吸聲係數隔振 vibration isolation
材料吸收和透過的聲能與入射到材料上的總聲能之比,叫吸聲係數(α)。
α=eα/ei =(ei-er)/ei=1-r
式中:ei——入射聲能; eα——被材料或結構吸收的聲能;
er——被材料或結構發射的聲能; r——反射係數。
名詞解釋
吸音係數是按照吸音材料進行分類的。說明不同材料有不同吸音質量
分貝(db),是聲壓級大小的單位(聲音的大小)。聲音壓力每增加一倍,聲壓量級增加6分貝。1分貝是人類耳朵剛剛能聽到的聲音。
20分貝以下,我們認為它是安靜。20-40分貝相當於情人耳邊的輕輕細語。40-60分貝是我們正常談話的聲音。
60分貝以上屬於吵鬧範圍。70分貝很吵,並開始損害聽力神經。90分貝會使聽力受損。
在100-120分貝的房間內呆1分鐘,如無意外,人就會失聰(聾)。
吸聲原理
當入射聲能被完全反射時, α=0,表示無吸聲作用;當入射聲波完全沒有被反射時, α=1,表示完全被吸收。一般材料或結構的吸聲係數 α=0~1, α值越大,表示吸聲能越好,它是目前表徵吸聲效能最常用的引數。
吸聲是聲波撞擊到材料表面後能量損失的現象,吸聲可以降低室內聲壓級。描述吸聲的指標是吸聲係數a,代表被材料吸收的聲能與入射聲能的比值。理論上,如果某種材料完全反射聲音,那麼它的a=0;如果某種材料將入射聲能全部吸收,那麼它的a=1。
事實上,所有材料的a介於0和1之間,也就是不可能全部反射,也不可能全部吸收。
不同頻率上會有不同的吸聲係數。人們使用吸聲係數頻率特性曲線描述材料在不同頻率上的吸聲效能。按照iso標準和國家標準,吸聲測試報告中吸聲係數的頻率範圍是100-5khz。
將 100-5khz的吸聲係數取平均得到的數值是平均吸聲係數,平均吸聲係數反映了材料總體的吸聲效能。在工程中常使用降噪係數nrc粗略地評價在語言頻率範圍內的吸聲效能,這一數值是材料在250、500、1k、2k四個頻率的吸聲係數的算術平均值,四捨五入取整到0.05。
一般認為nrc小於0.2的材料是反射材料,nrc大於等0.2的材料才被認為是吸聲材料。
當需要吸收大量聲能降低室內混響及雜訊時,常常需要使用高吸聲係數的材料。如離心玻璃棉、岩棉等屬於高nrc吸聲材料,5cm厚的24kg/m3的離心玻璃棉的nrc可達到0.95。
分貝、聲功率、聲強和聲壓
分貝人們日常生活中遇到的聲音,若以聲壓值表示,由於變化範圍非常大,可以達六個數量級以上,同時聲音功率由於人體聽覺對聲訊號強弱刺激反應不是線形的,而是成對數比例關係。所以採用分貝來表達聲學量值。所謂分貝是指兩個相同的物理量(例a1和a0)之比取以10為底的對數並乘以10(或20)。
n = 10lg(a1/a0) 分貝符號為"db",它是無量綱的。式中a0是基準量(或參考量),a是被量度量。被量度量和基準量之比取對數,這對數值稱為被量度量的"級"。
亦即用對數標度時,所得到的是比值,它代表被量度量比基準量高出多少"級"。
聲功率(w)
聲功率是指單位時間內,聲波通過垂直於傳播方向某指定面積的聲能量。在雜訊監測中,聲功率是指聲源總聲功率。單位為w。
聲功率級:
lw =10lg(w/w0)
式中:lw——聲功率級(db);
w—— 聲功率(w);
w0—— 基準聲功率,為10-12 w。
聲強(i)
聲強是指單位時間內,聲波通過垂直於傳播方向單位面積的聲能量。單位為 w / m2。
聲強級:
li = 10lg(i/i0)式中:li —— 聲壓級(db);
i —— 聲強(w/m2);
i0 —— 基準聲強,為10-12 w/m2。
聲壓(p)
聲壓是由於聲波的存在而引起的壓力增值。單位為pa。聲波在空氣中傳播時形成壓縮和稀疏交替變化,所以壓力增值是正負交替的。
但通常講的聲壓是取均方根值,叫有效聲壓,故實際上總是正值,對於球面波和平面波,聲壓與聲強的關係是:i= p2 / ρc式中:ρ-空氣密度,如以標準大氣壓與20℃的空氣密度和聲速代入,得到ρ?
c =408 國際單位值,也叫瑞利。稱為空氣對聲波的特性阻抗.
聲壓級:
lp = 20lg(p/p0)
式中:lp—— 聲壓級(db);
p ——聲壓(pa);
p0—— 基準聲壓,為2×10-5pa,該值是對1000hz聲音人耳剛能聽到的最低聲壓。
響度和響度級
響度(n)
響度是人耳判別聲音由輕到響的強度等級概念,它不僅取決於聲音的強度(如聲壓級),還與它的頻率及波形有關。響度的單位為"宋",1宋的定義為聲壓級為40db,頻率為1000hz,且來自聽者正前方的平面波形
聲音和響度
的強度。如果另乙個聲音聽起來比1宋的聲音大n倍,即該聲音的響度為n宋。
響度級(ln)
響度級是建立在兩個聲音主觀比較的基礎上,選擇1000hz的純音作基準音,若某一雜訊聽起來與該純音一樣響,則該雜訊的響度級在數值上就等於這個純音的聲壓級(db)。響度級用ln表示,單位是"方"。如果某雜訊聽起來與聲壓級為80db,頻率為1000hz的純音一樣響,則該雜訊的響度級就是80方。
響度與響度級
根據大量的實驗得到,響度級每改變10方,響度加倍或減半。它們的關係可用下列數學式表示:n = 2[(ln-40)/10] 或 ln = 40+33lgn注意,響度級的合成不能直接相加,而響度可以相加。
應先將各響度級換算成響度進行合成,然後再換算成響度級。
聲級為了能用儀器直接反映人的主觀響度感覺的評價量,有關人員在雜訊測量儀器——聲級計中設計了一種特殊濾波器,叫計權網路。通過計權網路測得的聲壓級,已不再是客觀物理量的聲壓級,而叫計權聲壓級或計權聲級,簡稱聲級。通用的有a、b、c和d計權聲級。
a計權聲級是模擬人耳對55db以下低強度雜訊的頻率特性;b計權聲級是模擬55db到85db的中等強度雜訊的頻率特性;c計權聲級是模擬高強度雜訊的頻率特性;d計權聲級是對雜訊參量的模擬,專用於飛機雜訊的測量。計權網路是一種特殊濾波器,當含有各種頻率通過時,它對不同頻率成分的衰減是不一樣的。a、b、c計權網路的主要差別是在於對低頻成分衰減程度,a衰減最多,b其次,c最少。
a、b、c、d計權的特性曲線見十
四、等效連續聲級、雜訊汙染級和晝夜等效聲級。
1.常用建築材料類(混響室值)
2.座位和聽眾的吸聲係數和吸聲量(m2)(混響室值)
3.多孔吸聲材料類(駐波管值)
4.共振類吸聲結構(混響室值)
多孔材料是如何吸聲的?
一般多孔材料內部具有大量的小孔,這些微小細孔相互連通並直接通向材料的表面,當聲波
入射到這種開孔性材料表面時,一部分聲波會透入材料內部,一部分聲波在材料表面反射。透入
材料內部的聲波在縫隙和小孔中傳播,空氣運動會產生粘滯和摩擦作用,同時小孔中空氣受壓縮
時溫度公升高,稀疏時溫度降低,以及材料的熱傳導效應,從而使聲能逐漸轉變成熱能所消耗,這
種能量的轉變是不可逆的,因此材料就產生了吸聲作用。對於這種具有良好吸聲效能的材料,一
般被稱為多孔吸聲材料。其吸聲效能與小孔的大小、數量、構造形式等有關,而且材料就產生了
一定的厚度才能起吸聲作用。對於材料內部雖具有大量微孔,但這些微小細孔相互封閉而不連通
的多孔材料,當使波入射到這種材料表面時,因聲波無法透入材料內部,因此它不會產生吸聲作
用。這類多孔材料一般具有良好的隔熱保溫作用,被稱為隔熱或者絕熱材料。如聚苯乙烯泡沫板
、硬質聚氨酯板、酚醛泡沫板等。開孔型多孔吸聲材料和閉孔型多孔隔熱材料中的小孔。多孔型
吸聲材料一般是中高頻的吸聲係數比較大,而低頻段的吸聲係數比較小。
吸聲材料
吸聲是聲波撞擊到材料表面後能量損失的現象,吸聲可以降低室內聲壓級。描述吸聲的指標是吸聲係數a,代表被材料吸收的聲能與入射聲能的比值。理論上,如果某種材料完全反射聲音,那麼它的a=0;如果某種材料將入射聲能全部吸收,那麼它的a=1。
事實上,所有材料的a介於0和1之間,也就是不可能全部反射,也不可能全部吸收。
不同頻率上會有不同的吸聲係數。人們使用吸聲係數頻率特性曲線描述材料在不同頻率上的吸聲效能。按照iso標準和國家標準,吸聲測試報告中吸聲係數的頻率範圍是100-5khz。
將100-5khz的吸聲係數取平均得到的數值是平均吸聲係數,平均吸聲係數反映了材料總體的吸聲效能。在工程中常使用降噪係數nrc粗略地評價在語言頻率範圍內的吸聲效能,這一數值是材料在250、500、1k、2k四個頻率的吸聲係數的算術平均值,四捨五入取整到0.05。
一般認為nrc小於0.2的材料是反射材料,nrc大於等0.2的材料才被認為是吸聲材料。
當需要吸收大量聲能降低室內混響及雜訊時,常常需要使用高吸聲係數的材料。如離心玻璃棉、岩棉等屬於高nrc吸聲材料,5cm厚的24kg/m的離心玻璃棉的nrc可達到0.95。
測量材料吸聲係數的方法有兩種,一種是混響室法,一種是駐波管法。混響室法測量聲音無規入射時的吸聲係數,即聲音由四面八方射入材料時能量損失的比例,而駐波管法測量聲音正入射時的吸聲係數,聲音入射角度僅為90度。兩種方法測量的吸聲係數是不同的,工程上最常使用的是混響室法測量的吸聲係數,因為建築實際應用中聲音入射都是無規的。
在某些測量報告中會出現吸聲係數大於1的情況,這是由於測量的實驗室條件等造成的,理論上任何材料吸收的聲能不可能大於入射聲能,吸聲係數永遠小於1。任何大於1的測量吸聲系數值在實際聲學工程計算中都不能按大於1使用,最多按1進行計算。
在房間中,聲音會很快充滿各個角落,因此,將吸聲材料放置在房間任何表面都有吸聲效果。吸聲材料吸聲係數越大,吸聲面積越多,吸聲效果越明顯。可以利用吸聲天花、吸聲牆板、空間吸聲體等進行吸聲降噪。
吸聲材料及做法
半穿孔的礦棉吸聲板增加了材料暴露在聲波中的面積,既增加了有效吸聲面積,因此提高了材料的吸聲特性。粉刷油漆等於在材料表面上加了一層高流阻的材料,將會影響材料的吸聲特性,特別是在高頻段影響更顯著。採用金屬網,玻璃布和低流阻的材料或選擇穿孔率大於20 的穿孔板做護面層時,對材料的吸聲效能影響不大。若穿孔率...
吸聲材料研究與應用
摘要 利用吸聲材料來吸聲降噪是治理雜訊汙染的重要途徑之一。闡述了共振吸聲材料與多孔吸聲材料吸聲降噪的機理,較為詳細的介紹了各種吸聲材料的分類 研究與應用及效能評價,對吸聲材料未來研究發展趨勢加以展望。雜訊汙染已成為當代世界性的問題,同水汙染和大氣汙染一起被列為全球三大汙染 隨著工業 農業 交通運輸事...
常規材料的導熱係數
導熱係數是指在穩定傳熱條件下,1m厚的材料,兩側表面的溫差為1度 k,c 在1小時內,通過1平方公尺面積傳遞的熱量,單位為瓦 公尺?度 w m?k,此處的k可用 c代替 導熱率 w m k 金剛石 1300 2400 矽 611 銀 429 銅 401 金 317 鈹 250 鋁 240 氮化鋁 2...