淺談吸聲與隔聲之間的區(qū)別

2017-05-04 by:CAE仿真在線來(lái)源:互聯(lián)網(wǎng)

室內(nèi)聲學(xué)設(shè)計(jì)是一門(mén)涉及面較廣的系統(tǒng)學(xué)科,其聲學(xué)原理來(lái)源于物理聲學(xué),同時(shí)又與材料學(xué)、心理學(xué)、建筑學(xué)等相互交融,形成以人和聽(tīng)音環(huán)境為核心,側(cè)重于解決廳堂音質(zhì)和噪聲控制的科學(xué)分支。為保證室內(nèi),特別是視聽(tīng)空間的音質(zhì)效果,合理地進(jìn)行聲學(xué)設(shè)計(jì),并依據(jù)不同的聲學(xué)性能正確布置裝飾材料是非常必要的。

吸聲與隔聲的基本概念

我們知道,聲音在傳播途徑中若碰到一個(gè)界面很大的屏障時(shí),它的能量一部分被屏障反射,另一部分被材料吸收,還有一部分會(huì)透過(guò)屏障傳到另一側(cè)去,因此也就造就了吸聲與隔聲兩種不同的聲學(xué)概念,具體如下:

在聲學(xué)原理上完全不同

吸聲是指利用吸聲材料或吸聲結(jié)構(gòu),將入射的聲能吸收消耗掉,減少反射聲,從而降低容積內(nèi)噪聲。隔聲,則是利用隔聲結(jié)構(gòu)將聲音隔擋,減弱噪聲的傳遞,使噪聲環(huán)境與需要安靜的環(huán)境分隔開(kāi),如降噪箱、隔聲間、隔聲屏等就是常用的隔聲裝置。已達(dá)到保證室內(nèi)環(huán)境的私密性,降低外界聲音的影響。

吸聲與隔聲措施的著眼點(diǎn)不同

吸聲所注意的是在屏障側(cè)反射回來(lái)的聲能的大小,反射聲越小則衣示吸聲效果越好;隔聲所注意的是在屏障的另一側(cè)透過(guò)的聲能的多少,透過(guò)聲能越小則隔聲效果越好。在具體應(yīng)用中,利用隔聲材料或隔聲構(gòu)造隔絕噪聲的效果比采用吸聲材料的降噪效果要高得多。但是吸聲材料的特有作用更多地表現(xiàn)在縮短、調(diào)整室內(nèi)混響時(shí)間的能力上,這是任何別的材料代替不了的。

吸聲與隔聲所用的材料不同

吸聲多用一些膨松多孔的材料,隔聲則使用密實(shí)而不透氣的材料。

吸聲材料和隔聲材料

對(duì)于單一聲學(xué)材料(不是專門(mén)設(shè)計(jì)的復(fù)合材料)來(lái)說(shuō),吸聲能力與隔聲效果往往是不能兼顧的。如磚墻或鋼板等,雖可以作為好的隔聲材料,但吸聲效果極差;反過(guò)來(lái),如果拿吸聲性能好的材料(如玻璃棉)做隔聲材料,即使聲波透過(guò)該材料時(shí)聲能被吸收99%(這是很難達(dá)到的),只有1%的聲能傳播到另一空間,則此材料的隔聲量也只有20dB,并非好的隔聲材料。因此,把吸聲材料誤稱為“隔音材料”是不對(duì)的。

吸聲材料

吸聲材料是指吸聲系數(shù)比較大的建筑裝修材料。如果材料內(nèi)部有很多互相連通的細(xì)微空隙,由空隙形成的空氣通道,可模擬為由固體框架間形成許多細(xì)管或毛細(xì)管組成的管道構(gòu)造。當(dāng)聲波傳入時(shí),因細(xì)管中靠近管壁與管中間的聲波振動(dòng)速度不同,由媒質(zhì)間速度差引起的內(nèi)摩擦,使聲波振動(dòng)能量轉(zhuǎn)化為熱能而被吸收。

好的吸聲材料多為纖維性材料,稱多孔性吸聲材料,如玻璃棉、巖棉、礦碴棉、棉麻和人造纖維棉、特制的金屬纖維棉等等,也包括空隙連通的泡沫塑料之類(lèi)。吸聲性能與材料的纖維空隙結(jié)構(gòu)有關(guān),如纖維的粗細(xì)(微米至幾十微米間為好)和材料密度、材料內(nèi)空氣容積與材料體積之比(稱空隙率,玻璃棉的空隙率在90%以上)、材料內(nèi)空隙的形狀結(jié)構(gòu)等。從使用的角度,可以不管吸聲的機(jī)理,只要查閱材料吸聲系數(shù)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果即可。當(dāng)然在選用時(shí)還要注意材料的防潮、防火以及可裝飾性等其他要求。

一般平板狀吸聲材料的低頻吸聲性能差是普遍規(guī)律。一種改進(jìn)的方法是將整塊的吸聲材料切割成尖劈形狀。當(dāng)聲波傳播到尖劈狀材料時(shí),從尖部到基部,空氣與材料的比例逐漸變化,也即聲阻抗逐漸變化,聲波傳播就超出平板狀材料有效厚度的限制,達(dá)到材料的基部,從而可改善低頻吸聲性能。當(dāng)然這樣的吸聲結(jié)構(gòu)一般不宜用于室內(nèi)裝修,主要用于聲學(xué)實(shí)驗(yàn)室或特殊的噪聲控制工程。

共振吸聲結(jié)構(gòu)

共振吸聲結(jié)構(gòu)利用不同的共振吸聲機(jī)理,設(shè)計(jì)各種類(lèi)型的共振吸聲結(jié)構(gòu),使吸收峰值選擇在所需頻率位置,滿足不同頻率吸聲量的要求,特別是解決低頻吸聲量不足的問(wèn)題。主要利用一下幾種專業(yè)結(jié)構(gòu)衣達(dá)到吸聲效果:薄層多孔性吸聲材料的共振吸聲,薄膜共振吸聲,薄板共振吸聲,穿孔板共振吸聲結(jié)構(gòu)。

隔聲材料

不透氣的固體材料,對(duì)于空氣中傳播的聲波都有隔聲效果,決定隔聲效果的好壞最根本的一點(diǎn)是取決于材料單位面積的質(zhì)量。隔層材料在物理上有一定彈性,當(dāng)聲波入射時(shí)便激發(fā)振動(dòng)在隔層內(nèi)傳播。當(dāng)聲波不是垂直入射,而是與隔層呈一角度θ入射時(shí),聲波波前依次到達(dá)隔層表面,而先到隔層的聲波激發(fā)隔層內(nèi)彎曲振動(dòng)波沿隔層橫向傳播,若彎曲波傳播速度與空氣中聲波漸次到達(dá)隔層表面的行進(jìn)速度一致時(shí),聲波便加強(qiáng)彎曲波的振動(dòng),這一現(xiàn)象稱吻合效應(yīng)。這時(shí)彎曲波振動(dòng)的輻度特別大,并向另一面空氣中輻射聲波的能量也特別大,從而降低隔聲效果。

雙層隔聲結(jié)構(gòu)

根據(jù)質(zhì)量定律,頻率降低一半,傳遞損失要降6dB;而要提高隔聲效果時(shí),質(zhì)量增加一倍,傳遞損失增加6dB。在這一定律支配下,若要顯著地提高隔聲能力,單靠增加隔層的質(zhì)量,例如增加墻的厚度,顯然不能行之有效,有時(shí)甚至是不可能的,如航空器上的隔聲結(jié)構(gòu)。這時(shí)解決的途徑主要是采用雙層以至多層隔聲結(jié)構(gòu)。

一般雙層隔聲結(jié)構(gòu)的兩層,不用相同厚度的同一種材料,以避免這兩層出現(xiàn)相同的吻合頻率。同時(shí),在設(shè)計(jì)和施工中要特別注意,兩層之間不能有剛性連接。破壞了“固體——空氣——固體”的雙層結(jié)構(gòu),把兩層固體隔層由剛性構(gòu)件相連,使兩個(gè)隔層的振動(dòng)連在一起,隔聲量便大為降低。尤其是雙層輕結(jié)構(gòu)隔聲,相互之間必須相互支撐或連接時(shí),一定要用彈性構(gòu)件支撐或懸吊,同時(shí)注意需要分割的兩個(gè)空間之間,不能有縫或孔相通。“漏氣”就要漏聲,這是隔聲的實(shí)際問(wèn)題。

吸聲與隔聲均是噪聲控制中的重要技術(shù)措施,兩者有著本質(zhì)的區(qū)別,但實(shí)際應(yīng)用中又互相聯(lián)系,并發(fā)揮了綜合的聲場(chǎng)優(yōu)化和噪聲控制效果。因此,首先從概念上將吸聲、隔聲、吸聲材料、隔聲材料區(qū)別開(kāi)來(lái),并合理地選用材料,提高建筑物吸聲和隔聲處理的效果,能夠更好地夯實(shí)影音行業(yè)、私家定制安裝等領(lǐng)域從業(yè)人員的技術(shù)實(shí)力,從而更好地服務(wù)于消費(fèi)者。

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