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楼主: 老鹰

振动与噪声专题,大家参与

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发表于 2012-1-27 01:09:19 | 显示全部楼层
为了听震动,专门买了听诊器,但发现,还没随身带的救援工具(瑞刀)方便……
- Y+ U/ c1 _/ i# p到科技馆玩,会在震动显示仪旁边呆半小时……
' t3 _+ Z9 q  ~( j$ z. h2 e3 d5 I新设备使用俺都听一遍震动如何……
* ?5 W9 I5 t' g% {& b) `, k5 p看见用劣质的顶尖加工的外圆就想说 震动-精度丧失的根源……

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发表于 2012-1-27 19:49:59 | 显示全部楼层
说一下液压系统的噪声及振动,可分为机械振动噪声与液压振动噪声:) t. c! f- X  o+ [6 n4 O: [: K- i
1.机械振动噪声; {4 |% ~* d6 G' M
  机械振动噪声是由于零件之间发生接触、冲击和振动引起的。例如,液压系统中的电动
, j$ ~- @" }3 e7 ~机、液压泵和液压马达这些高速回转体,如果转动部分不平衡会产生周期性的不平衡离心( o' @" [$ ^8 H1 X* B# J# t# Y. l
力,引起转轴的弯曲振动,因而产生噪声。
1 v" S1 U7 T4 l# }. L4 I# A* X4 q  电动机噪声除机械噪声外,还有通风噪声(如冷却风扇声和风声)和电磁噪声(电动机8 R) _  Z: n$ w% ^9 J; h; s) U3 V
通电后的电磁噪声和蝉鸣声)。当电动机和液压泵不同轴以致联轴器偏斜也会引起振动噪声。1 }: p' R- P* Q8 p
  齿轮泵工作时,齿轮啮合的频率、齿轮啮合受到圆周方向的强制力引起圆周方向的振
( S- K8 O5 k! i" [" h5 C- m动,而轮齿啮合产生圆周方向的振动使齿面受到动载荷而引起轴向振动(产生径向方向的振' [3 h/ @' V, {: j( l
动的同时产生轴向振动),从而产生噪声。! v+ `6 V( D& ~0 a8 X# O- Y
  滚动轴承中滚动体在滚道中滚动时产生交变力而引起轴承环固有振动形成的噪声;滚动
/ F+ t3 v2 j- {9 u, s* G# k$ D体移动引起噪声;滚动体和滚道之间的弹性接触引起噪声;滚道中的加工波纹使轴承处于偏
8 w% `( M+ Q! ~4 I) b# z* ?心转动引起噪声;滚动体中进入灰尘或有伤痕或锈蚀时发出噪声。2 M. E$ `" o$ q% Z8 E# q
  液压零件频繁接触而引起噪声,电磁铁的吸合产生峰鸣声、换向阀阀心移动时发出冲击
5 X* G/ C; I3 s; ]声、溢流阀在泄压时阀心产生高频振动声。
. {& a! j# R- Q9 z( Q  油箱噪声。油箱本身并不发出噪声,但如果液压泵和电动机直接装在油箱上,它们的振
- ?* ~: }1 x5 O! Y# M& f动引起油箱产生共振,会使噪声进一步扩大。
6 T- D, b" M) T" P  2.流体振动噪声
& D+ m& O, C# H. `. b8 |  流体噪声由油液的流速、压力的突然变化及气穴爆炸等引起。在液压系统中,液压泵是
! P/ f, x* H, {" R4 f主要噪声源,其噪声量约占整个系统噪声的75%左右,主要由泵的压力和流量的周期性变
* T( G, y( E8 S- q" |  A5 T化以及气穴现象引起。在液压泵吸油和压油循环中,产生周期性的压力和流量变化形成压力3 x* w, b# l# h5 Z: a
脉动,引起液压振动,并经出口向整个液压系统传播,液压回路的管道和阀类将液压泵的脉
) d4 Z$ p( {0 Y0 M& h. L9 i3 A/ f动液压油压力反射,在回路中产生波动而使液压泵共振,以致重新使回路受到激振,发出噪
5 k, w6 s* q/ O+ I声。
/ v  l& k( N+ T3 M  从阀里喷出的高压流体,在喷流和周围流体之间产生剪切流、紊流或涡流,由此产生高
6 d/ _- M! F' ?$ [! `$ h3 ?/ s频噪声(涡流一般从阀开始,一直遍布到最下边的液流)。
: h3 q2 l" F2 B1 G' i* l  在流动的液体中,由于流速变化引起压力降而产生气泡(即气穴现象),这是因为在油7 M8 A! h" Q7 Q/ F* R! x5 P
液中,一般都混入少量的空气,其中一部分溶解在油中,也有一部分在油中成为微小的气
/ j% |5 p9 \! d) a# {7 v泡;当油液流经管路或元件特别狭窄地方时,速度急剧上升,压力迅速下降,当压力低于工& u0 N7 ]0 V6 I& ~& D% u
作温度下油液的气体分离压力时,溶解予油中舶气体迅速地大量分离出来,油液中出现大量
4 p: F/ o0 `0 F' k. h8 h0 c气泡;当气泡随液流到达压力较高部分时,气泡被压缩而导致体积较小,此时在气泡内蓄存
! W% w% g; h5 z了一定的能量,当压力增大到某一数值时,气泡溃灭,产生局部的液压冲击(局部压力可达
9 _  Z3 D6 A9 \5 S9 T# M7 M" M几百个大气压),同时产生爆炸性噪声。
' n" D/ H$ m7 J( s& w: r  在管路内流动的液体常因突然关闭阀门而在管内形成一个很高的压力峰值。液压冲击不+ l+ x" E$ t+ B0 Z+ G2 c
仅引起巨大的振动和噪声,压力峰值有时还大到足以使液压系统损坏的程度。
' m7 |4 K# x- x# H6 S( c; U; k+ P

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发表于 2012-1-27 19:52:17 | 显示全部楼层
本帖最后由 划地为牢 于 2012-1-27 19:58 编辑
) M, X6 t0 [6 f0 F! B0 \
/ n3 ^" i6 V0 ^8 M' r# _# U有关更全面的知识请看下面的文档2 _% v5 n' U4 O9 O. |: o
我也当将军了,嘿嘿, O) O1 G0 P+ n, s$ a" g+ f

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发表于 2012-1-28 21:48:26 | 显示全部楼层
说下电机噪音并加以分析5 q$ l( a# `" y: T7 L. U
1、机械振动噪音,为转子的不平衡重量,产生相当转数的振动。
0 o9 M: T9 K6 U8 j; \2、电动机轴承的转动,正常的情形产生自然音,精密小型电动机或高速电动机情形以外,几乎不会有问题。但轴承自然的振动与电动机构成部材料的共振,轴承的轴方向弹簧常数使转子的轴方向振动,润滑不良产生摩擦音等问题产生。 ; t, C% [/ D$ C* _6 N( j7 O
3、电刷滑动,具有电刷的DC电动机或整流子电动机,会产生电刷的噪音。 ! e" ^/ B3 K4 s) a) b) J  o
4、流体噪音,风扇或转子引起通风噪音对电动机很难避免,很多情形左右电动机整体的噪音,除风扇的叶片或铁心的齿引起气笛音外,也有必要注意通风上的共鸣。
1 ]3 ^7 H- s0 R8 o, ^0 a5 ?* @; X5、电磁的噪音,为磁路的不平衡或不平衡磁力及气隙的电磁力波产生之噪音,又磁通密度饱和或气隙偏心引起磁的噪音。9 `; W7 M. {9 x8 H( F/ Z/ @
2 b7 D1 n# o3 d0 Y4 M, S
一、机械性振动的产生原因与对策  / ^9 V3 T' K. V* D! Q5 z2 R
( U! f) O" ~: B6 X) K* y9 S! x7 ?
1、转子的不平衡振动 ) v0 G, h" z& s' }$ q# [
4 v  n2 z8 ~) B# a5 o. ^9 C* j5 {4 `# t
A、原因:
6 A' ]; r( A% Q.制造时的残留不平衡。
* z- C( P  W$ H( U* b& f.长期间运转产生尘埃的多量附着。
9 U$ E9 N& p2 O.运转时热应力引起轴弯曲。3 J# a7 L3 D7 N* J2 T
.转子配件的热位移引起不平衡载重。
8 Q. U' t0 @9 ^' G5 j4 ]# p.转子配件的离心力引起变形或偏心。
. c* C- r% R: L* d& M.外力(皮带、齿轮、直结不良等)引起轴弯曲。7 M' o. N* `$ G9 \9 J8 Y7 h7 i
.轴承的装置不良(轴的精度或锁紧)引起轴弯曲或轴承的内部变形。 7 m& E1 ?& M5 `. M4 P/ G
/ U4 F  Z# ?; S9 Y! W
B、对策:( g/ H7 k2 n3 s, {. h
.抑制转子不平衡量。# c' T! A  [% b9 G
.维护到容许不平衡量以内。
2 G- E! R5 J% A8 L  _% y.轴与铁心过度紧配的改善。
2 x  Z$ C+ @8 o# }9 J6 z* x.对热膨胀的异方性,设计改善。
5 j; @; }9 y: Y, H.强度设计或装配的改善。
' M# ~" k3 v2 N# W.轴强度设计的修正,轴联结器的种类变更以及直结对中心的修正。
+ N, v5 X3 o, Y# l2 g% s.轴承端面与轴附段部或锁紧螺帽的防止偏靠。' L. |. B9 _1 W/ R% ?$ E; F. G  k
' `, y8 v4 U3 P6 a' n4 s
- G; N6 x; L; O, R  ]5 j
2、轴承之异常振动与噪音
: o# r7 L1 ]/ L9 W. v1 N' I. Z: Y5 B# v9 n) t7 m) p
A、原因:6 C4 A% O$ x; v* @
.轴承内部的伤。  |9 s7 k7 O4 S8 D$ x) m( _
.轴承的轴方向异常振动,轴方向弹簧常数与转子质量组成振动系统的激振。" e. U& X# z6 x, K2 T
.摩擦音:圆柱滚动轴承或大径高速滚珠轴承产生润滑不良与轴承间隙起因。
* G3 }( T2 w% ]& ]" m) D" b& ~& @) j7 K/ B, V' X
B、对策:. i' @9 {/ W- j( W% f2 Z
.轴承的替换。" w; M/ Y. _/ g0 N5 A
.适当轴方向弹簧预压给轴承间隙的变动。
( U6 X! \0 Y; ?" }9 E  N+ ].选择软的滑脂或低温性优秀的滑脂,残留间隙使小(须注意温升问题)。 7 F+ s* z) T* [8 G0 E
, K( j  K- ]& a5 j+ D  x
3、电刷滑动音4 O- v: T5 Z' L4 J/ J! h' U6 f
A、原因:7 v/ i6 m: q6 `' U2 ?3 `0 W

, {5 D* E" ]) G3 [.整流子与电刷的滑动时的振动电刷保持器激振产生
, c) n; ~1 @+ Q
/ Z. n6 s3 {& [7 u' T3 u7 u) V% M+ v0 i- h1 Y3 m- ~
B、对策:) M5 e  Q5 z- q) j3 a1 @
5 U# v4 o/ R8 G4 s9 s
.握刷的弹性支持、选择电刷材质与形状、抑制侧压引起的电刷振动及提高整流子的精度等。
  x; U# V$ l1 D4 @3 D8 q& t& u5 L$ K5 Y# X, V- W  G5 H
% K, M  n) N( F2 V: e
二、流体噪音的产生与对策 . z8 A, ^+ S! B
电动机的流体噪音中,主要为冷却用的风扇引起的噪音。此外,转子铁心的槽开口部接近静止侧的部份,变成显著气笛音,再则通风路等如存在共鸣空间,产生显著的共鸣者

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哈哈,乱拷贝不加分?  发表于 2012-1-28 21:52
哈哈,乱拷贝不加分?  发表于 2012-1-28 21:52
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发表于 2012-1-29 10:13:47 | 显示全部楼层
其实,只要是运转的机械结构,就可能会存在振动和噪声,从平时工作中的积累,大概分这么几种,先介绍第一种,若大家有兴趣,再做介绍,这可都是来自现场的,很具有实用性和可操作性的经验{:soso_e128:}:
2 |4 p2 C3 q7 s8 O( C# b! V  v( G2 G; k' r3 w2 S5 n) |8 [
1.高速转动设备,如风机、水泵、油泵、液压泵等,这些设备往往是系统的动力源,是“心脏”,由于其转速高,对转动部件要求的动平衡、安装精度要求也高,实际运行中主要监控其振动值,观测其变化趋势,在发生劣化前及早采取措施,避免突发停机造成损失;
) N' l% |, n3 ^就其异常振动原因,常有这几类:转子的动平衡问题;安装精度问题;轴承损坏问题;联轴器弹性元件破坏;叶轮或叶片腐蚀、粘附等。+ Y8 d* c/ V3 _# i+ i/ N" r5 p6 k

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请继续哦。  发表于 2012-1-29 11:33
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发表于 2012-1-29 18:06:05 | 显示全部楼层
      只要有运动,就难免产生振动和噪声,振动是不可避免,噪声也是客观存在,没办法完全消除,只能寻找一个平衡,把噪声控制在一个可以接受的范围。
7 d- |6 |) t6 j) A. q3 Q- @    机械运动是目前最常见的噪音源,而打雷、放鞭、唱戏打鼓等也是噪音源!2 Y( z; v3 F% Z6 A/ I8 `) \4 J& @
    对声音的感觉是我们判定是否噪音的唯一标准,美妙的歌声就不能说是噪音了!' W1 V* s6 n5 l0 v2 j
    振动也不是全都有害!如麦克风和耳机、音响和喇叭等日常应用;如通过对振动频率的调节,使其与沥青材料分子间运动频率发生共振,可使搅拌迅速完成,振动盘自动送料系统等工业应用!
! l1 j" ?$ n* r2 [- w$ Y* t4 M    各种振动和噪音的问题解决方法是多样的!在设计制造机器时提高零件的精度,传动件的动平衡和噪音阻尼控制是每个工程师在确定机器档次时就需综合考虑的事!
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发表于 2012-1-30 22:22:29 | 显示全部楼层
发一些基础知识,以前发过,现在统一整理在这贴里3 j( V1 D/ V* h0 h

5 e" l( H1 T/ t( `  z8 [9 \4 I9 {吸声、隔声材料和结构9 D2 u; b# O6 j$ c* D3 T- y- b
室内装修已成为一项独立的产业 ,大大小小的装饰装璜公司像雨后春笋 , 遍地林立。不少装璜公司,以新风格、新材料、新工艺给室内建筑装修带来新面貌,达到了新水平。
  _* }9 N8 ^0 \    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。
* |( c# `6 R4 S, e3 O; j    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。/ o3 ^/ I: z' x7 w' {
    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。
/ Q+ c6 y' H! u0 y$ L1.吸声与隔声的基本概念* [6 O4 |. l; N$ K
    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*开口面积的吸声,而要*材料本身的声学特性来吸收声波。; A2 _. {% F1 O% r
    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。' h2 J) p) i/ L8 L. R
    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。
5 Z0 }3 {+ i- }% ]$ h8 ^2.吸声材料) y0 y$ U3 w5 e( B8 w9 L
    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*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。) K3 I$ N" \% @1 Q" J+ ^
    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' g  Y" Y& k" L- x  ]) @
    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。! @# w. T& F. A
    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。6 O. E2 N' ^$ k3 I% I* J3 z
3.共振吸声结构
& v0 Q& @9 H5 q4 p* D; ^; A# @" B    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。8 w4 p6 B0 r3 D4 }
3.1 薄层多孔性吸声材料的共振吸声1 W8 V4 x+ F5 E
    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对应的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)。
1 `/ Q2 m4 l) O# @3.2 薄膜共振吸声结构* S1 R7 o& n4 j2 z
    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:
! [7 q3 D; E* K% G    fr=co/2 π √ ρ o/md ( 3)* Q5 _3 i" ^: H- T# ~8 [
    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。
- E$ L# f% S0 m8 v3 I3.3 薄板共振吸声结构
4 n3 ]+ }, t6 V* l5 c, Z    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:! s# ?1 H0 p& B3 L' A
    fm,n= π/2[eh2/12ρ(1-σ2)]1/2.[m2/1n2+n2/1b2]1/2 (4)% r- m6 x# K) P
    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la>lb)。如果板为玻璃,将玻璃的物理常数代入:
+ P/ n( `9 i# A# d    fm,n=2.5×10h3(m2/1n2+n2/1b2)1/2 (5)
( Q1 o! E5 D- P2 L% P# T    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。
0 P( W& J6 V9 Q% j6 P    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。
8 i) Z8 t, N: Y& E0 {9 y3.4 穿孔板共振吸声结构
- x" w' |4 w  m/ {    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
, N/ n5 V6 U5 ]( e" _$ f2 F) c    fr=co/2 π √ p/(t+16a)d (6): O& G, \* L4 W2 {$ A. Y/ `" m! y
    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。
- O- N3 S0 o+ Z' z% n8 I3 p    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。! w1 ^# I8 v- a
    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 ” 。
* g9 G$ ]7 P7 Z* m( H4.隔声材料
1 P. x- S, B5 o' q/ H; m    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。
$ ?8 z0 Y9 N% z# B    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:
$ |6 O* q+ c: U" z    tl=101g1/ г (7)
3 G# h7 y/ G' [. w4 c    上述简单情况下可计算得到传递损失近似为:
0 K4 q+ [; {( `. t  h" l    tl=20lg ω ms/2 ρ oco (db) (8)
, I) T8 \" F6 M    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*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。# y: ~! f9 q5 y/ `- v
    (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。/ e) C1 P9 D6 k* X
    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。* R: B/ O1 J# U$ F
    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:
1 L- e0 @8 u% i0 I& U1 C    fc=co2/2 π sin2 θ [12 ρ (1- σ 2)/eh2]1/2 (9)
8 ]3 t! \2 D# R! a* [- w! {# M8 U    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。* t# O. k; [, K9 {
5.双层隔声结构4 M. }  o8 h1 H
    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*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。; K+ [- y1 d+ z. o2 O
    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。, ~$ r" z% k# O4 c
    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):
. s( N) r' o0 L. {$ H6 ~3 v4 s    fr=60/√m1m2l/(m1+m2) (10)
. W9 l* |8 v0 x& }$ F' E7 T    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。* P! N) e: u1 f# Y3 U/ q' }
    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。
' d& z+ R- Q8 ?! l' L$ ~    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。8 x9 k6 g5 u- k: Q) A% Z
    一般双层隔声结构的两层,不用相同厚度的同一种材料,以避免这两层出现相同的吻合频率。
7 E0 _4 [5 |/ P* }! P 在设计和施工中要特别注意,两层之间不能有刚性连接。破坏了固体 —— 空气 —— 固体的双层结构,把两层固体隔层由刚性构件相连,使两个隔层的振动连在一起,隔声量便大为降低。尤其是双层轻结构隔声,相互之间必须相互支撑或连接时,一定要用弹性构件支撑或悬吊,同时注意需要分割的两个空间之间,不能有缝或孔相通。 “ 漏气 ” 就要漏声,这是隔声的实际问题。  
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发表于 2012-1-30 22:22:52 | 显示全部楼层
2吸声原理
3 K3 S9 G3 K' Y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。! T) C8 C% H6 O+ \4 C
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。
$ _" A7 z) K8 _7 @% `6 Z5 ^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
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发表于 2012-1-30 22:23:21 | 显示全部楼层
吸声材料及吸声结构' q/ T( y( l2 {8 K  v% M5 F
9 ?+ Q. V# V( w1 n1 X
2.1 离心玻璃棉
9 ~: B- q* b5 E8 C- I4 G* g( B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。
6 i5 n$ L3 X3 Y4 _6 w/ J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。" O$ |6 x1 y. L6 i
   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。1 p& B' Q0 }: @6 l. W5 b+ G1 R7 p
   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。: K2 \6 g+ P# p. P& ^" B
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。' U# j4 a: N$ a7 r1 H2 R
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。
2 @2 u8 k; ?: D, ~- |, t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。
9 z8 v6 a  ]4 l1 t4 K3 G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。( m  n5 x- j! v" X) x
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。
2 Q8 h; I5 z) a% k) @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。
3 o1 R# Z6 v# h. c- `
2 o( W6 }/ f% x8 N2 u: @9 P2.2  纸面穿孔石膏板
/ F, e8 z, V0 F9 Y" D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。
; V0 V0 q8 C% U0 O  b+ O7 r, Q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。/ t6 S- O( T: B) g, `
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。
+ b% p& O* f' J2 |+ Y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。
! l: f' [7 I: n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。
- E7 C! |' H" j" k
" g% Q- E# y9 {/ j4 C) A2.3 其他常用吸声材料# j. h7 l* H1 x' [& Y, i+ }
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。
  n2 {* o1 c/ ~( G/ m6 b    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。
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发表于 2012-1-30 22:23:43 | 显示全部楼层
隔音材料的成分结构概述5 c7 @. L2 r' K) e2 D, u
隔音是指通过某种物品把声音或噪音隔绝、隔断、分离等,因此就需要隔音材料。材料一侧的入射声能与另一侧的透射声能相关的分贝数就是该材料的隔音量,通常以符号R(dB)表示。
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8 Q3 B( I! R" l% d) \  隔音材料或构件,会因使用场合不
# j) R% n; r6 @6 n隔音是指通过某种物品把声音或噪音隔绝、隔断、分离等,因此就需要隔音材料。材料一侧的入射声能与另一侧的透射声能相关的分贝数就是该材料的隔音量,通常以符号R(dB)表示。# Z0 i# f8 E! e

- r( J% N( G: t7 _$ ?  隔音材料或构件,会因使用场合不同,测试方法不同而得出的隔音效果不同。对于隔音材料,要减弱透射声能,阻挡声音的传播,就不能如同吸音材料那样多孔、疏松、透气,相反它的材质应该是重而密实的,如钢板、铅板、砖墙等一类材料。' ^0 W# a% M+ V
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  隔音材料材质的要求是密实无孔隙或缝隙;有较大的重量。由于这类隔音材料密实,难于吸收和透过声能而反射能强,所以它的吸音性能差。隔音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,其隔音量用分贝的计量方法表示。3 j' d" j/ `; {3 D/ a

! }* i& w% r& ]' N& l 凡是能用来阻断噪音的材料,统称为隔音材料。隔音材料五花八门,日常人们比较常见的有实心砖块、钢筋混泥土墙、木版、石膏板、铁板、隔音毡、纤维板等 等。 严格意义上说,几乎所有的材料都具有隔音作用,其区别就是不同材料间隔音量的大小不同而已。同一种材料,由于面密度不同,其隔音量存在比较大的变化。 隔音量遵循质量定律原则,就是隔音材料的单位密集面密度越大,隔音量就越大,面密度与隔音量成正比关系。 隔音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,从而降低隔音效果。产生吻合效 应的频率fc为: fc=co2/2 π sin2 θ [12 ρ (1- σ 2)/eh2]1/2 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音效果变差。一般这一频率范围发生在中高频。从质量定律知道,中高频隔音量较大,除了内 阻尼很小的金属板外,因吻合效应使中高频隔音量降低的现象,不会引起很大的麻烦。3 p5 N, F0 f7 z( U2 n0 @1 t

( D6 H, Y4 f) l: q% y  不透气的固体材料,对于空气中传播的声波都有隔音效果,隔音效果的好坏最根本的一点是取决于材料单位面积的质量。
; B1 ~9 ~* p4 G, a( G' {2 J
" n2 h; c: R- @  @: n  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:
2 D, |# M: D$ i1 N1 u3 B! r# r+ |
. M. ~, A; `4 `7 U  b- [' j  tl=101g1/ г (7), _+ A$ u1 g; W0 B* i
) B" w* H" ^6 E! s% p  w
  上述简单情况下可计算得到传递损失近似为:" b9 [! Z% b9 @. Q/ P* o
& O  Z0 X, Q- @# A- v- Y$ u
  tl=20lg ω ms/2 ρ oco (db) (8)
. m; F! e; Z8 j. Z! |
# \3 \- t( g( R8 M! E0 E  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音能力。(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 音的基本规律称 “ 质量定律 ” ,也就是说隔音靠重量。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,隔音效果都比较好。9 r( V0 Y6 A) X7 q- C
6 g( Y+ G! e  o* x, A$ H/ C
  (8)式也表明,单层隔音的高频隔音好,低频差。频率每提高一倍,传递损失就增加6db。  r: O5 D! @. V% C

; [! h. E3 L7 l  需要说明的是:传递损失tl是隔层面积为无限大时的理论 “ 隔音量 ” ,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 “ 隔音量 ” 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音能力,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音效果降低的 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音量(只能称声级差)更不能以该隔层的传递损失来 代表。4 k5 m: Q1 g) P/ q
  隔音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,从而降低隔音效果。产生吻合效 应的频率fc为:
) E. Q% f0 G% t& a+ {3 F0 b3 T  N  a5 Y* m: U/ b5 x) L
  fc=co2/2 π sin2 θ [12 ρ (1- σ 2)/eh2]1/2 (9)
( Y' }6 a* X, z/ D" J2 E, \5 e' _; O; r, S4 g
  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音效果变差。一般这一频率范围发生在中高频。从质量定律知道,中高频隔音量较大,除了内 阻尼很小的金属板外,因吻合效应使中高频隔音量降低的现象,不会引起很大的麻烦。
6 H+ O+ `3 v8 x3 G隔音是指通过某种物品把声音或噪音隔绝、隔断、分离等,因此就需要隔音材料。材料一侧的入射声能与另一侧的透射声能相关的分贝数就是该材料的隔音量,通常以符号R(dB)表示。8 Q# G2 }1 r: }* z) A# Y
+ [  w" w2 k9 F# q: F; {7 B1 p4 j
  隔音材料或构件,会因使用场合不2 I  w- q! A0 S/ h
3 Q' _; P' U* n
  双层隔音结构
; W1 M& R9 [0 t1 R( T, ?6 @) V9 Q% ?/ x+ s+ v) z% D2 z9 v) C& ^6 |7 }
  根据质量定律,频率降低一半,传递损失要降6db;而要提高隔音效果时,质量增加一倍,传递损失增加6db。在这一定律支配下,若要显著地提高隔音能 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,如航空器上的隔音结构。这时解决的途径主要是采用双层以至多层隔音结 构。
5 t( ^, b0 f6 y0 [. g+ W! x# G2 _8 C, L: H9 X( |
  双层隔音结构,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。
1 n# y7 Z0 p( ~& H
5 c5 J" b5 e$ R' m  w% X6 e! a  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):) f) z8 J0 h+ J: f. S. e
7 ~' l! D5 g: B
  fr=60/√m1m2l/(m1+m2) (10)8 l' u$ ?( A2 E  k% c* G
: r) \" P6 E, f- _) n8 v* U/ i
  在此共振频率附近,隔音效果大为降低。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。
& S/ c* y. _# [6 C! Z7 [$ ~1 `1 z; l. u, D- Y% y+ d+ y
  对于轻结构双层隔音,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音结构时,钢板上都涂好阻尼层来抑制钢板的振动。8 r2 v: v+ }- v! C( M

. h$ I$ Z' c! A# X  在共振频率fr以下,双层隔音的效果如同没有空气层的一层(m1+m2)的隔音效果;在fr以上一段频率范围,双层隔音效果接近于两个单层隔音的传递 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,双层隔音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,双层隔音 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,双层隔音结构显著地提高了隔 音效能。
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  一般双层隔音结构的两层,不用相同厚度的同一种材料,以避免这两层出现相同的吻合频率。
) F+ ^& I6 N1 [! I5 r% ]# l& C
2 c0 ~: f( h# e" x2 l1 E0 O  在设计和施工中要特别注意,两层之间不能有刚性连接。破坏了固体 —— 空气 —— 固体的双层结构,把两层固体隔层由刚性构件相连,使两个隔层的振动连在一起,隔音量便大为降低。尤其是双层轻结构隔音,相互之间必须相互支撑或连接时,一 定要用弹性构件支撑或悬吊,同时注意需要分割的两个空间之间,不能有缝或孔相通。“漏气”就要漏声,这是隔音的实际问题。( v, `$ ?' F% T& v% X: Z5 a/ @, e
, [+ L" H* y9 e3 u
生产工艺:
" i7 `" \" D  g, m  通过分切、涂胶、裁剪,模压等深加工方法。制造各种规格,异形规格,满足厅堂装饰设计,家电质检,仪器测试、汽车制模等行业厂家或其它配套企业的需 求,根据用户需要开发不同规格型号隔音材料,隔音材料具有密实、质重、阻尼性强、高弹性、耐水性、耐候性佳、耐油性、阻燃性好的结构特征。
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