吸声材料与吸声结构

neumann

按吸声机理，常用的吸声材料与吸声结构可分为多孔吸声材料和共振吸声结构。
    1、多孔吸声材料 多孔吸声材料包括纤维材料和颗粒材料。纤维材料有：玻璃棉、超细玻璃棉、矿棉等无机纤维及其毡、板制品，棉、毛、麻等有机纤维织物。颗粒材料有膨胀珍珠岩、微孔砖板等块、板制品。
, i7 N, \9 Y! V) c: ^. r  J# a- Z7 ]    多孔吸声材料一般有良好的中高频吸声性能，吸声机理不是因为表面粗糙，而是因为它有大量内外连通的微小空隙气泡。多孔材料的吸声能力与其厚度，密度有关，随着厚度增加，中低频吸声系数显着增加，高频变化不大。增加材料的密度也可以提高中低频吸收系数，但比增加厚度的效果小，因此在使用同样材料时，当厚度不受限制时，宁愿采用结构密度松散的厚度大的多孔材料。
    多孔材料背后有无空气层，对吸声性能有重要影响。其吸声性能随着空气层厚度的增加而提高。
    帘幕也是一种很好的多孔吸声材料。就吸声效果而言，丝绒最好，平绒次之，棉麻织品再次，化纤类帘幕最差。通过调节帘幕与墙面或玻璃的间距可调节吸声效果。
5 Z4 [6 e2 e$ x$ c* ~: o4 y    2、共振吸声结构 穿孔板吸声结构和薄板、薄膜吸声结构都可看作利用共振吸收原理的吸声结构。
    穿孔板吸声结构具有较好的中频吸声特性。它由金属板、薄木板、石膏板等穿以一定密度的小孔或缝隙后固定在龙骨上，背后留有空气层而构成共振吸声系统。它可视为由许多并联的亥姆霍兹共振器组成。
    共振频率可用下式计算：
, O$ y  Y7 I3 L+ |" O8 w! q    式中 C——声速，34×103cm/s
    P——穿声率，即穿孔面积与总面积之比值；
    D----板厚（CM）
    d----穿孔直径（CM）
    穿孔板的吸声特性在共振频率附近有最大的吸声系数。为扩展吸声系数的频率范围，可在穿孔板后铺设多孔吸声材料及留有一定的空气隙。
    穿孔的孔径小于1MM（穿孔率P=1%~3%）时称为微孔板，用薄金属板制成，其后面再铺设多孔吸声材料，可在较宽带内获得较好的吸声效果。做成双层微穿孔板结构，吸声性能更佳。
    如果把穿孔率达到50%以上的微穿孔金属薄膜或微孔有机玻璃板直接帖在大面积装饰玻璃平面上，则可解决玻璃平面的强声发射问题，同时也不大影响玻璃的透光性或透明度。他的缺点是造价太高。
5 E' x8 G" e8 @$ _+ @6 V; \7 m' y# l4 y    3、声波扩散体 改善建筑声学特性的方法除使用吸声材料外，还经常在墙面及声波发射强烈的地方设置声波扩散体/面，使声波产生漫反射和分散室内的共振频率。改善声音的“染色”失真（即音色变调）和颤动回声。常用的声波扩散体形状如图2-12所示，图中（a）为三角形，（b）为圆弧形，（c）为MLS扩散体。三种扩散体墙面结构的效果以（c）MLS为最好（1-3-2-1-1-2-1随机序号），（a）次之，（b）最差。
    4、最新的高性能防潮吸声材料 室内游泳池的建声设计一直是一个老大难问题，因为常规的吸声材料都不能防潮、防水，使游泳馆的扩声系统音质难以提高。
* f2 I; ?8 w9 q+ _" u    专业音响设备安装材料吸音能力
! ]; [2 V( q1 W4 E# K3 i" h; }" g    知道了听音室的结构尺寸和墙壁用材后，来计算房间的混响时间是比较方便的，只要按赛宾公式或艾润公式来推算即可，当然用仪器测试就更加准确。如果先有混响时间要求，再来设计听音室墙壁用材就困难，由于篇幅关系不可能详细介绍。
8 z  g, `& {  s, @; P4 }    对于业余爱好者的听音室，可以先在原有的基础上估算一下混响时间。一般结果，这个混响时间往往偏长，因为，家庭装修都不考虑声学要求，使用普通材料，吸音率往往都不够。这不要紧，可以在此基础上加以调整，但两者都必须知道常用材料的吸音能力和特性。
    有关材料吸音特性的表格很多，参数也有很大出入。因为材料制作工艺不同，既使同样名称的材料，微孔结构也会有出入。甚至试样不同，结果也会不同，但毕竟只能用他们来作依据。本表参数为几张表的结合，但由于新材料层出不穷，你家中的用材未必对得上号。可以向材料供应商打听一下，若材料有较好的吸音能力，厂方往往会提供这一参数，用起来更正确些。吸音材料很有个性，即对于不同的频率吸音率是不相同的。所以用一种材料建造出的房间，频响肯定不会均匀。要房间的频响均匀，用材必须全面考虑。这就需对材料的吸音特性有所了解。
    混响时间偏长的房间，对立体声和当今的电影多声道声场的声象定位不利，要加强吸音。若房间结构不良、用材单一、尺寸又有问题，就会出现驻波或某些频率的强混响。这时更应该用专业的吸音材料和设计来解决。音响使用的吸音材料有多孔质吸音材料、板状吸音材料和共鸣体吸音箱三类。多孔质吸音材料的吸音原理为振动空气从狭孔中进出时，空气分子与材料和自身摩擦，把声能变换成热能，消耗掉了。
) B# M; [- d3 [9 `- c* d* `0 W    声波分子运动得快，消耗得也多，故这类材料对高频的吸音能力强。另外，多孔质材料背后的空气层也有吸音作用，而且更有讲究，特别对1/4波长频率的声音吸音更强，间距大，1/4波长就长，被吸收的声音频率就偏低。故把多孔质吸音材料，如壁布等直接贴在墙上，是音响房间之大忌。实际吸音作用不大，但又把高音吸收掉了，频响变差。布帘完全拉开使用，也不及折皱着能使吸音更加均匀和充分。吸音能力是依靠板材受声波压迫而引起振动，板材的分子摩擦而消耗能量，达到吸音的目的。当你把一枚大头针不断地弯折，直至断裂，这时的裂口处会很烫手，这就是消耗掉的弯折动能变成了热能。板材随着声波振动不断地弯曲和弹复原样，也会把部分声能吸收掉。
7 J: I! ?" W3 D; G; ~    板状吸音材料有几大特点：
  g- @9 p, ^9 V+ t5 v    ①、在板弯曲的共振频率点附近，吸声最强，见特性图中的峰凸，此频率与框架空间面积有关。
; C2 |9 h3 \" V9 |    ②、板和框架一定要密切贴合在一起，否则，板就不会一小块一小块振动，也就不会吸音，而且还会出杂音。
    ③、如果空气层中再放有多孔质吸音材料，如玻璃纤维，那么在特定的频率上吸音作用为更强。共鸣体吸音的基本原理和计算公式已经在第四节中介绍过，简而言之，特定频率的声波进入后，几乎出不来了，全部都会被吸收掉，吸音能力很强。一个个共鸣体结合成一片就成为共鸣体吸音箱。形状大变，外形与板状吸音材料差不多，只是所用的板都为穿孔板，各种尺寸都要严格计算。专门为改善房间特定频率设计的共鸣体吸音箱，可从挂在房间中使用。共振吸音箱的吸音效果比较平滑。实际使用时也还可把三种不同特点的吸音材料复合起来，形成新型的、更平坦的吸音材料。
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