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[声学技术] 声学课堂-03:视听影音室吸声基本知识

2021-7-15 09:14:00 1121 0 |只看大图 回帖奖励 |倒序浏览 |阅读模式

小落叶 帖主

2021-7-15 09:14:00

                                                                                                   
6 K* K8 o% e" w6 K9 i2 k01共振吸声结构是若何吸声的?6 D  G# }; W3 f$ d( q& L
亥姆霍兹共振器是一种典型的共振吸声结构,它由一个容积为V的空腔和与外界连通的颈管组成,如图2-4所示。
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每一个共振器都有一个由其尺寸牢固的固有频次,其吸声机理与多孔材料一样是把声能经过黏滞磨擦转换热能而消耗。分歧的是共振吸声结构是操纵共振器的特点,即当入射声波的频次即是吸声结构的固有频次时,就会发生共振,这时颈管内空气振动的速度到达最大值。当入射声波频次逐步偏离共振频次,振速就响应地逐步减小,由于磨擦消耗的声能Wa和振速的平方成反比,可暗示为:

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式中   u——颈管中空气振速,m/s;
          Ra——声阻。
对于一定声阻来说,振速越大,消耗的声能也就越大。共振时振速最大,是以其吸声系数也就最大。
值得指出,共振时速度到达最大值,现实上指的是颈管四周的空气速度到达最大值,而在空腔内的均匀速度接近于零。一般的共振器颈管自己的声阻是比力小的,需要外加多孔材料,如织物纤维材料以增加其声阻,而且这些增加声阻的材料应安插在速度最大的地刚刚能起到最好的吸声结果。假如把增加声阻的多孔材料放在速度为零的地方,则毫无吸声结果。是以,吸声材料应放在共振颈管四周,吸声结果最好。假如把多孔吸声材料贴在空腔后壁,因这个地方速度为零,是以不起吸声感化。一样,假如把多孔吸声材料添补空腔的后半部分,这样不但不能增加共振器的吸声结果,反而会把原本的共振吸声结果下降。

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共振器的吸声特点是在共振时其吸声系数最大,吸声系数随偏离共振频次而急剧减小,一般吸声频次范围比力窄。在颈管四周增加多孔材料后能使吸声系数偏离共振频次而较缓慢减小,即把共振吸声频次范围扩宽,但共振时最大的吸声系数会有所下降。

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单个共振器的固有频次或共振频次fr取决于颈管的长度l、面积S及空腔容积V,可用下式计较:

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式中  C——空气中声速,m/s。
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穿孔板离后背墙面一定间隔(空腔)安装,每个孔与厥前面响应的空腔容积相当于一个共振器,是以穿孔板现实上是由很多个共振器组成的吸声结构(图2-5所示),

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其吸声道理与单个共振器不异。假如把穿孔面积S与板的面积S0之比称为穿孔率σ,空腔深度为D,孔径为α,板厚为l,板的有用厚度为le=l+0.8α,其共振频次的计较式可暗示为:

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穿孔板的孔型除了圆孔外,常用的还有长方形、菱形等,其共振频次的计较是不异的。
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* k# D- Y. r" Y2 j( k# I) ?穿孔板一般由两种用处,当穿孔率较小时,主如果作为共振吸声结构;当穿孔率较大时,主如果作为多孔吸声材料的庇护和装潢材料。. z6 a7 e: N: R

. E, \5 P9 {2 c5 q9 A4 t

7 w( i9 l- C$ N, k% ^7 K  e油毡、帆布、人造革、塑料膜、金属膜等具有不透气、柔嫩、受张拉时有一定弹性的特点,这些薄膜材料可与厥后背空气层组成一个共振系统。而三夹板、纤维板、石膏板、FC板等板材,当安装牢固在龙骨上与厥后背封锁的空腔也组成一个共振系统。膜和板的共振吸声结构如图2-6所示:
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薄膜吸声结构的共振频次可按下式计较:
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式中  ρ0——空气密度,kg/m3;. W) Q  _& ?4 x  Q  Q: ]
          C——空气中声速,m/s;! Z3 M4 k+ Z+ }
          m——膜的面密度,kg/㎡
1 z+ k( f; K" ~& h) {' S9 M          D——膜的空腔深度,m。- ]: P1 M4 C6 K! H* C- e+ l

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$ L0 p+ ^/ k& f  V* s4 W
薄板吸声结构的共振频次可按下式计较:9 h, U2 ~* I/ U
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式中  ρ0——空气密度,kg/m3;
          C——空气中声速,m/s;
          m——膜的面密度,kg/㎡
          D——膜的空腔深度,m。
          K——结构的刚度系数,kg/(㎡·s2)。
K与板的弹性、骨架结构及安装条件等有关。一般说来,对同一材料,板越薄,龙骨间距越大,K值就越小;反之,板越厚,龙骨间距越小,K值就越大。2 Z4 \5 S& E( E3 b$ ?

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* R/ ]8 h. R. s8 Z* f7 z( I0 z
当入射声波的频次与膜和板的吸声结构的牢固频次相称时,就会使结构发生共振,膜和板在共振时会由于振动消耗大量声能,从而起到了吸声感化。
共振吸声结构一般斟酌吸声低频,而多孔吸声材料低频吸声系数较小,中高频吸声系数较高。它们在吸声性能上具有互补感化。
应当留意的是不管穿孔板还是薄膜和薄板,假如与前面的壁面贴实,即没空腔时,就不能构成共振系统,是以也就没有什么吸声结果。
1 S* Q4 G$ @8 ^# H) p* u/ M
02多孔材料的流阻对吸声有什么影响?& c! R/ t1 l8 _  |  V
多孔材料的特征之一是具有一定的透气性,它可以用流阻来暗示。流阻是气畅经过材料空地中的阻力。在稳定的气流状态下,材料双方的压差与经过材料的气流速度之比,可以用下式暗示:

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式中  R——流阻,N●s/m3;
        P1,P2——材料双方的压强,N/㎡;
        v——气流线速度,m/s。
假如材料的厚度为d,单元厚度的流阻称为流阻率,用r暗示:
r=R/d

% \7 K. W, c% ]- T  D
多孔材料流阻对吸声性能的影响如图2-7所示。对于低流阻材料,低频段的吸声系数很低,且随频次的升高而逐步进步,并有一个吸收峰值。跨越吸收峰后则随频次的升高而有升沉。高流阻材料与低流阻材料相比,中高频段的吸声系数明显下降,吸声系数较低,吸声频次曲线比力平展,仅低频的吸声系数有所进步。是以,从吸声的概念对于一定厚度的多孔材料,均有一个响应的最好流阻值,太高和太低的流阻值都没法使材料获得杰出的吸声性能。阻流的测试比吸声系数简单,工场能经过对材料流阻的测试来控制产物的吸声性能。

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实在流阻又与材料的孔隙有关,具有不异孔隙率(材料孔隙的体积与材料表观体积之比)的材料,孔隙尺寸越大,流阻越小,孔隙尺寸越小,流阻越大。而且还与孔隙构造结构有关,孔隙比力畅达的材料流阻比力小,孔隙比力迂回盘曲的材料流阻比力大7 f+ e$ U9 m9 b6 R: O9 L

/ o# q  d0 N2 O, I. J* e. N03多孔材料的密度对吸声有什么影响?
& x1 s5 a$ L* B- {; B7 B. n
对于多孔材料来说,一般密度大时,孔隙率较小,材料较密实;反之密度小时,孔隙率较大,材料比力疏松,是以,密度的巨细对吸声性能会有一定的影响。例如厚度50mm,纤维直径13-15μm,贴实(无空腔)安装,沥青玻璃棉毡(沥青含量2%-5%)和树脂玻璃棉毡(树脂含量5%-9%),密度100kg/m3、150kg/m3和200kg/m3,驻波管法(正入射)实测的吸声系数如表2-3和表2-4所示,厚度50mm,密度24kg/m3、32kg/m3、40kg/m3和48kg/m3,贴实安装,离心玻璃棉板混响室法(无规入射)实测的吸声系数如表2-5所示。
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大量尝试成果表白,各类密度玻璃棉响应的均匀吸声系数变化不大。但吸声的频次特征是有变化的,出格是250Hz以下的低频段,玻璃棉的吸声系数随密度的增加而进步,一般增加多孔材料密度,可进步低频的吸声性能。

, N8 Z% N& z9 ^5 |+ g04多孔材料的厚度对吸声有什么影响?) O, e3 h9 d/ r& k# P. w
多孔材料低频的吸声系数一般都比力低,增加厚度可以进步材料低频的吸声性能。如密度为32kg/m3的离心玻璃棉板,厚度为25mm、50mm和100mm贴实安装时,混响室法实测的吸声频次特征如图2-8所示。图示成果表白,吸声系数随厚度的增加而进步,出格是低频吸声系数的进步加倍明显,所以一般增加厚度可以扩大材料在低频的吸声性能。
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# w) @% n& N6 r' b, b
( ]' G$ W8 a% ?
常见声学材料
吊顶材料保举:
◇ATTC中高频吸声板(明架、暗架、跌级)
◇ATTS中高频吸声板(悬挂、垂吊)
◇负离子健康板(明架、跌级)
◇ATTM中高频无缝吸声板(大面积无缝平铺)
$ s7 M: r* m, q* k, O
墙面材料保举:
◇柯菱板(干净、抗菌、护墙)
◇ATT全频吸声板(吸声、降噪)
◇IES隔声板(房间隔音)
               
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