七種共振吸聲結構的吸聲機理介紹

它是一個密閉的內部為硬表面的容器，通過一個小的開口與外面大氣相聯系的結構，稱為核姆霍茲共振器。

單個共振器可看成由幾個聲學作用不同的聲學元件所組成，開口管內及管口附件空氣隨聲波而振動，是一個聲質量元件；空腔內的壓力隨空氣的脹縮而變化，是一個聲順元件；而空腔內的空氣在一定程度內隨聲波而振動，也具有一定的聲質量。空氣在開口壁面的振動摩擦，由于粘滯阻尼和導熱的作用，會使聲能損耗，它的聲學作用是一個聲阻。當入射聲波的頻率接近共振器的固有頻率時，孔頸的空氣柱產生強烈振動，在振動過程中，由于克服摩擦阻力而消耗聲能。反之，當入射聲波頻率遠離共振器固有頻率時，共振器振動很弱，因此聲吸收作用很小，可見共振器吸聲系數隨頻率而變化，最高吸聲系數出現在共振頻率處。

單個共振器對頻率有較強選擇性，共振頻率f0可由下式求得：

在各種薄板上穿孔并在板后設置空氣層，必要時在空腔中加襯多孔吸聲材料，可以組成穿孔板共振吸聲結構，由于每個開口背后均有對應空腔，這一穿孔板結構即為許多并聯的核姆霍茲共振器。一般硬質纖維板、膠合板、石膏板、纖維水泥板以及鋼板、鋁板均可作為穿孔板結構的面板材料。

由于它是核姆霍茲共振器的組合，因此可看作是由質量和彈簧組成的一個共振系統。當入射聲波的頻率和系統的共振頻率一致時，穿孔板頸的空氣產生激烈振動摩擦，加強了吸收效應，形成了吸收峰，使聲能顯著衰減；遠離共振頻率時，則吸收作用小。如果在穿孔板后放置多孔材料增加聲阻，會使結構吸收頻率帶加寬。

穿孔板的共振頻率 (Hz) 可按下式計算：

微穿孔板吸聲結構是在普通穿孔板的基礎上，為了加寬吸聲頻帶，用板厚、孔徑均在1mm以下、穿孔率為1%~5%的薄金屬板與背后空氣層組成共振吸聲結構。由于穿孔細而密，因而比穿孔板的聲阻大得多，而聲質量要小得多，聲阻與聲質量之比大為提高，不用另加多孔材料就可以成為良好的吸聲結構。

與普通穿孔板結構相比較，微穿孔板結構在吸聲原理和頻率特性等方面具有共同性，只不過其穿孔的聲阻抗需要考慮聲波的粘滯效應。

微穿孔板吸聲結構的共振頻率：

由圓形孔穿孔板結構發展而成，當圓形孔變為平行窄縫的形式，并且狹縫長度與聲波波長相當或更長時，即為狹縫構造。它對于多孔吸聲材料起護面作用，如果狹縫面積與整體面積比在15%~20%以下，就成為一種共振吸聲結構。

與穿孔板共振吸聲結構相同，狹縫中相當于質量的空氣柱與背后相當于彈簧的空腔組成一個振動系統，當入射聲波頻率接近系統的固有頻率，即出現共振，出現吸收峰值。

在周邊固定在框架上的薄板（如膠合板、金屬板等）后，設置適當厚度的密封空氣層，由板的彈性和空氣層的彈性與板的質量形成一個共振系統，在系統共振頻率附近具有較大的吸聲作用。

當聲波入射到薄板結構時，薄板在聲波高變壓力激發下而振動，使板發生彎曲變形（其邊緣被嵌固），出現了板內部摩擦損耗，在共振頻率時，消耗聲能最大。

影響薄板共振吸聲結構吸收的主要因素與板是否容易振動和變形有關，且板材本身重量和彈性系數或剛度、結構的不同組成形式和尺寸、結構的安裝方法、板后空氣層厚度等，均對吸聲特性有影響。

在剛度很小、受拉力而處于拉張狀態的彈性膜（如塑料薄膜、金屬膜）后，設置適當厚度的封閉空氣層，形成一個膜和空氣層組成的共振系統，在系統共振頻率附近具有較大的吸聲作用。可以認為，慣性取決于膜的質量，彈性則與膜張貼的拉力和背后空氣層的彈性有關。薄膜厚度增加，高頻范圍內吸聲系數下降的趨勢更明顯，因此需要適當選擇薄膜的厚度。一般厚度小時，對高頻的影響小。膜狀材料的吸聲特性還與薄膜鋪貼方法有關，一般鋪貼時盡量不對膜施加拉力。對于不施加拉力的膜，其共振頻率可按下式計算：

空間吸聲體是一種懸掛在室內空間中專為吸聲目的而制作的吸聲構造。它與一般吸聲結構的區別在于，它不是與頂棚、墻體等壁面組成的吸聲結構，而是自成體系，由于可以預先制作，并直接進行現場吊裝，故便于裝卸維修。空間吸聲體由于吸聲效率很高，有寬的吸聲頻帶，充分發揮了材料的吸聲作用，特別適合于已建成房間的聲學處理，有利于節省材料和投資，所以目前在聲學工程中也得到廣泛采用。

這是用于消聲室的特殊吸聲結構。消聲室是進行聲學、電聲試驗和測量的聲學實驗室，它要求在一定范圍內，室內各壁面都具有99%以上的吸收。采用吸聲尖劈可以比使用多孔材料大大減少材料的尺度。為了表示這種吸聲結構的聲學特性，常用聲壓反射系數r 來代替吸聲系數α：

尖劈的吸聲是由于它的端部吸聲面積小，它的阻抗從接近空氣特性阻抗逐步增大到接近多孔材料的阻抗，阻抗由小逐步增大，相對變化不顯著，因此當聲波從端部入射時，由于吸聲層的逐漸過渡，材料的聲阻抗與空氣聲阻抗能較好地匹配，使入射聲波絕大部分進入材料內部而被高效地吸收。