吸声
出处：按学科分类—工业技术 北京出版社《现代综合机械设计手册上》第882页（3398字）
2．2．1 有关参数
在室内敷设吸收材料后，如图3．8－8所示，当声源辐射的声能到达各壁面时，一部分被吸收，一部分被反射，一部分透过壁板传入邻室，吸收声能E对入射声能E0之比，称吸声系数，即：
图3．8－8 声能的传播
吸声系数取决于吸声材料的物理性质、声频及射线的入射角度，一般来说，材料密度愈小，孔隙愈多，则吸声性能愈好，多孔材料对高频声波吸收较多，低频声波吸收较少，薄板振动也能吸声，但对高频声波吸收较少，低频声波吸收较多，材料的吸声系数与声频有关，经常采用的中心频率为125、250、500、1000、2000、4000Hz。常用的吸声材料的吸声系数见表3．8－1。测定材料吸声系数的方法有驻波管法和混响室法两种，其测得的结果分别用a0和aT表示。
表3．8－1 常用吸声材料的吸声系数
室内声源停止后，原声波仍在室内不断反射，因壁面的吸收而逐渐变弱，直到完全消失，这种现象称为混响，自声源停止，室内声压级衰减60dB(分贝)所需时间，称混响时间，用符号T或T60表示，单位为秒，如图3．8－9所示。混响时间T与室内容积V成正比，与其吸声系数成反比。即：
式中 S=∑S1，为室内总表面积(m2)；K=0．16，是与室内形状有关的常数；
，为平均吸声系数。
经吸声处理后，室内吸声减噪量ΔL按下式计算：
图3．8－9 混响时间
(3．8－32)
式中 A1、A2为吸声处理前后的吸声量(
)；
、
为吸声处理前后的平均吸声系数；T1、T2为吸声处理前后的标准混响时间。
由上式可知，平均吸声系数每增大1倍，噪声降低3dB；增大10倍，可降低10dB，可见，只有当原有室内平均吸声系数很低(0．01～0．03)时，进行吸声处理的效果才是显着的。
2．2．2 多孔性吸声材料
多孔材料可有效地吸收声能，但是，材料的孔隙率过大，使材料变得疏松稀薄，反而会降低其吸声性能。增加材料厚度，其吸声系数也随之增大(见表3．8－1)，特别是中低频表现更为显着，如图3．8－10所示，多孔材料背后设有空气层时，也会增大吸声系数(图3．8－11)，尤其是在低频范围，如图3．8－11所示。
图3．8－10 多孔材料(贴实)吸声系数与厚度的关系
图3．8－11 背后空气层对多孔材料(厚度25mm)吸声系数的影响
2．2．3 吸声结构
吸声结构一般有如下几类：
①薄板(如胶合板、硬质纤维板等)共振吸声结构。这种结构的吸声效果较显着。薄板共振吸声结构的共振频率为：
式中 m为板的面密度(kg／m2)；h为板后空气层厚度(m)，由公式可知，m、h增大，对吸收低频声有利，常用木质板厚为3～6mm，空气层厚度为30～100mm，共振频率为100～300Hz，吸声系数为0．2～0．5。如果在薄板结构边缘放置柔软材料(如橡皮、海棉或毛毡条等)，以及在空气层沿龙骨四周填放多孔吸声材料，则吸声效果更好。
②单体共振吸声器(亥姆霍次共振器)。如图3．8－12所示，将具有封闭空腔和小开口的单体空腔埋设在墙壁和天花板上，小口与大气相通，颈孔处填充少量吸声材料，当有声波时，激发共振器颈部的空气分子，使其往复振动，消耗声能，产生吸声效果，在共振频率下，空气分子振动最剧，吸收最多，若设颈部空气分子质量为M，腔内空气为弹簧K，则共振器的固有频率为；
图3．8－12 单个空气共振器
式中 c为声速；V为空腔体积；L为颈部长度；r为颈部半径。
③穿孔板吸声结构。如图3．8－13所示，在吸声板上钻多个小孔，每个小孔相当于一个“单体共振吸声器”，效果可相当于一个连续的单体共振吸声器，其共振频率为：
图3．8－13 穿孔板吸声结构
式中 c为声速；S=πr2，为孔的断面积；V=B1·B2·h，为每孔分占的空气层体积；
，为有效孔深；
，为传导系数或传导率。由公式可知，每孔分占体积愈小，板厚愈小，则共振频率f0愈高。
④微穿孔板吸声结构。这是由板厚和孔径均在1mm以内，穿孔率为1%～5%的金属板和空腔组成的复合结构，可适用于高温、潮湿和高风速环境，其吸声系数、有效频带宽度均优于穿孔板结构。微穿孔板吸声结构的吸声性能见表3．8－2。
表3．8－2 微穿孔板吸声结构吸声系数
①表中D1为前腔尺寸，D2为后腔尺寸。
⑤悬挂吸声体(图3．8－14)，吸声体由框架、吸声材料和护面构成，通常有平板形、圆柱形、球形、圆锥形多种样式，如图3．8－14所示，其中以平板矩形最为常用，其构造如图3．8－15所示，吸声系数见表3．8－3．吸声体在声场中的悬挂如图3．8－18所示。
图3．8－14 悬挂吸声体
3．8－15 平板吸声体构造
图3．8－16 吸声体吊挂示意图
1－吸声屏；2－窗；3－噪声源；4－墙壁吸声；5－吸声体
表3．8－3 矩形平板式吸声体的吸声系数a
例3．8－1 某计算机房体积为6×5×3(m)，操作者位置的噪声测试结果列于表3．8－4中第一行，试进行减噪设计，使操作者位置的噪声达到N60标准。
表3．8－4 吸声设计计算步骤
解：
①在噪声频谱已知的前提下，应先确定减噪目标值，按噪声评价曲线确定的设计目标值列入表中第二行。
②计算各频带声压级的减噪值，列入表中第三行。
③估算或测定待处理房间的平均吸声系数，列入表中第四行。
④用(3．8－32)式计算处理后应达到的平均吸声系数，列入表中第五行。
⑤计算现有及应有吸声量，列入表中第六、七行。
⑥求出需要增加的吸声量。
⑦选择吸声材料或结构种类、厚度、容重，查得吸声材料的吸声系数，计算吸声材料面积并确定安装方式。