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吸声范文10篇
作者:小编    日期:2024-01-27    阅读( )

  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。

  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/m?的离心玻璃棉的nrc可达到0.95。

  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。

  纤维多孔吸声材料,如离心玻璃棉、岩棉、矿棉、植物纤维喷涂等,吸声机理是材料内部有大量微小的连通的孔隙,声波沿着这些孔隙可以深入材料内部,与材料发生摩擦作用将声能转化为热能。多孔吸声材料的吸声特性是随着频率的增高吸声系数逐渐增大,这意味着低频吸收没有高频吸收好。多孔材料吸声的必要条件是:材料有大量空隙,空隙之间互相连通,孔隙深入材料内部。错误认识之一是认为表面粗糙的材料具有吸声性能,其实不然,例如拉毛水泥、表面凸凹的石才基本不具有吸声能力。错误认识之二是认为材料内部具有大量孔洞的材料,如聚苯、聚乙烯、闭孔聚氨脂等,具有良好的吸声性能,事实上,这些材料由于内部孔洞没有连通性,声波不能深入材料内部振动摩擦,因此吸声系数很小。

  与墙面或天花存在空气层的穿孔板,即使材料本身吸声性能很差,这种结构也具有吸声性能,如穿孔的石膏板、木板、金属板、甚至是狭缝吸声砖等。这类吸声被称为亥姆霍兹共振吸声,吸声原理类似于暖水瓶的声共振,材料外部空间与内部腔体通过窄的瓶颈连接,声波入射时,在共振频率上,颈部的空气和内部空间之间产生剧烈的共振作用损耗了声能。亥姆霍兹共振吸收的特点是只有在共振频率上具有较大的吸声系数。

  薄膜或薄板与墙体或顶棚存在空腔时也能吸声,如木板、金属板做成的天花板或墙板等,这种结构的吸声机理是薄板共振吸声。在共振频率上,由于薄板剧烈振动而大量吸收声能。薄板共振吸收大多在低频具有较好的吸声性能。

  离心玻璃棉内部纤维蓬松交错,存在大量微小的孔隙,是典型的多孔性吸声材料,具有良好的吸声特性。离心玻璃棉可以制成墙板、天花板、空间吸声体等,可以大量吸收房间内的声能,降低混响时间,减少室内噪声。

  离心玻璃棉的吸声特性不但与厚度和容重有关,也与罩面材料、结构构造等因素有关。在建筑应用中还需同时兼顾造价、美观、防火、防潮、粉尘、耐老化等多方面问题。

  离心玻璃棉属于多孔吸声材料,具有良好的吸声性能。离心玻璃棉能够吸声的原因不是由于表面粗糙,而是因为具有大量的内外连通的微小孔隙和孔洞。当声波入射到离心玻璃棉上时,声波能顺着孔隙进入材料内部,引起空隙中空气分子的振动。由于空气的粘滞阻力和空气分子与孔隙壁的摩擦,声能转化为热能而损耗。

  离心玻璃棉对声音中高频有较好的吸声性能。影响离心玻璃棉吸声性能的主要因素是厚度、密度和空气流阻等。密度是每立方米材料的重量。空气流阻是单位厚度时材料两侧空气气压和空气流速之比。空气流阻是影响离心玻璃棉吸声性能最重要的因素。流阻太小,说明材料稀疏,空气振动容易穿过,吸声性能下降;流阻太大,说明材料密实,空气振动难于传入,吸声性能亦下降。对于离心玻璃棉来讲,吸声性能存在最佳流阻。在实际工程中,测定空气流阻比较困难,但可以通过厚度和容重粗略估计和控制。1、随着厚度增加,中低频吸声系数显著地增加,但高频变化不大(高频吸收总是较大的)。2、厚度不变,容重增加,中低频吸声系数亦增加;但当容重增加到一定程度时,材料变得密实,流阻大于最佳流阻,吸声系数反而下降。对于厚度超过5cm的容重为16kg/m3的离心玻璃棉,低频125hz约为0.2,中高频(500hz)的吸声系数已经接近于1了。当厚度由5cm继续增大时,低频的吸声系数逐渐提高,当厚度大于1m以上时,低频125hz的吸声系数也将接近于1。当厚度不变,容重增大时,离心玻璃棉的低频吸声系数也将不断提高,当容重接近110kg/m3时吸声性能达到最大值,50mm厚、频率125hz处接近0.6-0.7。容重超过120kg/m3时,吸声性能反而下降,是因为材料变得致密,中高频吸声性能受到很大影响,当容重超过300kg/m3时,吸声性能减小很多。建筑声学中常用的吸声玻璃棉的厚度有2.5cm、5cm、10cm,容重有16、24、32、48、80、96、112kg/m3。通常使用5cm厚,12-48kg/m3的离心玻璃棉。

  离心玻璃棉的吸声性能还与安装条件有着密切的关系。当玻璃棉板背后有空气层时,与相同厚度无空气层的玻璃棉板吸声效果类似。尤其是中低频吸声性能比材料实贴在硬底面上会有较大提高,吸声系数将随空气层的厚度增加而增加,但增加到一定值后效果就不明显了。

  使用不同容重的玻璃棉叠和在一起,形成容重逐渐增大的形式,可以获得更大的吸声效果。例如将一层2.5cm厚24kg/m3的棉板与一层2.5cm厚32kg/m3的棉板叠和在一起的吸声效果要好于一层5cm厚32kg/m3的棉板。将24kg/m3的玻璃棉板制成1m长的断面为三角型的尖劈,材料面密度逐渐增大,平均吸声系数可接近于1。

  离心玻璃棉在建筑使用中,表面往往要附加有一定透声作用的饰面,如小于0.5mm的塑料薄膜、金属网、窗纱、防火布、玻璃丝布等,基本可以保持原来的吸声特性。离心玻璃棉具有防火、保温、易于切割等优良特性,是建筑吸声最常用的材料之一。但是由于离心玻璃棉表面无装饰性,而且会有纤维洒落,因此必须制成各种吸声构件隐蔽使用。最常使用也是造价最低廉的构造是穿孔纸面石膏板的吊顶或做成内填离心玻璃棉的穿孔板墙面,穿孔率大于20%时,基本能够完全发挥出离心玻璃棉的吸声性能。为了防止玻璃棉纤维洒出,需要在穿孔板背后附一层无纺布、桑皮纸等透声织物,或使用玻璃布、塑料薄膜等包裹玻璃棉。与穿孔纸面石膏板类似的面板还有穿孔金属板(如铝板)、穿孔木板、穿孔纤维水泥板、穿孔矿棉板等。

  玻璃棉板经过处理后可以制成吸声吊顶板或吸声墙板。一般常见将80-120kg/m3的玻璃棉板周边经胶水固化处理后外包防火透声织物形成既美观又方便安装的吸声墙板,常见尺寸为1.2m×1.2m、1.2m×0.6m、0.6m×0.6m,厚度2.5cm或5cm。也有在110kg/m3的玻璃棉的表面上直接喷刷透声装饰材料形成的吸声吊顶板。无论是玻璃棉吸声墙板还是吸声吊顶板,都需要使用高容重的玻璃棉,并经过一定的强化处理,以防止板材变形或过于松软。这一类的建筑材料既有良好的装饰性又保留了离心玻璃棉良好的吸声特性,降噪系数nrc一般可以达到0.85以上。

  在体育馆、车间等大空间内,为了吸声降噪,常常使用以离心玻璃棉为主要吸声材料的吸声体。吸声体可以根据要求制成板状、柱状、锥体或其他异型体。吸声体内部填充离心玻璃棉,表面使用透声面层包裹。由于吸声体有多个表面吸声,吸声效率很高。

  在道路隔声屏障中,为了防止噪声反射,需要在面向车辆一侧采取吸声措施,往往也使用离心玻璃棉作为填充材料、面层为穿孔金属板的屏障板。为了防止玻璃棉在室外吸水受潮,有时会使用pvc或塑料薄膜包裹。.2纸面穿孔石膏板

  纸面穿孔石膏板常用于建筑装饰吸声。纸面石膏板本身并不具有良好的吸声性能,但穿孔后并安装成带有一定后空腔的吊顶或贴面墙则可形成“亥姆霍兹共振”吸声结构,因而获得较大的吸声能力。这种纸面穿孔吸声结构广泛地应用于厅堂音质及吸声降噪等声学工程中。

  石膏板穿孔后,石膏板上的小孔与石膏板自身及原建筑结构的面层形成了共振腔体,声音与穿孔石膏板发生作用后,圆孔处的空气柱产生强烈的共振,空气分子与石膏板孔壁剧烈摩擦,从而大量地消耗声音能量,进行吸声。这是穿孔纸面石膏板“亥姆霍兹共振”吸声的基本原理。穿孔纸面石膏板吸声对声音频率具有一定选择性,吸声频率特性曲线呈山峰形,当声音频率与共振频率接近时,吸声系数大;当声音频率远离共振频率时,吸声系数小。如果在纸面穿孔石膏板背覆一层桑皮纸或薄吸声毡时,空气分子在共振时的摩擦阻力增大,各个频率的吸声性能都将有明显提高,这就是人们常常在穿孔纸面石膏板后覆一层桑皮纸或薄吸声毡增加吸声的原因。

  影响纸面穿孔石膏板吸声性能的主要因素是穿孔率和后空腔大小,穿孔孔径、石膏板的厚度等对吸声性能影响较小。穿孔率从2%到15%之间逐渐增大时,孔占的表面积增大,空气分子进入共振腔体参与共振的几率增加,吸声能力增大,若后空腔内放入吸声材料,吸声更强烈。穿孔率会影响共振频率,穿孔率增大,共振频率将向高频偏移,偏移量与穿孔率的开根号成正比。穿孔率增大,吸声频率特性曲线的“山峰”将向右侧(高频)移动,且“山峰”形态整体趋于抬高,平均吸声系数增加。增大穿孔率可以提高吸声性能,但因石膏板强度的限制,一般穿孔率在2%-15%的范围。

  当后空腔增大时,共振腔内的空气分子数量增多,共振时参与消耗声能的空气分子数增多,吸声性能增加。改变后空腔大小是常用的调节穿孔石膏板吸声系数的方法。后空腔大小会影响共振频率,空腔增大,共振频率将向低频偏移,偏移量与空腔深度的开根号成反比,吸声频率特性曲线的“山峰”将向左(低频)移动,“山峰”形态整体趋于抬高,平均吸声系数变大。但当空腔深度过大时,空腔内“空气弹簧”效果减弱,吸声性能下降,一般情况空腔深度在5-50cm以内为宜。

  在通常范围内,穿孔孔径大小一般是3-10mm,石膏板厚度一般是9.5mm、12mm或15mm,这些因素较多地影响共振频率的高低,对穿孔纸面石膏板平均吸声性能的影响很小。孔径增大或厚度增加,共振频率将向低频偏移,偏移量与孔径或厚度的开根号成反比,吸声频率特性曲线的“山峰”将向左(低频)移动,“山峰”形态基本保持不变,因此平均吸声系数基本不变。根据实验,孔径大小或石膏板厚度的改变,平均吸声系数基本无大的变化,一般在10%以内,共振频率的改变也只在一到两个1/3倍频程的范围内。在降噪实际工程中孔径和板厚的选取主要根据应用场合所需的强度确定,孔径选3-10mm,板厚选9-15mm均可,不同的板厚或孔径基本可以忽略对吸声性能的影响。

  与离心玻璃棉类似的多孔纤维吸声材料还有岩棉、矿棉板、开孔聚阻燃氨脂、纤维素喷涂、吸声帘幕等。岩棉是玄武岩熔化后甩拉而成,纤维直径一般在10μ左右,离心玻璃棉是玻璃熔化后甩拉形成,纤维直径更细,一般在6μ以下,因此岩棉容重往往比离心玻璃棉大。岩棉的吸声性能和离心玻璃棉接近,5cm厚的容重80kg/m3的岩棉与24kg/m3的离心玻璃棉吸声性能相当,nrc大约0.95左右。矿棉板是高炉矿渣经熔化喷吹形成纤维,再烘干成型成为板材,厚度一般在12-18mm,nrc在0.3-0.4,常作为吊顶天花使用。阻燃聚氨脂是一种软性泡沫材料,分为开孔和闭孔两种,开孔型泡孔之间相互连通,弹性好,吸声性能好,常用于剧场吸声座椅内胆或隔声罩内衬,50cm厚容重40kg/m3时nrc约0.5-0.6;闭孔型泡孔封闭,不吸声,常用于保温或防水密封材料。纤维素喷涂材料是将纤维吸声材料与水、胶混合后在天花或墙壁上喷涂而成,施工简便,常适用于改造或面层复杂工程的施工,代表性材料有k13,在硬壁上喷涂2.5cm厚的k13,nrc可达到0.75。厚重多皱的经防火处理的帘幕也常用于建筑吸声,因帘幕便于拉开和闭合,常用于可变吸声。将岩棉或玻璃棉做成1m长左右的尖劈状可以形成强吸声结构,各频率的吸声系数可达0.99,是吸声性能最强的结构,常用于消声实验室或车间强吸声降噪。

  与穿孔纸面石膏板类似的穿孔共振吸声结构还有水泥穿孔板、木穿孔板、金属穿孔板等。水泥和木穿孔板的吸声性能接近于穿孔纸面石膏板,水泥穿孔板造价低,但装饰性差,常用于机房、地下室等吸声;木穿孔板美观,装饰性好,但防火、防水性能差,价格高,常用于厅堂吸声装修。金属穿孔板常用做吸声吊顶,或吸声墙面,穿孔率可高达35%,后空20cm以上,内填玻璃棉、岩棉,nrc可达到0.99。在穿孔板后贴一层吸声纸或吸声毡能提高孔的共振摩擦效率,大大提高吸声性能。在板厚小于1mm的薄金属板上穿直径小于1.0mm的微孔,形成微穿孔吸声板。微穿孔板比普通穿孔板吸声系数高,吸声频带宽,一般穿孔率在1%-2%,后部无须衬多孔吸声材料。

  吸声降噪降低反射声的声能,若忽略直达声的影响,吸声量增加1倍,噪声降低3db。计算公式为:

  ,其中δl为降噪量,a1、t1和a2、t2分别为加入吸声材料前后的房间吸声量、混响时间,v为房间体积。

  如果房间未做吸声处理,反射较严重,吸声量少,混响时间长,那么吸声降噪的效果比较好。如果原房间已经有大量的吸声,混响时间短,那么吸声效果比较差。

  例:一房间体积v=400m3,混响时间为6s,加入100m2的吸声系数0.9吸声吊顶,请问降噪量为多少?根据降噪公式,δl=10lg[8×90÷(0.161×400)]=9.2db。

  如果室内分布多个声源,室内各处的直达声都很强,吸声效果就比较差,往往只能降低3-4db。尽管降低量有限,但减少了混响声,室内工作人员的主观上消除了噪声来自四面八方的混乱感,反映较好。吸声处理对于声源距离近的位置效果差,对于声源距离远的位置效果好,对传到室外的噪声降低效果也很明显。

  如果房间容积很大,人们的活动区域靠近声源,直达声占主导地位,此时吸声效果差。容积较小的房间,声音在天花和墙壁上反射多次后与直达声混合,反射声多,此时吸声处理效果就明显。经验表明,3000m3以下的房间吸声降噪效果好,更大的房间,吸声效果不理想。不过,若房间体型瘦长,顶棚低,房间长度大于高宽的5倍以上,由于声音的反射类似与在管道中爬行,吸声处理的降噪效果也较好。

  应针对声源的频谱特性选择吸声材料,吸声材料的频谱应与噪声源的频谱特性匹配。高频噪声大用高频吸声多的材料,低频噪声大用低频吸声多的材料。如使用穿孔共振吸声材料,最好使吸声频率峰值与噪声频率最大值相对应,若噪声在中高频存在峰值,这样处理的降噪效果就非常显著。

  歌厅酒店等音响设备噪声(卡拉ok)扰民投诉,近年来有上升的趋势,特别是建立在居民区内的练歌房、酒店等使用的卡拉ok音响设备,发出很强的噪声,由于这类噪声频带宽、强度大,噪声穿透能力很强,且固体传声严重,干扰楼内居民的生活和休息。由于装修人员缺乏知识和经验,装修结构不合理,装修完了仍存在噪声扰民,给进一步治理带来一定困难。

  本文对音响设备噪声的传播特点做了研究,并提出了从装修结构上防治噪声的措施,以供参考。

  音响设备噪声一般都在90~108db,且频带较宽,但以低频声信号最强,常常是在远处听到低频声音,如打击乐器发出的声音等,那种低频的‘咚-咚-声音非常令人烦脑。当声源在一楼,噪声能穿透建筑结构,使二楼噪声达到40~50db或更高。

  我们在某歌厅实测噪声,结果如表1所示。从表1的数据可以看出音响设备噪声的衰减特性,噪声衰减很慢,每上一层楼,噪声衰减1db。

  现场实测表明,音响设备噪声在35db以下时,就很难听到歌声了。因此,35db就可以作为降噪量的依据,以声源噪声级100db计,建筑结构需要的隔声量和噪声衰减量应为65db左右,一般设计降噪量应按70db考虑。

  音响设备噪声的传播途径有两个:一是空气传声,二是固体传声。通过空气介质的传播途径,依照材料的隔声量计算:

  tl=20log(ωm/ρc)(1)式中:ω=2πf,振动圆频率:m—建筑构件面密度kg/m2;ρc—空气特性阻抗。

  由公式(1)可知,在同等条件下(建筑构件面密度m,空气特阻抗ρc相同),若低频信号突出,既圆频率ω小时,材料的隔声量也小,这就是音响设备噪声“穿透力”强的原因。

  有的装修顶棚面密度偏小,违背“质量定律”原则,使建筑构件隔声量低,如某歌厅的顶棚结构是:200mm玻璃棉+0.8mm铁板+五合板+400mm空气层+五合板+300mm玻璃棉+五合板。虽然隔声层数多,空气层较大,但顶棚总的面密度(不算建筑楼板)为22kg/m2,增加的隔声量不够,二楼噪声为44db,仍然超标。

  音响设备噪声传播的另一个途径是固体传声。声波或声源可以激发建筑构件引起振动,以振动形式污染环境;或通过建筑构件产生“二次辐射声”所谓固体传声,以噪声形式污染环境。

  固体传声目前还没有一个固定的计算方法,资料介绍,一般建筑构件的固体传声的衰减量,仅为0.02~0.2db/m。钢铁等金属构件的衰减更小,可以传播的更远。表2是常用材料的固体传声衰减量。

  音响设备和装修结构的振动和隔振对固体传振和固体传声也有影响,如音响设备的音箱,由于安置方法不当,与建筑结构有刚性连接,则会产生固体传振和传声。实测表明,有刚性连接时可以增加3~5db噪声级的传声效果或增加4~7db振动极的传振效果。

  如某歌厅用轻质结构做间壁墙,经计算其固有频率为122hz,与声源发出的噪声主频率相近,产生共振,由于间壁墙与建筑结构没有隔振处理措施,墙的振动直接传给楼上,实测振动级为71db,而同样条件的房间用120砖墙间壁,振感明显降低,实测振动级为67db,两者相差4db。音响设备噪声的防治

  音响设备噪声的防治应当采取综合的治理措施。如加强管理,严把审批关;加强监督,促进治理;总结经验,推广先进治理技术等等。由于音响设备噪声的特殊性,本文主要研究音响设备噪声的治理技术。

  音响设备噪声的治理技术,与一般机电设备不同。音响设备噪声不能从声源上治理,一般的声学治理技术如吸声、消声等也难于用上。此外,既要考虑振动和噪声的传播,又要考虑声场的音响效果。

  音响设备噪声的治理主要从建筑结构上去考虑,尽量减低振动和噪声的传播。为此,我们结合现场的装修,进行了音响设备噪声治理的研究。有三个房间的装修情况分别如下:

  1#房间的四壁是砖砌结构,墙面未做其他处理。顶棚的框架用橡胶隔振垫减振,顶棚的结构为:50mm苯板+650mm空气层+50mm玻璃棉+100mm岩棉+20mm的抹灰。

  2#房间的四壁是轻钢结构,顶棚结构为:200mm玻璃棉+08mm铁板+五合板+400mm空气层+五合板+300mm玻璃棉+五合板。

  3#房间的顶棚结构与2#房间相同,但四壁与棚内都充填有150mm珍珠岩。各房间的容积大体相当,为45m×6m×45m。

  测试用两台ss-100,频率40~16khz的音箱做为声源,放在三个房间里,音箱用橡胶隔振垫隔振。测试点在对应楼上的三个房间里,噪声级测点在房间中间,振动级测点在房间地面上。测试仪器用he5931公害振动噪声计,声源噪声级调到96~100db(平均98db),噪声值做本底修正,振动级是垂向值vlz。测试结果如表4所示。

  从表3表4可以看出,房间的装修结构对音响设备噪声的传声和传振是有很大影响的。1#房间的顶棚采取了隔振,面密度也大,提高了房间的隔声量,比2#房间提高4db,振动级也较之降低66db。2#房间的墙是轻钢结构有共振和振动传导,影响了隔声和隔振的效果。

  3#房间的装修结构,采取了顶棚内和墙面上大量填充珍珠岩,使面密度增大、同时吸声效果较好,因此,隔声和隔振的效果也好。

  由于1#房间的墙壁没有做任何其他处理,还会受到声波的直接冲击,产生固体传声。3#房间的顶棚也没有减振措施等,因此,楼上噪声还没有达到35db(a)以下。但是现场听觉感到3#房间已经几乎听不到唱歌声了,居民是满意的。

  (1)音响设备噪声低频成分严重,穿透能力强,歌厅,舞厅,饭店等的卡拉ok音响设备噪声,严重污染环境。

  歌厅酒店等音响设备噪声(卡拉ok)扰民投诉,近年来有上升的趋势,特别是建立在居民区内的练歌房、酒店等使用的卡拉ok音响设备,发出很强的噪声,由于这类噪声频带宽、强度大,噪声穿透能力很强,且固体传声严重,干扰楼内居民的生活和休息。由于装修人员缺乏知识和经验,装修结构不合理,装修完了仍存在噪声扰民,给进一步治理带来一定困难。

  本文对音响设备噪声的传播特点做了研究,并提出了从装修结构上防治噪声的措施,以供参考。

  音响设备噪声一般都在90~108db,且频带较宽,但以低频声信号最强,常常是在远处听到低频声音,如打击乐器发出的声音等,那种低频的‘咚-咚-声音非常令人烦脑。当声源在一楼,噪声能穿透建筑结构,使二楼噪声达到40~50db或更高。

  我们在某歌厅实测噪声,结果如表1所示。从表1的数据可以看出音响设备噪声的衰减特性,噪声衰减很慢,每上一层楼,噪声衰减1db。

  现场实测表明,音响设备噪声在35db以下时,就很难听到歌声了。因此,35db就可以作为降噪量的依据,以声源噪声级100db计,建筑结构需要的隔声量和噪声衰减量应为65db左右,一般设计降噪量应按70db考虑。

  音响设备噪声的传播途径有两个:一是空气传声,二是固体传声。通过空气介质的传播途径,依照材料的隔声量计算:

  tl=20log(ωm/ρc)(1)式中:ω=2πf,振动圆频率:m—建筑构件面密度kg/m2;ρc—空气特性阻抗。

  由公式(1)可知,在同等条件下(建筑构件面密度m,空气特阻抗ρc相同),若低频信号突出,既圆频率ω小时,材料的隔声量也小,这就是音响设备噪声“穿透力”强的原因。

  有的装修顶棚面密度偏小,违背“质量定律”原则,使建筑构件隔声量低,如某歌厅的顶棚结构是:200mm玻璃棉+0.8mm铁板+五合板+400mm空气层+五合板+300mm玻璃棉+五合板。虽然隔声层数多,空气层较大,但顶棚总的面密度(不算建筑楼板)为22kg/m2,增加的隔声量不够,二楼噪声为44db,仍然超标。

  音响设备噪声传播的另一个途径是固体传声。声波或声源可以激发建筑构件引起振动,以振动形式污染环境;或通过建筑构件产生“二次辐射声”所谓固体传声,以噪声形式污染环境。

  固体传声目前还没有一个固定的计算方法,资料介绍,一般建筑构件的固体传声的衰减量,仅为0.02~0.2db/m。钢铁等金属构件的衰减更小,可以传播的更远。表2是常用材料的固体传声衰减量。

  音响设备和装修结构的振动和隔振对固体传振和固体传声也有影响,如音响设备的音箱,由于安置方法不当,与建筑结构有刚性连接,则会产生固体传振和传声。实测表明,有刚性连接时可以增加3~5db噪声级的传声效果或增加4~7db振动极的传振效果。

  如某歌厅用轻质结构做间壁墙,经计算其固有频率为122hz,与声源发出的噪声主频率相近,产生共振,由于间壁墙与建筑结构没有隔振处理措施,墙的振动直接传给楼上,实测振动级为71db,而同样条件的房间用120砖墙间壁,振感明显降低,实测振动级为67db,两者相差4db。3音响设备噪声的防治

  音响设备噪声的防治应当采取综合的治理措施。如加强管理,严把审批关;加强监督,促进治理;总结经验,推广先进治理技术等等。由于音响设备噪声的特殊性,本文主要研究音响设备噪声的治理技术。

  音响设备噪声的治理技术,与一般机电设备不同。音响设备噪声不能从声源上治理,一般的声学治理技术如吸声、消声等也难于用上。此外,既要考虑振动和噪声的传播,又要考虑声场的音响效果。

  音响设备噪声的治理主要从建筑结构上去考虑,尽量减低振动和噪声的传播。为此,我们结合现场的装修,进行了音响设备噪声治理的研究。有三个房间的装修情况分别如下:

  1#房间的四壁是砖砌结构,墙面未做其他处理。顶棚的框架用橡胶隔振垫减振,顶棚的结构为:50mm苯板+650mm空气层+50mm玻璃棉+100mm岩棉+20mm的抹灰。

  2#房间的四壁是轻钢结构,顶棚结构为:200mm玻璃棉+08mm铁板+五合板+400mm空气层+五合板+300mm玻璃棉+五合板。

  3#房间的顶棚结构与2#房间相同,但四壁与棚内都充填有150mm珍珠岩。各房间的容积大体相当,为45m×6m×45m。

  测试用两台ss-100,频率40~16khz的音箱做为声源,放在三个房间里,音箱用橡胶隔振垫隔振。测试点在对应楼上的三个房间里,噪声级测点在房间中间,振动级测点在房间地面上。测试仪器用he5931公害振动噪声计,声源噪声级调到96~100db(平均98db),噪声值做本底修正,振动级是垂向值vlz。测试结果如表4所示。

  从表3表4可以看出,房间的装修结构对音响设备噪声的传声和传振是有很大影响的。1#房间的顶棚采取了隔振,面密度也大,提高了房间的隔声量,比2#房间提高4db,振动级也较之降低66db。2#房间的墙是轻钢结构有共振和振动传导,影响了隔声和隔振的效果。

  3#房间的装修结构,采取了顶棚内和墙面上大量填充珍珠岩,使面密度增大、同时吸声效果较好,因此,隔声和隔振的效果也好。

  由于1#房间的墙壁没有做任何其他处理,还会受到声波的直接冲击,产生固体传声。3#房间的顶棚也没有减振措施等,因此,楼上噪声还没有达到35db(a)以下。但是现场听觉感到3#房间已经几乎听不到唱歌声了,居民是满意的。

  (1)音响设备噪声低频成分严重,穿透能力强,歌厅,舞厅,饭店等的卡拉ok音响设备噪声,严重污染环境。

  岩棉空间吸声体是一种组合成型材料,形状为扁平的矩形板,其基本结构由包裹在外部的防火饰面布和包裹在内部的支撑骨架、岩棉毡两个部分组成。岩棉就是一种很好的吸声材料,具有质轻、不燃、防蛀、热导率低、耐温达300-400℃、耐腐蚀、化学稳定性强、吸声性能好等特点。

  我公司有许多高噪声车间和动力站房,室内噪声严重超标。为改善工人的工作条件,从1995年开始,在水箱厂、车厢厂、总装厂、车桥厂、底盘零件厂等单位的空压站、制冷站广泛采用了岩棉空间吸声体作吸声材料,成功地治理了这些场所的室内噪声,取得了很好的效果。

  制冷机、空压机在运行中,有主机的转子高速回转时产生的气流性噪声(亦即空气动力噪声)、电机噪声、节流阀噪声以及其他辅助设备噪声;配套水泵及电机噪声。

  这些噪声在一个相对封闭的站房内,而站房内墙为反射性能很强的水泥墙面、顶棚和水泥地面。设备发出的噪声在这些物体表面多次反射的结果,使室内的噪声级提高了。

  下面是某厂空压站站房内的实测噪声数据和实测频谱图。空压站的噪声危害主要集中在中高频上,因此对人的听觉和现场的作业环境有较大的影响。

  噪声可以引起耳聋。在强噪声下暴露一段时间后,会引起一定的听觉疲劳,听力变迟钝,经休息后可以恢复。但是如果长期在强噪声下工作,听觉疲劳就不能复原,内耳听觉器官发生病变,导致噪声性耳聋,也叫职业性听力损失。

  噪声使人烦恼、精神不易集中,影响工作效率,妨碍休息和睡眠等。在强噪声下,还容易掩盖交谈和危险警报信号,分散人们注意力,发生工伤事故。在强噪声的影响下可能诱发一些疾病。已经发现,长期强噪声下工作的工人,除了耳聋外,还有头晕、头痛、神经衰弱、消化不良等症状,从而引发高血压和心血管病。更强的噪声刺激内耳腔前庭,使人头晕目眩、恶心、呕吐、还引起眼球振动,视觉模糊,呼吸、脉搏、血压等发生波动。

  对于一个需要吸声的建筑物内部,它的声学状况不仅仅取决于所有的材料吸声系数大小,而且还与吸声材料的面积直接有关,因此,人们引出了吸声量的概念,它是吸声系数a与材料面积s的乘积,用A来表示,由此可见,采用吸声系数高的材料,就可以用尽量少的材料来达到预定的声学要求,节约造价。

  由于两面吸声作用,空间吸声体的系数往往大于1,尤其以中高频吸声效率提高更为显著,因此,常能以数量不多的空间吸声体达到通常整片满铺吸声材料的声学效果。当然,由于声学现象很复杂,因此空间吸声体的吸声系数并不是简单的单面吸声系数的二倍。

  空间吸声体的制作和安装都很方便,特别适合于已建成而存在声学缺陷的建筑物,如厅堂音质混浊不清或工厂车间中噪声过高而又无法隔绝时。空间吸声体的重要作用之一是降低室内的混响噪声,室内安装空间吸声体后降噪量的计算公式是:

  上式中△L是降噪量(分贝),A1、A2分别是加空间吸声体前后的室内总吸声量(M2)。

  岩棉空间吸声体采用不同的布置方法和组合方式,其吸声性能有较大差异,我们在多年的治理实践中反复摸索,并经过大量实验,筛选出平板型和竖板型两类标准组合方式。下面就这两种吸声体在设计和选用中应注意的几个问题谈谈体会:

  在噪声控制中,要对噪声突出的频带首先降低,因此,选择岩棉空间吸声体时首先要仔细考虑其各频带的吸声特性。

  岩棉空间吸声体的特点是中高频吸声系很高的一般均在0.8左右,而低频声系数较低,一般在0.2左右。因此我们把提高岩棉空间吸声体低频吸声性能作为一个重点进行反复试验。最终试验发现,吊高在室内净高1/7至1/5时吸声体的中低频吸声性能比较好,符合宽频带吸声体的设计要求。

  对于一定材料的空间吸声体,吸声材料面积与室内平面面积之比称为悬挂率。试验发现此值为40-50%就可以达到吸声材料满铺平顶的声学效果,工程设计中悬挂率最好在此范围内,若悬挂率超出此值很多,则失去了空间吸声体节约材料的优点。

  在不同场合,岩棉空间吸声体应采用不同的面层,实验表明:钢板网、铝板网、农用透气薄膜、玻璃纤维薄毡、装饰布等饰面都对岩棉板本身的吸声性能影响不大。但是,油漆,较厚的塑料薄膜、密实的装饰布都对吸声体的声性能有显著的影响,应避免采用。

  需要指出的是,各种金属穿孔板的穿孔率大于10%时,基本上只起装饰作用,对吸声体的吸声性能影响不大;而小于10%时,就对吸声性能有影响,主要表现在使吸声体的高频吸声性能下降。因此,应当尽量避免使用低穿孔率面板。

  从以上数据的测试和分析可以看出,平板型和竖板型结合的岩棉空间吸声体对250HZ、500HZ、1000HZ段的吸声效果非常显著。250(HZ)段降噪7.0dB(A);500(HZ)段降噪8.0dB(A);1000(HZ)段降噪9.0dB(A);2000(HZ)段降噪3.0dB(A)。对这类噪声的峰值进行了有效削减。实测后,站房内A声级噪声降低到89.0dB(A)。降噪量达到6.5dB(A)。

  根据实验室中实验和其他单位工程实践,利用空间吸声体大致可使室内声级降低6-10分贝。从以上数据可以看出,我公司岩棉空间吸声体的实际使用效果,达到了这一预期指标。

  由声学原理可知,若噪声降低了解情况了3分贝,相当于声能减少一半,若噪声降低10分贝,则相当于声能减少90%,而噪声响度降低50%。所以虽然从降噪量上看,只有6个分贝,但是,噪声的能量削减了70%以上,在这一声环境内的人体感观质量得到了大幅度改善。

  岩棉空间吸声体在我公司的动力站房室内噪声治理上得到了广泛应用,实际使用效果显著,平均降噪量在6.0dB(A)左右。大幅度改善了站房内的声学质量,改善了现场运行操作人员的工作环境。

  该站房由东西两个连在一起的站房组成,站房内涉及到噪声设备的面积分别为120平方米和180平方米,噪声高达95.5dB(A),职工在站房内累计工作时间不超过2小时,职工反映强烈。

  在治理实践中,考虑到该站房层高较低(6米),所以在顶部采用平板式岩棉空间吸声体,板后间隙0.8米。墙面采用竖板型岩棉空间吸声体,4.5度倾斜安装。其中顶部岩棉空间吸声体面积约为140平方米,顶部满铺率为46.0%;墙面倾斜安装岩棉空间吸声体总面积约80平方米,墙面满铺率不足30.0%。

  实测的降噪量达到6.5dB(A),取得预计的效果,室内人体感观质量得到了大幅度改善,室内噪声达到了国家《工业企业设计卫生标准》(GBZ1-2002)中“工作地点噪声声级的卫生限值”,该标准规定累计工作时间不超过2小时的工作地点,噪声不得超过91dB(A)。

  该站房站房内涉及到噪声设备的面积分别为160平方米,噪声高达97.0dB(A),职工反映强烈。职工在站房内累计工作时间不超过2小时。

  在该站房顶部采用平板式岩棉空间吸声体,板后间隙0.8米。墙面采用竖板型岩棉空间吸声体,4.5度倾斜安装。其中顶部岩棉空间吸声体面积约为80平方米,顶部满铺率为50.0%;墙面倾斜安装岩棉空间吸声体总面积约50平方米,墙面满铺率不足25.0%。

  实测的降噪量达到6.0dB(A),取得预计的效果,室内人体感观质量得到了大幅度改善,室内噪声达到了国家《工业企业设计卫生标准》(GBZ1-2002)中“工作地点噪声声级的卫生限值”,该标准规定累计工作时间不超过2小时的工作地点,噪声不得超过91dB(A)。

  岩棉吸声体经过几年来的研究和应用,已发展成一种多样化、系列化的高效吸声结构,特别是大面积、多声源、高噪声车间可以得到良好的降噪声效果,具有一定的实际意义。目前国外空间吸声体的应用已较为普遍,且已发展有定型悬挂式吸声板,随着我公司环保事业和噪声控制技术的不断发展,系列岩棉空间吸声体必将得到日益广泛应用。

  1.《环保工作者实用手册》编写组编,《环保工作者实用手册》,冶金出版社出版(1987年7月)

  在很多情况下,室内装修有一定的声学要求。不仅是各类剧院、体育场馆和歌舞厅以及与声学有关的录音室、演播室等专业用房本身有一定的声学技术指标,而且凡是公共场所,一般都需要传播语言或音乐,即使是家庭用房现在也需要有良好的音乐欣赏环境。所以室内装修工程必须重视声学要求。如果忽视这一点,极有可能造成不良后果。例如有一水上健身娱乐场所,地面基本上都是水面,上空是一大玻璃圆穹项,由于没有声学设计,致使厅内混响时间特别长,当有文娱表演时连报幕的话也听不清。再如有的走廓或门厅,做得富丽堂皇、金碧辉煌,但即使是普通的谈话声或背景音乐,也在空间内久传不衰,形成令人烦恼的干扰噪声。

  造成音质差的主要原因是没有科学的声学设计。不少装饰工程公司本身没有合格的声学设计人员;有的一开始邀请声学专家做设计,以后自以为有了“经验”,便大胆地把设计也承包了;有的是东抄西袭,以为找到了人家的奥秘,你做软包,我也搞软包,你用穿孔板,我也做穿孔板,实际上没有掌握真正的声学要求;也不排除有的工程技术人员懂得一些声学知识,但并不精于室内声学的原理和实践,做出了并不合格的声学装修设计。

  室内声学设计是一门系统学科,涉及面较广,本文只就与室内装饰有关的吸声和隔声的材料和结构方面的知识作简单介绍,希望装饰工程人员和业主对声学材料和结构有所了解,能够理解声学设计为什么作这样那样的处理,从而使装饰工程在美观和声学要求上达到完美的统一。

  首先要明确吸声与隔声是完全不同的两个声学概念。吸声是指声波传播到某一边界面时,一部分声能被边界面反射(或散射),一部分声能被边界面吸收(这里不考虑在媒质中传播时被媒质的吸收),这包括声波在边界材料内转化为热能被消耗掉或是转化为振动能沿边界构造传递转移,或是直接透射到边界另一面空间。对于入射声波来说,除了反射到原来空间的反射(散射)声能外,其余能量都被看作被边界面吸收。在一定面积上被吸收的声能与入射声能之比称为该边界面的吸声系数。例如室内声波从开着的窗户传到室外,则开窗面积可近似地认为百分之百地“吸收”了室内传来的声波,吸声系数为1。当然,我们所要考虑的吸声材料,主要不是靠开口面积的吸声,而要靠材料本身的声学特性来吸收声波。

  对于两个空间中间的界面隔层来说,当声波从一室入射到界面上时,声波激发隔层的振动,以振动向另一面空间辐射声波,此为透射声波。通过一定面积的透射声波能量与入射声波能量之比称透射系数。对于开启的窗户,透射系数可近似为1(吸声系数也为1),其隔声效果为0,即隔声量为0db。对于又重又厚的砖墙或厚钢板,单位面积质量大,声波入射时只能激发起此隔层的微小振动,使对另一空间辐射的声波能量(透射声能)很小,所以隔声量大,隔声效果好。但对于原来空间而言,绝大部分能量被反射,所以吸声系数很小。

  对于单一材料(不是专门设计的复合材料)来说,吸声能力与隔声效果往往是不能兼顾的。如上述砖墙或钢板可以作为好的隔声材料,但吸声效果极差;反过来,如果拿吸声性能好的材料(如玻璃棉)做隔声材料,即使声波透过该材料时声能被吸收99%(这是很难达到的),只有1%的声能传播到另一空间,则此材料的隔声量也只有20db,并非好的隔声材料。有人把吸声材料误称为“隔音材料”是不对的。如果有人介绍某种单一材料吸声好隔声也好,那他不是不懂就是在骗人了。

  吸声材料是指吸声系数比较大的建筑装修材料。如果材料内部有很多互相连通的细微空隙,由空隙形成的空气通道,可模拟为由固体框架间形成许多细管或毛细管组成的管道构造。当声波传入时,因细管中靠近管壁与管中间的声波振动速度不同,由媒质间速度差引起的内摩擦,使声波振动能量转化为热能而被吸收。好的吸声材料多为纤维性材料,称多孔性吸声材料,如玻璃棉、岩棉、矿碴棉、棉麻和人造纤维棉、特制的金属纤维棉等等,也包括空隙连通的泡沫塑料之类。吸声性能与材料的纤维空隙结构有关,如纤维的粗细(微米至几十微米间为好)和材料密度(决定纤维之间“毛细管”的等效直径)、材料内空气容积与材料体积之比(称空隙率,玻璃棉的空隙率在90%以上)、材料内空隙的形状结构等。从使用的角度,可以不管吸声的机理,只要查阅材料吸声系数的实验结果即可。当然在选用时还要注意材料的防潮、防火以及可装饰性等其他要求。

  多孔性吸声材料有一个基本吸声特性,即低频吸声差,高频吸声好。定性的吸声频率特性见图1。频率高到一定值附近,见图1中f0,吸声系数α达到最大值,频率继续增大时,吸声系数在高端有些波动。这个f0的位置,大体上是f0对应的波长为材料厚度t的4倍

  当材料厚度增加时,可以改善低频的吸声特性。图1中t2大于t1,相同频率时t2的吸声系数大于t1的吸声系数。如果t2=2t1,则相同吸声系数对应的频率大约为f2=f1,即厚度增加一倍,低频吸声系数的频率特性向低频移一个倍频程。但并非可以一直增加厚度来提高低频吸声系数的,因为声波在材料的空隙中传播时有阻尼,使增加厚度来改善低频吸声受到限制。不同材料有不同的有效厚度。像玻璃棉一类好的吸声材料,一般用5cm左右的厚度,很少用到10cm以上。而像纤维板一类较微密的材料,其材料纤维间空隙非常小,声波传播的阻尼非常大,不仅吸声系数小,而且有效厚度也非常小。

  一般平板状吸声材料的低频吸声性能差是普遍规律。一种改进的方法是将整块的吸声材料切割成尖劈形状,见图2,当声波传播到尖劈状材料时,从尖部到基部,空气与材料的比例逐渐变化,也即声阻抗逐渐变化,声波传播就超出平板状材料有效厚度的限制,达到材料的基部,从而可改善低频吸声性能。吸声频率特性仍与图1相似,最大吸声系数的频率f0对应的波长大约为尖劈吸声结构长度t的4倍。例如要使100hz以上频率都有很高的吸声系数,吸声尖劈的长度约为87cm左右。当然这样的吸声结构一般不宜用于室内装修,主要用于声学实验室或特殊的噪声控制工程。

  利用不同的共振吸声机理,设计各种类型的共振吸声结构,使吸收峰值选择在所需频率位置,满足不同频率吸声量的要求,特别是解决低频吸声量不足的问题。

  薄层多孔性吸声材料也包括各种透气的织物,如棉、麻、丝、绒、人造纤维等织物。如图3a,将材料挂在刚性面前距离d处,则当d=1/4(2n+1)λ(1)时,λ是空气中声波波长,n为正整数,织物处于刚性面前驻波的声压波节位置,那里声波的质点振动速度最大,使在织物中消耗最大的声能,形成共振吸声。在(1)式中n分别等于0、1、2……时,对应的共振吸声频率fn为:d(2)式中co为空气中声波传播速度,一般以340m/s计算。例如,当织物与刚性壁距离为34cm时,n=0对应的最低共振频率f0=250hz,n=1对应的f1=750hz,n=2对应f2=1250hz……。其共振吸声的频率特性见图3b。吸声峰值与织物性能有关,一般都比较大,但共振吸声峰的宽度不大,在实际使用中往往将帘子增大折皱悬挂,即连续改变织物与刚性面的距离,并在不同距离处悬挂不止一层织物,以改善吸声频率特性。此外,将厚度为d的玻璃棉一类材料离刚性面d处安装,见图4,则(1)式中的d→变成为d→(d+t)连续变化,即有许多共振吸声频率,而最低共振频率为f0=c0/4(d+t)。

  如果刚性面前d处有一层不透气的膜,见图5,膜的单位面积质量为m,则膜与厚度为d的空气层构成质量——弹簧的共振系统,其共振频率为:

  式中ρo为空气密度。例如在“软包”外表面蒙上不透气的膜,则包在里面的多孔性吸声材料就不能发挥原有的吸声功能,而首先是膜的共振吸声并通过膜振动传入材料内的吸声作用,而此膜振动又受到材料的阻尼抑制,吸声效能受到限制。如果蒙皮用人造革一类质量较大的材料,如有的剧院中的座椅,那种吸声性能就更差了。3.3薄板共振吸声结构

  薄板是两维的振动系统,其共振频率除了与板的物理常数和几何尺寸有关外,还和它的边缘固定状况有关。如果一块边长为la、lb的矩形板,厚度为h,四边都被牢固地钳定,它的共振频率fm,n为:

  式中e、ρ、σ分别为板的杨氏模量、密度和泊松比,m、n为正整数。当n=0、m=1时,得到最低的共振频率(设lalb)。如果板为玻璃,将玻璃的物理常数代入:

  式中长度单位为米。例如长50cm、宽40cm、厚4mm的玻璃窗,四边固定,则(m,n)为(1,0)的最低共振频率为20hz,(m,n)为(0,1)的共振频率为25hz,(m,n)为(1,1)的共振频率为32hz。随着(m,n)渐次增大,共振频率越来越大(间隔也越来越密),在这些频率上有较大的声吸收和声透射。

  在室内装修中经常用到板材,它们都有一定的共振吸声效应,其共振频率大体上如(4)式所示,与板的几何尺寸和物理常数有关,同时与边缘固定状况有关,例如钉子钉多少,钉紧的程度,是否用胶固定等等。因此这类共振吸声往往不被主动采用在设计方案内,只有有经验的设计师才谨慎地使用。但有一点非常重要,即当用薄板作表面装饰处理时,为避免共振频率过多的一致,在设计和施工中注意将固定薄板的木筋之间给予不同的间距尺寸,使共振频率得以分散。对于不希望有薄板共振吸声作用的声学空间,表面处理就采用贴实的厚板。

  经常利用穿孔板共振吸声结构来补足低频所需的吸声量。穿孔板吸声结构如图6a所示,板厚t,离刚性面距离d,如板上钻圆孔(也可开狭缝),孔的半径为a,穿孔面积占板面积的比率(穿孔率)为p,则此穿孔共振结构的共振频率fr为

  式中表示共振频率有好几个参数可以调节,如板厚t,孔的半径a,穿孔率p以及板与刚性面的距离d。现在市场上有做好的不同穿孔率的穿孔板,可以选择不同的穿孔率和改变板与刚性面间距离d,来得到所需的共振频率。

  需要注意的是穿孔板共振吸声峰的形状,它与共振结构系统的阻尼有关。见图6b,阻尼小时,共振峰较尖锐,阻尼大时共振峰较为平缓。一般宁可选择较为平缓的吸声特性,以避免过强的吸声频率选择性。板厚、孔径小,阻尼较大。微穿孔板的穿孔直径为08~1mm左右,所以阻尼大,吸收峰较为平缓,但因易积灰和不耐腐蚀,所以不少地方不宜采用。

  一般穿孔板厚度不大于5mm,穿孔直径在6~10mm左右,这种情况下阻尼嫌小。要增加共振结构的阻尼,需要在穿孔附近增加吸声材料。参看图6c,当声波传播经过穿孔时,“声线”像流线那样在孔中和孔附近比较密集,那里的“流速”大,即声波的质点振动速度大,吸声材料产生最大的阻尼作用。我们很难将吸声材料填塞到一个个孔中,所以往往在板的前面或后面贴一层吸声材料(厚度为一个孔直径时效率最高)来增加共振吸声系统的阻尼,使吸收峰比较平缓。吸声材料在穿孔板后面时,只起到共振吸声的阻尼作用;若放在穿孔板前面,则同时兼有多孔性吸声材料的吸声功能。穿孔率p大于02时,一般不是共振吸声结构,仅仅作为多孔性吸声材料的“护面板”。

  不透气的固体材料,对于空气中传播的声波都有隔声效果,隔声效果的好坏最根本的一点是取决于材料单位面积的质量。

  参看图7,一个面积非常大的隔层,其单位面积质量为ms,当声波从左面垂直入射时,激发隔层作整体振动,此振动再向右面空间辐射声波。以单位面积考虑,透射到右面空间的声能与入射到隔层上的声能之比称透射系数τ。定义无限大隔层材料的传递损失(也称透射损失)tl:

  式中ω=2πf为圆频率,ρ0、c0为空气的密度和声波传播速度。tl的大小表示材料的隔声能力。(8)式的一个重要特点,即材料单位面积质量增加一倍,则传递损失增加6db。这一隔声的基本规律称“质量定律”,也就是说隔声靠重量。所以像砖墙、水泥墙或厚钢板、铅板等单位面积质量大的材料,隔声效果都比较好。

  (8)式也表明,单层隔声的高频隔声好,低频差。频率每提高一倍,传递损失就增加6db。

  需要说明的是:传递损失tl是隔层面积为无限大时的理论“隔声量”,作为一垛墙或楼板,它都有边缘与其它建筑构件连接,这时的“隔声量”与(7)式所表示的传递损失有差别。既有因边缘接近于固定而增大隔声能力,也有作为边缘固定的板振动有一定的共振频率,使某些共振频率点上隔声效果降低的现象。而当作为两相邻房间之间的隔墙或楼板,因为两室之间有多条传声(或振动)通道,这两个房间之间的隔声量(只能称声级差)更不能以该隔层的传递损失来代表。

  隔层材料在物理上有一定弹性,当声波入射时便激发振动在隔层内传播。当声波不是垂直入射,而是与隔层呈一角度θ入射时,声波波前依次到达隔层表面,而先到隔层的声波激发隔层内弯曲振动波沿隔层横向传播,若弯曲波传播速度与空气中声波渐次到达隔层表面的行进速度一致时,声波便加强弯曲波的振动,这一现象称吻合效应。这时弯曲波振动的辐度特别大,并向另一面空气中辐射声波的能量也特别大,从而降低隔声效果。产生吻合效应的频率fc为:

  式中ρ、σ、e分别为隔层材料的密度、泊松比和杨氏模量,h是隔层厚度。任意吻合频率fc与声波入射角θ有关。在大多数房间中的声场都接近于混响声场,到达隔层的入射角从0°到90°都有可能,因此吻合频率出现在从掠入射(θ=90°)的fc0开始的一个频率范围,也就是说吻合效应使某一频率范围的隔声效果变差。一般这一频率范围发生在中高频。从质量定律知道,中高频隔声量较大,除了内阻尼很小的金属板外,因吻合效应使中高频隔声量降低的现象,不会引起很大的麻烦。

  根据质量定律,频率降低一半,传递损失要降6db;而要提高隔声效果时,质量增加一倍,传递损失增加6db。在这一定律支配下,若要显著地提高隔声能力,单靠增加隔层的质量,例如增加墙的厚度,显然不能行之有效,有时甚至是不可能的,如航空器上的隔声结构。这时解决的途径主要是采用双层以至多层隔声结构。

  双层隔声结构模型见图8,单位面积质量分别为m1、m2,中间空气层厚度为l。双层结构的传递损失可以进行理论计算,结果比较复杂,在不同频率范围可以得到不同的简化表示,这里只作定性介绍。

  两个隔层与中间空气层组成一个共振系统,共振频率为fr(m的单位为kg/m2,l的单位为m):

  在此共振频率附近,隔声效果大为降低。不过对于重墙来说,此频率已低于可闻频率范围。例如m1为半砖墙250kg/m2,m2为一砖墙500kg/m2,空气层厚度05m,这时共振频率在7hz左右。

  对于轻结构双层隔声,共振频率可能落在可闻频率范围内,例如两层铝板分别为52kg/m2和26kg/m2,中间空气层5cm,可计算出共振频率约为200hz。这时应在两板间填塞阻尼材料,以抑制板的振动。一般若用薄钢板做双层隔声结构时,钢板上都涂好阻尼层来抑制钢板的振动。

  在共振频率fr以下,双层隔声的效果如同没有空气层的一层(m1+m2)的隔声效果;在fr以上一段频率范围,双层隔声效果接近于两个单层隔声的传递损失之和;在更高的频率,当空气层厚度l为四分之一波长的奇数倍时,双层隔声效果相当于两个单层的传递损失之和再加6db,l为波长的偶数倍时,双层隔声效果相当于两个单层合在一起的传递损失再增加6db,在其它频率,传声损失在这两个值之间。所以在总体上,当频率大于fr时,双层隔声结构显著地提高了隔声效能。

  在很多情况下,室内装修有一定的声学要求。不仅是各类剧院、体育场馆和歌舞厅以及与声学有关的录音室、演播室等专业用房本身有一定的声学技术指标,而且凡是公共场所,一般都需要传播语言或音乐,即使是家庭用房现在也需要有良好的音乐欣赏环境。所以室内装修工程必须重视声学要求。如果忽视这一点,极有可能造成不良后果。例如有一水上健身娱乐场所,地面基本上都是水面,上空是一大玻璃圆穹项,由于没有声学设计,致使厅内混响时间特别长,当有文娱表演时连报幕的话也听不清。再如有的走廓或门厅,做得富丽堂皇、金碧辉煌,但即使是普通的谈话声或背景音乐,也在空间内久传不衰,形成令人烦恼的干扰噪声。

  造成音质差的主要原因是没有科学的声学设计。不少装饰工程公司本身没有合格的声学设计人员;有的一开始邀请声学专家做设计,以后自以为有了“经验”,便大胆地把设计也承包了;有的是东抄西袭,以为找到了人家的奥秘,你做软包,我也搞软包,你用穿孔板,我也做穿孔板,实际上没有掌握真正的声学要求;也不排除有的工程技术人员懂得一些声学知识,但并不精于室内声学的原理和实践,做出了并不合格的声学装修设计。

  室内声学设计是一门系统学科,涉及面较广,本文只就与室内装饰有关的吸声和隔声的材料和结构方面的知识作简单介绍,希望装饰工程人员和业主对声学材料和结构有所了解,能够理解声学设计为什么作这样那样的处理,从而使装饰工程在美观和声学要求上达到完美的统一。

  首先要明确吸声与隔声是完全不同的两个声学概念。吸声是指声波传播到某一边界面时,一部分声能被边界面反射(或散射),一部分声能被边界面吸收(这里不考虑在媒质中传播时被媒质的吸收),这包括声波在边界材料内转化为热能被消耗掉或是转化为振动能沿边界构造传递转移,或是直接透射到边界另一面空间。对于入射声波来说,除了反射到原来空间的反射(散射)声能外,其余能量都被看作被边界面吸收。在一定面积上被吸收的声能与入射声能之比称为该边界面的吸声系数。例如室内声波从开着的窗户传到室外,则开窗面积可近似地认为百分之百地“吸收”了室内传来的声波,吸声系数为1。当然,我们所要考虑的吸声材料,主要不是靠开口面积的吸声,而要靠材料本身的声学特性来吸收声波。

  对于两个空间中间的界面隔层来说,当声波从一室入射到界面上时,声波激发隔层的振动,以振动向另一面空间辐射声波,此为透射声波。通过一定面积的透射声波能量与入射声波能量之比称透射系数。对于开启的窗户,透射系数可近似为1(吸声系数也为1),其隔声效果为0,即隔声量为0db。对于又重又厚的砖墙或厚钢板,单位面积质量大,声波入射时只能激发起此隔层的微小振动,使对另一空间辐射的声波能量(透射声能)很小,所以隔声量大,隔声效果好。但对于原来空间而言,绝大部分能量被反射,所以吸声系数很小。

  对于单一材料(不是专门设计的复合材料)来说,吸声能力与隔声效果往往是不能兼顾的。如上述砖墙或钢板可以作为好的隔声材料,但吸声效果极差;反过来,如果拿吸声性能好的材料(如玻璃棉)做隔声材料,即使声波透过该材料时声能被吸收99%(这是很难达到的),只有1%的声能传播到另一空间,则此材料的隔声量也只有20db,并非好的隔声材料。有人把吸声材料误称为“隔音材料”是不对的。如果有人介绍某种单一材料吸声好隔声也好,那他不是不懂就是在骗人了。

  吸声材料是指吸声系数比较大的建筑装修材料。如果材料内部有很多互相连通的细微空隙,由空隙形成的空气通道,可模拟为由固体框架间形成许多细管或毛细管组成的管道构造。当声波传入时,因细管中靠近管壁与管中间的声波振动速度不同,由媒质间速度差引起的内摩擦,使声波振动能量转化为热能而被吸收。好的吸声材料多为纤维性材料,称多孔性吸声材料,如玻璃棉、岩棉、矿碴棉、棉麻和人造纤维棉、特制的金属纤维棉等等,也包括空隙连通的泡沫塑料之类。吸声性能与材料的纤维空隙结构有关,如纤维的粗细(微米至几十微米间为好)和材料密度(决定纤维之间“毛细管”的等效直径)、材料内空气容积与材料体积之比(称空隙率,玻璃棉的空隙率在90%以上)、材料内空隙的形状结构等。从使用的角度,可以不管吸声的机理,只要查阅材料吸声系数的实验结果即可。当然在选用时还要注意材料的防潮、防火以及可装饰性等其他要求。

  多孔性吸声材料有一个基本吸声特性,即低频吸声差,高频吸声好。定性的吸声频率特性见图1。频率高到一定值附近,见图1中f0,吸声系数α达到最大值,频率继续增大时,吸声系数在高端有些波动。这个f0的位置,大体上是f0对应的波长为材料厚度t的4倍

  当材料厚度增加时,可以改善低频的吸声特性。图1中t2大于t1,相同频率时t2的吸声系数大于t1的吸声系数。如果t2=2t1,则相同吸声系数对应的频率大约为f2=f1,即厚度增加一倍,低频吸声系数的频率特性向低频移一个倍频程。但并非可以一直增加厚度来提高低频吸声系数的,因为声波在材料的空隙中传播时有阻尼,使增加厚度来改善低频吸声受到限制。不同材料有不同的有效厚度。像玻璃棉一类好的吸声材料,一般用5cm左右的厚度,很少用到10cm以上。而像纤维板一类较微密的材料,其材料纤维间空隙非常小,声波传播的阻尼非常大,不仅吸声系数小,而且有效厚度也非常小。

  一般平板状吸声材料的低频吸声性能差是普遍规律。一种改进的方法是将整块的吸声材料切割成尖劈形状,见图2,当声波传播到尖劈状材料时,从尖部到基部,空气与材料的比例逐渐变化,也即声阻抗逐渐变化,声波传播就超出平板状材料有效厚度的限制,达到材料的基部,从而可改善低频吸声性能。吸声频率特性仍与图1相似,最大吸声系数的频率f0对应的波长大约为尖劈吸声结构长度t的4倍。例如要使100hz以上频率都有很高的吸声系数,吸声尖劈的长度约为87cm左右。当然这样的吸声结构一般不宜用于室内装修,主要用于声学实验室或特殊的噪声控制工程。

  利用不同的共振吸声机理,设计各种类型的共振吸声结构,使吸收峰值选择在所需频率位置,满足不同频率吸声量的要求,特别是解决低频吸声量不足的问题。

  薄层多孔性吸声材料也包括各种透气的织物,如棉、麻、丝、绒、人造纤维等织物。如图3a,将材料挂在刚性面前距离d处,则当d=1/4(2n+1)λ(1)时,λ是空气中声波波长,n为正整数,织物处于刚性面前驻波的声压波节位置,那里声波的质点振动速度最大,使在织物中消耗最大的声能,形成共振吸声。在(1)式中n分别等于0、1、2……时,对应的共振吸声频率fn为:fn=(2n+1)/4.co/d(2)式中co为空气中声波传播速度,一般以340m/s计算。例如,当织物与刚性壁距离为34cm时,n=0对应的最低共振频率f0=250hz,n=1对应的f1=750hz,n=2对应f2=1250hz……。其共振吸声的频率特性见图3b。吸声峰值与织物性能有关,一般都比较大,但共振吸声峰的宽度不大,在实际使用中往往将帘子增大折皱悬挂,即连续改变织物与刚性面的距离,并在不同距离处悬挂不止一层织物,以改善吸声频率特性。此外,将厚度为d的玻璃棉一类材料离刚性面d处安装,见图4,则(1)式中的d→变成为d→(d+t)连续变化,即有许多共振吸声频率,而最低共振频率为f0=c0/4(d+t)。

  如果刚性面前d处有一层不透气的膜,见图5,膜的单位面积质量为m,则膜与厚度为d的空气层构成质量——弹簧的共振系统,其共振频率为:

  式中ρo为空气密度。例如在“软包”外表面蒙上不透气的膜,则包在里面的多孔性吸声材料就不能发挥原有的吸声功能,而首先是膜的共振吸声并通过膜振动传入材料内的吸声作用,而此膜振动又受到材料的阻尼抑制,吸声效能受到限制。如果蒙皮用人造革一类质量较大的材料,如有的剧院中的座椅,那种吸声性能就更差了。

  薄板是两维的振动系统,其共振频率除了与板的物理常数和几何尺寸有关外,还和它的边缘固定状况有关。如果一块边长为la、lb的矩形板,厚度为h,四边都被牢固地钳定,它的共振频率fm,n为:

  式中e、ρ、σ分别为板的杨氏模量、密度和泊松比,m、n为正整数。当n=0、m=1时,得到最低的共振频率(设lalb)。如果板为玻璃,将玻璃的物理常数代入:

  式中长度单位为米。例如长50cm、宽40cm、厚4mm的玻璃窗,四边固定,则(m,n)为(1,0)的最低共振频率为20hz,(m,n)为(0,1)的共振频率为25hz,(m,n)为(1,1)的共振频率为32hz。随着(m,n)渐次增大,共振频率越来越大(间隔也越来越密),在这些频率上有较大的声吸收和声透射。

  在室内装修中经常用到板材,它们都有一定的共振吸声效应,其共振频率大体上如(4)式所示,与板的几何尺寸和物理常数有关,同时与边缘固定状况有关,例如钉子钉多少,钉紧的程度,是否用胶固定等等。因此这类共振吸声往往不被主动采用在设计方案内,只有有经验的设计师才谨慎地使用。但有一点非常重要,即当用薄板作表面装饰处理时,为避免共振频率过多的一致,在设计和施工中注意将固定薄板的木筋之间给予不同的间距尺寸,使共振频率得以分散。对于不希望有薄板共振吸声作用的声学空间,表面处理就采用贴实的厚板。

  经常利用穿孔板共振吸声结构来补足低频所需的吸声量。穿孔板吸声结构如图6a所示,板厚t,离刚性面距离d,如板上钻圆孔(也可开狭缝),孔的半径为a,穿孔面积占板面积的比率(穿孔率)为p,则此穿孔共振结构的共振频率fr为

  式中表示共振频率有好几个参数可以调节,如板厚t,孔的半径a,穿孔率p以及板与刚性面的距离d。现在市场上有做好的不同穿孔率的穿孔板,可以选择不同的穿孔率和改变板与刚性面间距离d,来得到所需的共振频率。

  需要注意的是穿孔板共振吸声峰的形状,它与共振结构系统的阻尼有关。见图6b,阻尼小时,共振峰较尖锐,阻尼大时共振峰较为平缓。一般宁可选择较为平缓的吸声特性,以避免过强的吸声频率选择性。板厚、孔径小,阻尼较大。微穿孔板的穿孔直径为08~1mm左右,所以阻尼大,吸收峰较为平缓,但因易积灰和不耐腐蚀,所以不少地方不宜采用。

  一般穿孔板厚度不大于5mm,穿孔直径在6~10mm左右,这种情况下阻尼嫌小。要增加共振结构的阻尼,需要在穿孔附近增加吸声材料。参看图6c,当声波传播经过穿孔时,“声线”像流线那样在孔中和孔附近比较密集,那里的“流速”大,即声波的质点振动速度大,吸声材料产生最大的阻尼作用。我们很难将吸声材料填塞到一个个孔中,所以往往在板的前面或后面贴一层吸声材料(厚度为一个孔直径时效率最高)来增加共振吸声系统的阻尼,使吸收峰比较平缓。吸声材料在穿孔板后面时,只起到共振吸声的阻尼作用;若放在穿孔板前面,则同时兼有多孔性吸声材料的吸声功能。穿孔率p大于02时,一般不是共振吸声结构,仅仅作为多孔性吸声材料的“护面板”。

  不透气的固体材料,对于空气中传播的声波都有隔声效果,隔声效果的好坏最根本的一点是取决于材料单位面积的质量。

  参看图7,一个面积非常大的隔层,其单位面积质量为ms,当声波从左面垂直入射时,激发隔层作整体振动,此振动再向右面空间辐射声波。以单位面积考虑,透射到右面空间的声能与入射到隔层上的声能之比称透射系数τ。定义无限大隔层材料的传递损失(也称透射损失)tl:

  式中ω=2πf为圆频率,ρ0、c0为空气的密度和声波传播速度。tl的大小表示材料的隔声能力。(8)式的一个重要特点,即材料单位面积质量增加一倍,则传递损失增加6db。这一隔声的基本规律称“质量定律”,也就是说隔声靠重量。所以像砖墙、水泥墙或厚钢板、铅板等单位面积质量大的材料,隔声效果都比较好。

  (8)式也表明,单层隔声的高频隔声好,低频差。频率每提高一倍,传递损失就增加6db。

  需要说明的是:传递损失tl是隔层面积为无限大时的理论“隔声量”,作为一垛墙或楼板,它都有边缘与其它建筑构件连接,这时的“隔声量”与(7)式所表示的传递损失有差别。既有因边缘接近于固定而增大隔声能力,也有作为边缘固定的板振动有一定的共振频率,使某些共振频率点上隔声效果降低的现象。而当作为两相邻房间之间的隔墙或楼板,因为两室之间有多条传声(或振动)通道,这两个房间之间的隔声量(只能称声级差)更不能以该隔层的传递损失来代表。

  隔层材料在物理上有一定弹性,当声波入射时便激发振动在隔层内传播。当声波不是垂直入射,而是与隔层呈一角度θ入射时,声波波前依次到达隔层表面,而先到隔层的声波激发隔层内弯曲振动波沿隔层横向传播,若弯曲波传播速度与空气中声波渐次到达隔层表面的行进速度一致时,声波便加强弯曲波的振动,这一现象称吻合效应。这时弯曲波振动的辐度特别大,并向另一面空气中辐射声波的能量也特别大,从而降低隔声效果。产生吻合效应的频率fc为:

  式中ρ、σ、e分别为隔层材料的密度、泊松比和杨氏模量,h是隔层厚度。任意吻合频率fc与声波入射角θ有关。在大多数房间中的声场都接近于混响声场,到达隔层的入射角从0°到90°都有可能,因此吻合频率出现在从掠入射(θ=90°)的fc0开始的一个频率范围,也就是说吻合效应使某一频率范围的隔声效果变差。一般这一频率范围发生在中高频。从质量定律知道,中高频隔声量较大,除了内阻尼很小的金属板外,因吻合效应使中高频隔声量降低的现象,不会引起很大的麻烦。

  根据质量定律,频率降低一半,传递损失要降6db;而要提高隔声效果时,质量增加一倍,传递损失增加6db。在这一定律支配下,若要显著地提高隔声能力,单靠增加隔层的质量,例如增加墙的厚度,显然不能行之有效,有时甚至是不可能的,如航空器上的隔声结构。这时解决的途径主要是采用双层以至多层隔声结构。

  双层隔声结构模型见图8,单位面积质量分别为m1、m2,中间空气层厚度为l。双层结构的传递损失可以进行理论计算,结果比较复杂,在不同频率范围可以得到不同的简化表示,这里只作定性介绍。

  两个隔层与中间空气层组成一个共振系统,共振频率为fr(m的单位为kg/m2,l的单位为m):

  在此共振频率附近,隔声效果大为降低。不过对于重墙来说,此频率已低于可闻频率范围。例如m1为半砖墙250kg/m2,m2为一砖墙500kg/m2,空气层厚度05m,这时共振频率在7hz左右。

  对于轻结构双层隔声,共振频率可能落在可闻频率范围内,例如两层铝板分别为52kg/m2和26kg/m2,中间空气层5cm,可计算出共振频率约为200hz。这时应在两板间填塞阻尼材料,以抑制板的振动。一般若用薄钢板做双层隔声结构时,钢板上都涂好阻尼层来抑制钢板的振动。

  在共振频率fr以下,双层隔声的效果如同没有空气层的一层(m1+m2)的隔声效果;在fr以上一段频率范围,双层隔声效果接近于两个单层隔声的传递损失之和;在更高的频率,当空气层厚度l为四分之一波长的奇数倍时,双层隔声效果相当于两个单层的传递损失之和再加6db,l为波长的偶数倍时,双层隔声效果相当于两个单层合在一起的传递损失再增加6db,在其它频率,传声损失在这两个值之间。所以在总体上,当频率大于fr时,双层隔声结构显著地提高了隔声效能。

  离心玻璃棉的声学特性不但与厚度和容重有关,也与罩面材料、结构构造等因素有关。在建筑应用中还需同时兼顾造价、美观、防火、防潮、粉尘、耐老化等多方面问题。本文将就离心玻璃棉相关的建筑声学基本概念、建筑吸声应用、建筑隔声应用、建筑消声应用、国内外不同声学产品对比,以及相关的国家规范标准等方面近可能详细地讨论离心玻璃棉的建筑声学特性及应用。

  物体的振动产生“声”,振动的传播形成“音”。人们通过听觉器官感受声音,声音是物理现象,不同的声音人们有不同的感受,相同声音的感受也会因人而异。美妙的音乐令人陶醉,清晰激昂的演讲令人鼓舞,但有时侯,邻居传来的音乐声使人难以入睡,他人之间的甜言蜜语也许令人烦恼。建筑声学不同于其他物理声学,主要研究目的在于如何使人们在建筑中获得良好的声音环境,涉及的问题不局限于声音本身,还包括心理感受、建筑学、结构学、材料学甚至群体行为学等多方面问题。

  人耳的听觉下限是0db,低于15db的环境是极为安静的环境,安静的会使人不知所措。乡村的夜晚大多是25-30db,除了细心才能够体会到的流水、风、小动物等自然声音以外,其他感觉一片宁静,这也是生活在喧嚣之中的城市人所追求的净土。城市的夜晚会因区域不同而有所不同。较为安静区域的室内一般在30-35db,如果你住在繁华的闹市区或是交通干线db(甚至更高)的噪声,如果碰巧邻居是一位不通情达理的人,夜深人静时蹦蹦跳跳、高声喧哗,也许更要饱受煎熬了。人们正常讲线db。在中式餐馆中,往往由于缺乏吸声处理,人声鼎沸,声音将达到70-80db,有国外研究报道噪声中进餐会影响健康。人耳的听觉上限一般是120db,超过120db的声音会造成听觉器官的损伤,140db的声音会使人失去听觉。高分贝喇叭、重型机械、喷气飞机引擎等都能够产生超过120db的声音。

  人耳听觉非常敏感,正常人能够察觉1db的声音变化,3db的差异将感到明显不同。人耳存在掩蔽效应,当一个声音高于另一个声音10db时,较小的声音因掩蔽而难于被听到和理解,由于掩蔽效应,在90-100db的环境中,即使近距离讲话也会听不清。人耳有感知声音频率的能力,频率高的声音人们会有“高音”的感觉,频率低的声音人们会有“低音”的感觉,人耳正常的听觉频率范围是20-20khz。人耳耳道类似一个2-3cm的小管,由于频率共振的原因,在2000-3000hz的范围内声音被增强,这一频率在语言中的辅音中占主导地位,有利于听清语言和交流,但人耳最先老化的频率也在这个范围内。一般认为,500hz以下为低频,500hz-2000hz为中频,2000hz以上为高频。语言的频率范围主要集中在中频。人耳听觉敏感性由于频率的不同有所不同,频率越低或越高时敏感度变差,也就是说,同样大小的声音,中频听起来要比低频和高频的声音响。

  声音可以分解为若干(甚至无限多)频率分量的合成。为了测量和描述声音频率特性,人们使用频谱。频率的表示方法常用倍频程和1/3倍频程。倍频程的中心频率是31.5、63、125、250、500、1k、2k、4k、8k、16khz十个频率,后一个频率均为前一个频率的两倍,因此被称为倍频程,而且后一个频率的频率带宽也是前一个频率的两倍。在有些更为精细的要求下,将频率更细地划分,形成1/3倍频程,也就是把每个倍频程再划分成三个频带,中心频率是20、31.5、40、50、63、80、100、125、160、200、250、315、400、500、630、800、1k、1.25k、1.6k、2k、2.5k、3.15k、4k、5k、6.3k、8k、10k、12.5k、16k、20khz等三十个频率,后一个频率均为前一个频率的21/3倍。在实际工程中更关心人耳敏感的部分,因此,除进行必要的科学研究以外,大多数情况下考虑的频率范围在100hz到5khz。如果将声音的频率分量绘制成曲线就形成了频谱。

  对于各种建筑声学材料来讲,不同频率条件下声学性能是不同的。有的材料具有良好的高频吸声性能,有的材料具有良好的低频吸声性能,有的材料对某些频率具有良好的吸声性能,不一而同。隔声等其他声学性能也是如此。

  分贝对于非专业人员来讲是最难理解的,然而对于专业人士来讲分贝又是再熟悉不过了。分贝(db)是以美国电话发明家贝尔命名的,因为贝的单位太大,因此采用分贝,代表1/10贝。

  分贝的概念比较特别,它的运算不是线性比例的,而是对数比例的,例如两个音箱分别发出60db的声音,合在一起并不是120db,而是63db。如果某种吸声材料吸收了80%的声能,声音降低了不是0.8db也不是80db而是?10lg(1-0.8)=7db。如果某种隔墙隔声量为50db,那么透过去的声音为0.00001。分贝的计算较为复杂,需要具备专业知识才能完成。

  使用分贝描述声音时需要同时给出频率。任何一个声音,不同频率的分贝数可能是不同的。我们可以说在某频率时,声压级是多少,或吸声系数是多少,或隔声量是多少等等。

  a声级的概念会使普通人感到迷惑。声级是将各个频率的声音计权相加(不是简单的算术相加)得到的声音大小,a声级是各个频率的声音通过a计权网络后再相加得到的大。

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