1.薄板共振吸聲結構
把一個不透氣的薄層如膠合板、薄木板、草紙板、硬質纖維板、石膏板或金屬板等周邊固定,背后留有一定厚度的空氣層,就構成薄板共振吸聲器。它是一個薄板和板后空氣層組成的振動系統,其聲阻抗率和共振頻率為
式中 m——薄板的面密度,kg/㎡;
d——空氣層的厚度,m。
當入射聲波的頻率接近于振動系統的固有頻率時發生共振,此時系統的振動最甚,聲吸收顯著。通常薄板共振結構的共振頻率在80~300hz的低頻范圍內,如果用重量小、不透氣的材料如油氈、漆布、人造革等作薄板材料,由于m值小,其共振頻率向高頻移動;而由于剛度小,則可獲得較大的吸聲系數。
一般薄板結構的共振吸聲系數為0.2~0.5。在空氣層加填多孔材料,在板的邊緣安置海綿、軟橡皮、毛氈等軟材料,都能提高吸聲系數。
2.穿孔板吸聲結構
對低頻噪聲常采用穿孔板共振吸聲結構,它是在一塊板上打許多孔,組合成許多并聯的共振器。當共振器的孔數為n時,其共振頻率為
或
(1-1)
式中 d——穿孔板后空氣層的厚度,cm;
lk——孔徑有效長,cm;
s——孔的截面積,c㎡;
p——穿孔率,即穿孔面積在總面積中占的百分比。
當孔頸(d)大于板厚(t)時,lk=t+0.8d;當空腔內壁貼多孔材料時,lk=t+1.2d;當圓孔為正方形排列時,;當圓孔為三角形排列時,。
共振時的吸聲系數為
式中 ra——相對聲阻;
r——流阻。
吸聲系數高于0.5的頻帶寬度為
一般來說,穿孔率在10%以內,既有共振作用,又有阻尼作用。但當穿孔率在20%以上時,幾乎沒有共振作用,這時穿孔板已不再是共振吸聲結構,而僅僅成為護面板了。當板后空氣層厚度增加時,低頻吸聲系數增加,高頻吸聲系數稍有下降。
3.微穿孔板吸聲結構
微穿孔板吸聲結構是在板厚小于1mm的薄金屬板上鉆以孔徑小于1mm的微孔,穿孔率為1%~5%,后部留有一定厚度的空氣層。其吸聲系數和吸聲帶寬遠優于穿孔板吸聲結構,共振頻率與式(1-1)一樣,但此時的lk為
式中 pd/3——末端修正值;
d——腔深。
試驗表明,當微穿孔板的厚度t=0.2~1.0mm,孔徑d=0.2~1.0mm,穿孔率p=0.5%~4.0%時,其吸聲效果較好,尤以p=1.0%~2.5%更好;當t>1mm,d>1mm,穿孔率p過大或過小時,吸聲系數較明顯地下降。
當發生共振時微穿孔板的吸聲系數為
吸收聲系數ao/2時頻帶寬度δf=f2-f1由下式確定
其中
r=atkr/d2p
m=0.294×10-3tkm/p
式中 p——穿孔率,%;
t——板厚,mm;
kr——聲阻系數,;
km——聲質量系數,,其中x=ha√f,a,h為常數。對于隔熱的板a=0.117,h=0.32;導熱性能較好的板a=0.235,h=0.21。
4.空間吸聲體
將吸聲結構單獨的一塊一塊地吊在天花板或墻上,則聲波不僅會被向著聲源一面的吸聲材料所吸收,而且由于繞射作用,有一部分聲波還被背面吸收,這種吸聲結構稱為空間吸聲體,如圖1所示。
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圖1 空間吸聲體
空間吸聲體所用的吸聲材料有超細玻璃、泡沫塑料、礦棉、卡普隆纖維、地毯毛等。先用木材或鋼板制成框架,再用塑料高紗、玻璃纖維布、穿孔板或鋼網罩面。其懸掛面積最好取房間平頂面積的35%~40%為好,或者取發電機房內表面積的20%為宜。懸掛高度一般取室內凈高的1/5~1/7。
吸聲降噪應注意以下幾點。
i.吸聲降噪的最大降噪量一般不會超過6~10db,效果不會很大。
ii.吸聲降噪僅對那些室內壁面吸聲較低、消聲量較小的地方,才會收到較好的效果,否則投資很大。
iii.離大噪聲源較遠的部位,或人員接收的反射聲比直射聲強時,才適宜采用吸聲降噪措施,或者說,只有在混響占主要地位、房間壁面光滑、房間不太大、反射聲很強的場合,采用吸聲處理才能有較好的降噪效果。
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