聲屏障基礎(chǔ)知識(shí)之吸聲在隔聲中的重要性
首先要明確吸聲與隔聲是完全不同的兩個(gè)聲學(xué)概念。吸聲是指聲波傳播到某一邊界面時(shí),一部分聲能被邊界面反射(或散射),一部分聲 能被邊界面吸收(這里不考慮在媒質(zhì)中傳播時(shí)被媒質(zhì)的吸收),這包括聲波在邊界材料內(nèi)轉(zhuǎn)化為熱能被消耗掉或是轉(zhuǎn)化為振動(dòng)能沿邊界構(gòu) 造傳遞轉(zhuǎn)移,或是直接透射到邊界另一面空間。對(duì)于入射聲波來(lái)說(shuō),除了反射到原來(lái)空間的反射(散射)聲能外,其余能量都被看作被邊 界面吸收。在一定面積上被吸收的聲能與入射聲能之比稱為該邊界面的吸聲系數(shù)。
對(duì)于兩個(gè)空間中間的界面隔層來(lái)說(shuō),當(dāng)聲波從一室入射到界面上時(shí),聲波激發(fā)隔層的振動(dòng),以振動(dòng)向另一面空間輻射聲波,此為透射聲 波。通過(guò)一定面積的透射聲波能量與入射聲波能量之比稱透射系數(shù)。對(duì)于開(kāi)啟的窗戶,透射系數(shù)可近似為1(吸聲系數(shù)也為1),其隔聲效 果為0,即隔聲量為0db。對(duì)于又重又厚的磚墻或厚鋼板,單位面積質(zhì)量大,聲波入射時(shí)只能激發(fā)起此隔層的微小振動(dòng),使對(duì)另一空間輻射的聲波能量(透射聲能)很小,所以隔聲量大,隔聲效果好。但對(duì)于原來(lái)空間而言,絕大部分能量被反射, 所以吸聲系數(shù)很小。
隔聲主要是隔斷聲波的傳播途徑。 吸聲材料內(nèi)部有很多互相連通的細(xì)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(xì)管或毛細(xì)管組成的管道構(gòu)造。當(dāng)聲波傳入時(shí),因細(xì)管中靠近管壁與管中間的聲波振動(dòng)速度不同,由媒質(zhì)間速度差引起的內(nèi)摩擦,使聲波振動(dòng)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。多孔性吸聲材料有一個(gè)基本吸聲特性,即低頻吸聲差,高頻吸聲好。但材料厚度增加時(shí),可以改善低頻的吸聲特性。
聲波在材料的空隙中傳播時(shí)有阻尼,使增加厚度來(lái)改善低頻吸聲受到限制。不同材料有不同的有效厚度。解決低頻吸聲量不足的問(wèn)題可 利用共振吸聲結(jié)構(gòu),設(shè)計(jì)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。
總之,利用吸聲材料來(lái)衰減聲波的能量,是噪聲處理中優(yōu)先考慮的方法,在噪聲處理中具有重要的地位。