職業衛生評價中降低噪音的吸聲技術的吸聲原理

2021-07-23 02:15:42 字數 3269 閱讀 6927

一、吸聲材料及吸聲結構

同乙個聲源,如置於未做任何聲學處理的車間內,這時操作人員感覺到的雜訊級比這個聲源放在露天戶外聽起來要強。因為,一般工廠車間的內表面多是一些對聲音反射強的堅硬材料,如混凝土、磚牆、玻璃等,室內聲源發出的聲波將從牆面、天花板、地面以及其他物體表面多次地反射,反射聲與聲源本身發出的直達聲混合使用,使人感覺聲音加強了,一般反射聲可使雜訊提高十幾個棚。

為消除反射聲,要在車間內表面上裝飾一些吸聲材料,即用吸聲技術降低車間雜訊。

(一)吸聲原理

吸聲就是利用具有一定吸收聲音效能的材料或結構減少反射聲的量,降低車間雜訊的一種聲學技術措施。其原理是:當聲源發出的聲波入射到吸聲材料或吸聲結構表面上時,聲波進入到材料或結構的孑l隙內,引起孔隙中的空氣和材料的細小纖維的振動,由於摩擦和粘滯阻力,使相當一部分聲能轉變為熱能被吸收掉。

(二)吸聲材料

吸聲材料就是能夠把入射在其上的聲能吸收掉的材料。大多數吸聲材料是鬆軟或多孔的,表面富有細孔,孔和孔問互相連通,並深入到材料內層,以使聲波順利透人。

一般材料的吸聲係數在0.01~1.00之間。吸聲係數越大,表面材料的吸聲效果越佳。多孔吸聲材料吸聲效能,一般地說,對高頻聲吸聲效果好,對低頻吸聲效能差。

吸聲材料的吸聲效能與材料的密度、厚度及使用時的結構、形式(如材料與壁面的間隔,護面層材料的型別)有關。

(1)對某一多孔吸聲材料,其密度存在乙個最佳值,一般地說增加吸聲材料的密度,能使材料對低頻雜訊吸聲效果增加,但對高頻雜訊吸收效果相對下降。

(2)材料的厚度對於一定厚度的材料在低頻範圍內的吸聲係數較低時,一般隨著頻率的增加而增加,到高頻範圍起伏變化不明顯。但隨材料厚度加大,吸聲特性在低頻段有改善。實際應用中材料厚度一般取30~50mm就足夠了,如果需要提高低頻吸聲效能,厚度可取50~100mm。

但通過增加厚度改善低頻吸聲效果,在實際應用中太不經濟了。

(3)背後空腔如果把多孔材料布置在離開剛性壁面一段距離處,即在多孔材料背面留有一定深度的空腔,其作用相當於加大了材料的有效厚度,可以改善低頻吸聲效果,這比單靠增加厚度來提高對低頻聲的吸收,在經濟上是合算的,當然在材料背後留空腔的做法會給施工帶來一定困難。一般空腔深度為50~100 mm,天花板上的空腔厚度可視建築結構的條件而定。

由於大多數多孔吸聲材料疏鬆多孔,整體強度差,直接應用易散落和結灰,故在實際使用時往往在材料表面覆蓋一層或幾層護面材料,常用的有穿孔板,織物和網紗。

(二)吸聲結構

吸聲材料對低頻雜訊的吸收效果差,而利用增加材料厚度來提高對低頻吸收效果又太不經濟。因此可用吸聲結構吸收低頻雜訊。目前普遍採用的是根據共振原理做成的共振吸聲結構,如穿孔板共振吸聲結構,薄板共振吸聲結構,微穿孔板共振吸聲結構等等。

(1)穿孔板共振吸聲結構在石棉水泥板、石膏板、硬質板、膠合板及鋁板、鋼板等板上鑽小孔,並在其後設定空腔,這就組成了穿孔板共振吸聲結構。其吸聲原理是聲波入射到孔板上,小孔頸中的氣體在聲波壓力作用下運用並抗拒了聲波的作用,同時,進入孔頸的聲波由於與頸壁的摩擦和阻尼,使一部分聲能轉變為熱能而消耗掉。當進入聲波頻率接近系統固有共振頻率時,系統內空腔振動很強烈,由於阻尼作用聲吸收強烈。

穿孔板共振吸聲結構缺陷是吸聲頻帶窄,為改善這一缺點,可把孔徑設計得小些,提高孔內阻尼;在孔板後面蒙一層薄布、玻璃布等,在孔板後面空腔中填放一層多孔吸聲材料。

(2)薄板共振吸聲結構在板材(膠合板,草紙板,硬質纖維板,聚氯乙烯薄板、木纖維板)的後面設定具有一定厚度的空氣層,這就組成板材空氣層共振吸聲系統。當聲波入射到薄板上時,將激起板的振動,使板發生彎曲變形,由於板和固定支點之間的摩擦,以及板本身的內耗損,使聲波轉化為熱能。

此種結構吸聲頻帶較窄,為改善吸聲特性,在薄板結構的邊緣上(即板與龍骨交換處)放置一些增加結構阻尼的軟材料,如海綿條、毛氈等,並在空腔中適當掛些吸聲材料。

(3)微穿孔板吸聲結構吸聲材料對中高頻雜訊吸收效果好,但在高溫、高濕和腐蝕性強的空間的吸聲問題會因浸蝕很快失效。如果用穿孔板或薄板共振吸聲結構,因其對中高頻雜訊吸收差,不能滿足吸聲要求,這時可採用微穿孔板吸聲結構。它是在1 mm厚板上鑽1 mm以下的孔;穿孔率為l%~3%的薄金屬板和板後空腔組成的復合吸聲結構。

由於板薄、孔細,阻尼增加,吸聲頻頻寬度和效果得到改善。

微穿孔板結構易於清洗,適用於高溫,高濕,有腐蝕性氣體的特殊條件,但加工較困難造價較高,且使用中易於堵塞。

常用吸聲材料有熟玻璃絲、生玻璃絲、超細玻璃棉、酚醛玻璃纖維板、礦渣棉、瀝青礦棉氈、工業毛氈、海草、粗**、細**、石棉屑、木屑、棉絮、甘蔗板、向日葵杆芯板、紙板、軟木屑板等。近些年來,國內另外一些效能優良的吸聲材料如顆粒吸聲磚、吸聲陶瓷等已經研製成功,並已正式投產。我國也從國外引進了一些裝置或生產線,批量生產了一些新型的吸聲材料。

上海平板玻璃廠從日本引進的採用離心法生產的防潮離心玻璃棉,憎水率大於98%,具有不燃、不腐爛、無害、不刺手、回彈力強、高低溫適應性好、便於施工、吸聲效能優良的特點。北京新型建築材料總廠從國外引進生產線而生產的岩棉及其製品,具有不燃、不蛀、吸聲效能好、便於施工等特點。山東蓬萊聚氨酯製品廠從國外引進裝置和工藝而生產的聚氨酯聲學泡沫,與普通的聚氨酯泡沫塑料不同,它在發泡時新增了阻燃劑和防老劑,具有阻燃、質輕、柔軟、吸聲效能穩定、吸聲係數高、便於施工等優點。

尤其適用於有特殊要求的食品行業和醫藥行業等。

四、吸聲屏

上面所講的是在車間內表面裝飾吸聲材料或吸聲結構,以降低車間內的反射聲作用。在實際應用中也常同時採用吸聲屏進行降噪處理,吸聲屏能把雜訊最大的機組或工段同鄰近的工作地點隔離開,或將某些吵鬧的工作地點同車問的其餘部分隔離開。吸聲屏是設定在雜訊源與聽點之間,以使吸聲屏一側的雜訊級降低。

吸聲屏用薄鋼板或木材做骨架,在骨架上鋪設有厚50公釐左右的吸聲材料,表面用穿孔板封閉。吸聲屏可以是固定的,也可以是流動的。對於流動式吸聲屏,其與地面間的間隙應盡量小。

在應用中要把吸聲屏和車間內的吸聲處理相結合,吸聲屏永遠用吸聲材料做成飾面。吸聲值可用式(7—13)計算;另外,設計吸聲屏時還應注意吸聲屏的隔聲能力。

五、空間吸聲

在車間內懸吊呈一定形狀的吸聲物體(吸聲體)也可達到一定的減雜訊效果。如果吸聲體布置得合理,則比完全布滿吸聲飾面於牆壁和頂棚,能大量減少吸聲材料的需要量,在能滿足減噪效果的基礎上,經濟上也比較節約。空問吸聲體的幾何形狀一般有立方體、圓錐體、圓柱體、稜柱體、平板體或球體等,其中以球體的吸聲效果最好。

空間吸聲體能靠近雜訊源,所以能吸收比混響聲能更多的聲能;不妨礙車間的牆面,不影響採光;安裝較易(可用鉛絲或繩索懸掛在靠近雜訊源的上方),或直接固定於頂棚上),日常修理方便;可重複使用;由於聲波的繞射,這種吸聲體的吸聲係數往往大於1;由於機械共振,低頻響應比較高。空間吸聲體的缺點是:車間內不太美觀。

空間吸聲體對於高頻聲的吸收,其效果隨著空間吸聲體尺寸的減小而增加;但對於低頻聲的吸收,其效果隨著空間吸聲體尺寸的加大而提高。在布置空間吸聲體時,需要注意其所在的位置不可妨礙車間中的工作、吊車的移動和生產用的物料的調動。

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