简要全面了解吸声材料、结构、系数与应用（附各类吸声材料与系数表）

马克中

分贝、声功率、声强和声压
+ o( k' C- [2 F0 `2 W
分贝
' n0 ^' Y0 q7 W+ h+ l
( c! T2 e8 N" d' z. g0 K5 `人们日常生活中遇到的声音，若以声压值表示，由于变化范围非常大，可以达六个数量级以上，同时 声音功率由于人体听觉对声信号强弱刺激反应不是线形的，而是成对数比例关系。所以采用分贝来表达声学量值。所谓分贝是指两个相同的物理量（例A1和A0）之比取以10为底的对数并乘以10（或20）
. c7 @3 C6 `3 g8 T' m' z
; z% m* z3 [: r7 ]/ `' @; ^N = 10lg(A1/A0)
& _1 p- V7 l* u6 p
/ i4 U- @5 Y0 Y( |$ w1 \. H3 x分贝符号为'dB'，它是无量纲的。式中A0是基准量（或参考量），A是被量度量。被量度量和基准量之比取对数，这对数值称为被量度量的'级'。亦即用对数标度时，所得到的是比值，它代表被量度量比基准量高出多少'级'。
" `- P, L0 R: V( |, g/ M7 k  M! h
7 G  I9 B" w5 C% K$ i7 W0 Y声功率（W）
0 e# f% S2 b2 ^" z0 N
" T. P: J# [& c6 e% X9 U声功率是指单位时间内，声波通过垂直于传播方向某指定面积的声能量。在噪声监测中，声功率是指声源总声功率。单位为W。

+ q- \# h8 M* m9 t声功率级：

Lw =10lg(W/W0)
. a* O" G' ^; r2 }- k
9 C; W, F! C8 ]5 N4 Z8 S式中：Lw——声功率级（dB）；
0 j& q- i- `0 m+ \4 G, j1 D: P3 D! g
W—— 声功率（W）；
  q* j% L( ]  \, ~% ?; k% F& v
W0—— 基准声功率，为10-12 W。
1 k+ K2 X8 s$ |. {* f7 v
声强（I）
2 z0 b& W% U* {6 O9 l
& _( k+ C. P# D声强是指单位时间内，声波通过垂直于传播方向单位面积的声能量。单位为W/ m2。
$ |% w; h+ \* q8 R
声强级：
8 k4 g2 _, \; H2 B; y4 M
% f* q  B" p# GLI = 10lg(I/I0)
; u0 A; R6 d. s. o
式中：LI —— 声压级(dB)；
2 m% ^4 V- e' A+ c, K4 M
I —— 声强（W/m2）；
5 i4 S7 z0 g8 P0 D
( D6 G; q3 N# @I0 —— 基准声强，为10-12 W/m2。

6 ]1 ?- p0 _5 B6 F( G声压（P）
; P' P2 Z8 \2 H* i- k, b
1 I2 ]: B& G, }$ s0 S( m' `声压是由于声波的存在而引起的压力增值。单位为Pa。声波在空气中传播时形成压缩和稀疏交替变化，所以压力增值是正负交替的。但通常讲的声压是取均方根值，叫有效声压，故实际上总是正值，对于球面波和平面波，声压与声强的关系是：I= P2 / ρc式中：ρ-空气密度，如以标准大气压与20℃的空气密度和声速代入，得到ρ?c =408 国际单位值，也叫瑞利。称为空气对声波的特性阻抗.
0 S* D' L, F5 }
4 H# w, m1 p: e- Z声压级：
% [" }" r; T% o6 l7 b) J
LP = 20lg(P/P0)

$ o7 G( A& O$ F5 Z, R+ d0 I: a, X式中：LP—— 声压级（dB）；
6 v+ d: E2 v6 ^  h- V/ N
P ——声压（Pa）；
; Y9 {( F# j9 I; P# A
P0—— 基准声压，为2×10-5Pa，该值是对1000HZ声音人耳刚能听到的最低声压。

响度和响度级

响度（N）

响度是人耳判别声音由轻到响的强度等级概念，它不仅取决于声音的强度(如声压级)，还与它的频率及波形有关。响度的单位为'宋',1宋的定义为声压级为40dB,频率为1000Hz,且来自听者正前方的平面波形的强度。如果另一个声音听起来比1宋的声音大n倍，即该声音的响度为n宋。
" |& {* @& X8 ]  i. D" R6 U



声音和响度
8 _( i# d" ?. z响度级(LN)
& @9 G5 E) n" w4 U- ?4 m) I; J
响度级是建立在两个声音主观比较的基础上，选择1000Hz的纯音作基准音，若某一噪声听起来与该纯音一样响，则该噪声的响度级在数值上就等于这个纯音的声压级（dB）。响度级用LN表示，单位是'方'。如果某噪声听起来与声压级为80dB，频率为1000Hz的纯音一样响，则该噪声的响度级就是80方。
( G# v3 C: W3 @. G& {8 X
: P9 G& d0 D0 X响度与响度级

根据大量的实验得到，响度级每改变10方，响度加倍或减半。它们的关系可用下列数学式表示：N = 2[(LN-40)/10] 或 LN = 40+33lgN注意，响度级的合成不能直接相加，而响度可以相加。应先将各响度级换算成响度进行合成，然后再换算成响度级。

2 |# G! I( q3 E6 [) h( v声级
$ m- H; w1 @6 _/ T1 S$ T- x
为了能用仪器直接反映人的主观响度感觉的评价量，有关人员在噪声测量仪器——声级计中设计了一种特殊滤波器，叫计权网络。通过计权网络测得的声压级，已不再是客观物理量的声压级，而叫计权声压级或计权声级，简称声级。通用的有A、B、C和D计权声级。A计权声级是模拟人耳对55dB以下低强度噪声的频率特性；B计权声级是模拟55dB到85dB的中等强度噪声的频率特性；C计权声级是模拟高强度噪声的频率特性；D计权声级是对噪声参量的模拟，专用于飞机噪声的测量。计权网络是一种特殊滤波器，当含有各种频率通过时，它对不同频率成分的衰减是不一样的。A、B、C计权网络的主要差别是在于对低频成分衰减程度，A衰减最多，B其次，C最少。A、B、C、D计权的特性曲线见十四、等效连续声级、噪声污染级和昼夜等效声级。


! k- D3 A% m" O% U  v: [吸声材料、吸声原理与系数

, z% a+ @: |+ J* @6 D! r3 P吸声材料，是具有较强的吸收声能、减低噪声性能的材料。借自身的多孔性、薄膜作用或共振作用而对入射声能具有吸收作用的材料。



7 f6 f+ d/ a" O( o8 ?* Y+ r0 H# f
吸音系数是按照吸音材料进行分类的。说明不同材料有不同吸音质量
- j2 o9 N: h4 o9 ]* C, `  J
分贝(db)，是声压级大小的单位（声音的大小）。声音压力每增加一倍，声压量级增加6分贝。1分贝是人类耳朵刚刚能听到的声音。20分贝以下，我们认为它是安静。20-40分贝相当于情人耳边的轻轻细语。40-60分贝是我们正常谈话的声音。60分贝以上属于吵闹范围。70分贝很吵，并开始损害听力神经。90分贝会使听力受损。在100-120分贝的房间内呆1分钟，如无意外，人就会失聪（聋）。

3 ]( e3 w0 O9 O: X$ `3 _
9 {6 }# [1 x1 @' ~. c

( `3 ?. y" S! v. u吸声原理
$ V' Z  l$ h# ?* U/ ]
; x2 ]: ?" ?$ |( ~! U" K" f4 R当入射声能被完全反射时， α=0，表示无吸声作用；当入射声波完全没有被反射时，α=1，表示完全被吸收。一般材料或结构的吸声系数 α=0~1， α值越大，表示吸声能越好，它是目前表征吸声性能最常用的参数。
, O$ U# W; r9 i: _' J
( U! a" K7 a8 P吸声是声波撞击到材料表面后能量损失的现象，吸声可以降低室内声压级。描述吸声的指标是吸声系数a，代表被材料吸收的声能与入射声能的比值。理论上，如果某种材料完全反射声音，那么它的a=0；如果某种材料将入射声能全部吸收，那么它的a=1。事实上，所有材料的a介于0和1之间，也就是不可能全部反射，也不可能全部吸收。
4 [$ l5 E0 A2 }, p
) I) ^7 R1 W0 ]0 K% e
: J' s& g' Z9 q; {+ G6 Y" R2 ]

! A+ K1 \/ W: L; l% E1 e不同频率上会有不同的吸声系数。人们使用吸声系数频率特性曲线描述材料在不同频率上的吸声性能。按照ISO标准和国家标准，吸声测试报告中吸声系数的频率范围是100-5KHz。将 100-5KHz的吸声系数取平均得到的数值是平均吸声系数，平均吸声系数反映了材料总体的吸声性能。在工程中常使用降噪系数NRC粗略地评价在语言频率范围内的吸声性能，这一数值是材料在250、500、1K、2K四个频率的吸声系数的算术平均值，四舍五入取整到0.05。一般认为NRC小于0.2的材料是反射材料，NRC大于等0.2的材料才被认为是吸声材料。当需要吸收大量声能降低室内混响及噪声时，常常需要使用高吸声系数的材料。如离心玻璃棉、岩棉等属于高NRC吸声材料，5cm厚的24kg/m3的离心玻璃棉的NRC可达到0.95。


# i, a) F6 O/ C/ E7 a/ [& P吸声材料有哪些？
$ z3 g4 B$ e% N6 d  S
; ^' L; y7 l4 O0 x9 L- p1、吸音材料麻绒。便宜，防火、防潮性差。
6 i( Z$ n( e0 Q, L9 q* j
% {. E) ?/ u+ I6 D9 L4 U6 G" H0 S2、石油纤维棉。遇火既融，不吸水，不耐脏。不易吸收高频噪音，吸音效果差。

3、海绵。海绵是一种性能非常好的吸音材料，通常录音棚里就大量使用海绵以达到隔音效果。表面做了吸音槽处理的海绵吸音效果更佳，这种海绵我们常常称为波浪棉。只是海绵吸水能力强、容易吸附灰尘，如果作为窗户的隔音材料，在阴雨天或者拿湿布擦拭的时候就容易吸水，让窗户上的铁质边框锈蚀，不过现在很多人家的窗户都是淋不到雨的，所以还是很实用的，大家在选择的时候也可以再斟酌一下。
# j2 d/ B" X4 n$ w: w) i  K
4 p0 @6 u, ~' M% ?3 c4、硅酸铝棉。耐火、不吸水，不耐脏。不易吸收高频噪音、不环保。

5、橡胶板。减震能力弱于沥青板，吸音能力较强。自重大，施工难度大。
1 R3 x- R" p& S8 E
$ T3 J* q' @7 o9 }, [' }6 v, j2 r2 r6、工业橡塑板。多用于哪些建筑行业的保温设备或空调行业。隔音、减震能力较强，便宜。不足：无吸音材料有异味。

/ L8 ?5 q0 J$ L- B7 }


: m' Y7 O& F( x. d' M5 q7、改性海绵。吸水问题得到解决，隔音等能力减弱。
5 t6 K7 S3 `$ M* O; N* j; h8、玻璃纤维棉。隔音等性能好，吸水，保温隔热，这种吸音材料不自燃，防腐防潮。很不环保，工业领域哪些也已经逐步淘汰。

9、纤维毯、工业毛毡。只适用于车底板和顶棚，便宜。无防水、防火、防腐性。
0 N" z& x( G( o! o; E
10、发泡硅胶板。不易燃烧、防水、环保。隔音效果和减震效果佳，寿命长。吸音性能一般。性价比不高。

: H* J+ N+ L% \8 X11、沥青板。防水、减震、吸音效果好。不能阻燃，有污染，吸音材料便宜。自重大。

4 i+ Q- [2 w/ N12、发泡胶。不吸水，具有防火能力的价格较高。效果一般。

3 ]0 q4 Z! e( G  I2 S3 U8 y13、铝箔复合材料。质量轻、对声波的反射性能好。复合层一般吸水；防火性能差；反射大量热能。
/ T3 e. n  e. W$ C+ J
5 G9 w. d% Y  Z* f2 M( q* w2 v% _
7 ?, e( _: S8 l. q( }2 k, x
. `1 X# {$ O! p; o3 t) q
14、聚氨脂泡沫塑料。聚氨酯泡沫塑料是构成发泡胶的主要成分。固化的聚氨酯泡沫材料能起到较好的隔音、吸音性能，并且防腐、防水，而且较好的聚氨酯材料有阻燃设计，是隔音材料的好选择。
: |5 F$ P# z8 _/ p! G' z5 l' d15、吸音涂料。吸音材料效果一般。

16、隔声毡。隔音毡是一种以橡胶、塑胶等弹性材料为主要原料制成的一种具有一定柔性的高密度卷材，主要用来与石膏板搭配，用于墙体隔音和吊顶隔音，也应用于管道、机械设备的隔音和阻尼减振。隔音毡的应用范围通俗一点的说，只要是做隔音措施的，都能用的上，比如隔音毡加上石膏板可以做隔音墙，吊顶隔音也用的上隔音毡，也应用于管道、机械设备的隔音和阻尼减振。所以说隔音毡的隔音效果是毋庸置疑的。
# M- H9 W& o8 H& Z8 e* K
17、隔音阻尼毡。隔音阻尼毡是引进国外先进技术由多种有机矿物质按照一定比例精制而成,隔音毡具有良好的宽频段隔音性能和高阻尼性能,是控制噪声在传递途径中衰减的新型隔音材料。高密度特种材料混合后实现了非常好的隔音降噪效果，使隔音毡在隔绝空气声和撞击声方面表现出优异的性能，声音能量在隔音材料内部损耗大，对于中低频噪声的隔绝有其余材料不可比拟的效果,是优秀的多用途隔音材料。
: h! F% l3 ?& P5 h' Q
18、中空玻璃。中空玻璃由两层或多层平板玻璃构成，四周用高强度气密性好的复合黏剂将两片或多片玻璃与铝合金框或橡皮条黏合，密封玻璃之间留出空间，充入惰性气体以获取优良的隔热隔音性能。由于玻璃间内封存的空气或气体传热性能差，因而产生优越的隔音效果。
0 A$ y2 j8 u2 N* s( G8 H


9 d' I) Z- m+ U4 R  H' |+ M9 C
有机纤维吸声材料：棉麻纤维、甘蔗纤维板、木质纤维板等；受环境条件制约。
无机纤维吸声材料：岩棉、玻璃棉、矿渣棉、硅酸铝纤维棉等；不老化，取代有机纤维吸声材料；脆，粉尘，不易降解，污染环境。

, j  w2 z' h& ?4 L" G4 [金属纤维吸声材料：强度高、耐冲击、易加工、耐高温可用于高温、承载、振动等特殊场合的吸声材料。
8 P3 P( }1 ^% Y% ^9 {9 Q9 ?
" }& _' f! z5 R/ b# D

) |5 C# S% p- O  Y7 u" G/ V( X
: p! y3 B# l/ ~$ [测量材料吸声系数的方法有两种，一种是混响室法，一种是驻波管法。混响室法测量声音无规入射时的吸声系数，即声音由四面八方射入材料时能量损失的比例，而驻波管法测量声音正入射时的吸声系数，声音入射角度仅为90度。两种方法测量的吸声系数是不同的，工程上最常使用的是混响室法测量的吸声系数，因为建筑实际应用中声音入射都是无规的。在某些测量报告中会出现吸声系数大于1的情况，这是由于测量的实验室条件等造成的，理论上任何材料吸收的声能不可能大于入射声能，吸声系数永远小于1。任何大于1的测量吸声系数值在实际声学工程计算中都不能按大于1使用，最多按1进行计算。

在房间中，声音会很快充满各个角落，因此，将吸声材料放置在房间任何表面都有吸声效果。吸声材料吸声系数越大，吸声面积越多，吸声效果越明显。可以利用吸声天花、吸声墙板、空间吸声体等进行吸声降噪。
# v3 w! x% _& Y4 a4 P5 f
3 M8 a$ T1 h; U& q$ t6 u常用吸音材料特性
! P& |% v8 P* \* {
1．常用建筑材料类（混响室值）

/ z: k7 J$ h- v! T% U

& D( y* M5 P- h' }1 L5 \
2 Q5 R+ |& s$ E0 D9 h2．座位和听众的吸声系数和吸声量（m2）(混响室值）
$ q. s- v$ V. P7 w4 X7 {
* W% H) ^# t4 y; p
7 N8 S/ z, N5 G+ e
7 W2 n/ S1 h6 t2 T" V) ]) k3．多孔吸声材料类（驻波管值）

+ z. C: W/ h% s6 G  Y* b

4．共振类吸声结构（混响室值）
* e  S( Z( @) T' n/ D6 v2 |. p


8 q8 u, U, C4 b多孔材料

/ D1 t8 K2 m. I+ Y% ^. M3 n+ \一般多孔材料内部具有大量的小孔，这些微小细孔相互连通并直接通向材料的表面，当声波入射到这种开孔性材料表面时，一部分声波会透入材料内部，一部分声波在材料表面反射。透入材料内部的声波在缝隙和小孔中传播，空气运动会产生粘滞和摩擦作用，同时小孔中空气受压缩时温度升高，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所消耗，这种能量的转变是不可逆的，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，一般被称为多孔吸声材料。其吸声性能与小孔的大小、数量、构造形式等有关，而且材料就产生了一定的厚度才能起吸声作用。对于材料内部虽具有大量微孔，但这些微小细孔相互封闭而不连通的多孔材料，当使波入射到这种材料表面时，因声波无法透入材料内部，因此它不会产生吸声作用。这类多孔材料一般具有良好的隔热保温作用，被称为隔热或者绝热材料。如聚苯乙烯泡沫板、硬质聚氨酯板、酚醛泡沫板等。开孔型多孔吸声材料和闭孔型多孔隔热材料中的小孔。多孔型吸声材料一般是中高频的吸声系数比较大，而低频段的吸声系数比较小。

% U+ H0 x7 i( j$ O- x$ X3 b- s, x影响多孔材料吸声性能的因素：

1.空气流阻（材料两面的静压差和气流线速度之比）：流阻值越大，透气性小；流阻值太小，声能转化为热能效率低。最佳流阻值。

2.孔隙率（孔隙体积和材料总体积之比）：孔隙率越大，泡沫金属的吸声系数越大。
' G" Z; X2 W+ W8 O! H' J
3.孔径：孔径越小，高频吸声性能越高，低频吸声性能没有很大变化。

4.厚度：高频声波在材料表面吸收，低频声波在内部吸收，故厚度越大，低频吸声效果越好，但高频吸声效果有所下降。

5.背后空腔：对闭孔材料，可作为亥姆霍兹共振腔，提高低频吸声性能。


2 G2 R4 h) n0 m( H3 @, O
3 F2 q. B0 s/ |1 d( h9 \  x, G
3 L( m$ J3 e( v. b. r9 T
各类吸声材料系数表

+ R% z7 c5 z2 c# U; }& s

3 p0 L+ e( b! A4 c1 @' T4 o3 u4 p  m

6 ]8 u$ d3 G; t+ _( }

voice

学习了:victory::victory: