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[声学技术] 声学课堂-02:视听影音室吸声基本知识

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发表于 2021年07月15日 09:17 12810 2 来源:视听声学> 声学技术 |只看大图 回帖奖励 |倒序浏览 |

小落叶 帖主

2021-7-15 09:17

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何谓吸声材料

声波在媒质传播过程中使声能产生的衰减现象称为吸声。任何材料和物体特别是建筑室内的表面装饰材料,由于它的多孔性或薄膜和薄板的共振作用,对入射声波一般都有吸声作用,因此把具有较大吸声效果的材料或结构称为吸声材料或吸声结构。在进行厅堂音质设计时,比如影剧院的混响时间的计算,厅内的各种表面装饰材料,窗帘、地毯、幕布、座椅、观众、风口、灯光口等的吸声都要考虑。其中有些材料和物体的吸声作用是相当大的。如沙发椅及观众。因此材料不能完全按吸声的性能划分。特别是把吸声系数大于0.2的材料称为吸声材料是不确切的。应该是根据建筑声学用途具有较好吸声作用而生产制作安装的结构称为吸声材料或吸声结构,如吸声玻璃棉、吸声泡沫塑料等。

何谓材料的吸声系数

声波在传播过程中除了空气的吸声外,当入射到材料表面,总会发生一部分声波被反射,一部分声波被吸收(包括经过物体通过的声波)的现象。吸声系数是指声波入射到材料表面时,其能量被吸收的百分数,即被吸收的声能与入射的声能之比,即:α=(Eα+Eτ)/Ei=1-Er/Ei吸声系数是评定材料吸声作用的主要指标,吸声系数越大,材料的吸声性能越好;反之,吸声系数越小,材料的吸声性能越差。一般把吸声系数α>0.2的材料称为吸声材料。

对于吸声系数α>0.8的材料称为强吸声材料或高效吸声材料。如果声波入射到毫无反射的材料表面时,入射声能几乎全部被材料吸声,这时反射声能为零,吸声系数α=1,该材料称为全吸收材料,如吸声尖劈,它是一种近似的全吸声材料。如果声波入射到坚硬光滑的材料表面,声波几乎全部被反射,即几乎不存在吸收,吸声系数α=0,如粉光的混凝土、大理石、花岗岩等,这类材料是近似于全反射材料。

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▲吸声尖劈装饰的录音棚  
▲大理石装饰的酒店厅堂
吸声系数与入射声波的方向有关,也和声波的频率有关。声波入射到材料表面的方向大致可分为:正入射、斜入射、无规律入射。

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声波与吸声材料表面法线呈θ角斜向入射,其吸声系数称为斜入射吸声系数,用αθ表示。(一般用于理论研究)声波与吸声材料表面垂直入射,其吸声系数被称为垂直入射吸声系数,又称法向入射或正入射吸声系数,用α0表示。这种吸声系数采用驻波管进行测量,因此又称驻波管法吸声系数。无规入射吸声系数采用混响室测量,因此又称混响室法吸声系数,用αR表示。在声学工程的设计计算如厅堂音质混响时间的计算以及噪声控制工程的吸声降噪计算都应采用混响室法的吸声系数。它还用于材料吸声性能的等级评定,国家标准也规定以混响室法吸声系数作为划分依据。吸声系数与声波的频率有关,同一材料不同频率的吸声系数是不一样的。

何谓平均吸声系数

由于材料的吸声系数和频率有关,不同频率的吸声系数是不一样的。根据吸声系数测量规范规定的测试频率范围1倍频程是从125~4000Hz,共有6个频带的测试吸声系数,1/3倍频程是从100~5000Hz,共18个频带的测试吸声系数。但是数据太多,不便比较,为了简化就采用对频带的吸声系数取算术平均,称为平均吸声系数。如果各频带的吸声系数分别为α1、α2、α3、、、αn,则平均吸声系数为:

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何谓降噪系数

降噪系数和平均吸声系数一样,也是材料吸声性能的一个单值评价量,它比平均吸声系数更加简化,为250Hz、500Hz、1000Hz、2000Hz四个倍频带吸声系数的平均值,以0.05为最小倍数,其末位数修约为0或5,用NRC表示,写成:

8138c977feadef0c1265dada6ed886ff.png 我国1997年制定的《建筑吸声产品的吸声性能分级》国家标准(GB/T16731),该标准规定的吸声性能等级是根据材料刚性壁面(无空腔)混响室法吸声系数计算降噪系数NRC的大小来划分的。Ⅰ级NRC>0.80;Ⅱ级0.80>NRC≥0.60;Ⅲ级0.60>NRC≥0.40;Ⅳ级0.40>NRC≥0.20。

吸声材料的种类

吸声材料及吸声结构大致可分为三类:
第一类为多孔吸声材料,这类产品的品种规格最多,应用最广,包括纤维材料、颗粒材料、泡沫材料;
第二类为共振吸声结构,包括单个共振器、穿孔板共振吸声结构、薄膜共振吸声结构、薄板共振吸声结构;
第三类为特殊吸声结构,包括空间吸声体、吸声尖劈等。
各类吸声材料及吸声结构的吸声特性如下表:

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选用吸声材料应考虑哪些要求

① 首先吸声性能应符合使用要求,如果要降低中高频噪声或混响时间,则应选用中高频吸声系数较高的材料。如果要降低低频噪声或混响时间,则应选用低频吸声系数较高的材料。
② 吸声系数不受环境和时间的影响,材料吸声性能应保持长期稳定可靠。
③ 防水、防潮、防蛀、防腐、防霉、防菌,这对在潮湿环境条件下使用是非常重要的。如游泳馆、地下工程及潮湿地区。
④ 防火性能好,应具有阻燃、难燃或不燃性能。对影剧院和地铁工程等公共场所应尽可能采用不燃材料。
⑤ 吸声材料要有一定的力学强度,以便在搬运、安装和使用过程中,不易损坏,经久耐用,不易老化。
⑥ 材料可加工性能好,重量轻,便于加工安装以及维修调换。对于大型轻薄屋顶结构如大跨度体育馆,其吸声吊顶的重量是至关重要的制约因素。
⑦ 吸声材料及其制品在施工安装和使用过程中不会散落粉尘、挥发有害气味、辐射有害物质、损害人体健康。
⑧ 吸声材料一般安装在室内表面,它是室内设计的重要组成部分,特别是影剧院、多功能厅、会议室、广播、电视及电影录音室和审听室等的音质设计,吸声材料应具有装饰效果。

多孔材料如何吸声

一般多孔材料内部具有大量小孔,小孔相互连通并直接通向材料表面,当声波入射到这种开孔性材料表面时,部分声波会透入材料内部,部分在材料表面反射。透入材料内部的声波在缝隙和小孔间传播时,空气运动会产生黏滞和摩擦作用,小孔中温度受压缩升高,稀疏时温度降低,以及材料的热传导效应,从而使声能逐渐转变成热能消耗,这种能量转变是不可逆的,因此材料就产生了吸声作用。
对于这种具有良好吸声性能的材料,一般称为多孔性吸声材料。其性能与孔的大小、数量、构造形式等有关,且材料需要有一定厚度。对于材料内部虽有大量微孔,但微孔相互封闭不连通的,当声波入射到这种材料表面时,因声波无法透入材料内部,就不会产生吸声作用。这类多孔材料一般具有良好的隔热保温作用,被称为隔热或绝热材料。如聚苯乙烯泡沫板、硬质聚氨酯板、酚醛泡沫板等。

水泥拉毛表面为什么不能起吸声作用

一些影剧院、多功能礼堂以及地下建筑的大厅和走道墙面与顶棚的表面,常做成水泥拉毛,有些影剧院则将墙面和顶棚做成油漆拉毛。

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这种高低不平的粗糙表面,如图2-3所示,其中
(a)内部没有相互连通的微孔,它不是多孔材料,只是具有粗糙表面
(b)是开孔型多孔材料,具有吸声作用。因此,无论是拉毛水泥还是拉毛油漆,由于没有直通表面相互连通的细孔,所以不能起吸声作用。
而图2-2(a)和图2-3(b),两者都是开孔型的多孔材料,从吸声作用来看是相同的,不同的只是表面平整程度而已,这对吸声无关紧要。拉毛对于吸声没有作用,其高低不平能否对声波散射起作用?由于拉毛表面高低起伏一般仅有几厘米,而1000Hz声音的波长为34cm左右,10000Hz高频声音的波长也达3.4cm左右,与声音的波长相比小很多,因此表面拉毛对声波的散射也不起作用。

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吊顶材料推荐
◇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)

墙面材料推荐:
◇柯菱板(洁净、抗菌、护墙)
◇ATT全频吸声板(吸声、降噪)
◇IES隔声板(房间隔音)

延伸阅读:
声学课堂-01:视听影音室声学基本知识
https://www.hao4k.cn/thread-59463-1-1.html

声学课堂-02:视听影音室吸声基本知识
https://www.hao4k.cn/thread-59459-1-1.html

声学课堂-03:视听影音室吸声基本知识
https://www.hao4k.cn/thread-59458-1-1.html

声学课堂-04:材料区别及对吸声的影响
https://www.hao4k.cn/thread-60608-1-1.html
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大H牛蹄 2

2023-4-7 04:25

好学生来打卡了,哈哈哈
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zgy423988 3

2023-4-30 21:22

好学生来打卡了,哈哈哈
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