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吸声原理和吸声性能评价 吸声原理 声波在介质中传播时因振动质点的疏密度和振动幅度不同，会造成声波传播时各个振动质点间存在速度和温度梯度差，即在介质中存在不同的传播速度及能量损耗。多孔吸声材料内部具有与外表面彼此相互连通的微通道，当声波入射到多孔材料表面时会像光一样产生多次反射( 或散射) 、透射、吸收等现象。声波还会使柔性材料的分子链甚至更大的结构单元发生振动，并使材料产生内摩擦和发热等现象，即将声能转化成热能及振动能耗散或在材料表面产生反射。[1]图1为声波与材料的相互作用示意图。 图1 声波与材料的相互作用示意图 多孔吸声材料的吸声机理 多孔吸声材料内部具有无数细微孔隙, 孔隙间彼此贯通, 且通过表面与外界相通, 当声波入射到材料表面时, 一部分在材料表面反射掉, 另一部分则透入到材料内部向前传播。在传播过程中引起孔隙的空气运动, 与形成孔隙的固体筋络发生摩擦, 由于粘滞性和热传导效应, 将声能转化成热能而耗散掉。声波在刚性壁面反射后, 经过材料回到其表面时, 一部分声波透射到空气中, 一部分又反射回材料内部,声波通过这种反复传播, 使能量不断转化耗散, 如此反复, 使得材料“吸收”了部分声能。 共振吸声结构的吸声机理 共振吸声结构以各类穿孔板最为常见。穿孔板与后面的空腔共同构成共振吸声结构。当声波入射到材料表面, 一部分在材料表面反射掉, 另一部分则透射到材料内部继续传播。当入射声波的频率和系统的固有频率相等时, 空气中的主空气柱由于共振产生剧烈振动, 空气柱和孔径侧壁摩擦而消耗声能。[2] 吸声性能评价与表征 吸声材料的吸声性能好坏, 主要通过其吸声系数的高、低来表示。吸声系数是指声波在物体表面反射时, 其能量被吸收的百分率, 通常用符号a表示, a值越大, 吸声性能就越好。 a =(Ei-Ea)/Ei 式中, Ea为未被吸收的声能, Ei为入射总声能。由于材料的吸声系数有关, 即同一材料各个频率的吸声系数是不同的。我国混响室法吸声系数测量规定的测试频率范围为100 ～ 5000 Hz 。降噪系数(NRC)是取250、500、1000和2000四个频带吸声系数的平均值。 NRC=(a250+a500+a1000 +a2000)/4 对于室内音质设计和噪声控制所用的吸声材料,我国已制定吸声性能等级划分的国家标准GB/T16731 —997 。该标准规定了采用降噪系数的大小来评定材料的吸声性能等级。大多数材料都有—定的吸声能力, 一般把平均吸声系数大于0.2 的材料称为吸声材料, 平均吸声系数大于0 .56 的材料称为高效吸声材料。[3] 采用混响式法测量吸声系数，声源在封闭空间启动后，就产生混响声，而在声源停止发声后，室内空间的混响声逐渐衰减，声压级衰减60dB的时间定义为混响时间。当房间的体积确定后，混响时间的长短与房间内的吸声能力有关。根据这一关系，吸声材料或物体的无规入射吸声系数就可以通过在混响室内的混响时间的测量来进行。在混响室中未安装吸声材料前，空室时的总的吸声量为 在安装了面积为S的吸声材料后，总的吸声量为 式中A1，A2为空室时和安装材料后室内总的吸声量，m2。 T1，T2为安装材料前后混响室的混响时间，s。 V为混响室体积，m3。 c1，c2为安装材料前后测量时的声速，m/s。 m1，m2为安装材料前后室内空气吸收衰减系数。 如果两次测量的时间间隔比较短或室内温度及湿度相差较小，可近似认为c1=c2=c，m1=m2=m。所以吸声系数 S为被测材料面积，m3。 参考文献 [1] 刘永胜，张恒，钱晓明 非织造多孔吸声材料的发展与研究现状 棉纺织技术41卷第10期 66~68 [2]李晶，郭秉承 非织造布吸声材料的现状与发展 非织造布第15卷第1期 8~20 [3]高玲，尚福亮 吸声材料的研究与应用 化工时刊 第21卷第2期 63~69