吸聲和隔聲的原理及應(yīng)用

實(shí)際上吸聲現(xiàn)象是普遍存在的，而大量物體都或多或少具有吸聲本領(lǐng)。但是只有具有較強(qiáng)吸聲能力的材料或結(jié)構(gòu)，才可作為吸聲材料或吸聲結(jié)構(gòu)而為實(shí)際工程所應(yīng)用。

目前，在工程應(yīng)用中主要有兩大類吸聲原理：

• 通過振動消耗聲能，是利用入射聲波在結(jié)構(gòu)內(nèi)產(chǎn)生共振，從而使大量能量耗逸；

• 通過摩擦消耗聲能，引起材料內(nèi)部空氣的振動，從而產(chǎn)生摩擦而消耗聲能。

第一種共振吸聲結(jié)構(gòu)利用了共振原理，因而吸聲的頻帶較窄；而多孔吸聲材料的吸聲頻帶就比較寬廣。聲學(xué)中可以利用多種共振結(jié)構(gòu)來進(jìn)行吸聲，但是目前最為廣泛應(yīng)用的是亥姆霍茲共鳴器式的結(jié)構(gòu)。它由一根短管和一個背腔構(gòu)成，如外界作用的聲波的頻率與該固有頻率一致時，系統(tǒng)將發(fā)生共振，而使系統(tǒng)內(nèi)的聲振動產(chǎn)生強(qiáng)烈放大。如果系統(tǒng)內(nèi)存在適當(dāng)聲阻材料，則會強(qiáng)烈消耗聲能，達(dá)到良好吸聲效果。

• 共振式吸聲結(jié)構(gòu)：在噪聲控制工程應(yīng)用中，一般不以單體共鳴器作為應(yīng)用結(jié)構(gòu)，而廣泛采用是一種穿孔板共振結(jié)構(gòu)。穿孔結(jié)構(gòu)一般是在剛性壁面前的一定距離處安裝一塊穿有很多小孔的板，如果孔的分布比較均勻，而板有一定厚度，這些穿孔板連同板后的空間，就形成了許多形同并聯(lián)著的共鳴器。

• 多孔吸聲材料：由毛細(xì)孔或縫隙結(jié)構(gòu)構(gòu)成的多孔材料，具有吸聲的基本功能。這種材料具有比一般密實(shí)材料低的多的聲速與密度，就可以構(gòu)成比一般密實(shí)材料低的多并與傳聲空氣介質(zhì)相趨近的特性阻抗。此外，它還具有很高的吸聲聲波的能力。因此，一方面能使空氣中的聲波能量容易進(jìn)入多孔材料，而同時又能在材料中傳播時被大量的吸收掉。 多孔材料實(shí)際上也是一種吸聲結(jié)構(gòu)，它由一定層厚的吸聲材料與一定的背墊材料所構(gòu)成的吸聲體，一般貼裝多孔材料的背墊常常是堅(jiān)硬的背壁，如建筑物的磚墻、船艙內(nèi)的鋼板壁等。如果在多孔材料層與剛性背壁之間留有空腔，則可以有效地將共振吸聲頻率向低頻方向偏移。

吸聲尖劈具有極為優(yōu)良的吸聲性能，在噪聲控制工程中也已獲得廣泛應(yīng)用，多被作為消聲室中的壁面吸聲體。

隔聲原理及其應(yīng)用具體內(nèi)容包括單、多層板以及復(fù)合板的隔聲原理，隔聲罩的設(shè)計(jì)原理，室內(nèi)和室外隔聲屏障的設(shè)計(jì)。

利用材料（構(gòu)件、結(jié)構(gòu)或系統(tǒng)）來阻礙噪聲的傳播，使通過材料后噪聲能量減少的方法，稱為隔聲。上述材料（構(gòu)件、結(jié)構(gòu)或系統(tǒng)）稱為隔聲材料（隔聲構(gòu)件、隔聲結(jié)構(gòu)或隔聲系統(tǒng)），材料的隔聲效果不僅和材料特性有關(guān)，還和材料的使用場合、安裝方式及測試方法有關(guān)。描述材料隔聲效果的常用量有三個：隔聲量、噪聲衰減量和插入損失。

隔聲量一般用來表示材料本身固有的隔聲能力。隔聲包括單層薄型構(gòu)件的隔聲，雙層薄板的隔聲，彎曲薄板、復(fù)合板和多層板的隔聲，組合結(jié)構(gòu)的隔聲。隔聲設(shè)計(jì)有隔聲罩與隔聲間，室外與室內(nèi)隔聲屏等。

為了合理地選用材料，提高建筑物吸聲和隔聲處理的效果，首先從概念上將吸聲、隔聲、吸聲材料、隔聲材料區(qū)別開來，這是建筑物噪聲控制中首要的基本問題。

噪聲控制中的吸聲與隔聲的原理分析到這也差不多了，俗話說溫故而知新，讓我們再次回顧一下上文中的重點(diǎn)吧。

• 聲波通過媒質(zhì)或入射到媒質(zhì)分解面上時聲能的減少過程，稱為吸聲或聲吸收。用構(gòu)件將噪聲源和接收者分開，使聲能在傳播途徑中受到阻擋，從而降低或消除噪聲傳遞的措施，稱為隔聲。

• 材料的吸聲著眼于入射聲源一側(cè)反射聲能的大小，目標(biāo)是反射聲能要小。材料隔聲著眼于入射聲源另一側(cè)的透射聲能的大小，目標(biāo)是透射聲能要小。吸聲材料對入射聲能的衰減吸收一般只有十分之幾，因此其吸聲能力即吸聲系數(shù)可以用小數(shù)表示；而隔聲材料可使透射聲能衰減到入射聲能的10^-3～10^-4或更小，為方便表達(dá)，其隔聲量用分貝的計(jì)量方法表示。

• 吸聲處理和隔聲處理所解決的目標(biāo)和側(cè)重點(diǎn)不同。吸聲處理所解決的目標(biāo)是減弱聲音在室內(nèi)的反復(fù)反射，即減弱室內(nèi)的混響聲，縮短混響聲的延續(xù)時間，配合音質(zhì)設(shè)計(jì)；隔聲處理則著眼于隔絕噪聲自聲源房間向相鄰房間的傳播，使相鄰房間免受噪聲的干擾，即降低背景噪聲，提高需要清晰度。