吸声和隔声的原理及应用

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一、吸声原理与应用

吸声是声波能量被物体吸收的现象。当声波入射到物体的表面时，有一部分声波会反射回去，而另一部分声波会进入物体，进而被物体所吸收而转化成热能。吸声的微观物理机理十分复杂，但是大致上可以归结为声波在物体内由于产生强大的黏滞摩擦，使部分能量耗逸而转为热的过程。”

实际上吸声现象是普遍存在的，而大量物体都或多或少具有吸声本领。但是只有具有较强吸声能力的材料或结构，才可作为吸声材料或吸声结构而为实际工程所应用。

目前，在工程应用中主要有两大类吸声原理：

  · 通过振动消耗声能，是利用入射声波在结构内产生共振，从而使大量能量耗逸；

  · 通过摩擦消耗声能，引起材料内部空气的振动，从而产生摩擦而消耗声能。

第一种共振吸声结构利用了共振原理，因而吸声的频带较窄；而多孔吸声材料的吸声频带就比较宽广。声学中可以利用多种共振结构来进行吸声，但是目前最为广泛应用的是亥姆霍兹共鸣器式的结构。它由一根短管和一个背腔构成，如外界作用的声波的频率与该固有频率一致时，系统将发生共振，而使系统内的声振动产生强烈放大。如果系统内存在适当声阻材料，则会强烈消耗声能，达到良好吸声效果。

  · 共振式吸声结构：在噪声控制工程应用中，一般不以单体共鸣器作为应用结构，而广泛采用是一种穿孔板共振结构。穿孔结构一般是在刚性壁面前的一定距离处安装一块穿有很多小孔的板，如果孔的分布比较均匀，而板有一定厚度，这些穿孔板连同板后的空间，就形成了许多形同并联着的共鸣器。

  · 多孔吸声材料：由毛细孔或缝隙结构构成的多孔材料，具有吸声的基本功能。这种材料具有比一般密实材料低的多的声速与密度，就可以构成比一般密实材料低的多并与传声空气介质相趋近的特性阻抗。此外，它还具有很高的吸声声波的能力。因此，一方面能使空气中的声波能量容易进入多孔材料，而同时又能在材料中传播时被大量的吸收掉。 多孔材料实际上也是一种吸声结构，它由一定层厚的吸声材料与一定的背垫材料所构成的吸声体，一般贴装多孔材料的背垫常常是坚硬的背壁，如建筑物的砖墙、船舱内的钢板壁等。如果在多孔材料层与刚性背壁之间留有空腔，则可以有效地将共振吸声频率向低频方向偏移。

吸声尖劈具有极为优良的吸声性能，在噪声控制工程中也已获得广泛应用，多被作为消声室中的壁面吸声体。

二、隔声原理及应用

隔声原理及其应用具体内容包括单、多层板以及复合板的隔声原理，隔声罩的设计原理，室内和室外隔声屏障的设计。

利用材料（构件、结构或系统）来阻碍噪声的传播，使通过材料后噪声能量减少的方法，称为隔声。上述材料（构件、结构或系统）称为隔声材料（隔声构件、隔声结构或隔声系统），材料的隔声效果不仅和材料特性有关，还和材料的使用场合、安装方式及测试方法有关。描述材料隔声效果的常用量有三个：隔声量、噪声衰减量和插入损失。

隔声量一般用来表示材料本身固有的隔声能力。隔声包括单层薄型构件的隔声，双层薄板的隔声，弯曲薄板、复合板和多层板的隔声，组合结构的隔声。隔声设计有隔声罩与隔声间，室外与室内隔声屏等。

为了合理地选用材料，提高建筑物吸声和隔声处理的效果，首先从概念上将吸声、隔声、吸声材料、隔声材料区别开来，这是建筑物噪声控制中首要的基本问题。

噪声控制中的吸声与隔声的原理分析到这也差不多了，俗话说温故而知新，让我们再次回顾一下上文中的重点吧。

  · 声波通过媒质或入射到媒质分解面上时声能的减少过程，称为吸声或声吸收。用构件将噪声源和接收者分开，使声能在传播途径中受到阻挡，从而降低或消除噪声传递的措施，称为隔声。

  · 材料的吸声着眼于入射声源一侧反射声能的大小，目标是反射声能要小。材料隔声着眼于入射声源另一侧的透射声能的大小，目标是透射声能要小。吸声材料对入射声能的衰减吸收一般只有十分之几，因此其吸声能力即吸声系数可以用小数表示；而隔声材料可使透射声能衰减到入射声能的10-3～10-4或更小，为方便表达，其隔声量用分贝的计量方法表示。

  · 吸声处理和隔声处理所解决的目标和侧重点不同。吸声处理所解决的目标是减弱声音在室内的反复反射，即减弱室内的混响声，缩短混响声的延续时间，配合音质设计；隔声处理则着眼于隔绝噪声自声源房间向相邻房间的传播，使相邻房间免受噪声的干扰，即降低背景噪声，提高需要清晰度。

来源：声讯网微信公众号（ID：sosoac），作者：杨蒙恩、王子铮。