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噪声污染防治工程原理

吸声降噪

1、吸声材料(结构)及其应用

具有较高吸声能力的材料(结构)，可称为吸声材料(结构)。原则上可以分为多孔性吸声材料、共振吸声结构和由它们组合的复合吸声结构。多孔性吸声材料的吸声机理是进入多孔性吸声材料的声波使材料的筋络和气泡等微观结构振动和互相作用，通过介质的黏滞性和热传导作用，使声能转化为热能。共振吸声结构的吸声机理是和共振吸声结构共振频率一致的声波使得结构的声质量产生强烈的振动，通过结构的声阻耗损声能。

(1)降低含有声源的房间和其他封闭空间的内部噪声;

(2)降低由外部传递到房间和其他封闭空间内的噪声;

(3)降低声屏障等噪声控制设备对于某一特定方向的反射声;

(4)使用在消声器中降低噪声的传递;

(5)使用在隔声结构中，提高复合结构的隔声量。

在一个有声源的房间，房间内任何一点的噪声能量来自两部分，一部分来自声源的直达声，另一部分来自房间内反射物反射产生的混响声。

2、吸声材料(结构)基本类型

(1)多孔吸声材料，包括纤维类材料、泡沫类材料和颗粒类材料等;

(2)共振吸声结构，包括穿孔板共振吸声结构、薄板共振吸声结构、薄膜共振吸声结构等;

(3)复合吸声结构，包括把多孔吸声材料和共振吸声结构按需要组合的材料。

3、吸声材料(结构)的吸声系数

(1)吸声系数定义：是表征吸声性能最常用的参数，它表征材料(结构)吸收的声能(包括透射的声能)和入射到材料(结构)声能的比值。 吸声系数和声波的入射条件、声波频率等因数有关。

(2)吸声系数的测量

吸声系数和声波的入射方向有很大关系，声波的入射方向不同，相应采用的吸声系数的测量方法也不同。

①垂直入射吸声系数 ：垂直入射是指声波垂直地入射到材料表面，实际上是一种特殊的入射情况，与实际情况有一定的差异。

垂直入射吸声系数通常采用驻波管法进行测量。 为声压极大值和声压极小值的比值， 如果直接测量出声压极大值和声压极小值的声压级差 ，可以利用下列关系计算出比值N： ，这种测量方法要保证在管内形成平面波，测试的最高频率应和管径相适应，即存在一个上限频率，对于圆形管道，它的上限频率为： 。 为管道截面半径; 为管内声速。矩形管道，上限频率为： 。 为管道最大尺寸边长。

为了保证至少能测量一对声压极大值和声压极小值，驻波管的长度要满足测量最低频率的要求，即存在一个下限频率： 。 为管道长度。

②无规入射吸声系数 ：无规入射是指声波从所有方向以相同的概率入射到材料的表面，和大多数实际情况比较接近。

无规入射吸声系数的测量采用混响室法，主要原理是根据混响室内放进吸声材料(或吸声结构)前后混响时间的变化来确定其吸声特性。混响室的体积，应满足下列要求： ， 测量最低频率声波的波长。

在混响室测量的无规入射吸声系数可按下式计算： 为混响室体积; 未装试件时的混响时间; 装试件时的混响时间; 试件的总面积。

③垂直入射吸声系数和无规入射吸声系数的关系：在混响室法中，试件的安装可以模拟现场条件，能够较为确切地反映试件在房间内的吸声性能。

4、房间平均吸声系数和吸声量

在一个房间内如果布置有几种不同吸声系数、不同面积的材料时，人们常采用平均吸声系数来评价整个房间的吸声特性，其定义为： ; 面积为 材料的吸声系数。

吸声量也称等效吸声面积，以吸声系数乘以相应的面积，即为该材料的吸声量，即 5、表示材料吸声特性的其他量

(1)声阻抗

由于吸声系数主要反映入射声和反射声能量的数值关系，它们的位相关系并没有反映出来，在这方面声阻抗可能更有价值。介质在某一表面上的声阻抗由该介质表面上的平均有效声压 和通过该表面上的有效体积速度 的比值来表示： 声阻抗是一个复数，其实部为声阻，虚部为声抗。介质中某一点的有效声压 和该点的有效质点速度 的比值称为声阻抗率： 吸声材料的声阻抗和吸声系数一样，可以利用驻波管进行测量，直接由测量结果画出材料的声阻抗图。材料的表面声阻抗 和垂直入射吸声系数 关系如下： (2)流阻、空隙率

流阻、空隙率是表征多孔性吸声材料的主要微观物理参数，它可以帮助众从材料的微观结构入手，改进多孔性吸声材料的吸声特性。流阻表征气流通过材料的阻力，也是俗称的材料的透气性。它定义为： ， 气流通过材料时，两边的压力差; 气流通过材料的速度。单位厚度的流阻称为流阻率，即： ; 材料厚度。

从根本上讲，材料的流阻和声阻有密切关系。一般说来对于低流阻材料，低频范围的吸声系数较低，中高频范围明显增加;高流阻材料相比较在调频范围吸声系数较低，而低频范围有一定改善。

孔隙率也是经常采用的描述多孔材料特性的一个参数，定义为： 。 孔隙率; 材料中孔隙的体积; 材料总体积。

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（责任编辑：中大编辑）