淺談吸聲與隔聲之間的區(qū)別

2017-05-04  by:CAE仿真在線  來源:互聯(lián)網(wǎng)

室內(nèi)聲學設計是一門涉及面較廣的系統(tǒng)學科,其聲學原理來源于物理聲學,同時又與材料學、心理學、建筑學等相互交融,形成以人和聽音環(huán)境為核心,側(cè)重于解決廳堂音質(zhì)和噪聲控制的科學分支。為保證室內(nèi),特別是視聽空間的音質(zhì)效果,合理地進行聲學設計,并依據(jù)不同的聲學性能正確布置裝飾材料是非常必要的。

我們知道,聲音在傳播途徑中若碰到一個界面很大的屏障時,它的能量一部分被屏障反射,另一部分被材料吸收,還有一部分會透過屏障傳到另一側(cè)去,因此也就造就了吸聲與隔聲兩種不同的聲學概念,具體如下:

在聲學原理上完全不同

吸聲是指利用吸聲材料或吸聲結(jié)構(gòu),將入射的聲能吸收消耗掉,減少反射聲,從而降低容積內(nèi)噪聲。隔聲,則是利用隔聲結(jié)構(gòu)將聲音隔擋,減弱噪聲的傳遞,使噪聲環(huán)境與需要安靜的環(huán)境分隔開,如降噪箱、隔聲間、隔聲屏等就是常用的隔聲裝置。已達到保證室內(nèi)環(huán)境的私密性,降低外界聲音的影響。

吸聲與隔聲措施的著眼點不同

吸聲所注意的是在屏障側(cè)反射回來的聲能的大小,反射聲越小則衣示吸聲效果越好;隔聲所注意的是在屏障的另一側(cè)透過的聲能的多少,透過聲能越小則隔聲效果越好。在具體應用中,利用隔聲材料或隔聲構(gòu)造隔絕噪聲的效果比采用吸聲材料的降噪效果要高得多。但是吸聲材料的特有作用更多地表現(xiàn)在縮短、調(diào)整室內(nèi)混響時間的能力上,這是任何別的材料代替不了的。

吸聲與隔聲所用的材料不同

吸聲多用一些膨松多孔的材料,隔聲則使用密實而不透氣的材料。

吸聲材料和隔聲材料

對于單一聲學材料(不是專門設計的復合材料)來說,吸聲能力與隔聲效果往往是不能兼顧的。如磚墻或鋼板等,雖可以作為好的隔聲材料,但吸聲效果極差;反過來,如果拿吸聲性能好的材料(如玻璃棉)做隔聲材料,即使聲波透過該材料時聲能被吸收99%(這是很難達到的),只有1%的聲能傳播到另一空間,則此材料的隔聲量也只有20dB,并非好的隔聲材料。因此,把吸聲材料誤稱為“隔音材料”是不對的。

吸聲材料

吸聲材料是指吸聲系數(shù)比較大的建筑裝修材料。如果材料內(nèi)部有很多互相連通的細微空隙,由空隙形成的空氣通道,可模擬為由固體框架間形成許多細管或毛細管組成的管道構(gòu)造。當聲波傳入時,因細管中靠近管壁與管中間的聲波振動速度不同,由媒質(zhì)間速度差引起的內(nèi)摩擦,使聲波振動能量轉(zhuǎn)化為熱能而被吸收。

好的吸聲材料多為纖維性材料,稱多孔性吸聲材料,如玻璃棉、巖棉、礦碴棉、棉麻和人造纖維棉、特制的金屬纖維棉等等,也包括空隙連通的泡沫塑料之類。吸聲性能與材料的纖維空隙結(jié)構(gòu)有關(guān),如纖維的粗細(微米至幾十微米間為好)和材料密度、材料內(nèi)空氣容積與材料體積之比(稱空隙率,玻璃棉的空隙率在90%以上)、材料內(nèi)空隙的形狀結(jié)構(gòu)等。從使用的角度,可以不管吸聲的機理,只要查閱材料吸聲系數(shù)的實驗結(jié)果即可。當然在選用時還要注意材料的防潮、防火以及可裝飾性等其他要求。

一般平板狀吸聲材料的低頻吸聲性能差是普遍規(guī)律。一種改進的方法是將整塊的吸聲材料切割成尖劈形狀。當聲波傳播到尖劈狀材料時,從尖部到基部,空氣與材料的比例逐漸變化,也即聲阻抗逐漸變化,聲波傳播就超出平板狀材料有效厚度的限制,達到材料的基部,從而可改善低頻吸聲性能。當然這樣的吸聲結(jié)構(gòu)一般不宜用于室內(nèi)裝修,主要用于聲學實驗室或特殊的噪聲控制工程。

共振吸聲結(jié)構(gòu)

共振吸聲結(jié)構(gòu)利用不同的共振吸聲機理,設計各種類型的共振吸聲結(jié)構(gòu),使吸收峰值選擇在所需頻率位置,滿足不同頻率吸聲量的要求,特別是解決低頻吸聲量不足的問題。主要利用一下幾種專業(yè)結(jié)構(gòu)衣達到吸聲效果:薄層多孔性吸聲材料的共振吸聲,薄膜共振吸聲,薄板共振吸聲,穿孔板共振吸聲結(jié)構(gòu)。

隔聲材料

不透氣的固體材料,對于空氣中傳播的聲波都有隔聲效果,決定隔聲效果的好壞最根本的一點是取決于材料單位面積的質(zhì)量。隔層材料在物理上有一定彈性,當聲波入射時便激發(fā)振動在隔層內(nèi)傳播。當聲波不是垂直入射,而是與隔層呈一角度θ入射時,聲波波前依次到達隔層表面,而先到隔層的聲波激發(fā)隔層內(nèi)彎曲振動波沿隔層橫向傳播,若彎曲波傳播速度與空氣中聲波漸次到達隔層表面的行進速度一致時,聲波便加強彎曲波的振動,這一現(xiàn)象稱吻合效應。這時彎曲波振動的輻度特別大,并向另一面空氣中輻射聲波的能量也特別大,從而降低隔聲效果。

雙層隔聲結(jié)構(gòu)

根據(jù)質(zhì)量定律,頻率降低一半,傳遞損失要降6dB;而要提高隔聲效果時,質(zhì)量增加一倍,傳遞損失增加6dB。在這一定律支配下,若要顯著地提高隔聲能力,單靠增加隔層的質(zhì)量,例如增加墻的厚度,顯然不能行之有效,有時甚至是不可能的,如航空器上的隔聲結(jié)構(gòu)。這時解決的途徑主要是采用雙層以至多層隔聲結(jié)構(gòu)。

一般雙層隔聲結(jié)構(gòu)的兩層,不用相同厚度的同一種材料,以避免這兩層出現(xiàn)相同的吻合頻率。同時,在設計和施工中要特別注意,兩層之間不能有剛性連接。破壞了“固體——空氣——固體”的雙層結(jié)構(gòu),把兩層固體隔層由剛性構(gòu)件相連,使兩個隔層的振動連在一起,隔聲量便大為降低。尤其是雙層輕結(jié)構(gòu)隔聲,相互之間必須相互支撐或連接時,一定要用彈性構(gòu)件支撐或懸吊,同時注意需要分割的兩個空間之間,不能有縫或孔相通?！奥狻本鸵┞?這是隔聲的實際問題。

吸聲與隔聲均是噪聲控制中的重要技術(shù)措施,兩者有著本質(zhì)的區(qū)別,但實際應用中又互相聯(lián)系,并發(fā)揮了綜合的聲場優(yōu)化和噪聲控制效果。因此,首先從概念上將吸聲、隔聲、吸聲材料、隔聲材料區(qū)別開來,并合理地選用材料,提高建筑物吸聲和隔聲處理的效果,能夠更好地夯實影音行業(yè)、私家定制安裝等領(lǐng)域從業(yè)人員的技術(shù)實力,從而更好地服務于消費者。

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