環(huán)保專業(yè)知識(shí)輔導(dǎo)之吸聲降噪工程(4)

　　4、穿孔板共振吸聲結(jié)構(gòu)

　　在板材上，以一定的孔徑和穿孔率打上孔，背后留有一定厚度的空氣層，就成為穿孔板共振吸聲結(jié)構(gòu)。這種吸聲結(jié)構(gòu)是單腔共振吸聲結(jié)構(gòu)的一種組合形式，同樣可看成由質(zhì)量塊和彈簧組成的一個(gè)共振系統(tǒng)。當(dāng)入射聲波和系統(tǒng)的共振頻率一致時(shí)，孔頸內(nèi)的空氣柱振動(dòng)速度最大，該頻率附近，因摩擦損失而吸收了較多的聲能，形成一個(gè)吸收峰。穿孔板的吸聲特性曲線一般都具有明顯的選擇性，在其共振頻率附近有最大吸收，偏離共振頻率時(shí)，吸聲系數(shù)明顯減小。

　　穿孔板的吸聲特性取決于穿孔板的厚度、孔徑、穿孔率、板后空氣層厚度等因素，其共振頻率可采用下式計(jì)算： 式中： ――聲速， ; ――穿孔率，%; ――板后空氣層厚度， ; ，穿孔板孔徑有效長(zhǎng)度; ――板厚， ; ――孔的半徑， 。

　　圖5-2-7給出了穿孔板共振頻率計(jì)算的列線圖。利用列線圖，可以根據(jù)穿孔板的結(jié)構(gòu)參數(shù)求出其共振頻率。同理，也可以根據(jù)實(shí)際要求的吸聲頻率范圍，確定穿孔板的結(jié)構(gòu)參數(shù)。例如，已知穿孔板的結(jié)構(gòu)參數(shù)，求其共振頻率，先把與穿孔板相對(duì)應(yīng)的點(diǎn)(t+0.8d)和P軸上的點(diǎn)連成直線與m軸相交，將這個(gè)交點(diǎn)與D軸上的點(diǎn)相連，截 軸之點(diǎn)即為所求共振頻率。

　　從公式5-2-5可以看出，穿孔率越大，共振頻率越高。但是，如果穿孔率超過20%時(shí)，穿孔板就失去其共振吸聲效應(yīng)。常用穿孔板共振結(jié)構(gòu)參數(shù)見下表。

　　常用穿孔板共振結(jié)構(gòu)參數(shù)

　　穿孔率p%板厚t/mm孔半徑r/mm板后空氣層D/mm

　　3―201.5―102―15100―250

　　實(shí)際工程設(shè)計(jì)中，穿孔率是通過孔徑和孔間距來實(shí)現(xiàn)的。孔的排列方式可以是正方形排列和三角形排列，正方形排列的穿孔率和孔徑、孔間距關(guān)系為： 三角形排列的穿孔率和孔徑、孔間距關(guān)系為： 以一個(gè)由穿孔板參數(shù)計(jì)算共振頻率為例說明上述公式的應(yīng)用。在1.5mm厚的板上以正方形排列的穿孔，孔徑、孔間距分別為8mm和24mm，板后的空氣層厚度為100mm，求共振頻率。

　　穿孔率： 共振頻率： 如果在板上開一些平等排列的狹縫長(zhǎng)孔，并在板后留有空氣層，這種結(jié)構(gòu)的吸聲機(jī)理、吸聲特性等都和圓孔相同。

　　由于穿孔板自身的聲阻很小，這種結(jié)構(gòu)的吸聲頻帶較窄。如果在穿孔板背后填充一些多孔材料或在其背后貼敷上聲阻較大的紡織物等材料，可改進(jìn)它的吸聲特性。充填多孔材料后，提高穿孔板的吸聲系數(shù)，展寬了有效吸聲頻率范圍。

　　另一個(gè)展寬有效吸聲頻率范圍的方法是采用多層穿孔板吸聲結(jié)構(gòu)的組合。圖5-2-9給出的是一雙層結(jié)構(gòu)的吸聲特性。雙層穿孔板吸聲結(jié)構(gòu)的組合，由于具有兩個(gè)吸收峰，在一定程度上擴(kuò)展了吸收頻帶寬度。

　　表5-2-8給出了幾種板共振吸聲結(jié)構(gòu)的吸聲系數(shù)。

　　5、微穿孔板共振吸聲結(jié)構(gòu)

　　微穿孔板吸聲結(jié)構(gòu)，是由板厚和孔徑在1mm以下，穿孔率為1%―3%的微穿孔板和板后空腔組成的。微穿孔板的孔小且穿孔率低，同普通穿孔板相比，聲阻要大得多，而聲質(zhì)量要小得多，在吸聲系數(shù)和有效吸聲頻帶寬度方面都要優(yōu)于穿孔板吸聲結(jié)構(gòu)。微穿孔板吸聲結(jié)構(gòu)的主要吸聲機(jī)理是，聲波入射時(shí)，空氣在小孔中摩擦而消耗聲能。

　　單層微穿孔板吸聲結(jié)構(gòu)的共振頻率表達(dá)式為：

　　式中： ―聲速,m/s; ―穿孔率,%; ―腔深,mm; ―板厚,mm; ―孔徑,mm。

　　為了展寬有效吸聲頻率范圍，提高吸聲效果，可以采用兩層具有不同孔徑或不同穿孔率的微穿孔板組成復(fù)合結(jié)構(gòu)，層與層之間保留一定的空腔。雙層微穿孔板具有兩個(gè)共振頻率，分別為：

　　式中： ―聲速,m/s; ―前腔微穿孔板穿孔率,%; ―前腔深,mm; ―前腔微穿孔板板厚,mm; ―后腔微穿孔板穿孔率,%; ―后腔深,mm; ―后腔微穿孔板板厚,mm。

　　從上述分析可以看出，微穿孔板吸聲結(jié)構(gòu)的吸聲特性和穿孔率、腔深、板厚、孔徑等因素有關(guān)。表5-2-9給出了一些微穿孔板吸聲結(jié)構(gòu)吸聲系數(shù)。

　　6、空間吸聲體

　　空間吸聲體是一種懸掛式的吸聲結(jié)構(gòu)。它不是和墻面等剛性壁面組合而成的吸聲結(jié)構(gòu)，而是自成系統(tǒng)，用于降低室內(nèi)噪聲或改善室內(nèi)的音質(zhì)條件。

　　空間吸聲體的形式和安裝方式應(yīng)視實(shí)際房間和面積大小、使用性質(zhì)、聲源特性及裝飾要求等因素而定。根據(jù)不同的實(shí)際情況，可以設(shè)計(jì)出不同方式的懸吊形式，比較靈活方便。

　　空間吸聲體通常由框架、護(hù)面層、吸聲材料組成。框架可用木材、角鋼或金屬型材制成，用以保證吸聲體具有一定的剛度。護(hù)面層一般采用穿孔率大于20%的穿孔板，如果吸聲體表面裝飾要求不高，也可采用鋼板網(wǎng)、塑料窗紗等材料。當(dāng)室內(nèi)聲源頻譜特性呈低頻性或具有某些明顯的低頻峰值時(shí)，可考慮采用穿孔率較小的穿孔板以提高低頻噪聲的吸收。吸聲材料一般采用超細(xì)玻璃棉、巖棉、礦渣棉等多孔吸聲材料，并以玻璃纖維布做護(hù)面布以防止纖維狀材料的飛散。板狀吸聲體一般均填滿多孔吸聲材料，其他形狀的空間吸聲體，可以填滿也可以留有一定的空腔，既節(jié)省材料，又可以在一定程度上保留其低頻吸聲性能。圖5-2-11給出的是板狀空間吸聲體的結(jié)構(gòu)示意圖。

　　空間吸聲體的吸聲特性用其有效吸聲量表示。一般情況，在板狀空間吸聲體總面積相當(dāng)于房間平頂面積的30%-40%時(shí)，可使吸聲材料既可以充分發(fā)揮其吸聲效果，而且可以適當(dāng)節(jié)省經(jīng)濟(jì)投入。

　　對(duì)于聲源房間室內(nèi)表面吸聲量很小，混響時(shí)間較長(zhǎng)的房間，應(yīng)用空間吸聲體可有5―10dB的降噪效果。

　　環(huán)球網(wǎng)校2009年環(huán)保工程師輔導(dǎo)方案

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