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1、建 筑 物 理,王万江新疆大学建筑工程学院2006年1月,第十二章 吸声材料和吸声结构,第一节 吸声材料与吸声结构的作用和分类,吸声材料：材料本身具有吸声特性。如玻璃棉、岩棉等纤维或多孔材料。吸声结构：材料本身可以不具有吸声特性，但材料经打孔、开缝等简单的机械加工和表面处理制成某种结构而产生吸声。如穿孔石膏板、穿孔铝板吊顶等。一、作用：音质设计（控制反射声、消除音质缺陷）噪声控制（吸声、消声、隔声、减振）。,第十二章,二、分类:,第十二章,主要吸声材料的种类,第一节 吸声材料与吸声结构的作用和分类,吸声材料和吸声结构1、多孔吸声材料微孔很多且相互连通，吸收多，反射少，效果好，如纤维板、毛毡、矿
2、棉 微孔靠得很近却不相通，效果不好，如泡沫树脂、多孔橡胶 2、共振吸声结构薄膜、薄板共振吸声结构 空腔、穿孔板共振吸声结构 3、空间吸声体,第十二章,第一节 吸声材料与吸声结构的作用和分类,三、计量1、吸声系数：2、吸声量:3、平均吸声系数：,第十二章,第二节 多孔吸声材料,一、吸声机理：声波入射到多孔材料表面时，声波能顺着微孔穿入材料内部，由于存在摩擦和空气的粘滞阻力，使一部分声能转变成热能；另外，气体压缩放热、膨胀吸热，进行热交换，也能使声能被吸收。二、吸声特性：主要吸收中高频声,第十二章,第二节 多孔吸声材料,吸声材料吸声原理,第十二章,1、声波导致空气在吸声材料中行进反射、折射过程中产
3、生摩擦而损耗声能，转变为热能 2、吸声材料也容易透声,第二节 多孔吸声材料,三、影响多孔材料吸声系数的因素,第十二章,1、材料中的空气流阻：单位厚度时，材料两边空气气压和空气流速之比-最佳流阻。2、结构因子：反映多孔材料内部纤维或颗粒排列的情况，是衡量材料微孔或狭缝分布情况的物理量。,第二节 多孔吸声材料,3、孔隙率：材料中孔隙体积和材料 总体积之比。,第十二章,4、容重的影响：随着容重的增加,中低频吸声系数有所提高。5、材料厚度：随着材料厚度的增加,中低频的吸声系数有所提高。,影响多孔材料吸声系数的因素,第二节 多孔吸声材料,影响多孔材料吸声系数的因素,第十二章,玻璃棉吸声系数的比较,第二节
4、 多孔吸声材料,影响多孔材料吸声系数的因素,第十二章,吸声系数a：吸收声占入射声的比例,第二节 多孔吸声材料,6、背后空气层的吸声 效果与铺满多孔吸声材 料的效果相当,第十二章,7、饰面影响：（1）要选择具有良好的透气性的饰面材料（金属网 格、塑料窗纱、玻璃丝布）；（2）可采用厚度0.05mm的极薄的柔性塑料薄膜、穿孔薄膜和穿孔率20%的薄穿孔板罩面；（3）在进行表面粉饰时，要防止涂料将孔隙封闭，宜用水质涂料，喷涂为宜，不易采用油漆涂刷。,影响多孔材料吸声系数的因素,第二节 多孔吸声材料,影响多孔材料吸声系数的因素8、温度的影响：高温高湿不仅会引起材料变质，且会影响到吸声性能。在一般建筑中，温
5、度变化范围约几十度，所以声速变化不大。9、吸湿、吸水的影响：吸水首先使高频声吸声系数降低，随着吸湿量的增加，影响范围扩大。10、气流的影响：在高气流下用玻璃丝布、尼龙丝布罩面，当气流大于20m/s时，要外加金属穿孔板罩面。,第十二章,第三节 穿孔板共振吸声结构,一、吸声机理：空气柱与孔径摩擦消耗声能。,第十二章,二、吸声特性：,第三节 穿孔板共振吸声结构,随着穿孔率的提高，共振频率向高频方向移动；随着板厚的增加，共振频率向低频方向移动。使吸声变宽的措施：采用微穿孔在板后铺多孔吸声材料，共振频率会向低频方向移动在板上采用均匀、多变的穿孔率,第十二章,第三节 穿孔板共振吸声结构,例12-1穿孔板厚
6、4mm，孔径8mm，孔距20mm，穿孔按正方形排列，穿孔板背后留空气层。求其共振频率。解：穿孔率共振频率,第十二章,共振频率,第三节 穿孔板共振吸声结构,共振消声原理1、共振结构在声波激发下振动，振动的结构由于本身的内摩擦和与空气间的摩擦把部分振动能量转变为热能而损耗。因此振动的结构消耗声能，产生吸声效果。2、适应频带：中、低频 3、共振会放大声音吗？共振 共鸣！共鸣：机械能激发物体振动向空气辐射声能 共振：空气中传播的声能激发物体机械振动,第十二章,第三节 穿孔板共振吸声结构,空腔共振器,第十二章,空腔孔颈空气柱由于共振而激烈运动，消耗能量，腔内空气起弹簧缓冲作用,第三节 穿孔板共振吸声结构
7、,穿孔板共振器,第十二章,穿孔板与墙间空腔形成共振腔,第三节 穿孔板共振吸声结构,第十二章,第四节 薄膜、薄板吸声结构,一、吸声机理：共振吸声二、薄膜吸声结构fo=2001000Hz,=0.30.4 三、薄板共振吸声结构：fo=80300Hz,=0.20.5,第十二章,第四节 薄膜、薄板吸声结构,不透气薄膜薄板与板壁间有一空气夹层，薄膜、薄板振动消耗声能。,第十二章,薄膜、薄板共振吸声结构,日本广岛文化交流中心大厅用金属烧结吸声薄板所作可调吸声吊顶,第十二章,第五节 其他吸声结构,一、吸声体,第五节 其他吸声结构,狭缝吸音砖内放入吸声材料增大吸声效果右图为美国某音乐教室。下图为狭缝吸音砖放入玻
8、璃棉的情况。,第十二章,第五节 其他吸声结构,空间吸声体,第十二章,当房间表面不足作吸声表面时使用。,第五节 其他吸声结构,第十二章,a、全反射,b、1/2反射,b、全吸收,佛山金马剧院周墙圆柱体的三种吸声状况,日本福岛群山市开成学园纪念堂侧墙的金属烧结板（卡罗姆）吸声结构,第十二章,第十二章,汕头广播剧院顶部升降的吸声体,第五节 其他吸声结构,二、强吸声结构-吸声尖劈（声阻逐渐加大）,第十二章,第五节 其他吸声结构,消声室,第十二章,第五节 其他吸声结构,录音室、演播室,第十二章,第五节 其他吸声结构,第十二章,河北艺术中心音乐厅内景（可见侧墙上为可调圆柱形转体、吸声面外露）,路易汤姆森音乐
9、厅顶部升降吸声毛毡管内景,第十二章,第五节 其他吸声结构,三、帘幕：吸收中高频声。,第十二章,第五节 其他吸声结构,四、洞口：在剧院中，舞台台口相当于一个偶合空间，台口后有天幕、侧幕、布景等吸声材料。面向自由声场时：=1面向台口、走廊时：五、人和家具：A=n 六、可变吸声结构,第十二章,可变吸声构造示意图(a)帷幔式(b)铰链式(c)、(d)旋转式(e)平移式,第五节 其他吸声结构,第十二章,常用可变吸声结构的几种形式,缅甸电视台大配音室顶棚下悬吊的空间吸声体的构造和内景,第五节 其他吸声结构,第十二章,第五节 其他吸声结构,第十二章,习 题：,12-1 多孔吸声材料具有怎样的吸声特性？随着材料密度、厚度的增加，其吸声特性有何变化？试以超细玻璃棉为例予以说明。12-2（例12-1）中用式（12-2）验算了一穿孔板吸声结构的共振频率，试用较精确的计算式（12-3）加以验算；若空气层厚度为20cm，两式计算频率各为多少？若又将穿孔率改为0.02（孔径不变），结果怎样？12-3 如何使穿孔板结构在很宽的频率范围内有较大的吸声系数？,第十二章,THE END！,
