 吸声量,(三) 多孔吸声材料,29,定义：吸声系数与吸声面积的乘积 式中 吸声量，m2； 某频率声波的吸声系数； 吸声面积，m2。,(二) 吸声量（等效吸声面积）,【注】工程上通常采用吸声量评价吸声材料的实际吸声效果。,30,总吸声量：若组成室内各壁面的材料不同，则壁面在某频率下的总吸声量为 式中 第i种材料组成的壁面的吸声量，m2； 第i种材料组成的壁面的面积，m2； 第i种材料在某频率下的吸声系数。,(二) 吸声量（等效吸声面积）,31,首先分别计算各个面的吸声量地面吸声量 240.020.48 m2墙面吸声量 600.053m2平顶吸声量 240.256 m2总吸声量 9.48m2平均吸声系数 9.48/（246024）0.088,【例】有一个房间，其尺寸为长6米、宽4米、高3米，500Hz时地面吸声系数为0.02，墙面吸声系数为0.05，平顶吸声系数为0.25，求总吸声量和平均吸声系数。,32,(一) 吸声系数,(二) 吸声量,(三) 多孔吸声材料,33,34,(三) 多孔吸声材料,35,(三) 多孔吸声材料,KTV软包阻燃吸声材料,多孔槽型木质吸声材料,木丝板吸声材料,36,丝质吸声材料,37,混凝土复合吸声型声屏障,38,轻质复合吸声型声屏障,39,常用吸声材料的使用情况,40,吸声材料构造特性,材料的孔隙率要高，一般在70%以上，多数达到90%左右；孔隙应该尽可能细小，且均匀分布；微孔应该是相互贯通，而不是封闭的；微孔要向外敞开，使声波易于进入微孔内部。,41,2.吸声特性及影响因素,特性:高频声吸收效果好，低频声吸收效果差。原因：低频声波激发微孔内空气与筋络的相对运动少，摩擦损小，因而声能损失少，而高频声容易使振动加快，从而消耗声能较多。所以多孔吸收材料常用于高中频噪声的吸收。,42,吸声性能的影响因素,厚度,空腔,使用环境,护面层,43,厚度对吸声性能的影响,不同厚度的超细玻璃棉的吸声系数,理论证明，若吸声材料层背后为刚性壁面，最佳吸声频率出现在材料的厚度等于该频率声波波长的1/4处。使用中，考虑经济及制作的方便，对于中、高频噪声，一般可采用25cm厚的成形吸声板；对低频吸声要求较高时，则采用厚度为510cm的吸声板。,同种材料，厚度增加一倍，吸声最佳频率向低频方向近似移动一个倍频程,由实验测试可知：,厚度越大，低频时吸声系数越大；2000Hz，吸声系数与材料厚度无关；增加厚度，可提高低频声的吸收效果，对高频声效果不大。,44,孔隙率：材料内部的孔洞体积占材料总体积的百分比。一般多孔吸声材料的孔隙率70%；孔隙率增大，密度减小，反之密度增大；孔隙尺寸越大，孔隙越通畅，流阻越小。,孔隙率与密度,在稳定气流状态下，吸声材料中的压力梯度与气流速度之比。,过高,空气穿透力降低,过低,因摩擦力、粘滞力引起的声能损耗降低,吸声性能下降,45,1材料流阻较低；2材料流阻较大；3材料流阻很大。,46,低Rf ：低频段吸收很低，中、高频带吸收较好； 高Rf ：低频段有所提高，中、高频带明显下降。合理的Rs： Rs=1000/d，单位：瑞利/cm，d材料厚度，cm； 或 20cRf40c,即：800Rf1600 瑞利（Pa.s/m）流阻描述多孔材料的透气性，一般可采用调整材料的体积密度来调节Rf。,47,【讨论】密度太大或太小都会影响材料的吸声性能。若厚度不变，增大多孔吸声材料密度，可提高低中频的吸声系数，但比增大厚度所引起的变化小，且高频吸收会有所下降。,一种多孔吸声材料对应存在一个最佳吸声性能的密度范围。,48,空腔：材料层与刚性壁之间一定距离的空气层；吸声系数随腔深D（空气层）增加而增加（低频）；空腔结构节省材料，比单纯增加材料厚度更经济。,空腔对吸声性能的影响,图 背后空气层厚度对吸声性能的影响,49,多孔材料的吸声系数随空气层厚度增加而增加，但增加到一定厚度后，效果不再继续明显增加。当腔深D近似等于入射声波的1/4波长或其奇数倍时，吸声系数最大。当腔深为1/2波长或其整倍数时，吸声系数最小。一般推荐取腔深为510cm。天花板上的腔深可视实际需要及空间大小选取较大的距离。,空腔对吸声性能的影响,50,实际使用中，为便于固定和美观，往往要对疏松材质的多孔材料作护面处理。护面层的要求：良好的透气性；微穿孔护面板穿孔率应大于20%，否则会影响高频吸声效果；透气性较好的纺织品对吸声特性几乎没有影响。对成型多孔材料板表面粉饰时，应采用水质涂料喷涂，不宜用油漆涂刷，以防止涂料封闭孔隙。,4,护面层对吸声性能的影响,51,温度,湿度,气流,温度引起声速、波长及空气粘滞性变化，影响材料吸声性能。温度升高，吸声性能向高频方向移动；温度降低则向低频方向移动。,通风管道和消声器内 气流易吹散多孔材料， 吸声效果下降；飞散的材料会堵塞管 道，损坏风机叶片；应根据气流速度大小选择一层或多层不同的护面层。,空气湿度引起多孔材料含水率变化。湿度增大，孔隙吸水量增加，堵塞细孔，吸声系数下降，先从高频开始。湿度较大环境应选用耐潮吸声材料。,52,第6章 吸声降噪技术,53,吸声处理中常采用吸声结构。,(一)薄板共振吸声结构,(二)穿孔板共振吸声结构,(三)微穿孔板吸声结构,吸声结构机理：共振吸声原理,常用的吸声结构,54,(一)薄板共振吸声结构,55,图 薄板共振吸声结构示意图,(一)薄板共振吸声结构,机理：声波入射引起薄板振动，薄板振动克服自身阻尼和板-框架间的摩擦力，使部分声能转化为热能而耗损。当入射声波的频率与振动系统的固有频率相同时，发生共振，薄板弯曲变形最大，振动最剧烈，声能消耗最多。结构,入射声波,薄金属板、胶合板、硬质纤维板、石膏板等,56,薄板共振吸声结构的共振频率式中 板的面密度，kgm2， ，其中m为板密 度，kg/m3，t为板厚,m； 板后空气层厚度，。,【讨论】 增大或 增加，共振频率下降。 通常取薄板厚度36mm，空气层厚度310mm，共振频率多在80300Hz之间，故一般用于低频吸声； 吸声频率范围窄，吸声系数不高，约为0.20.5。,57,改善薄板共振吸声性能的措施：,在薄板结构边缘（板-龙骨交接处）填置能增加结构阻尼的软材料，如泡沫塑料条、软橡皮、海绵条、毛毡等，增大吸声系数。,在空腔中，沿框架四周放置多孔吸声材料，如矿棉、玻璃棉等。,采用组合不同单元或不同腔深的薄板结构，或直接采用木丝板、草纸板等可吸收中、高频声的板材，拓宽吸声频带。,58,吸声处理中常采用吸声结构。吸声结构机理：亥姆霍兹共振吸声原理。常用的吸声结构,(一)薄板共振吸声结构,(二)穿孔板共振吸声结构,(三)微穿孔板吸声结构,59,分类：按薄板穿孔数分为单腔共振吸声结构多孔穿孔板共振吸声结构材料：轻质薄合金板、胶合板、塑料板、石膏板等。,穿孔吸声板,(二)穿孔板共振吸声结构,特征：穿孔薄板与刚性壁面间留一定深度的空腔所组成的吸声结构。,61,又称“亥姆霍兹”共振吸声器或单孔共振吸声器,入射声波,结构：,1.单腔共振吸声结构,图 单腔共振吸声结构示意图,原理：入射声波激发孔颈中空气柱往复运动，与颈壁摩擦，部分声能转化为热能而耗损，达到吸声目的。当入射声波的频率与共振器的固有频率相同时，发生共振，空气柱运动加剧，振幅和振速达最大，阻尼也最大，消耗声能最多，吸声性能最好。,封闭空腔壁上开一个小孔与外部空气相通；腔体中空气具有弹性，相当于弹簧；孔颈中空气柱具有一定质量，相当于质量块。,62,单腔共振体的共振频率 式中 声波速度，m/s； 小孔截面积，m2； 空腔体积，m3； 小孔有效颈长，m，若小孔为圆形则有 式中 颈的实际长度(即板厚度)，m； 颈口的直径，m。空腔内壁贴多孔材料时，有,【讨论】单腔共振吸声结构使用很少，是其它穿孔板共振吸声结构的基础。,改变孔颈尺寸或空腔体积，可得不同共振频率的共振器，而与小孔和空腔的形状无关。,63,简称穿孔板共振吸声结构。结构：薄板上按一定排列钻很多小孔或狭缝，将穿孔板固定在框架上，框架安装在刚性壁上，板后留有一定厚度的空气层。实际是由多个单腔（孔）共振器并联而成。,图 多孔穿孔板共振吸声结构,小孔或狭缝,空气层,刚性壁,框架,2.多孔穿孔板共振吸声结构,64,65,复合穿孔吸声板,66,多孔穿孔板共振吸声结构的共振频率式中：P穿孔率，即板上穿孔面积与板的总面积的百分比；D板（膜）与刚性壁之间空气膜的厚度，m；t板厚，m；d为孔径，m。,67,穿孔率正方形排列：三角形排列： 平行狭缝：以上各式中， 为孔间距， 为孔径。,68,【讨论】穿孔面积越大，吸声的频率越高；空腔越深或板越厚，吸声的频率越低。工程设计中，穿孔率控制为1%10%，最高不超过20%，否则穿孔板就只起护面作用，吸声性能变差。一般板厚213mm，孔径为210mm，孔间距为10100mm，板后空气层厚度为6100mm时，则共振频率为100400Hz，吸声系数为0.20.5。当产生共振时，吸声系数可达0.7以上。,69,吸声带宽：设在共振频率 处的最大吸声系数为 ，则在 左右能保持吸声系数为 /2的频带宽度。穿孔板吸声结构的吸声带宽较窄，通常仅几十Hz到200、300Hz。吸声系数0.5的频带宽度可按式估算 式中 共振频率，Hz； 共振频率对应的波长，cm； 空腔深度，m。,【讨论】多孔穿孔板共振吸声结构的吸声带宽和腔深有很大关系，而腔深又影响共振频率的大小，故需合理选择腔深。,7-2: 在3mm厚的金属板上钻直径为5mm的孔，板后空腔深20cm，今欲吸收频率为200Hz的噪声，试求三角形排列的孔中心距。解：穿孔板共振频率 P=(2f0/c)2D(t+0.8d) =(2200/340)22010-2(310-3+0.8510-3) =1.91%因三角形排列的孔的穿孔率孔中心距 =0.0344m =34.4mm,7-3:穿孔板厚4mm，孔径8mm，穿孔按正方形排列，孔距20mm，穿孔板后留有10cm厚的空气层，试求穿孔率和共振频率。,则共振频率为:,解：正方形排列的孔的穿孔率为：,72,改善多孔穿孔板板共振吸声性能的措施：,为增大吸声系数与提高吸声带宽，可采取的办法：组合几种不同尺寸的共振吸声结构，分别吸收一小 段频带，使总的吸声频带变宽；在穿孔板后面的空腔中填放一层多孔吸声材料，材 料距板的距离视空腔深度而定；穿孔板孔径取偏小值，以提高孔内阻尼；采用不同穿孔率、不同腔深的多层穿孔板结构，以 改善频谱特性；在穿孔板后蒙一薄层玻璃丝布等透声纺织品，以增 加大孔颈摩擦。,73,在板后加吸声材料时，吸收峰值变宽，不但提高吸声系数，而且使共振频率稍向低频移动，移动量一般在一个倍频程内。,74,吸声处理中常采用吸声结构。吸声结构机理：赫姆霍兹共振吸声原理。介绍常用的吸声结构,(一)薄板共振吸声结构,(二)穿孔板共振吸声结构,(三)微穿孔板吸声结构,75,事件：1992年12月，德国新建的联邦议会大厅落成，不料但第一次使用（602名议员）时出现令人难堪的场面：大厅里现场直播的扩声系统突然中断工作。只好回到老议会大厅去。耗资高达2.7亿马克的新大厅面临报废的危险。问题：会场周围都是玻璃幕墙，以增加议会讨论的“透明度”。发现新大厅昂贵的电声设备质量优良，本身并无问题，问题出在建筑声学上：由于大厅存在严重的声聚焦、声场不均匀、扩声系统反馈作用，使混响时间变长，造成无法使用。解决：中国访问学者查雪琴等人正在德国斯图加特物理研究所工作。向德国专家提出可以用微穿孔板理论解决这一难题。运用马大猷的理论和方法，中德两国专家在6个星期内解决了声学难题。既解决了回声问题，又保持了“透明度”，马大猷随之传遍德国的工程界和声学界。在5mm厚的有机玻璃激光打孔，直径0.55mm，孔距6mm，穿孔率1.4%左右，孔数2.8*104/m2.,20世纪60年代我国著名声学专家马大猷教授研制的。,76,结构特征：厚度小于1mm的金属薄板上穿孔，孔径小于1mm、穿孔率1%5%，安装方法同薄板共振吸声结构,后部留有一定厚度的空气层，起到共振薄板的作用。空气层内不填任何吸声材料。常用的是单层或双层微穿孔板。,(三)微穿孔板吸声结构,薄板常用铝板或钢板制作，因板特别薄、孔特别小，为与一般穿孔板共振吸声结构相区别，故称作微穿孔板吸声结构。,单层、双层微穿孔板吸声结构示意图,77,优点：克服了穿孔板共振吸声结构吸声频带较窄的缺点。吸声系数大；吸声频带宽；成本低、构造简单；设计理论成熟。耐高温、耐腐蚀，不怕潮湿和冲击，甚至可承受短暂的火焰，适用环境广泛，包括一般高速气流管道中。缺点：孔径太小，易堵塞，宜用于清洁场所。,78,利用空腔深度控制共振频率，腔愈深，共振频率愈低。 吸声系数可达0.9以上；吸声频带宽可达45个倍频程以上。采用双层与多层微孔板、或减小微穿孔板孔径，或提高穿孔率可增大吸声系数，展宽吸声带宽，孔径多选0.51.0mm，穿孔率多以1%3%为好。双层微穿孔板的间距：吸收低频声波，距离要大些，一般控制在2030mm范围内；吸收中、高频声波，距离可减小到10mm甚至更小。,79,几种材料结构的吸声特性,80,第6章 吸声降噪技术,81,(一)室内声场,(二)室内声压级,(三)吸声降噪量计算,82,主要在室内的天花板和四周墙壁上饰以某种吸声性能好的材料，或悬挂适当的空间吸声体，就可以吸收房间内的一部分反射声波，减弱室内总的噪声。,室内吸声处理,83,室内声场按声场性质分为：直达声场：由声源直接到达听者，是自由声场；混响声场：经过壁面一次或多次反射。扩散声场：声能密度处处相等，声波在任一受声点上各个传播方向作无规分布的声场。是一种理想声场，为简化讨论，以下的基本概念和公式都建立在室内扩散声场的基础上。,(一)室内声场,1.室内声场的衰减,2.混响时间,84,1.室内声场的衰减,平均自由程,单位时间内，室内声波经相邻两次反射间的路程的平均值 式中 平均自由程，m； 房间容积，m3； 室内总表面积，m2声音在空气中的声速为c，则声波每秒平均反射次数n=c/d，即,平均吸声系数,设室内各反射面面积分别为 S1、S2、 Sn， 吸声系数为1、2、n ，则室内表面的平均吸声系数 为,85,室内声场经12s即接近稳态（左侧曲线） 若声源停止，声音消失需要一个过程：首先直达声消失，混响声逐渐减弱，直到完全消失（右侧曲线）。,86,定义：室内声场达到稳态后，声源立即停止发声，室内声能密度衰减到原来的百万分之一，即声压级衰减60dB所需要的时间，记作 ，单位秒（s） 计算公式赛宾（W.C.Sabine）公式意义：表示由于室内混响现象，室内声场的声能在声源停止发声后衰减的快慢。,2.混响时间,房间 一定，吸声量 , 愈大， 愈小。通过调整各频率的平均吸声系数，获得各主要频率的“最佳 ”，使室内音质达到良好。,【讨论】,87,艾润（Eyring ）公式理论公式:,艾润努特生（Eyring-Millington ）公式（当高频时2kHz以上应考虑空气的吸收）:,当0.2时，赛宾努特生（ Sabine-Millington ）公式:,2.混响时间,88,回声与混响声的区别,回声（Echo）。声音传播出去经反射后回来的声音, 人耳可以清除分辨出两个声音。混响声（Reverberation ）。声音经过多次往复漫反射（多个不同角度、不同时间）到达的混合反射声逐渐（能量）衰减形成的，听者是分辨不出其中的任何音节的。,89,混响时间对人的听音效果有重要影响。过长的混响时间会使人感到声音“混浊”不清，使语言清晰度降低，甚至根本听不清；混响时间太短就有“沉寂”、“干瘪”的感觉，声音听起来很不自然。一般小型的播音室、录音室。最佳混响时间要求在0.5s或更短一些。主要供演讲用的礼堂或电影院等，最佳混响时间要求在1.0s 。主要供演奏音乐用的剧院和音乐厅一般要求在1.5s左右为佳。,2.混响时间,90,某混响室容积为86.5m3，各壁面均为混凝土，房间的总面积为156.2m2，试求250Hz和4000Hz时的混响时间，设空气温度293K，相对湿度为50。已知，壁面平均吸声系数为0.01，在该温度和湿度下房间内空气吸声系数4m0.024m1。,91,解：,f250Hz，平均吸声系数小于0.2,f4000Hz2000Hz，平均吸声系数小于0.2，应考虑空气吸收,92,(一)室内声场,(二)室内声压级,(三)吸声降噪量计算,93,(二)室内声压级,1.直达声场,在室内，当声源的声功率恒定时，单位时间内在 某接收点处获得的直达声能是恒定的。一个各向发射均匀的点声源，声强I=W/4r2， 声能密度与声强的关系为 所以对于指向性因数为 的声源，在距声源中心 r米处的直达声声能密度为,94,(二)室内声压级,2.混响声场,声源辐射的声能经第一次吸收后，剩者为混响声，单位时间内声源向 室内提供的混响声能为 。因声功率恒定，故混响声能也恒定。壁面吸声仅吸收混响声，设室内声场达稳态时，平均混响声能密度为 ，声波每碰撞壁面一次，吸收的混响声能则为 ，每秒钟内碰 撞次n，吸收的则为 。因室内声场达稳态时，每秒钟由声源 提供的混响声能等于被吸收的混响声能，所以 即 令 平均声能密度,房间常数，m2。室内吸声状况愈好，值愈大。,95,(二)室内声压级,96,表 声源的指向性因素,(二)室内声压级,97,(二)室内声压级,3.室内总声场,室内某点的声压级为,括号内第一项来自直达声。表达了直达声场对该点声压级的影响，r愈大， 该项值愈小，即距声源愈远，直达声愈小；第二项来自混响声。当r较小，即接受点离声源很近时， ，室内声 场以直达声为主，混响声可忽略；反之,则以混响声为主，直达声忽略不计，此时声压 与r无关。当 时，直达声与混响声声能密度相等，r称为临界半径(Q=1时的临界半径又称为混响半径)，记为 。,【讨论】,98,(二)室内声压级,3.室内总声场,临界半径为,临界半径与房间常数和声源指向性因数有关。房间内吸声状况愈好，声源指向性愈强，临界半径则愈大，在声源周围较大范围内可近似地视为自由声场；反之房间内大部分范围可视为混响声场。,【讨论】,99,(一)室内声场,(二)室内声压级,(三)吸声降噪量计算,100,总原则： 应先对声源进行隔声、消声等处理，当噪声源不宜采用隔声措施，或采用了隔声手段后仍不能达到噪声的标准时，可采用吸声处理来作为辅助手段。基本原则： 1.单独的风机房、泵房、控制室等房间面积较小，所需降噪量较高时，可对天花板、墙面同时作吸声处理； 2.车间面积较大时宜采用空间吸声体，平顶吸声处理； 3.声源集中在局部区域时，宜采用局部吸声处理，并同时设置隔声屏障；,1 吸声设计原则,(三)吸声降噪量计算,101,4.噪声源比较多而且较分散的生产车间宜作吸声处理； 5.对于中、高频噪声，可采用20-50mm厚的常规成型吸声板，当吸声要求较高时可采用5080mm厚的超细玻璃棉等多孔吸声材料，并加适当的护面层；6.对于宽频带噪声，可在多孔材料后留50-100mm的空气层，或采用80-150mm厚的吸声层；对于低频带噪声，可采用穿孔板共振吸声结构，其板厚通常可取2-5mm，孔径可取3-6mm，穿孔率小于5；,1 吸声设计原则,(三)吸声降噪量计算,102,7.对于湿度较高的环境，或有清洁要求的吸声设计，可采用薄膜覆面的多孔材料或单、双层微穿孔板共振吸声结构，穿孔板的板厚及孔径均不大于lmm，穿孔率可取0.5-3，空腔深度可取50一200mm。8.进行吸声处理时，应满足防火、防潮、防腐、防尘等工艺与安全卫生要求，兼顾通风、采光、照明及装修要求，也要注意埋设件的布置。,1 吸声设计原则,(三)吸声降噪量计算,103,根据声源特性估算受声点的各频带声压级,确定各吸声面的吸声系数,了解环境特点，选定噪声控制标准,计算各频带所需吸声量,计算室内应有的吸声系数,确定受声点允许的噪声级和各频带声压级,选择合适的吸声材料,2 吸声设计程序,(三)吸声降噪量计算,104,3 吸声降噪量,房间吸声处理前接受点的声压级：,房间吸声处理后该接受点的声压级：,吸声处理前后该点噪声降低量 Lp为：,(三)吸声降噪量计算,105,3 吸声降噪量,（1）如果在一个大的房间，离声源较近时，噪声以直达声为主，则：,（2）如果在一个大的房间，离声源足够远时，噪声以反射声为主，则：,(三)吸声降噪量计算,106,设吸声降噪前后室内平均吸声系数分别为 和 ；吸声量分别为 和 ；混响时间分别为 和 ，则吸声降噪效果为 或,(三)吸声降噪量计算,混响时间可测，计算吸声降噪量，免除了计算吸声系数的麻烦和不准确,107,【例】尺寸为14m10m3m，体积为420m3，面积为424m2的控制室内有一台空调，安装在10m3m墙壁的中心部位，试通过设计计算使距噪声源7m处符合NR-50曲线。, 记录控制室尺寸、体积、总表面积、噪声源的种类和位置等； 记录噪声的倍频程声压级测量值； 记录NR-50的各个倍频程声压级； 计算需要降噪量； 处理前混响时间的测量值，并计算出处理前平均吸声系数； 计算出处理后平均吸声系数； 参考各种材料的吸声系数，然后选材确定控制室各部分的装修。,108,【例】尺寸为14m10m3m，体积为420m3，面积为424m2的控制室内有一台空调，安装在10m3m墙壁的中心部位，试通过设计计算使距噪声源7m处符合NR-50曲线。,解：设计计算步骤见表,109,【例】某房间大小为6 8 3m3，500Hz时地板、墙壁和天花板吸声系数分别为0.02、0.03、0.03 ，若在天花板上安装一种500Hz吸声系数为0.2的吸声贴面天花板，求该频带在吸声处理前后的吸声系数、混响时间及处理后的吸声降噪量。,解:,110,声音频率低于2000Hz，且平均吸声系数小于0.2,111,【例】某房间大小为3020 4m3，室内有一声源，测得500Hz室内混响时间为3s，距离声源10m处该频率的声压级为85dB，通过吸声处理使噪声降为75dB，问该车间500Hz的混响时间应降为多少？并计算室内应达到的平均吸声系数。,112,解:,113,114,小结,吸声降噪量的计算,