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==影响多孔吸声材料吸声系数的因素==

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发表于 2009-2-5 13:40:34 |显示全部楼层

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声学处理离不开多孔吸声材料,大家也都知道多孔材料能吸声,也能找到这些材料的吸声系数,但具体到设计中,选择多大的容重、确定多大的厚度,很让人困惑。现在收集、整理了一些相关资料,与大家共享。

一、多孔材料的吸声原理

多孔吸声材料,如玻璃棉、岩棉、泡沫塑料、毛毡等具有良好的吸声性能,不是因为表面粗糙,而是因为多孔材料具有大量的内外连通的微小孔隙和孔洞。当声波入射到多孔材料上,声波能顺着孔隙进入材料内部,引起空隙中空气分子的振动。由于空气的粘滞阻力、空气分子与孔隙壁的摩擦,将声能转化为摩擦热能而消耗掉了,因而能吸声。

多孔材料吸声的必要条件是:材料有大量空隙,空隙之间互相连通,孔隙深入材料内部。表面粗糙的材料,不一定吸声,如拉毛水泥等,外表粗糙但内部致密,早期在影院墙面上常见,现已不用。内部存在大量孔洞的材料也不一定吸声,如包装用的泡沫,内部有许多泡沫但相互独立不贯通,有很好的减振作用,但由于空气无法进入材料内部,因而不吸声。

二、影响多孔吸声材料吸声系数的因素

大家都知道,多孔吸声材料对声音中高频有较好的吸声性能,但低频的吸声性能受各种因素的影响较大。影响多孔吸声材料吸声特性的因素有很多,一般认为主要是:材料的厚度、容重(密度)、孔隙率、结构因子和空气流阻等。
    容重:每立方米材料的重量。
    孔隙率:材料中孔隙体积和材料总体积之比。
    结构因子:反映多孔材料内部纤维或颗粒排列的情况,是衡量材料微孔或狭缝分布情况的物理量。
    空气流阻:单位厚度时,材料两边空气气压和空气流速之比,反映空气通过多孔阻力的大小。空气流阻是影响多孔吸声材料最重要的因素。流阻太小,说明材料稀疏,空气振动容易穿过,吸声性能下降;流阻太大,说明材料密实,空气振动难于传入,吸声性能亦下降。因此,多孔材料存在最佳流阻。在实际工程中,测定空气流阻比较困难,但可以通过厚度和容重粗略估计和控制(对于玻璃棉,较理想的吸声容重是12-48Kg/m3,特殊情况使用100Kg/m3或更高)。

    1、随着厚度增加,中低频吸声系数显著地增加,但高频变化不大(多孔吸声材料对高频总有较大的吸收)。
    厚度的选择受制房间环境,不可能很大,综合考虑性能、成本、体积等因素,选择5cm较合适。

    2、厚度不变,容重增加,中低频吸声系数亦增加;但当容重增加到一定程度时,材料变得密实,流阻大于最佳流阻,吸声系数反而下降。
    常用的容重我们选择50Kg/m3。

    3、多孔吸声材料的吸声性能还与安装条件有着密切的关系。当多孔吸声材料背后有空腔时,与该空气层用同样的材料填满的效果类似。尤其是中低频吸声性能比材料实贴在硬底面上会有较大提高,吸声系数将随空气层的厚度增加而增加,但增加到一定值后效果就不明显了。
image033.jpg
    一般我们选择空腔为5cm-10cm。同理,要使用窗帘吸声,窗帘也不能紧贴墙面或玻璃,建议离墙10cm。

    4、使用不同容重的玻璃棉叠和在一起,形成容重逐渐增大的形式,可以获得更大的吸声效果。

    5、多孔吸声材料表面附加有一定透声作用的饰面,如厚度小于0.05mm的塑料薄膜、金属网、窗纱、防火布、玻璃丝布等,基本可以保持原来材料的吸声特性。

    使用穿孔面材时,穿孔率须大于20%,若材料的透气性差时,如塑料薄膜,高频吸声特性可能下降。低频吸声系数将有所提高。膜越薄、穿孔率越大,影响越小。相反的例子如音箱网罩,一般都很疏,孔较大,就是要防止网罩吸声影响高频。

    6、高温、高湿会影响材料的吸声性能。这是由于吸湿吸水后,材料中孔隙减少。首先使高频吸声系数降低,随含湿量的增加,其影响的频率范围将进一步扩大。

image031.jpg
相同材料不同厚度、容重吸声性能比较

实际设计使用中,各种制约因素很多,就要综合考虑厚度与容重。如厚度受限,要达到同样的性能,就要提高容重。如购不到高容重的材料就要增加厚度。

如压力区陷阱的设计中,就是用高容重换来了低厚度。由于驻波在墙面处声压最大但振动速度最小,而低频吸声性能与材料中空气流速有关,振动速度小流速就小,同样的材料,由于低频流速低,因此低频吸声性能较差。要解决这个问题有两种选择:一是增加厚度,因为厚度越大流阻越大,但厚度太大则压力区陷阱的优势便不复存在。第二是提高容重,在厚度不大的情况下提高流阻,方法是将普通的玻璃棉压缩10倍制成玻璃棉板。

多孔吸声材料的吸声系数可以用实验方法测得,也可以通过复杂的数学计算得到,已不在我们讨论之列。我们只要掌握了它的基本规律就能进行定性分析,然后就可以作出合理的设计。

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发表于 2009-2-5 14:55:10 |显示全部楼层

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好贴。先顶留名:loveliness:

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发表于 2009-2-5 15:26:26 |显示全部楼层

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好贴~~~~~~~~~~·
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发表于 2009-2-5 17:44:38 |显示全部楼层

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好久没有新帖了,大头的一定要顶

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发表于 2009-3-6 10:38:36 |显示全部楼层

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留个名,慢慢学习~!!

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发表于 2009-3-7 22:58:53 |显示全部楼层

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应该附张图片

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发表于 2009-3-12 12:08:57 |显示全部楼层

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记号,学习…………
AV系统: 29' 创维CRT,度高1800 + 马兰士4400 OSE LTF + 5个垃圾箱子(努力攒米升级中…………)
Hifi系统: CREEK EVO CD  +  Melody EL34W  + Spendor  S3/5R

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发表于 2009-3-12 12:57:31 |显示全部楼层

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再墙上挂上壁毯,在壁毯后挂吸音棉,这样做怎么样,能吸收哪些频率呢?

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发表于 2009-3-12 16:35:45 |显示全部楼层

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回复 #9 shenyuweisheny 的帖子

是宽频吸声器,最低吸声频率可以估算。根据1/4波长原理,频率=344/4D,这里D是两者的总厚度,单位为米。

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发表于 2009-3-15 23:47:34 |显示全部楼层

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顶好贴....

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发表于 2009-3-15 23:50:16 |显示全部楼层

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请问市面上有那几种常见的吸音材料?

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发表于 2009-9-30 23:07:13 |显示全部楼层

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顶顶顶顶~支持大头哥~好贴!!!!!!!!!1
投影机;三洋z-60
功放:钟神899c
主音箱:惠普小旋风 维真一号se收藏版
前、后中置,环绕;均度加强版书架箱
低音;惠普  350MKII

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发表于 2009-10-9 14:58:31 |显示全部楼层

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学习中,,,,,,

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发表于 2010-3-24 14:55:32 |显示全部楼层

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南方春天回潮利害,墙壁会“流眼泪”,不知吸音材料会不会发霉等变质?

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发表于 2010-6-10 10:55:59 |显示全部楼层

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努力学习

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发表于 2010-6-10 10:56:54 |显示全部楼层

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努力学习

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发表于 2010-6-13 03:25:34 |显示全部楼层

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学习了!受益匪浅!

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发表于 2010-9-16 15:57:25 |显示全部楼层

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3、多孔吸声材料的吸声性能还与安装条件有着密切的关系。当多孔吸声材料背后有空腔时,与该空气层用同样的材料填满的效果类似。尤其是中低频吸声性能比材料实贴在硬底面上会有较大提高,吸声系数将随空气层的厚度增加而增加,但增加到一定值后效果就不明显了。

多孔材料留空,为什么会增加低频吸收,留空部分并没有阻尼啊?
看大头版的意思说聚酯纤维板留空对低频的吸收提高也不是薄板共振的原因?不太明白

11

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发表于 2010-9-16 16:06:10 |显示全部楼层

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难道是波峰处空气分子运动最剧烈?

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Atmos

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发表于 2011-4-13 01:25:24 |显示全部楼层

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大头兄的帖子每篇都要认真研读

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发表于 2011-12-19 17:02:17 |显示全部楼层

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感谢分享

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发表于 2012-6-28 14:21:21 |显示全部楼层

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强帖留名

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发表于 2012-10-20 12:24:32 |显示全部楼层

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慢慢学习……

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发表于 2013-8-12 14:38:12 |显示全部楼层

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这几日都在拜读LZ的贴, 谢谢LZ的无私分享!:):)
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