140 130方 130 出祖 00000000 0800000 正常听力 阀值 ;0 2000500015000 频率/Hz 图10-2等响曲线 在等响曲线图中,每条曲线上的各点,虽然代表不同频率和声压级的声音,但是人耳主观感 觉到的声音响度却是一样的,即响度级是相等的,所以称为等响曲线。由等响曲线可知 (1)最下面的曲线(虚线)表示听力阈值( hearing threshold),称为零响度级线。痛阈线 是120方响度级线。对应每个频率都有各自的闻阂声压级与痛阈声压级。在闻阈曲线与痛阈曲线 之间是人耳所能听到的全部声音 (2)人耳对低频声较迟钝,频率很低时,即使有较高的声压级也不一定能听到 (3)声压级愈小和频率愈低的声音,其声压级与响度级之值相差也愈大 (4)人耳对高频声较敏感,特别是对于20005000Hz频率范围的声音尤为敏感。正由于这种 原因,在噪声控制中,应当首先将中、高频的刺耳声降低。 响度与响度级是一一对应的,规定响度级为40方时响度为1宋,经实验得出每当响度级增 加10方则响度增加一倍,如50方时为2宋,60方时为4宋,等等。一般当L≥40方时,响度 与响度级的关系为: (宋) (10-18) (方) (10-19) 2.2.A声级与等效(连续)A声级 为了能用仪器直接读出反映人耳对声音强弱的主观感觉的评价量,人们提出了用电子网络 (亦称计权网络, weighting networks)来模拟不同声压下的人耳频率特性。声级计便是满足这 种要求的仪器。计权网络实际上是一种电子滤波线路,是按照等响曲线所表示的人耳对声音频率 的响应而设计的。在声级计中一般都设计了A、B、C三条计权网络,测得的声级分别是A、B、C 声级。C计权网络是模拟等响曲线中100phon曲线而设计的,它在整个可听频率范围内有近乎平 直的特性,对可听声音的频率范围基本上不衰减,因此它一般代表总声压级。B计权网络是模拟 等响曲线中70phon曲线而设计的,它对250Hz以下的声音有较大的衰减。A计权网络是模拟等 响曲线中40phon曲线而设计的,它对1000以下的声音有较大的衰减。用A计权网络测量出来 的噪声强度,由于它对低频声较迟钝,而对高频声较灵敏,故与人耳对噪声的主观感觉比较接近 它也与人耳听力损伤程度相对应,A声级的单位记作dB(A)或dBA。A声级在噪声测量和评价中 应用最为广泛 A声级虽然能较好地反映人耳对噪声强度和频率的主观感觉,但只适用于连续而稳定的噪声 评价。对于在一定时间内不连续的噪声,如交通噪声,人们提出用总的工作时间进行平均的方法 来评价噪声对人的影响,用这种方法计算出来的声级称为等效(连续)A声级,用LA表示,单
图 10-2 等响曲线 在等响曲线图中，每条曲线上的各点，虽然代表不同频率和声压级的声音，但是人耳主观感 觉到的声音响度却是一样的，即响度级是相等的，所以称为等响曲线。由等响曲线可知： （1)最下面的曲线（虚线）表示听力阈值（hearing threshold），称为零响度级线。痛阈线 是 120 方响度级线。对应每个频率都有各自的闻阈声压级与痛阈声压级。在闻阈曲线与痛阈曲线 之间是人耳所能听到的全部声音。 （2)人耳对低频声较迟钝，频率很低时，即使有较高的声压级也不一定能听到。 （3)声压级愈小和频率愈低的声音，其声压级与响度级之值相差也愈大。 （4)人耳对高频声较敏感，特别是对于 2000~5000Hz 频率范围的声音尤为敏感。正由于这种 原因，在噪声控制中，应当首先将中、高频的刺耳声降低。 响度与响度级是一一对应的，规定响度级为 40 方时响度为 1 宋，经实验得出每当响度级增 加 10 方则响度增加一倍，如 50 方时为 2 宋，60 方时为 4 宋，等等。一般当 LN≥40 方时，响度 与响度级的关系为： 10 40 2 − = LN N （宋） （10-18） 或 LN = 40 + log2 N （方） （10-19） 2． 2． A 声级与等效（连续）A 声级 为了能用仪器直接读出反映人耳对声音强弱的主观感觉的评价量，人们提出了用电子网络 （亦称计权网络，weighting networks）来模拟不同声压下的人耳频率特性。声级计便是满足这 种要求的仪器。计权网络实际上是一种电子滤波线路，是按照等响曲线所表示的人耳对声音频率 的响应而设计的。在声级计中一般都设计了 A、B、C 三条计权网络，测得的声级分别是 A、B、C 声级。C 计权网络是模拟等响曲线中 100phon 曲线而设计的，它在整个可听频率范围内有近乎平 直的特性，对可听声音的频率范围基本上不衰减，因此它一般代表总声压级。B 计权网络是模拟 等响曲线中 70phon 曲线而设计的，它对 250Hz 以下的声音有较大的衰减。A 计权网络是模拟等 响曲线中 40phon 曲线而设计的，它对 1000Hz 以下的声音有较大的衰减。用 A 计权网络测量出来 的噪声强度，由于它对低频声较迟钝，而对高频声较灵敏，故与人耳对噪声的主观感觉比较接近， 它也与人耳听力损伤程度相对应，A 声级的单位记作 dB（A）或 dBA。A 声级在噪声测量和评价中 应用最为广泛。 A 声级虽然能较好地反映人耳对噪声强度和频率的主观感觉，但只适用于连续而稳定的噪声 评价。对于在一定时间内不连续的噪声，如交通噪声，人们提出用总的工作时间进行平均的方法 来评价噪声对人的影响，用这种方法计算出来的声级称为等效（连续）A 声级，用 LAeq 表示，单
位仍为dB(A)。等效(连续)A声级能反映在A声级不稳定情况下人们实际接受噪声能量的大小, 是按能量平均的A声级。 表10-1各段A声级和相应暴露时间 2 中心A声级(dBA) 80 8 90 95 100105110 75+5n 暴露时间(mi 在环境保护工作中计算等效声级时首先应对测量的数据进行处理,将所测得到的A声级按次 序从小到大每5dB分为一段,而每一段以其算术中心声级表示。例如,各段声级为80、85、90、 95、100、105、110dB(A) 其中80dB(A)表示78~82dB(A)的范围;85dB(A)则表示 83~87dB(A)的范围,以此类推。每天以8小时计算,78dB以下的不予考虑。 将工人在一个工作日中各段的暴露时间统计出来填入表10-1,则计算等效声级常用以下公 Lm=80+0g∑(2102) (10-20) 式中:T一噪声作用的时间总和,min T一工人在工作日的第i个声级段的暴露时间,min n一在整个噪声作用时间内测量的时段数。 若采样间隔时间相同,共采样n次,则等效声级的计算公式也可以按式(10-12)计算。 四、噪声的危害 人类社会工业革命的科技发展,使得噪声的发生范围越来越广,发生频率也越来越高,越 来越多的地区暴露于严重的噪声污染之中,噪声正日益成为环境污染的一大公害。其危害主要表 现在它对环境和人体健康方面的影响。 1.1.对睡眠、工作、交谈、收听和思考的影响 噪声影响睡眠的数量和质量。通常,人的睡眠分为瞌睡、入睡、睡着和熟睡四个阶段,熟睡 阶段越长睡眠质量越好。研究表明,在40~50dB噪声作用下,会干扰正常的睡眠。突然的噪声 在40dB时,可使10%的人惊醒,60B时则使70%的人惊醒。当连续噪声级达到70B时,会对50% 的人睡觉产生影响。噪声分散人的注意力,容易使人疲劳,心情烦躁,反应迟钝,降低工作效率, 当噪声为60~80dB时,工作效率开始降低,到90dB以上时,差错率大大增加,甚至造成工伤事 故。噪声干扰语言交谈与收听,当房间内的噪声级达55dB以上时,50%住户的谈话和收听受到影 响,若噪声达到65dB以上,则必须高声才能交谈,如噪声达到90dB以上,则无法交谈。噪声对 思考也有影响,突然的噪声干扰要丧失4秒钟的思想集中。 2.对听觉器官的影响 噪声会造成人的听觉器官损伤。在强噪声环境下,人会感到刺耳难受、疼痛、听力下降、耳 鸣,甚至引起不能复原的器质性病变 性耳聋。噪声性耳聋是指500、1000、2000三个 频率的平均听力损失超过25dB。若在噪声为85dB条件下长期暴露15年和30年,噪声性耳聋 发病率分别为5%和8%:而在噪声为90dB条件下长期暴露15年和30年,噪声性耳聋发病率提 高为14%和18%。目前,一般国家确定的听力保护标准为85~90dB。 3.对人体健康的影响 噪声作用于中枢神经系统,使大脑皮层功能受到抑制,出现头疼、脑胀、记忆力减退等症状 噪声会使人食欲不振、恶心、肠胃蠕动和胃液分泌功能降低,引起消化系统紊乱;噪声会使使交 感神经紧张,从而出现心跳加快、心律不齐,引起高血压、心脏病、动脉硬化等心血管疾病:噪 声还会使视网膜轴体细胞光受性和视力清晰度降低,并且常常伴有视力减退、眼花、瞳孔扩大等 视觉器官的损伤 第二节声学器件和声学材料 人类的生活不能没有声音,一个人在绝对无声的环境中呆3~4小时就会失去理智,但过强
位仍为 dB（A）。等效（连续）A 声级能反映在 A 声级不稳定情况下人们实际接受噪声能量的大小， 是按能量平均的 A 声级。 表 10-1 各段 A 声 级 和 相 应暴 露 时 间 在环境保护工作中计算等效声级时首先应对测量的数据进行处理，将所测得到的 A 声级按次 序从小到大每 5dB 分为一段，而每一段以其算术中心声级表示。例如，各段声级为 80、85、90、 95、100、105、110dB（A）……。其中 80dB（A）表示 78～82dB（A）的范围；85dB（A）则表示 83～87dB（A）的范围，以此类推。每天以 8 小时计算，78dB 以下的不予考虑。 将工人在一个工作日中各段的暴露时间统计出来填入表 10-1，则计算等效声级常用以下公 式： 80 10lg ( 10 ) 2 1 1 − = = + n i i i Aeq T T L dB（A） （10-20） 式中：T－噪声作用的时间总和，min； Ti－工人在工作日的第 i 个声级段的暴露时间，min； n－在整个噪声作用时间内测量的时段数。 若采样间隔时间相同，共采样 n 次，则等效声级的计算公式也可以按式（10-12）计算。 四、噪声的危害 人类社会工业革命的科技发展，使得噪声的发生范围越来越广，发生频率也越来越高，越 来越多的地区暴露于严重的噪声污染之中，噪声正日益成为环境污染的一大公害。其危害主要表 现在它对环境和人体健康方面的影响。 1. 1. 对睡眠、工作、交谈、收听和思考的影响 噪声影响睡眠的数量和质量。通常，人的睡眠分为瞌睡、入睡、睡着和熟睡四个阶段，熟睡 阶段越长睡眠质量越好。研究表明，在 40～50 dB 噪声作用下，会干扰正常的睡眠。突然的噪声 在 40dB 时，可使 10%的人惊醒，60dB 时则使 70%的人惊醒。当连续噪声级达到 70dB 时，会对 50% 的人睡觉产生影响。噪声分散人的注意力，容易使人疲劳，心情烦躁，反应迟钝，降低工作效率。 当噪声为 60～80dB 时，工作效率开始降低，到 90dB 以上时，差错率大大增加，甚至造成工伤事 故。噪声干扰语言交谈与收听，当房间内的噪声级达 55dB 以上时，50%住户的谈话和收听受到影 响，若噪声达到 65dB 以上，则必须高声才能交谈，如噪声达到 90dB 以上，则无法交谈。噪声对 思考也有影响，突然的噪声干扰要丧失 4 秒钟的思想集中。 2．对听觉器官的影响 噪声会造成人的听觉器官损伤。在强噪声环境下，人会感到刺耳难受、疼痛、听力下降、耳 鸣，甚至引起不能复原的器质性病变，即噪声性耳聋。噪声性耳聋是指 500、1000、2000Hz 三个 频率的平均听力损失超过 25dB。若在噪声为 85 dB 条件下长期暴露 15 年和 30 年，噪声性耳聋 发病率分别为 5%和 8%；而在噪声为 90 dB 条件下长期暴露 15 年和 30 年，噪声性耳聋发病率提 高为 14%和 18%。目前，一般国家确定的听力保护标准为 85～90 dB。 3. 对人体健康的影响 噪声作用于中枢神经系统，使大脑皮层功能受到抑制，出现头疼、脑胀、记忆力减退等症状； 噪声会使人食欲不振、恶心、肠胃蠕动和胃液分泌功能降低，引起消化系统紊乱；噪声会使使交 感神经紧张，从而出现心跳加快、心律不齐，引起高血压、心脏病、动脉硬化等心血管疾病；噪 声还会使视网膜轴体细胞光受性和视力清晰度降低，并且常常伴有视力减退、眼花、瞳孔扩大等 视觉器官的损伤。 第二节 声学器件和声学材料 人类的生活不能没有声音，一个人在绝对无声的环境中呆 3～4 小时就会失去理智，但过强 n 段 1 2 3 4 5 6 7 … n 中心 A 声级（dBA） 80 85 90 95 100 105 110 … 75＋5n 暴露时间（min） T1 T2 T3 T4 T5 T6 T7 … Tn
的噪声又会对人们的正常生活和身体健康造成严重影响和危害,因此必须对噪声加以适当的控 制。确定噪声控制措施时,应从噪声形成的三个环节考虑:第一,从声源根治噪声:第二,在噪 声传播途径上采取控制措施;第三,在接受处采取防护措施。 本节将主要介绍在噪声传播途径上所采取的噪声控制措施:吸声、隔声和消声,以及其相应 的声学材料和声学器件。 、吸声材料和吸声结构 在没有进行声学处理的房间里,人们听到的声音,除了由声源直接通过空气传来的直达声之 外,还有由房间的墙面、顶棚、地面以及其它设备经多次反射而来的反射声,即混响声 ( reverberant sound)。由于混响声的叠加作用,往往能使声音强度提高10多分贝。如在房间 的内壁及空间装设吸声结构,则当声波投射到这些结构表面后,部分声能即被吸收,这样就能使 反射声减少,总的声音强度也就降低。这种利用吸声材料和吸声结构来降低室内噪声的降噪技术, 称为吸声( sound absorption)。 1.吸声材料 材料的吸声性能常用吸声系数( absorption coefficient)来表示。声波入射到材料表面时 被材料吸收的声能与入射声能之比称为吸声系数,用α表示。一般材料的吸声系数在0.01~1.00 之间。其值愈大,表明材料的吸声效果愈好。材料的吸声系数大小与材料的物理性质、声波频率 及声波入射角度等有关。 通常把吸声系数a>0.2的材料,称为吸声材料( absorptive material)。吸声材料不仅是 吸声减噪必用的材料,而且也是制造隔声罩、阻性消声器或阻抗复合式消声器所不可缺少的。多 孔吸声材料的吸声效果较好,是应用最普遍的吸声材料。它分纤维型、泡沫型和颗粒型三种类型 纤维型多孔吸声材料有玻璃纤维、矿渣棉、毛毡、苷蔗纤维、木丝板等。泡沫型吸声材料有聚氨 基甲醋酸泡沫塑料等。颗粒型吸声材料有膨胀珍珠岩和微孔吸声砖等 表10-2多孔材料的吸声系数a 腔 材料名 频率() 频率() 称 超细玻 0.040.080290.660.660.6 1.5470 0.050.170.310.490.370.64 璃棉棉4201050.120488a.72|0.6 5470 0080.019.5650.74 径 0.250.3070076080.97 2.5470 l80.180.50.470.50.83 矿棉板.5400.060150460.808a.78 370-0002la30Q5 表压 170.4a6a20.5x业毛3370 .l00280.50600.60.59 效孔国402@4國四国国苞[郦仁山团到团國 520 oslo igloazlo azo arlo. ss 730-a34s5 维板 205|3.19aa0.18020.31海|5 .150.350.84a.ea.82a.82 40.7a 水玻璃 a 膨珍 350 珠岩 Q0.60.68 1.33200.100.20 表10-3驻波法与混响室法的吸声系数换算表 0.98
的噪声又会对人们的正常生活和身体健康造成严重影响和危害，因此必须对噪声加以适当的控 制。确定噪声控制措施时，应从噪声形成的三个环节考虑：第一，从声源根治噪声；第二，在噪 声传播途径上采取控制措施；第三，在接受处采取防护措施。 本节将主要介绍在噪声传播途径上所采取的噪声控制措施：吸声、隔声和消声，以及其相应 的声学材料和声学器件。 一、吸声材料和吸声结构 在没有进行声学处理的房间里，人们听到的声音，除了由声源直接通过空气传来的直达声之 外，还有由房间的墙面、顶棚、地面以及其它设备经多次反射而来的反射声，即混响声 （reverberant sound）。由于混响声的叠加作用，往往能使声音强度提高 10 多分贝。如在房间 的内壁及空间装设吸声结构，则当声波投射到这些结构表面后，部分声能即被吸收，这样就能使 反射声减少，总的声音强度也就降低。这种利用吸声材料和吸声结构来降低室内噪声的降噪技术， 称为吸声（sound absorption）。 1．吸声材料 材料的吸声性能常用吸声系数（absorption coefficient）来表示。声波入射到材料表面时， 被材料吸收的声能与入射声能之比称为吸声系数，用α表示。一般材料的吸声系数在 0.01～1.00 之间。其值愈大，表明材料的吸声效果愈好。材料的吸声系数大小与材料的物理性质、声波频率 及声波入射角度等有关。 通常把吸声系数α＞0.2 的材料，称为吸声材料（absorptive material）。吸声材料不仅是 吸声减噪必用的材料，而且也是制造隔声罩、阻性消声器或阻抗复合式消声器所不可缺少的。多 孔吸声材料的吸声效果较好，是应用最普遍的吸声材料。它分纤维型、泡沫型和颗粒型三种类型。 纤维型多孔吸声材料有玻璃纤维、矿渣棉、毛毡、苷蔗纤维、木丝板等。泡沫型吸声材料有聚氨 基甲醋酸泡沫塑料等。颗粒型吸声材料有膨胀珍珠岩和微孔吸声砖等。 表 10-2 多孔材料的吸声系数α0 材料名 称 厚 度 密度 腔 厚 频率（Hz） 材料名称 厚 度 密度 腔 厚 频率（Hz） cm kg/m3 cm 125 250 500 1000 2000 4000 cm kg/m3 cm 125 250 500 1000 2000 4000 超细玻 璃棉棉 径 4μm 2 20 0.04 0.08 0.29 0.66 0.66 0.66 水泥 木丝板 1.5 470 - 0.05 0.17 0.31 0.49 0.37 0.66 4 20 0.05 0.12 0.48 0.88 0.72 0.66 1.5 470 3 0.08 0.11 0.19 0.56 0.59 0.74 5 15 0.05 0.24 0.72 0.97 0.90 0.98 1.5 470 12 0.1 0.28 0.48 0.32 0.42 0.68 10 15 0.11 0.85 0.88 0.83 0.93 0.97 2.5 470 - 0.06 0.13 0.28 0.49 0.72 0.85 矿渣棉 5 175 0.25 0.33 0.70 0.76 0.89 0.97 2.5 470 5 0.18 0.18 0.50 0.47 0.57 0.83 矿棉板， 表面压 纹打孔 1.5 400 0.06 0.15 0.46 0.83 0.82 0.78 工业毛 毡 1 370 - 0.04 0.07 0.21 0.50 0.52 0.57 1.5 400 5 0.17 0.48 0.52 0.65 0.72 0.75 3 370 - 0.10 0.28 0.55 0.60 0.60 0.59 1.5 400 10 0.21 0.44 0.52 0.60 0.74 0.76 5 370 - 0.11 0.30 0.50 0.50 0.50 0.52 甘蔗纤 维板 1.5 220 0.06 0.19 0.42 0.42 0.47 0.58 7 370 - 0.18 0.35 0.43 0.50 0.53 0.54 2 220 0.09 0.19 0.26 0.37 0.23 0.21 聚氨酯 泡沫塑 料 3 45 - 0.07 0.14 0.47 0.88 0.70 0.77 2 220 5 0.30 0.19 0.20 0.18 0.22 0.31 5 45 - 0.15 0.35 0.84 0.68 0.82 0.82 水玻璃 膨胀珍 珠岩 10 250 - 0.44 0.73 0.50 0.56 0.53 - 8 45 - 0.20 0.40 0.95 0.90 0.98 0.85 10 350- 450 - 0.45 0.65 0.59 0.62 0.68 微孔砖 5 0.15 0.40 0.57 0.48 0.60 0.61 木纤维 板 1.3 320 0.10 0.20 0.40 0.50 0.45 0.50 表 10-3 驻波法与混响室法的吸声系数换算表 α0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 αT 0.25 0.4 0.5 0.6 0.75 0.85 0.9 0.98
吸声材料的吸声系数是在实验室测量求得的。其测量方法有驻波管法和混响室法。表10-2 是用驻波管法测得的常用吸声材料的吸声系数,用a。表示;表10-3是驻波管法与混响室法测得 的吸声系数的换算,混响室法测得的吸声系数用αr表示。需要说明的是,本章所涉及的吸声系 数,除特殊说明是混响室法系数αr以外,一般都是指驻波管法系数α。 由表10-2可知,随着频率的升高,吸声系数增大。合理地增加多孔材料厚度、增大密度以 及增加多孔材料后面的空腔厚度D,可以增加低频吸声系数。 2.吸声结构 如前所述,多孔吸声材料对于高频声有较好的吸声能力,但对低频声的吸声能力较差。为了 解决低频声的吸收问题,在实践中人们利用共振原理制成了一些吸声结构( absorptive structure)。常用的吸声结构有薄板共振吸声结 构、穿孔板共振吸声结构和微穿孔板吸声结构 (1)薄板共振吸声结构。把不穿孔的薄板 (如金属板、胶合板、塑料板等)周边固定在框 弹簧 架上,背后留有一定厚度的空气层,这就构成了 构造:3mm胶合板 薄板共振吸声结构。它对低频的声音有良好的吸 重物 4cm空气层 收性能。其构造与等效图如图10-3所示,薄板 相当于质量块,板后的空气层相当于弹簧。当声 波作用于薄板表面时,在声压的交变作用下引起 图10-3薄板共振吸声结构 薄板的弯曲振动。由于薄板和固定支点之间的摩 擦和薄板内部引起的内摩擦损耗,使振动的动能转化为热能而使声能得到衰减。当入射声波的频 率与振动系统的固有频率一致时,振动系统就会发生共振现象,声能将获得最大的吸收 薄板共振吸声结构的共振频率f。一般在80-300肛z之间。f。可用下式估算 f mD (10-21) 式中,m一薄板面密度,kg/m2 D一板后空气层厚度,cm。 由式(10-21)可知,增加薄板的面密度m或空气层厚度D,皆可使共振频率下移。 常用薄板结构的吸声系数列于表10-4。 表10-4常用薄板共振吸声结构的吸声系数 各频率下的吸声系数ar 材料与构造 125Hz250Hz|500Bz|1000z2000Hz|4000H 三合板,龙骨间距4n5020.0.10.19080.12 10 0.59 0.18 0.05 0.04 0.08 五合板,龙骨间距 0.11 0.15 0.04 0.05 0.10 50 cmX45cm 草纸板,板厚2cm,龙5 0.15|0.49 0.51 骨间距45cm×45cm 0.49 木丝板,板厚3cm, 0.81 骨间距45cm×45cm 10 0.09 0.36 0.61 0.71 0.89 刨花压轧板,板厚1.5 cm,龙骨间距45cm× 0.35 0.27 0.20 0.2 0.39 45cm
吸声材料的吸声系数是在实验室测量求得的。其测量方法有驻波管法和混响室法。表 10-2 是用驻波管法测得的常用吸声材料的吸声系数，用α0 表示；表 10-3 是驻波管法与混响室法测得 的吸声系数的换算，混响室法测得的吸声系数用αT 表示。需要说明的是，本章所涉及的吸声系 数，除特殊说明是混响室法系数αT 以外，一般都是指驻波管法系数α0。 由表 10-2 可知，随着频率的升高，吸声系数增大。合理地增加多孔材料厚度、增大密度以 及增加多孔材料后面的空腔厚度 D，可以增加低频吸声系数。 2．吸声结构 如前所述，多孔吸声材料对于高频声有较好的吸声能力，但对低频声的吸声能力较差。为了 解决低频声的吸收问题，在实践中人们利用共振原理制成了一些吸声结构（absorptive structure）。常用的吸声结构有薄板共振吸声结 构、穿孔板共振吸声结构和微穿孔板吸声结构。 （1）薄板共振吸声结构。把不穿孔的薄板 （如金属板、胶合板、塑料板等）周边固定在框 架上，背后留有一定厚度的空气层，这就构成了 薄板共振吸声结构。它对低频的声音有良好的吸 收性能。其构造与等效图如图 10-3 所示，薄板 相当于质量块，板后的空气层相当于弹簧。当声 波作用于薄板表面时，在声压的交变作用下引起 薄板的弯曲振动。由于薄板和固定支点之间的摩 擦和薄板内部引起的内摩擦损耗，使振动的动能转化为热能而使声能得到衰减。当入射声波的频 率与振动系统的固有频率一致时，振动系统就会发生共振现象，声能将获得最大的吸收。 薄板共振吸声结构的共振频率 f0 一般在 80-300Hz 之间。f0 可用下式估算： mD f 600 0 = （10-21） 式中，m—薄板面密度，kg/m2； D—板后空气层厚度，cm。 由式（10-21）可知，增加薄板的面密度 m 或空气层厚度 D，皆可使共振频率下移。 常用薄板结构的吸声系数列于表 10-4。 表 10-4 常用薄板共振吸声结构的吸声系数αT 材料与构造 空气层 厚度 （cm） 各频率下的吸声系数αT 125Hz 250 Hz 500 Hz 1000 Hz 2000 Hz 4000 Hz 三合板，龙骨间距 45cm ×45cm 5 0.21 0.73 0.21 0.19 0.08 0.12 10 0.59 0.38 0.18 0.05 0.04 0.08 五合板，龙骨间距 50 cm×45cm 5 0.11 0.26 0.15 0.04 0.05 0.10 10 0.36 0.24 0.10 0.05 0.06 0.16 草纸板，板厚 2cm，龙 骨间距 45cm×45cm 5 0.15 0.49 0.41 0.38 0.51 0.64 10 0.50 0.48 0.34 0.32 0.49 0.60 木丝板，板厚 3 cm，龙 骨间距 45cm×45cm 5 0.05 0.30 0.81 0.63 0.70 0.91 10 0.09 0.36 0.61 0.53 0.71 0.89 刨花压轧板，板厚 1.5 cm，龙骨间距 45cm× 45cm 5 0.35 0.27 0.20 0.15 0.25 0.39 图 10-3 薄板共振吸声结构
(2)穿孔板共振吸声结构。穿孔板共振吸声结构可以看作许多个单孔共振腔并联而成,其 结构示意图如图10-4所示。单孔共振腔如图10-5所示,它 是由腔体和颈口组成的共振结构,称为亥姆霍兹共振器。腔 体通过颈部与大气相通,在声波的作用下,孔颈中的空气柱 就象活塞一样作往复运动,由于颈壁对空气的阻尼作用,使 部分声能转化为热能。当入射声波的频率与共振器的固有频 率一致时,即会产生共振现象,此时孔颈中的空气柱运动速 度最大,因而阻尼作用最大,声能在此情况下将得到最大的 吸收。它的吸声频率与板厚δ、腔深D和穿孔率P有关。其 共振频率f由下式计算: 2T V Dlk (H7) 图10-4穿孔板共振吸声结构 式中D一空腔深度,m d一小孔颈口直径,m P一穿孔率(穿孔的面积占总面积的百分数) l一小孔的有效颈长,l4=+dπ/4,m 板厚 c一声速,m/s 这种吸声结构的缺点是对频率的选择性很强,在共振频率时具 有最大的吸声性能,偏离共振频率时则吸声效果较差。它吸收声音 的频带比较窄,一般只有几十赫兹到200Hz的范围。为了使其吸收图10.5单孔共振器结构 声音的频带加宽,可在穿孔板后蒙上一层织物或填放多孔吸声材料 (3)微穿孔板吸声结构。微穿孔板吸声结构是在普通穿孔板吸 声结构的基础上发展起来的。普通穿孔板吸声结构的板厚一般为 1.5~mm,孔径为2~15m,穿孔率为0.5~5%左右而微穿孔板吸声P 结构是一种板厚及孔径均为1mm以下,穿孔率为1~3%的金属穿孔板 与板后的空腔组成的吸声结构。这是一种新型共振吸声结构,有较宽 的吸声频带,并且不必填放多孔材料和织物,同样也能达到较高的吸 声能力 微穿孔板吸声结构具有美观、轻便的优点。特别适用于高温、 潮湿和易腐蚀的场合。由于它阻力损失小,所以在动力机械中,为控图106双层微穿孔板 制气流噪声提供较好的吸声结构。但微穿孔板吸声结构制造工艺复吸声结构示意图 杂,成本较高,用于油污气体中容易堵塞,因此在工程技术中应根据 实际情况合理使用 如果采用双层或多层微穿孔板吸声结构,可使吸收频率范围加宽很多。图10-6是双层微穿 孔板吸声结构示意图。穿孔板分为前后两层,前空腔深为 80mm,后空腔深为120mm,前后微穿孔板的穿孔率P分别 为2%和1%,孔径d和板厚δ均为0.8mm。 吸收声能W 应当指出,利用吸声材料来降低噪声,其效果是有 定条件的。吸声材料只是吸收反射声,对声源直接发出的 直达声是毫无作用的。也就是说,吸声处理的最大可能是 将声源在房间的反射声全部吸收。故在一般情况下用吸声 透射声能W 材料来降低房间的噪声其数值不超过10B(A),在极特殊 的条件下也不会超过15dB(A)。而且,吸声处理的方法只 是在房间不大或原来吸声效果较差的场合下才能更好地发 挥它的降噪作用 隔声构件和隔声材料 图10-7噪声碰到屏障时的声能分布 利用木板、金属板、墙体、隔声罩等隔声构件将噪声
（2）穿孔板共振吸声结构。穿孔板共振吸声结构可以看作许多个单孔共振腔并联而成，其 结构示意图如图 10-4 所示。单孔共振腔如图 10-5 所示，它 是由腔体和颈口组成的共振结构，称为亥姆霍兹共振器。腔 体通过颈部与大气相通，在声波的作用下，孔颈中的空气柱 就象活塞一样作往复运动，由于颈壁对空气的阻尼作用，使 部分声能转化为热能。当入射声波的频率与共振器的固有频 率一致时，即会产生共振现象，此时孔颈中的空气柱运动速 度最大，因而阻尼作用最大，声能在此情况下将得到最大的 吸收。它的吸声频率与板厚δ、腔深 D 和穿孔率 P 有关。其 共振频率 f0 由下式计算： Dlk c P f 2 0 = （Hz） （10-22） 式中 D—空腔深度，m； d—小孔颈口直径，m； P—穿孔率（穿孔的面积占总面积的百分数）； lk—小孔的有效颈长，lk＝＋dπ/4，m； δ—板厚，m； c—声速，m/s。 这种吸声结构的缺点是对频率的选择性很强，在共振频率时具 有最大的吸声性能，偏离共振频率时则吸声效果较差。它吸收声音 的频带比较窄，一般只有几十赫兹到 200Hz 的范围。为了使其吸收 声音的频带加宽，可在穿孔板后蒙上一层织物或填放多孔吸声材料。 （3）微穿孔板吸声结构。微穿孔板吸声结构是在普通穿孔板吸 声结构的基础上发展起来的。普通穿孔板吸声结构的板厚一般为 1.5～mm，孔径为 2～15mm，穿孔率为 0.5～5%左右.而微穿孔板吸声 结构是一种板厚及孔径均为 lmm 以下，穿孔率为 1～3%的金属穿孔板 与板后的空腔组成的吸声结构。这是一种新型共振吸声结构，有较宽 的吸声频带，并且不必填放多孔材料和织物，同样也能达到较高的吸 声能力。 微穿孔板吸声结构具有美观、轻便的优点。特别适用于高温、 潮湿和易腐蚀的场合。由于它阻力损失小，所以在动力机械中，为控 制气流噪声提供较好的吸声结构。但微穿孔板吸声结构制造工艺复 杂，成本较高，用于油污气体中容易堵塞，因此在工程技术中应根据 实际情况合理使用。 如果采用双层或多层微穿孔板吸声结构，可使吸收频率范围加宽很多。图 10-6 是双层微穿 孔板吸声结构示意图。穿孔板分为前后两层，前空腔深为 80mm，后空腔深为 120mm，前后微穿孔板的穿孔率 P 分别 为 2％和 1％，孔径 d 和板厚δ均为 0.8mm。 应当指出，利用吸声材料来降低噪声，其效果是有一 定条件的。吸声材料只是吸收反射声，对声源直接发出的 直达声是毫无作用的。也就是说，吸声处理的最大可能是 将声源在房间的反射声全部吸收。故在一般情况下用吸声 材料来降低房间的噪声其数值不超过 10dB(A)，在极特殊 的条件下也不会超过 15dB(A)。而且，吸声处理的方法只 是在房间不大或原来吸声效果较差的场合下才能更好地发 挥它的降噪作用。 二、隔声构件和隔声材料 利用木板、金属板、墙体、隔声罩等隔声构件将噪声 图 10-5 单孔共振器结构 图 10-6 双层微穿孔板 吸声结构示意图 图 10-4 穿孔板共振吸声结构 图 10-7 噪声碰到屏障时的声能分布