|
一、吸音原理 吸音是指吸收音的能量，亦即音能变为热能而消失(Dissipation)。吸音材料与结构转换入射音能为热能，由于音波所具有之能量极小，所转换的热能极小，能量转换为热能损失包含二个机构：（1）黏滞流动损失（Viscous Flow Losses）及（2）内部摩擦（Internal Friction）。 1.黏滞流动损失：有效之吸音材料结构系含有很多互相连接的孔隙，音波传入孔隙内时，音波之空气分子速度与孔隙内之吸音材料造成相对速度，因此在孔隙内吸音材料表面产生边界层损失（Boundary LayerLosses）。
2.内部摩擦：部分吸音材料具有弹性的纤维状结构或弹性的多孔性结构，由于音波的传入而造成纤维状结构被压缩、弹回，或造成多孔性结构的伸缩、松紧，因此在这些结构内，能量的损失除了黏滞流动损失外，尚含有吸音材料本身内部摩擦损失。吸音材料之特性广泛决定于孔隙的大小、孔隙互相连接程度、材料厚度等。
吸音能力大的材料则称为吸音材料（Absorptive Material）。 吸音系数α的定义：吸音材料之作用多为将声音能量予以吸收，减少其反射、折射，故一般吸音材料为多孔(Porous)性物质(孔隙度大)，主要乃利用其表面多孔之特性，使音波(Sound Wave)进入后，能在各孔隙内形成较多次的折射、反射将能量相互抵消，以减少离开材质表面的能量，而达降音之效果。声波在传播过程中遇到各种材料时，一部份音能被反射，一部份音能进入到材料内部被吸收，还有很少一部分音能透射到材料另一侧。我们常将Ii(w/m2)入射波强度，Ir(w/m2)反射波的强度之比值称为吸音系数，记为α。
多孔性吸音材料之特性是以吸音α系数(率)来表示，α吸音系数愈大表示吸音效果愈好，吸音系数α的值在0~1之间。当α= 0时，表示音能全部反射，材料不吸音；α= 1时表示材料吸收全部音能，没有反射。吸音系数α的值愈大，表明材料(或结构)的吸音性能愈好。一般α在0.2以上的材料被称为吸音材料，α在0.5以上的材料就是理想的吸音材料。
1多孔(Porous)吸音材料（Absorptive Material）的吸音原理 多孔材料一直是主要的吸音材料，有玻璃棉、矿渣棉、无机纤维、合成高分子材料等，把玻璃纤维等作成棉状，成形为板状的玻璃棉、岩棉等高分子物质发泡物中，气泡互连的连续气泡材等称为多孔质吸音材料，在这些材料中，气泡的状态有两种；一种是大部分气泡成为单个闭合的孤立气泡，没有通气性能；另一种气泡相互连接成为连续气泡，噪音控制(Noise Control)中所用的吸音材料，是指有连续气泡的材料，而多孔质吸音材料为最广用的代表性吸音材料。
2开孔板共振吸音(板模振动吸音Membraneous)结构的吸音原理 薄的板材如钢板、铝板、胶合板、塑料板、草纸棉线、石膏板等按一定的孔径和穿孔率，在背后留下一定厚度的空气层，就构成开孔板共振吸音(板模振动吸音Membraneous)结构。薄的板状材料或膜状材料，如合板、石膏板、甘蔗板、钻泥板或帆布等，藉由音能量入射至材料，引起板或膜的振动，消耗能量而吸音。其吸音特性以低频音为主，对高频音的吸音则必须仰赖与多孔质型的材料合用才有效果。
3薄板（板状）共振(共鸣Resonator)吸音结构的吸音原理将薄的塑料板、金属或胶合板等材料的周边固定在框架(龙骨)上，并将框架与刚性板壁相结合，这种由薄板与板后的空气层构成的系统称为薄板共振吸音结构。
当声波入射到薄板上时，将激起板面振动，使板发生弯曲变形，由于板和固定支点之间的摩擦，以及板本身的内阻尼(Damping)，做一部分声能转化为热能损耗，声波得到衰减。此种构造是板的质量、背后空气层、关连板刚性的弹簧组成振动系，有共鸣周波数。此共鸣周波数也关连板的安装方法，安装部的构造等，通常无法简单求得，若有周波数与此一致的音入射，板会引起共鸣振动，其振动显著增大，此周波数附近的能量损失增大，亦即与开孔板构造同样，藉共鸣吸收使音被吸收。当入射声波频率与薄板共振(共鸣Resonator)吸音结构的固有频率一致时，产生共振(共鸣Resonator)，消耗声能最大。 设计者在使用上，活用三种材料之特性，可达到理想的吸音目的；对于高频音使用多孔质型的材料，若对象频率中某频率特别突出，则使用共鸣吸音楔型材料或开孔板，而低频率的声音应使用板模振动型材料。吸音材料最常用多孔(Porous)性吸音材料，有时也可选用柔性材料及膜状材料等。在工程中，我们还常将多孔性吸音材枓做成各种几何形状来使用，吸音材料依吸音机构分为若干种类，表14-3常用的吸音材料。
三、吸音设计 （一）设计原则 应尽量先对音源进行隔音、消音等处理，当噪声源不宜采用隔音措施，或采用隔音措施后仍达不到噪音标准时，可用吸音处理做为辅助手段。只有当房间内平均吸音系数α很小时，吸音处理才能取得良好的效果，单独的风机房、控制室等房间面积较小，所需降低噪音量较高，宜对天花板、墙面同时作吸音处理；车间面积较大时，宜采用空间吸音体，平顶吸音处理；音源集中在局部区域时，宜采用局部吸音处理，并同时设置隔音墙障；噪声源比较多而且较分散的生产车间宜做吸音处理。
1. 对于中、高频噪音，可采用20~50mm厚的常规成型吸音板，当吸音要求较高时可采用50~80mm厚的超细玻璃棉等多孔(Porous)吸音材料，并加适当的护面层；对于宽带带噪音，可在多孔材料后留50~100mm的空气层，或采用80~150mm厚的吸音层；对于低频带噪音，可采用开孔板共振吸音结构，其板厚通常可取2~5mm，孔径可取3~6mm，穿孔率小于5％。
2. 对于湿度较高的环境，或有清洁要求的吸音设计，可采用薄膜复面的多孔材料或单、双层微开孔板共振吸音结构，开孔板的板厚及孔径均不大于1mm，穿孔率可取0.5％~3％，空气层深度可取50~200mm。
东莞市莞郦纤维棉专业研发、生产、销售吸音棉、隔音棉、隔音毡、吸音软包、CFR-1633防火棉、吸音隔音材料系列产品，符合国家质检院和国家质量监督局标准，品质有保障。
文章关键词：吸音原理 吸音材料 吸音设计 |
