振動與噪聲專題，大家參與

狙擊手

為了聽震動，專門買了聽診器，但發(fā)現(xiàn)，還沒隨身帶的救援工具（瑞刀）方便……
到科技館玩，會在震動顯示儀旁邊呆半小時……
新設(shè)備使用俺都聽一遍震動如何……
1 z) T+ e/ Y. V4 g0 z: P看見用劣質(zhì)的頂尖加工的外圓就想說 震動-精度喪失的根源……

劃地為牢

說一下液壓系統(tǒng)的噪聲及振動，可分為機械振動噪聲與液壓振動噪聲：
; t" d: B1 X; ^1 a* C6 w1．機械振動噪聲
  機械振動噪聲是由于零件之間發(fā)生接觸、沖擊和振動引起的。例如，液壓系統(tǒng)中的電動
機、液壓泵和液壓馬達這些高速回轉(zhuǎn)體，如果轉(zhuǎn)動部分不平衡會產(chǎn)生周期性的不平衡離心
& k* M" }. c# X2 O: p2 `力，引起轉(zhuǎn)軸的彎曲振動，因而產(chǎn)生噪聲。
1 \7 n3 I3 H* h) n; A6 \" @  電動機噪聲除機械噪聲外，還有通風噪聲(如冷卻風扇聲和風聲)和電磁噪聲(電動機
通電后的電磁噪聲和蟬鳴聲)。當電動機和液壓泵不同軸以致聯(lián)軸器偏斜也會引起振動噪聲。
- Z; l3 {: t* m2 X# }  齒輪泵工作時，齒輪嚙合的頻率、齒輪嚙合受到圓周方向的強制力引起圓周方向的振
5 H( ?0 O) b; A1 f動，而輪齒嚙合產(chǎn)生圓周方向的振動使齒面受到動載荷而引起軸向振動(產(chǎn)生徑向方向的振
動的同時產(chǎn)生軸向振動)，從而產(chǎn)生噪聲。
. A, I2 H" D  M( A4 W$ [  滾動軸承中滾動體在滾道中滾動時產(chǎn)生交變力而引起軸承環(huán)固有振動形成的噪聲；滾動
+ D. S' J$ w, ^體移動引起噪聲；滾動體和滾道之間的彈性接觸引起噪聲；滾道中的加工波紋使軸承處于偏
心轉(zhuǎn)動引起噪聲；滾動體中進入灰塵或有傷痕或銹蝕時發(fā)出噪聲。
  液壓零件頻繁接觸而引起噪聲，電磁鐵的吸合產(chǎn)生峰鳴聲、換向閥閥心移動時發(fā)出沖擊
* U) ?  D' N0 D! B  w) W6 M) B聲、溢流閥在泄壓時閥心產(chǎn)生高頻振動聲。
  油箱噪聲。油箱本身并不發(fā)出噪聲，但如果液壓泵和電動機直接裝在油箱上，它們的振
動引起油箱產(chǎn)生共振，會使噪聲進一步擴大。
3 L. D: }; N9 C  H) l2 Z  2．流體振動噪聲
7 ~" w5 T# h# t4 e) G: Z  流體噪聲由油液的流速、壓力的突然變化及氣穴爆炸等引起。在液壓系統(tǒng)中，液壓泵是
5 F* K" P, {$ v主要噪聲源，其噪聲量約占整個系統(tǒng)噪聲的75％左右，主要由泵的壓力和流量的周期性變
# s' q; x4 K. d" E. J化以及氣穴現(xiàn)象引起。在液壓泵吸油和壓油循環(huán)中，產(chǎn)生周期性的壓力和流量變化形成壓力
$ O! {/ V4 c" V! D, Y5 L脈動，引起液壓振動，并經(jīng)出口向整個液壓系統(tǒng)傳播，液壓回路的管道和閥類將液壓泵的脈
8 @3 J+ g5 @7 K% H  k$ I# [動液壓油壓力反射，在回路中產(chǎn)生波動而使液壓泵共振，以致重新使回路受到激振，發(fā)出噪
聲。
1 U% R  Y6 T9 v% z7 t$ c  從閥里噴出的高壓流體，在噴流和周圍流體之間產(chǎn)生剪切流、紊流或渦流，由此產(chǎn)生高
頻噪聲(渦流一般從閥開始，一直遍布到最下邊的液流)。
! ]- o/ Q/ H) I7 Y9 ^, ^  O  在流動的液體中，由于流速變化引起壓力降而產(chǎn)生氣泡(即氣穴現(xiàn)象)，這是因為在油
1 @% v5 I  K# j$ R- q6 _液中，一般都混入少量的空氣，其中一部分溶解在油中，也有一部分在油中成為微小的氣
泡；當油液流經(jīng)管路或元件特別狹窄地方時，速度急劇上升，壓力迅速下降，當壓力低于工
) `, U- p2 g1 e; z( O! A" ?作溫度下油液的氣體分離壓力時，溶解予油中舶氣體迅速地大量分離出來，油液中出現(xiàn)大量
/ y( {$ i: i3 i' b$ l! _氣泡；當氣泡隨液流到達壓力較高部分時，氣泡被壓縮而導(dǎo)致體積較小，此時在氣泡內(nèi)蓄存
了一定的能量，當壓力增大到某一數(shù)值時，氣泡潰滅，產(chǎn)生局部的液壓沖擊(局部壓力可達
( V1 s: j7 ]* g8 B0 M! d幾百個大氣壓)，同時產(chǎn)生爆炸性噪聲。
  在管路內(nèi)流動的液體常因突然關(guān)閉閥門而在管內(nèi)形成一個很高的壓力峰值。液壓沖擊不
- y! Q5 l3 O& S7 X( m9 G( Z僅引起巨大的振動和噪聲，壓力峰值有時還大到足以使液壓系統(tǒng)損壞的程度。

劃地為牢

8 G. u6 |1 |7 s& c2 D- B2 ]
$ F1 y) Z/ X8 c有關(guān)更全面的知識請看下面的文檔
4 f4 B2 g4 `: s1 q5 p4 C1 j8 z! a3 T我也當將軍了，嘿嘿
2 M& Z0 d; j1 ^0 N( @, h0 k7 X

oliver97

說下電機噪音并加以分析
# `: o! v  r# n. h6 }1、機械振動噪音，為轉(zhuǎn)子的不平衡重量，產(chǎn)生相當轉(zhuǎn)數(shù)的振動。
7 O/ C0 ]& N6 d2、電動機軸承的轉(zhuǎn)動，正常的情形產(chǎn)生自然音，精密小型電動機或高速電動機情形以外，幾乎不會有問題。但軸承自然的振動與電動機構(gòu)成部材料的共振，軸承的軸方向彈簧常數(shù)使轉(zhuǎn)子的軸方向振動，潤滑不良產(chǎn)生摩擦音等問題產(chǎn)生。
3、電刷滑動，具有電刷的DC電動機或整流子電動機，會產(chǎn)生電刷的噪音。
4、流體噪音，風扇或轉(zhuǎn)子引起通風噪音對電動機很難避免，很多情形左右電動機整體的噪音，除風扇的葉片或鐵心的齒引起氣笛音外，也有必要注意通風上的共鳴。
3 x9 t3 Q6 r# V5 Q0 T: K5、電磁的噪音，為磁路的不平衡或不平衡磁力及氣隙的電磁力波產(chǎn)生之噪音，又磁通密度飽和或氣隙偏心引起磁的噪音。

一、機械性振動的產(chǎn)生原因與對策　

1、轉(zhuǎn)子的不平衡振動
% R' k1 A" g# d6 b2 K
9 x+ y2 I+ j4 t+ m$ RA、原因：
．制造時的殘留不平衡。
．長期間運轉(zhuǎn)產(chǎn)生塵埃的多量附著。
．運轉(zhuǎn)時熱應(yīng)力引起軸彎曲。
．轉(zhuǎn)子配件的熱位移引起不平衡載重。
．轉(zhuǎn)子配件的離心力引起變形或偏心。
．外力（皮帶、齒輪、直結(jié)不良等）引起軸彎曲。
．軸承的裝置不良（軸的精度或鎖緊）引起軸彎曲或軸承的內(nèi)部變形。
& O, }; h4 F' _( w& d; k, R
1 ^4 c" A) ]/ K. yB、對策：
7 Q5 j3 }: ?( n．抑制轉(zhuǎn)子不平衡量。
．維護到容許不平衡量以內(nèi)。
．軸與鐵心過度緊配的改善。
．對熱膨脹的異方性，設(shè)計改善。
．強度設(shè)計或裝配的改善。
．軸強度設(shè)計的修正，軸聯(lián)結(jié)器的種類變更以及直結(jié)對中心的修正。
．軸承端面與軸附段部或鎖緊螺帽的防止偏靠。
; X: J; q. y: O2 h# C. A4 C

2、軸承之異常振動與噪音
& p& I: O) n/ m+ ^9 p2 q2 z) ~# ^
A、原因：
* w9 [3 U1 P) q7 a9 @* g# y! c．軸承內(nèi)部的傷。
．軸承的軸方向異常振動，軸方向彈簧常數(shù)與轉(zhuǎn)子質(zhì)量組成振動系統(tǒng)的激振。
2 }# C4 j. L9 m．摩擦音：圓柱滾動軸承或大徑高速滾珠軸承產(chǎn)生潤滑不良與軸承間隙起因。

6 N7 d/ c6 R- _, S" xB、對策：
' w1 }: h) {4 T, R/ B2 ~; |．軸承的替換。
8 T# {% M: w" l9 u# u" U* d) D．適當軸方向彈簧預(yù)壓給軸承間隙的變動。
7 [4 @0 v# k, [．選擇軟的滑脂或低溫性優(yōu)秀的滑脂，殘留間隙使小(須注意溫升問題)。　

3、電刷滑動音
" r9 M  K1 k: Z% W$ jA、原因：

．整流子與電刷的滑動時的振動電刷保持器激振產(chǎn)生
: Z1 R, w% Z* ~1 _! f' ]) W
+ P+ u) d0 Z9 N) ^6 u
B、對策：

．握刷的彈性支持、選擇電刷材質(zhì)與形狀、抑制側(cè)壓引起的電刷振動及提高整流子的精度等。

# @+ h5 ?! I1 m$ |% O5 x8 j$ S- w
二、流體噪音的產(chǎn)生與對策　
/ ^. `3 V7 r- L# t, q# Z# Y- |9 r電動機的流體噪音中，主要為冷卻用的風扇引起的噪音。此外，轉(zhuǎn)子鐵心的槽開口部接近靜止側(cè)的部份，變成顯著氣笛音，再則通風路等如存在共鳴空間，產(chǎn)生顯著的共鳴者

micro75

其實，只要是運轉(zhuǎn)的機械結(jié)構(gòu)，就可能會存在振動和噪聲，從平時工作中的積累，大概分這么幾種，先介紹第一種，若大家有興趣，再做介紹，這可都是來自現(xiàn)場的，很具有實用性和可操作性的經(jīng)驗{:soso_e128:}：
# l+ P1 C9 r6 D3 K3 N
  v4 v3 ^3 G( S7 y4 K6 g1.高速轉(zhuǎn)動設(shè)備，如風機、水泵、油泵、液壓泵等，這些設(shè)備往往是系統(tǒng)的動力源，是“心臟”，由于其轉(zhuǎn)速高，對轉(zhuǎn)動部件要求的動平衡、安裝精度要求也高，實際運行中主要監(jiān)控其振動值，觀測其變化趨勢，在發(fā)生劣化前及早采取措施，避免突發(fā)停機造成損失；
) l7 _& k  {' k1 j3 G7 ~8 ~就其異常振動原因，常有這幾類：轉(zhuǎn)子的動平衡問題；安裝精度問題；軸承損壞問題；聯(lián)軸器彈性元件破壞；葉輪或葉片腐蝕、粘附等。
. h0 E! C& X$ j6 X5 r! c  Q

江淮

      只要有運動，就難免產(chǎn)生振動和噪聲，振動是不可避免，噪聲也是客觀存在，沒辦法完全消除，只能尋找一個平衡，把噪聲控制在一個可以接受的范圍。
+ L1 k9 c! J( d( T    機械運動是目前最常見的噪音源，而打雷、放鞭、唱戲打鼓等也是噪音源！
5 g# }1 N* c# A# e  t    對聲音的感覺是我們判定是否噪音的唯一標準，美妙的歌聲就不能說是噪音了！
2 S( t1 `. @: P    振動也不是全都有害！如麥克風和耳機、音響和喇叭等日常應(yīng)用；如通過對振動頻率的調(diào)節(jié)，使其與瀝青材料分子間運動頻率發(fā)生共振，可使攪拌迅速完成，振動盤自動送料系統(tǒng)等工業(yè)應(yīng)用！
    各種振動和噪音的問題解決方法是多樣的！在設(shè)計制造機器時提高零件的精度，傳動件的動平衡和噪音阻尼控制是每個工程師在確定機器檔次時就需綜合考慮的事！

枯藤

發(fā)一些基礎(chǔ)知識，以前發(fā)過，現(xiàn)在統(tǒng)一整理在這貼里

吸聲、隔聲材料和結(jié)構(gòu)
+ M2 i' t$ e- M9 n: o& S; R室內(nèi)裝修已成為一項獨立的產(chǎn)業(yè) ，大大小小的裝飾裝璜公司像雨后春筍 ， 遍地林立。不少裝璜公司，以新風格、新材料、新工藝給室內(nèi)建筑裝修帶來新面貌，達到了新水平。
    在很多情況下，室內(nèi)裝修有一定的聲學(xué)要求。不僅是各類劇院、體育場館和歌舞廳以及與聲學(xué)有關(guān)的錄音室、演播室等專業(yè)用房本身有一定的聲學(xué)技術(shù)指標，而且凡是 公共場所，一般都需要傳播語言或音樂，即使是家庭用房現(xiàn)在也需要有良好的音樂欣賞環(huán)境。所以室內(nèi)裝修工程必須重視聲學(xué)要求。如果忽視這一點，極有可能造成 不良后果。例如有一水上健身娛樂場所，地面基本上都是水面，上空是一大玻璃圓穹項，由于沒有聲學(xué)設(shè)計，致使廳內(nèi)混響時間特別長，當有文娛表演時連報幕的話 也聽不清。再如有的走廓或門廳，做得富麗堂皇、金碧輝煌，但即使是普通的談話聲或背景音樂，也在空間內(nèi)久傳不衰，形成令人煩惱的干擾噪聲。
" o6 H3 E& y8 c* M    造成音質(zhì)差的主要原因是沒有科學(xué)的聲學(xué)設(shè)計。不少裝飾工程公司本身沒有合格的聲學(xué)設(shè)計人員；有的一開始邀請聲學(xué)專家做設(shè)計，以后自以為有了 “ 經(jīng)驗 ” ，便大膽地把設(shè)計也承包了；有的是東抄西襲，以為找到了人家的奧秘，你做軟包，我也搞軟包，你用穿孔板，我也做穿孔板，實際上沒有掌握真正的聲學(xué)要求；也不排除有的工程技術(shù)人員懂得一些聲學(xué)知識，但并不精于室內(nèi)聲學(xué)的原理和實踐，做出了并不合格的聲學(xué)裝修設(shè)計。
8 l6 Y7 M" L( Y# w" K- O    室內(nèi)聲學(xué)設(shè)計是一門系統(tǒng)學(xué)科，涉及面較廣，本文只就與室內(nèi)裝飾有關(guān)的吸聲和隔聲的材料和結(jié)構(gòu)方面的知識作簡單介紹，希望裝飾工程人員和業(yè)主對聲學(xué)材料和結(jié)構(gòu)有所了解，能夠理解聲學(xué)設(shè)計為什么作這樣那樣的處理，從而使裝飾工程在美觀和聲學(xué)要求上達到完美的統(tǒng)一。
1.吸聲與隔聲的基本概念
    首先要明確吸聲與隔聲是完全不同的兩個聲學(xué)概念。吸聲是指聲波傳播到某一邊界面時，一部分聲能被邊界面反射(或散射)，一部分聲能被邊界面吸收(這里不考慮在媒質(zhì)中傳播時被媒質(zhì)的吸收)，這包括聲波在邊界材料內(nèi)轉(zhuǎn)化為熱能被消耗掉或是轉(zhuǎn)化為振動能沿邊界構(gòu)造傳遞轉(zhuǎn)移，或是直接透射到邊界另一面空間。對于入射聲波來說，除了反射到原來空間的反射(散射)聲能外，其余能量都被看作被邊界面吸收。在一定面積上被吸收的聲能與入射聲能之比稱為該邊界面的吸聲系數(shù)。例如室內(nèi)聲波從開著的窗戶傳到室外，則開窗面積可近似地認為百分之百地 “ 吸收”了室內(nèi)傳來的聲波，吸聲系數(shù)為1。當然，我們所要考慮的吸聲材料，主要不是*開口面積的吸聲，而要*材料本身的聲學(xué)特性來吸收聲波。
% J7 `& o; Z  `- G" Q( Y  f    對于兩個空間中間的界面隔層來說，當聲波從一室入射到界面上時，聲波激發(fā)隔層的振動，以振動向另一面空間輻射聲波，此為透射聲波。通過一定面積的透射聲波能量與入射聲波能量之比稱透射系數(shù)。對于開啟的窗戶，透射系數(shù)可近似為1(吸聲系數(shù)也為1)，其隔聲效果為0，即隔聲量為0db。對于又重又厚的磚墻或厚鋼板，單位面積質(zhì)量大，聲波入射時只能激發(fā)起此隔層的微小振動，使對另一空間輻射的聲波能量(透射聲能)很小，所以隔聲量大，隔聲效果好。但對于原來空間而言，絕大部分能量被反射，所以吸聲系數(shù)很小。
    對于單一材料(不是專門設(shè)計的復(fù)合材料)來說，吸聲能力與隔聲效果往往是不能兼顧的。如上述磚墻或鋼板可以作為好的隔聲材料，但吸聲效果極差；反過來，如果拿吸聲性能好的材料(如玻璃棉)做隔聲材料，即使聲波透過該材料時聲能被吸收99％(這是很難達到的)，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。有人把吸聲材料誤稱為 “ 隔音材料 ” 是不對的。如果有人介紹某種單一材料吸聲好隔聲也好，那他不是不懂就是在騙人了。
7 h! s' N" x8 ]! j2.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管或毛細管組成的管道構(gòu)造。當聲波傳入時，因細管中*近 管壁與管中間的聲波振動速度不同，由媒質(zhì)間速度差引起的內(nèi)摩擦，使聲波振動能量轉(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。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(微米至幾十微米間為好)和材料密度(決定纖維之間 “ 毛細管 ” 的等效直徑)、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，可以不管吸聲的機理，只要查閱材料吸聲系數(shù)的實驗結(jié)果即可。當然在選用時還要注意材料的防潮、防火以及可裝飾性等其他要求。
    多孔性吸聲材料有一個基本吸聲特性，即低頻吸聲差，高頻吸聲好。定性的吸聲頻率特性見圖1。頻率高到一定值附近，見圖1中f0，吸聲系數(shù) α 達到最大值，頻率繼續(xù)增大時，吸聲系數(shù)在高端有些波動。這個f0的位置，大體上是f0對應(yīng)的波長為材料厚度t的4倍
    當材料厚度增加時，可以改善低頻的吸聲特性。圖1中t2大于t1，相同頻率時t2的吸聲系數(shù)大于t1的吸聲系數(shù)。如果t2=2t1，則相同吸聲系數(shù)對應(yīng)的頻率大約為f2=f1，即厚度增加一倍，低頻吸聲系數(shù)的頻率特性向低頻移一個倍頻程。但并非可以一直增加厚度來提高低頻吸聲系數(shù)的，因為聲波在材料的空隙中傳播時有阻尼，使增加厚度來改善低頻吸聲受到限制。不同材料有不同的有效厚度。像玻璃棉一類好的吸聲材料，一般用5cm左右的厚度，很少用到10cm以上。而像纖維板一類較微密的材料，其材料纖維間空隙非常小，聲波傳播的阻尼非常大，不僅吸聲系數(shù)小，而且有效厚度也非常小。
# ?9 }" @: C7 e, U5 }1 m    一般平板狀吸聲材料的低頻吸聲性能差是普遍規(guī)律。一種改進的方法是將整塊的吸聲材料切割成尖劈形狀，見圖2，當聲波傳播到尖劈狀材料時，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，達到材料的基部，從而可改善低頻吸聲性能。吸聲頻率特性仍與圖1相似，最大吸聲系數(shù)的頻率f0對應(yīng)的波長大約為尖劈吸聲結(jié)構(gòu)長度t的4倍。例如要使100hz以上頻率都有很高的吸聲系數(shù)，吸聲尖劈的長度約為87cm左右。當然這樣的吸聲結(jié)構(gòu)一般不宜用于室內(nèi)裝修，主要用于聲學(xué)實驗室或特殊的噪聲控制工程。
; o  Z! C! O4 X) O) R% @/ o3.共振吸聲結(jié)構(gòu)
    利用不同的共振吸聲機理，設(shè)計各種類型的共振吸聲結(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題。
3.1　薄層多孔性吸聲材料的共振吸聲
/ P9 c. S% L/ N- g, \, T5 E* d    薄層多孔性吸聲材料也包括各種透氣的織物，如棉、麻、絲、絨、人造纖維等織物。如圖3a，將材料掛在剛性面前距離d處，則當d=1/4(2n＋1) λ (1)時， λ 是空氣中聲波波長，n為正整數(shù)，織物處于剛性面前駐波的聲壓波節(jié)位置，那里聲波的質(zhì)點振動速度最大，使在織物中消耗最大的聲能，形成共振吸聲。在(1)式中n分別等于0、1、2……時，對應(yīng)的共振吸聲頻率fn為：fn=(2n+1)/4.co/d (2) 式中co為空氣中聲波傳播速度，一般以340m／s計算。例如，當織物與剛性壁距離為34cm時，n=0對應(yīng)的最低共振頻率f0=250hz，n=1對應(yīng)的f1=750hz，n=2對應(yīng)的f2=1250hz……。其共振吸聲的頻率特性見圖3b。吸聲峰值與織物性能有關(guān)，一般都比較大，但共振吸聲峰的寬度不大，在實際使用中往往將簾子增大折皺懸掛，即連續(xù)改變織物與剛性面的距離，并在不同距離處懸掛不止一層織物，以改善吸聲頻率特性。此外，將厚度為d的玻璃棉一類材料離剛性面d處安裝，見圖4，則(1)式中的d→變成為d→(d＋t)連續(xù)變化，即有許多共振吸聲頻率，而最低共振頻率為f0=c0／4（d＋t）。
1 b1 {: K( h5 F9 ^3.2　薄膜共振吸聲結(jié)構(gòu)
    如果剛性面前d處有一層不透氣的膜，見圖5，膜的單位面積質(zhì)量為m，則膜與厚度為d的空氣層構(gòu)成質(zhì)量 —— 彈簧的共振系統(tǒng)，其共振頻率為：
1 H( e4 o' M0 j/ J( @! y( P    fr=co/2 π √ ρ o/md （ 3）
8 M0 K2 c+ C# `5 n+ y1 i; Z    式中 ρo 為空氣密度。例如在 “ 軟包 ” 外表面蒙上不透氣的膜，則包在里面的多孔性吸聲材料就不能發(fā)揮原有的吸聲功能，而首先是膜的共振吸聲并通過膜振動傳入材料內(nèi)的吸聲作用，而此膜振動又受到材料的阻尼抑制，吸聲效能受到限制。如果蒙皮用人造革一類質(zhì)量較大的材料，如有的劇院中的座椅，那種吸聲性能就更差了。
3.3　薄板共振吸聲結(jié)構(gòu)
; s. P3 i7 f6 z) B/ R  X0 n1 a    薄板是兩維的振動系統(tǒng)，其共振頻率除了與板的物理常數(shù)和幾何尺寸有關(guān)外，還和它的邊緣固定狀況有關(guān)。如果一塊邊長為la、lb的矩形板，厚度為h，四邊都被牢固地鉗定，它的共振頻率fm，n為：
9 h4 {+ L8 t8 u8 s) f    fm,n= π/2[eh2/12ρ(1-σ2)]1/2.[m2/1n2+n2/1b2]1/2 (4)
    式中e、 ρ 、 σ 分別為板的楊氏模量、密度和泊松比，m、n為正整數(shù)。當n=0、m=1時，得到最低的共振頻率(設(shè)la>lb)。如果板為玻璃，將玻璃的物理常數(shù)代入：
2 N1 l  i. s2 K5 G- p    fm,n=2.5×10h3(m2/1n2+n2/1b2)1/2 (5)
    式中長度單位為米。例如長50cm、寬40cm、厚4mm的玻璃窗，四邊固定，則(m，n)為(1，0)的最低共振頻率為20hz，(m，n)為(0，1)的共振頻率為25hz，(m，n)為(1，1)的共振頻率為32hz。隨著(m，n)漸次增大，共振頻率越來越大(間隔也越來越密)，在這些頻率上有較大的聲吸收和聲透射。
    在室內(nèi)裝修中經(jīng)常用到板材，它們都有一定的共振吸聲效應(yīng)，其共振頻率大體上如(4)式 所示，與板的幾何尺寸和物理常數(shù)有關(guān)，同時與邊緣固定狀況有關(guān)，例如釘子釘多少，釘緊的程度，是否用膠固定等等。因此這類共振吸聲往往不被主動采用在設(shè)計 方案內(nèi)，只有有經(jīng)驗的設(shè)計師才謹慎地使用。但有一點非常重要，即當用薄板作表面裝飾處理時，為避免共振頻率過多的一致，在設(shè)計和施工中注意將固定薄板的木 筋之間給予不同的間距尺寸，使共振頻率得以分散。對于不希望有薄板共振吸聲作用的聲學(xué)空間，表面處理就采用貼實的厚板。
3.4　穿孔板共振吸聲結(jié)構(gòu)
" G1 q5 y* ^6 p8 h    經(jīng)常利用穿孔板共振吸聲結(jié)構(gòu)來補足低頻所需的吸聲量。穿孔板吸聲結(jié)構(gòu)如圖6a所示，板厚t，離剛性面距離d，如板上鉆圓孔(也可開狹縫)，孔的半徑為a，穿孔面積占板面積的比率(穿孔率)為p，則此穿孔共振結(jié)構(gòu)的共振頻率fr為
    fr=co/2 π √ p/(t+16a)d (6)
    式中表示共振頻率有好幾個參數(shù)可以調(diào)節(jié)，如板厚t，孔的半徑a，穿孔率p以及板與剛性面的距離d。現(xiàn)在市場上有做好的不同穿孔率的穿孔板，可以選擇不同的穿孔率和改變板與剛性面間距離d，來得到所需的共振頻率。
) J- R* f: v, _    需要注意的是穿孔板共振吸聲峰的形狀，它與共振結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的阻尼有關(guān)。見圖6b，阻尼小時，共振峰較尖銳,阻尼大時共振峰較為平緩。一般寧可選擇較為平緩的吸聲特性，以避免過強的吸聲頻率選擇性。板厚、孔徑小，阻尼較大。微穿孔板的穿孔直徑為0?8～1mm左右，所以阻尼大，吸收峰較為平緩，但因易積灰和不耐腐蝕，所以不少地方不宜采用。
    一般穿孔板厚度不大于5mm，穿孔直徑在6～10mm左右，這種情況下阻尼嫌小。要增加共振結(jié)構(gòu)的阻尼，需要在穿孔附近增加吸聲材料。參看圖6c，當聲波傳播經(jīng)過穿孔時， “ 聲線 ” 像流線那樣在孔中和孔附近比較密集，那里的 “ 流速 ” 大，即聲波的質(zhì)點振動速度大，吸聲材料產(chǎn)生最大的阻尼作用。我們很難將吸聲材料填塞到一個個孔中，所以往往在板的前面或后面貼一層吸聲材料(厚度為一個孔直徑時效率最高)來增加共振吸聲系統(tǒng)的阻尼，使吸收峰比較平緩。吸聲材料在穿孔板后面時，只起到共振吸聲的阻尼作用；若放在穿孔板前面，則同時兼有多孔性吸聲材料的吸聲功能。穿孔率p大于0?2時，一般不是共振吸聲結(jié)構(gòu)，僅僅作為多孔性吸聲材料的 “ 護面板 ” 。
4.隔聲材料
    不透氣的固體材料，對于空氣中傳播的聲波都有隔聲效果，隔聲效果的好壞最根本的一點是取決于材料單位面積的質(zhì)量。
    參看圖7，一個面積非常大的隔層，其單位面積質(zhì)量為ms，當聲波從左面垂直入射時，激發(fā)隔層作整體振動，此振動再向右面空間輻射聲波。以單位面積考慮，透射到右面空間的聲能與入射到隔層上的聲能之比稱透射系數(shù) τ 。定義無限大隔層材料的傳遞損失(也稱透射損失)tl：
    tl=101g1/ г (7)
0 t1 w* C9 }( z. X# s    上述簡單情況下可計算得到傳遞損失近似為：
+ L+ M* X5 h0 y! P    tl=20lg ω ms/2 ρ oco (db) (8)
    式中 ω=2πf 為圓頻率， ρ0 、c0為空氣的密度和聲波傳播速度。tl的大小表示材料的隔聲能力。(8)式的一個重要特點，即材料單位面積質(zhì)量增加一倍，則傳遞損失增加6db。這一隔聲的基本規(guī)律稱 “ 質(zhì)量定律 ” ，也就是說隔聲*重量。所以像磚墻、水泥墻或厚鋼板、鉛板等單位面積質(zhì)量大的材料，隔聲效果都比較好。
: j, {4 A2 [3 Z4 o# h2 Y+ F5 e    (8)式也表明，單層隔聲的高頻隔聲好，低頻差。頻率每提高一倍，傳遞損失就增加6db。
+ q0 U0 i4 F9 ?( z6 s& f    需要說明的是：傳遞損失tl是隔層面積為無限大時的理論 “ 隔聲量 ” ，作為一垛墻或樓板，它都有邊緣與其它建筑構(gòu)件連接，這時的 “ 隔聲量 ” 與(7)式所表示的傳遞損失有差別。既有因邊緣接近于固定而增大隔聲能力，也有作為邊緣固定的板振動有一定的共振頻率，使某些共振頻率點上隔聲效果降低的現(xiàn)象。而當作為兩相鄰房間之間的隔墻或樓板，因為兩室之間有多條傳聲(或振動)通道，這兩個房間之間的隔聲量(只能稱聲級差)更不能以該隔層的傳遞損失來代表。
    隔層材料在物理上有一定彈性，當聲波入射時便激發(fā)振動在隔層內(nèi)傳播。當聲波不是垂直入射，而是與隔層呈一角度 θ 入 射時，聲波波前依次到達隔層表面，而先到隔層的聲波激發(fā)隔層內(nèi)彎曲振動波沿隔層橫向傳播，若彎曲波傳播速度與空氣中聲波漸次到達隔層表面的行進速度一致 時，聲波便加強彎曲波的振動，這一現(xiàn)象稱吻合效應(yīng)。這時彎曲波振動的輻度特別大，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。產(chǎn)生吻合效 應(yīng)的頻率fc為：
    fc=co2/2 π sin2 θ [12 ρ (1- σ 2)/eh2]1/2 (9)
    式中 ρ 、 σ 、e分別為隔層材料的密度、泊松比和楊氏模量，h是隔層厚度。任意吻合頻率fc與聲波入射角 θ 有關(guān)。在大多數(shù)房間中的聲場都接近于混響聲場，到達隔層的入射角從0°到90°都有可能，因此吻合頻率出現(xiàn)在從掠入射( θ=90°) 的fc0開始的一個頻率范圍，也就是說吻合效應(yīng)使某一頻率范圍的隔聲效果變差。一般這一頻率范圍發(fā)生在中高頻。從質(zhì)量定律知道，中高頻隔聲量較大，除了內(nèi)阻尼很小的金屬板外，因吻合效應(yīng)使中高頻隔聲量降低的現(xiàn)象，不會引起很大的麻煩。
5.雙層隔聲結(jié)構(gòu)
+ d. {0 t. K' n; v0 D* y  n( g    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，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*增加隔層的質(zhì)量，例如增加墻的厚度，顯然不能行之有效，有時甚至是不可能的，如航空器上的隔聲結(jié)構(gòu)。這時解決的途徑主要是采用雙層以至多層隔聲結(jié)構(gòu)。
. f6 n! r; X+ f& g/ |$ P    雙層隔聲結(jié)構(gòu)模型見圖8，單位面積質(zhì)量分別為m1、m2，中間空氣層厚度為l。雙層結(jié)構(gòu)的傳遞損失可以進行理論計算，結(jié)果比較復(fù)雜，在不同頻率范圍可以得到不同的簡化表示，這里只作定性介紹。
: D' l; \# G* ]$ |) w) u    兩個隔層與中間空氣層組成一個共振系統(tǒng)，共振頻率為fr(m的單位為kg／m2，l的單位為m)：
9 n! e! Z" a2 ^0 z6 k    fr=60/√m1m2l/(m1+m2) (10)
    在此共振頻率附近，隔聲效果大為降低。不過對于重墻來說，此頻率已低于可聞頻率范圍。例如m1為半磚墻250kg／m2，m2為一磚墻500kg／m2，空氣層厚度0?5m，這時共振頻率在7hz左右。
/ Q5 a% u* m0 p    對于輕結(jié)構(gòu)雙層隔聲，共振頻率可能落在可聞頻率范圍內(nèi)，例如兩層鋁板分別為5?2kg／m2和2?6kg／m2，中間空氣層5cm，可計算出共振頻率約為200hz。這時應(yīng)在兩板間填塞阻尼材料，以抑制板的振動。一般若用薄鋼板做雙層隔聲結(jié)構(gòu)時，鋼板上都涂好阻尼層來抑制鋼板的振動。
+ T1 z" Y2 Z* q2 Z' a6 t! N1 }4 c    在共振頻率fr以下，雙層隔聲的效果如同沒有空氣層的一層(m1＋m2)的隔聲效果；在fr以上一段頻率范圍，雙層隔聲效果接近于兩個單層隔聲的傳遞損失之和；在更高的頻率，當空氣層厚度l為四分之一波長的奇數(shù)倍時，雙層隔聲效果相當于兩個單層的傳遞損失之和再加6db，l為波長的偶數(shù)倍時，雙層隔聲效果相當于兩個單層合在一起的傳遞損失再增加6db，在其它頻率，傳聲損失在這兩個值之間。所以在總體上，當頻率大于fr時，雙層隔聲結(jié)構(gòu)顯著地提高了隔聲效能。
    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。
+ L% _6 n$ W( C  g7 V; z　在設(shè)計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，使兩個隔層的振動連在一起，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，一定要用彈性構(gòu)件支撐或懸吊，同時注意需要分割的兩個空間之間，不能有縫或孔相通。 “ 漏氣 ” 就要漏聲，這是隔聲的實際問題。  

枯藤

2吸聲原理
  J# n2 J- d: i, R( B/ O纖 維多孔吸聲材料，如離心玻璃棉、巖棉、礦棉、植物纖維噴涂等，吸聲機理是材料內(nèi)部有大量微小的連通的孔隙，聲波沿著這些孔隙可以深入材料內(nèi)部，與材料發(fā)生 摩擦作用將聲能轉(zhuǎn)化為熱能。多孔吸聲材料的吸聲特性是隨著頻率的增高吸聲系數(shù)逐漸增大，這意味著低頻吸收沒有高頻吸收好。多孔材料吸聲的必要條件是 ： 材料有大量空隙，空隙之間互相連通，孔隙深入材料內(nèi)部。錯誤認識之一是認為表面粗糙的材料具有吸聲性能，其實不然，例如拉毛水泥、表面凸凹的石才基本不具 有吸聲能力。錯誤認識之二是認為材料內(nèi)部具有大量孔洞的材料，如聚苯、聚乙烯、閉孔聚氨脂等，具有良好的吸聲性能，事實上，這些材料由于內(nèi)部孔洞沒有連通 性，聲波不能深入材料內(nèi)部振動摩擦，因此吸聲系數(shù)很小。
與 墻面或天花存在空氣層的穿孔板，即使材料本身吸聲性能很差，這種結(jié)構(gòu)也具有吸聲性能，如穿孔的石膏板、木板、金屬板、甚至是狹縫吸聲磚等。這類吸聲被稱為 亥姆霍茲共振吸聲，吸聲原理類似于暖水瓶的聲共振，材料外部空間與內(nèi)部腔體通過窄的瓶頸連接，聲波入射時，在共振頻率上，頸部的空氣和內(nèi)部空間之間產(chǎn)生劇 烈的共振作用損耗了聲能。亥姆霍茲共振吸收的特點是只有在共振頻率上具有較大的吸聲系數(shù)。
薄膜或薄板與墻體或頂棚存在空腔時也能吸聲，如木板、金屬板做成的天花板或墻板等，這種結(jié)構(gòu)的吸聲機理是薄板共振吸聲。在共振頻率上，由于薄板劇烈振動而大量吸收聲能。薄板共振吸收大多在低頻具有較好的吸聲性能

枯藤

吸聲材料及吸聲結(jié)構(gòu)
" I# Z4 P9 t* B5 e( D# \
! a* |& z* e  p) r+ @2.1 離心玻璃棉
離心玻璃棉內(nèi)部纖維蓬松交錯，存在大量微小的孔隙，是典型的多孔性吸聲材料，具有良好的吸聲特性。離心玻璃棉可以制成墻板、天花板、空間吸聲體等，可以大量吸收房間內(nèi)的聲能，降低混響時間，減少室內(nèi)噪聲。
$ Y: d! o, V+ L* S5 l離心玻璃棉的吸聲特性不但與厚度和容重有關(guān)，也與罩面材料、結(jié)構(gòu)構(gòu)造等因素有關(guān)。在建筑應(yīng)用中還需同時兼顧造價、美觀、防火、防潮、粉塵、耐老化等多方面問題。
$ D' R( Y2 K5 N6 q% z. M   離 心玻璃棉屬于多孔吸聲材料，具有良好的吸聲性能。離心玻璃棉能夠吸聲的原因不是由于表面粗糙，而是因為具有大量的內(nèi)外連通的微小孔隙和孔洞。當聲波入射到 離心玻璃棉上時，聲波能順著孔隙進入材料內(nèi)部，引起空隙中空氣分子的振動。由于空氣的粘滯阻力和空氣分子與孔隙壁的摩擦，聲能轉(zhuǎn)化為熱能而損耗。
2 H( f$ ~7 q  n# _1 S   離 心玻璃棉對聲音中高頻有較好的吸聲性能。影響離心玻璃棉吸聲性能的主要因素是厚度、密度和空氣流阻等。密度是每立方米材料的重量。空氣流阻是單位厚度時材 料兩側(cè)空氣氣壓和空氣流速之比。空氣流阻是影響離心玻璃棉吸聲性能最重要的因素。流阻太小，說明材料稀疏，空氣振動容易穿過，吸聲性能下降；流阻太大，說 明材料密實，空氣振動難于傳入，吸聲性能亦下降。對于離心玻璃棉來講，吸聲性能存在最佳流阻。在實際工程中，測定空氣流阻比較困難，但可以通過厚度和容重 粗略估計和控制。1、隨著厚度增加，中低頻吸聲系數(shù)顯著地增加，但高頻變化不大（高頻吸收總是較大的）。2、厚度不變，容重增加，中低頻吸聲系數(shù)亦增加；但當容重增加到一定程度時，材料變得密實，流阻大于最佳流阻，吸聲系數(shù)反而下降。對于厚度超過5cm的容重為16Kg/m3的離心玻璃棉，低頻125Hz約為0.2，中高頻（>500Hz）的吸聲系數(shù)已經(jīng)接近于1了。當厚度由5cm繼續(xù)增大時，低頻的吸聲系數(shù)逐漸提高，當厚度大于1m以上時，低頻125Hz的吸聲系數(shù)也將接近于1。當厚度不變，容重增大時，離心玻璃棉的低頻吸聲系數(shù)也將不斷提高，當容重接近110kg/m3時吸聲性能達到最大值，50mm厚、頻率125Hz處接近0.6-0.7。容重超過120kg/m3時，吸聲性能反而下降，是因為材料變得致密，中高頻吸聲性能受到很大影響，當容重超過300kg/m3時，吸聲性能減小很多。建筑聲學(xué)中常用的吸聲玻璃棉的厚度有2.5cm、5cm、10cm，容重有16、24、32、48、80、96、112kg/m3。通常使用5cm厚，12-48kg/m3的離心玻璃棉。
2 W1 M: {, i, z' w9 w, a離心玻璃棉的吸聲性能還與安裝條件有著密切的關(guān)系。當玻璃棉板背后有空氣層時，與相同厚度無空氣層的玻璃棉板吸聲效果類似。尤其是中低頻吸聲性能比材料實貼在硬底面上會有較大提高，吸聲系數(shù)將隨空氣層的厚度增加而增加，但增加到一定值后效果就不明顯了。
' P4 A, {& a" _% o  g, v使用不同容重的玻璃棉疊和在一起，形成容重逐漸增大的形式，可以獲得更大的吸聲效果。例如將一層2.5cm厚24kg/m3的棉板與一層2.5cm厚32kg/m3的棉板疊和在一起的吸聲效果要好于一層5cm厚32kg/m3的棉板。將24kg/m3的玻璃棉板制成1m長的斷面為三角型的尖劈，材料面密度逐漸增大，平均吸聲系數(shù)可接近于1。
離心玻璃棉在建筑使用中，表面往往要附加有一定透聲作用的飾面，如小于0.5mm的 塑料薄膜、金屬網(wǎng)、窗紗、防火布、玻璃絲布等，基本可以保持原來的吸聲特性。離心玻璃棉具有防火、保溫、易于切割等優(yōu)良特性，是建筑吸聲最常用的材料之 一。但是由于離心玻璃棉表面無裝飾性，而且會有纖維灑落，因此必須制成各種吸聲構(gòu)件隱蔽使用。最常使用也是造價最低廉的構(gòu)造是穿孔紙面石膏板的吊頂或做成 內(nèi)填離心玻璃棉的穿孔板墻面，穿孔率大于20%時，基本能夠完全發(fā)揮出離心玻璃棉的吸聲性能。為了防止玻璃棉纖維灑出，需要在穿孔板背后附一層無紡布、桑皮紙等透聲織物，或使用玻璃布、塑料薄膜等包裹玻璃棉。與穿孔紙面石膏板類似的面板還有穿孔金屬板（如鋁板）、穿孔木板、穿孔纖維水泥板、穿孔礦棉板等。
玻璃棉板經(jīng)過處理后可以制成吸聲吊頂板或吸聲墻板。一般常見將80-120kg/m3的玻璃棉板周邊經(jīng)膠水固化處理后外包防火透聲織物形成既美觀又方便安裝的吸聲墻板，常見尺寸為1.2m×1.2m、1.2m×0.6m、0.6m×0.6m，厚度2.5cm或5cm。也有在110Kg/m3的玻璃棉的表面上直接噴刷透聲裝飾材料形成的吸聲吊頂板。無論是玻璃棉吸聲墻板還是吸聲吊頂板，都需要使用高容重的玻璃棉，并經(jīng)過一定的強化處理，以防止板材變形或過于松軟。這一類的建筑材料既有良好的裝飾性又保留了離心玻璃棉良好的吸聲特性，降噪系數(shù)NRC一般可以達到0.85以上。
0 N+ A0 ]* }7 _0 }在體育館、車間等大空間內(nèi)，為了吸聲降噪，常常使用以離心玻璃棉為主要吸聲材料的吸聲體。吸聲體可以根據(jù)要求制成板狀、柱狀、錐體或其他異型體。吸聲體內(nèi)部填充離心玻璃棉，表面使用透聲面層包裹。由于吸聲體有多個表面吸聲，吸聲效率很高。
& e1 l+ i/ o, p3 M2 z5 n3 v! ^" |在道路隔聲屏障中，為了防止噪聲反射，需要在面向車輛一側(cè)采取吸聲措施，往往也使用離心玻璃棉作為填充材料、面層為穿孔金屬板的屏障板。為了防止玻璃棉在室外吸水受潮，有時會使用PVC或塑料薄膜包裹。
2 b3 a" {) d: h8 ^; c
2 E! [: X- Z/ B1 x2.2  紙面穿孔石膏板
$ }4 k' k" c, n; r1 A- `* N紙面穿孔石膏板常用于建筑裝飾吸聲。紙面石膏板本身并不具有良好的吸聲性能，但穿孔后并安裝成帶有一定后空腔的吊頂或貼面墻則可形成“亥姆霍茲共振”吸聲結(jié)構(gòu)，因而獲得較大的吸聲能力。這種紙面穿孔吸聲結(jié)構(gòu)廣泛地應(yīng)用于廳堂音質(zhì)及吸聲降噪等聲學(xué)工程中。
石 膏板穿孔后，石膏板上的小孔與石膏板自身及原建筑結(jié)構(gòu)的面層形成了共振腔體，聲音與穿孔石膏板發(fā)生作用后，圓孔處的空氣柱產(chǎn)生強烈的共振，空氣分子與石膏 板孔壁劇烈摩擦，從而大量地消耗聲音能量，進行吸聲。這是穿孔紙面石膏板“亥姆霍茲共振”吸聲的基本原理。穿孔紙面石膏板吸聲對聲音頻率具有一定選擇性， 吸聲頻率特性曲線呈山峰形，當聲音頻率與共振頻率接近時，吸聲系數(shù)大；當聲音頻率遠離共振頻率時，吸聲系數(shù)小。如果在紙面穿孔石膏板背覆一層桑皮紙或薄吸 聲氈時，空氣分子在共振時的摩擦阻力增大，各個頻率的吸聲性能都將有明顯提高，這就是人們常常在穿孔紙面石膏板后覆一層桑皮紙或薄吸聲氈增加吸聲的原因。
/ k! q4 w& E7 V5 o. P影響紙面穿孔石膏板吸聲性能的主要因素是穿孔率和后空腔大小，穿孔孔徑、石膏板的厚度等對吸聲性能影響較小。穿孔率從2%到15%之 間逐漸增大時，孔占的表面積增大，空氣分子進入共振腔體參與共振的幾率增加，吸聲能力增大，若后空腔內(nèi)放入吸聲材料，吸聲更強烈。穿孔率會影響共振頻率， 穿孔率增大，共振頻率將向高頻偏移，偏移量與穿孔率的開根號成正比。穿孔率增大，吸聲頻率特性曲線的“山峰”將向右側(cè)（高頻）移動，且“山峰”形態(tài)整體趨 于抬高，平均吸聲系數(shù)增加。增大穿孔率可以提高吸聲性能，但因石膏板強度的限制，一般穿孔率在2%-15%的范圍。
4 c0 v. K$ _- k2 I. L當 后空腔增大時，共振腔內(nèi)的空氣分子數(shù)量增多，共振時參與消耗聲能的空氣分子數(shù)增多，吸聲性能增加。改變后空腔大小是常用的調(diào)節(jié)穿孔石膏板吸聲系數(shù)的方法。 后空腔大小會影響共振頻率，空腔增大，共振頻率將向低頻偏移，偏移量與空腔深度的開根號成反比，吸聲頻率特性曲線的“山峰”將向左（低頻）移動，“山峰” 形態(tài)整體趨于抬高，平均吸聲系數(shù)變大。但當空腔深度過大時，空腔內(nèi)“空氣彈簧”效果減弱，吸聲性能下降，一般情況空腔深度在5-50cm以內(nèi)為宜。
在通常范圍內(nèi)，穿孔孔徑大小一般是3-10mm，石膏板厚度一般是9.5mm、12mm或15mm， 這些因素較多地影響共振頻率的高低，對穿孔紙面石膏板平均吸聲性能的影響很小。孔徑增大或厚度增加，共振頻率將向低頻偏移，偏移量與孔徑或厚度的開根號成 反比，吸聲頻率特性曲線的“山峰”將向左（低頻）移動，“山峰”形態(tài)基本保持不變，因此平均吸聲系數(shù)基本不變。根據(jù)實驗，孔徑大小或石膏板厚度的改變，平 均吸聲系數(shù)基本無大的變化，一般在10%以內(nèi)，共振頻率的改變也只在一到兩個1/3倍頻程的范圍內(nèi)。在降噪實際工程中孔徑和板厚的選取主要根據(jù)應(yīng)用場合所需的強度確定，孔徑選3-10mm，板厚選9-15mm均可，不同的板厚或孔徑基本可以忽略對吸聲性能的影響。
+ q. y% U  v5 ^+ A$ l1 ?
2.3 其他常用吸聲材料
與離心玻璃棉類似的多孔纖維吸聲材料還有巖棉、礦棉板、開孔聚阻燃氨脂、纖維素噴涂、吸聲簾幕等。巖棉是玄武巖熔化后甩拉而成，纖維直徑一般在10μ左右，離心玻璃棉是玻璃熔化后甩拉形成，纖維直徑更細，一般在6μ以下，因此巖棉容重往往比離心玻璃棉大。巖棉的吸聲性能和離心玻璃棉接近，5cm厚的容重80kg/m3的巖棉與24kg/m3的離心玻璃棉吸聲性能相當，NRC大約0.95左右。礦棉板是高爐礦渣經(jīng)熔化噴吹形成纖維，再烘干成型成為板材，厚度一般在12-18mm，NRC在0.3-0.4，常作為吊頂天花使用。阻燃聚氨脂是一種軟性泡沫材料，分為開孔和閉孔兩種，開孔型泡孔之間相互連通，彈性好，吸聲性能好，常用于劇場吸聲座椅內(nèi)膽或隔聲罩內(nèi)襯，50cm厚容重40kg/m3時NRC約 0.5-0.6；閉孔型泡孔封閉，不吸聲，常用于保溫或防水密封材料。纖維素噴涂材料是將纖維吸聲材料與水、膠混合后在天花或墻壁上噴涂而成，施工簡便，常適用于改造或面層復(fù)雜工程的施工，代表性材料有K13，在硬壁上噴涂2.5cm厚的K13，NRC可達到0.75。厚重多皺的經(jīng)防火處理的簾幕也常用于建筑吸聲，因簾幕便于拉開和閉合，常用于可變吸聲。將巖棉或玻璃棉做成1m長左右的尖劈狀可以形成強吸聲結(jié)構(gòu)，各頻率的吸聲系數(shù)可達0.99，是吸聲性能最強的結(jié)構(gòu)，常用于消聲實驗室或車間強吸聲降噪。
& |0 L2 y; _" d( v    與 穿孔紙面石膏板類似的穿孔共振吸聲結(jié)構(gòu)還有水泥穿孔板、木穿孔板、金屬穿孔板等。水泥和木穿孔板的吸聲性能接近于穿孔紙面石膏板，水泥穿孔板造價低，但裝 飾性差，常用于機房、地下室等吸聲；木穿孔板美觀，裝飾性好，但防火、防水性能差，價格高，常用于廳堂吸聲裝修。金屬穿孔板常用做吸聲吊頂，或吸聲墻面， 穿孔率可高達35%，后空20cm以上，內(nèi)填玻璃棉、巖棉，NRC可達到0.99。在穿孔板后貼一層吸聲紙或吸聲氈能提高孔的共振摩擦效率，大大提高吸聲性能。在板厚小于1mm的薄金屬板上穿直徑小于1.0mm的微孔，形成微穿孔吸聲板。微穿孔板比普通穿孔板吸聲系數(shù)高，吸聲頻帶寬，一般穿孔率在1%-2%，后部無須襯多孔吸聲材料。

枯藤

隔音材料的成分結(jié)構(gòu)概述
隔音是指通過某種物品把聲音或噪音隔絕、隔斷、分離等，因此就需要隔音材料。材料一側(cè)的入射聲能與另一側(cè)的透射聲能相關(guān)的分貝數(shù)就是該材料的隔音量，通常以符號R（dB）表示。
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% c8 [2 L3 `2 E( u4 b& O7 q　　隔音材料或構(gòu)件，會因使用場合不
$ R3 ~) G3 B5 E3 r, g隔音是指通過某種物品把聲音或噪音隔絕、隔斷、分離等，因此就需要隔音材料。材料一側(cè)的入射聲能與另一側(cè)的透射聲能相關(guān)的分貝數(shù)就是該材料的隔音量，通常以符號R（dB）表示。
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　　隔音材料或構(gòu)件，會因使用場合不同，測試方法不同而得出的隔音效果不同。對于隔音材料，要減弱透射聲能，阻擋聲音的傳播，就不能如同吸音材料那樣多孔、疏松、透氣,相反它的材質(zhì)應(yīng)該是重而密實的，如鋼板、鉛板、磚墻等一類材料。

( ~; R& b6 n( \! i# G# M　　隔音材料材質(zhì)的要求是密實無孔隙或縫隙；有較大的重量。由于這類隔音材料密實,難于吸收和透過聲能而反射能強，所以它的吸音性能差。隔音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,其隔音量用分貝的計量方法表示。
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　凡是能用來阻斷噪音的材料，統(tǒng)稱為隔音材料。隔音材料五花八門，日常人們比較常見的有實心磚塊、鋼筋混泥土墻、木版、石膏板、鐵板、隔音氈、纖維板等 等。 嚴格意義上說，幾乎所有的材料都具有隔音作用，其區(qū)別就是不同材料間隔音量的大小不同而已。同一種材料，由于面密度不同，其隔音量存在比較大的變化。 隔音量遵循質(zhì)量定律原則，就是隔音材料的單位密集面密度越大，隔音量就越大，面密度與隔音量成正比關(guān)系。 隔音材料在物理上有一定彈性，當聲波入射時便激發(fā)振動在隔層內(nèi)傳播。當聲波不是垂直入射，而是與隔層呈一角度 θ 入射時，聲波波前依次到達隔層表面，而先到隔層的聲波激發(fā)隔層內(nèi)彎曲振動波沿隔層橫向傳播，若彎曲波傳播速度與空氣中聲波漸次到達隔層表面的行進速度一致 時，聲波便加強彎曲波的振動，這一現(xiàn)象稱吻合效應(yīng)。這時彎曲波振動的輻度特別大，并向另一面空氣中輻射聲波的能量也特別大，從而降低隔音效果。產(chǎn)生吻合效 應(yīng)的頻率fc為： fc=co2/2 π sin2 θ [12 ρ (1- σ 2)/eh2]1/2 式中 ρ 、 σ 、e分別為隔層材料的密度、泊松比和楊氏模量，h是隔層厚度。任意吻合頻率fc與聲波入射角 θ 有關(guān)。在大多數(shù)房間中的聲場都接近于混響聲場，到達隔層的入射角從0°到90°都有可能，因此吻合頻率出現(xiàn)在從掠入射( θ=90°) 的fc0開始的一個頻率范圍，也就是說吻合效應(yīng)使某一頻率范圍的隔音效果變差。一般這一頻率范圍發(fā)生在中高頻。從質(zhì)量定律知道，中高頻隔音量較大，除了內(nèi) 阻尼很小的金屬板外，因吻合效應(yīng)使中高頻隔音量降低的現(xiàn)象，不會引起很大的麻煩。
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6 j( y. B8 L& p2 y) g0 v- n- R　　不透氣的固體材料，對于空氣中傳播的聲波都有隔音效果，隔音效果的好壞最根本的一點是取決于材料單位面積的質(zhì)量。

　　一個面積非常大的隔層，其單位面積質(zhì)量為ms，當聲波從左面垂直入射時，激發(fā)隔層作整體振動，此振動再向右面空間輻射聲波。以單位面積考慮，透射到右面空間的聲能與入射到隔層上的聲能之比稱透射系數(shù) τ 。定義無限大隔層材料的傳遞損失(也稱透射損失)tl：

　　tl=101g1/ г (7)

　　上述簡單情況下可計算得到傳遞損失近似為：

1 U/ T/ A: H# R& l! S7 ]4 G　　tl=20lg ω ms/2 ρ oco (db) (8)
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. I; X; h7 h) x2 i* r0 o　　式中 ω=2πf 為圓頻率， ρ0 、c0為空氣的密度和聲波傳播速度。tl的大小表示材料的隔音能力。(8)式的一個重要特點，即材料單位面積質(zhì)量增加一倍，則傳遞損失增加6db。這一隔 音的基本規(guī)律稱 “ 質(zhì)量定律 ” ，也就是說隔音靠重量。所以像磚墻、水泥墻或厚鋼板、鉛板等單位面積質(zhì)量大的材料，隔音效果都比較好。

　　(8)式也表明，單層隔音的高頻隔音好，低頻差。頻率每提高一倍，傳遞損失就增加6db。
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) Q1 J2 I1 o! C( ~& `2 r. Z　　需要說明的是：傳遞損失tl是隔層面積為無限大時的理論 “ 隔音量 ” ，作為一垛墻或樓板，它都有邊緣與其它建筑構(gòu)件連接，這時的 “ 隔音量 ” 與(7)式所表示的傳遞損失有差別。既有因邊緣接近于固定而增大隔音能力，也有作為邊緣固定的板振動有一定的共振頻率，使某些共振頻率點上隔音效果降低的 現(xiàn)象。而當作為兩相鄰房間之間的隔墻或樓板，因為兩室之間有多條傳聲(或振動)通道，這兩個房間之間的隔音量(只能稱聲級差)更不能以該隔層的傳遞損失來 代表。
　　隔音材料在物理上有一定彈性，當聲波入射時便激發(fā)振動在隔層內(nèi)傳播。當聲波不是垂直入射，而是與隔層呈一角度 θ 入射時，聲波波前依次到達隔層表面，而先到隔層的聲波激發(fā)隔層內(nèi)彎曲振動波沿隔層橫向傳播，若彎曲波傳播速度與空氣中聲波漸次到達隔層表面的行進速度一致 時，聲波便加強彎曲波的振動，這一現(xiàn)象稱吻合效應(yīng)。這時彎曲波振動的輻度特別大，并向另一面空氣中輻射聲波的能量也特別大，從而降低隔音效果。產(chǎn)生吻合效 應(yīng)的頻率fc為：

　　fc=co2/2 π sin2 θ [12 ρ (1- σ 2)/eh2]1/2 (9)
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' a  k% D4 D$ D; S' \' F　　式中 ρ 、 σ 、e分別為隔層材料的密度、泊松比和楊氏模量，h是隔層厚度。任意吻合頻率fc與聲波入射角 θ 有關(guān)。在大多數(shù)房間中的聲場都接近于混響聲場，到達隔層的入射角從0°到90°都有可能，因此吻合頻率出現(xiàn)在從掠入射( θ=90°) 的fc0開始的一個頻率范圍，也就是說吻合效應(yīng)使某一頻率范圍的隔音效果變差。一般這一頻率范圍發(fā)生在中高頻。從質(zhì)量定律知道，中高頻隔音量較大，除了內(nèi) 阻尼很小的金屬板外，因吻合效應(yīng)使中高頻隔音量降低的現(xiàn)象，不會引起很大的麻煩。
隔音是指通過某種物品把聲音或噪音隔絕、隔斷、分離等，因此就需要隔音材料。材料一側(cè)的入射聲能與另一側(cè)的透射聲能相關(guān)的分貝數(shù)就是該材料的隔音量，通常以符號R（dB）表示。

' N6 z. Q$ l- v$ n. w　　隔音材料或構(gòu)件，會因使用場合不
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1 D3 X2 M2 B2 R　　雙層隔音結(jié)構(gòu)

　　根據(jù)質(zhì)量定律，頻率降低一半，傳遞損失要降6db；而要提高隔音效果時，質(zhì)量增加一倍，傳遞損失增加6db。在這一定律支配下，若要顯著地提高隔音能 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，有時甚至是不可能的，如航空器上的隔音結(jié)構(gòu)。這時解決的途徑主要是采用雙層以至多層隔音結(jié) 構(gòu)。
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1 i. }- w& Y( s2 o# w) c- y　　雙層隔音結(jié)構(gòu)，單位面積質(zhì)量分別為m1、m2，中間空氣層厚度為l。雙層結(jié)構(gòu)的傳遞損失可以進行理論計算，結(jié)果比較復(fù)雜，在不同頻率范圍可以得到不同的簡化表示，這里只作定性介紹。
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　　兩個隔層與中間空氣層組成一個共振系統(tǒng)，共振頻率為fr(m的單位為kg／m2，l的單位為m)：
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　　fr=60/√m1m2l/(m1+m2) (10)

　　在此共振頻率附近，隔音效果大為降低。不過對于重墻來說，此頻率已低于可聞頻率范圍。例如m1為半磚墻250kg／m2，m2為一磚墻500kg／m2，空氣層厚度0?5m，這時共振頻率在7hz左右。
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　　對于輕結(jié)構(gòu)雙層隔音，共振頻率可能落在可聞頻率范圍內(nèi)，例如兩層鋁板分別為5?2kg／m2和2?6kg／m2，中間空氣層5cm，可計算出共振頻率 約為200hz。這時應(yīng)在兩板間填塞阻尼材料，以抑制板的振動。一般若用薄鋼板做雙層隔音結(jié)構(gòu)時，鋼板上都涂好阻尼層來抑制鋼板的振動。

　　在共振頻率fr以下，雙層隔音的效果如同沒有空氣層的一層(m1＋m2)的隔音效果；在fr以上一段頻率范圍，雙層隔音效果接近于兩個單層隔音的傳遞 損失之和；在更高的頻率，當空氣層厚度l為四分之一波長的奇數(shù)倍時，雙層隔音效果相當于兩個單層的傳遞損失之和再加6db，l為波長的偶數(shù)倍時，雙層隔音 效果相當于兩個單層合在一起的傳遞損失再增加6db，在其它頻率，傳聲損失在這兩個值之間。所以在總體上，當頻率大于fr時，雙層隔音結(jié)構(gòu)顯著地提高了隔 音效能。

　　一般雙層隔音結(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。
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" i. r( H# I( @* }) B8 `/ R; ]6 m　　在設(shè)計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，使兩個隔層的振動連在一起，隔音量便大為降低。尤其是雙層輕結(jié)構(gòu)隔音，相互之間必須相互支撐或連接時，一 定要用彈性構(gòu)件支撐或懸吊，同時注意需要分割的兩個空間之間，不能有縫或孔相通。“漏氣”就要漏聲，這是隔音的實際問題。

5 `+ J. I4 N% R7 }' N  k生產(chǎn)工藝：
　　通過分切、涂膠、裁剪，模壓等深加工方法。制造各種規(guī)格，異形規(guī)格，滿足廳堂裝飾設(shè)計，家電質(zhì)檢，儀器測試、汽車制模等行業(yè)廠家或其它配套企業(yè)的需 求，根據(jù)用戶需要開發(fā)不同規(guī)格型號隔音材料，隔音材料具有密實、質(zhì)重、阻尼性強、高彈性、耐水性、耐候性佳、耐油性、阻燃性好的結(jié)構(gòu)特征。