多孔性吸聲材料的分（fèn）類和性能
2017-7-28 10:58:52
17C视频聲學
今天，與（yǔ）17C视频聲學一起來了解一下多孔性吸聲材（cái）料的分類和性能（néng）吧：
從構造特征上來說，多孔性吸聲材料（liào）從外到內應具有大量互（hù）相貫通的（de）微孔，也即具有適當的透氣性，具體要求如下：
（1）材料內部應有（yǒu）大量的微孔和間隙，不僅材料中空氣體積與材（cái）料（liào）總體積之比（即孔隙率）要高，而且這些孔隙（xì）應盡可能（néng）細小，並在材（cái）料內部均勻分布，這樣材料內（nèi）部筋絡總表麵積大，有利於聲能吸收。
（2）材料（liào）內部的微孔應該是互相貫通的，而不應是密閉的，單獨的氣（qì）泡和密閉間隙不起吸聲作用。
（3）微孔向外敞開（kāi），使聲波易於進入微孔內，不（bú）具有敞開（kāi）微孔，僅有凹凸表（biǎo）麵的材料不會有好的吸聲（shēng）性能（néng）。
凡符（fú）合多孔材料構造特征的，都可以作為多（duō）孔性吸聲材料加以利用。
2、多孔性吸聲材料的吸聲原理主要（yào）體現在兩個方麵：
一是當聲波入射到多孔材料表麵時激發（fā）起微孔內的空氣振動，空氣與固體筋絡間產生相對運動，由於空氣的黏滯性，在微孔（kǒng）內（nèi）產生相應的黏滯阻力，使振動空氣的動（dòng）能不斷轉化為（wéi）熱能，從而使聲（shēng）能衰減（jiǎn）。
二是在空氣絕熱壓縮時，空氣與孔壁間不斷發生（shēng）熱交換，由於熱傳導（dǎo）的作用，也會使聲（shēng）能轉化為熱能。
多孔性吸聲材料的（de）吸聲特性（xìng）曲線總的變化趨勢是吸聲係數隨頻率的增加（jiā）而增（zēng）大（dà），曲線（xiàn）由低頻向高頻逐步升高，在高（gāo）頻段出現不同程度的起（qǐ）伏，隨著頻率的升高，起伏逐步縮小（xiǎo），趨向一個緩慢（màn）變化的數值。
纖維類多孔性吸聲（shēng）材料在工程（chéng）中應用最為廣泛，其具（jù）有如下吸聲特性：
（1）隨頻率增加，吸聲係數（shù）增大，呈現多孔材料的吸聲特性。
（2）在低（dī）、中頻範圍內，厚度有最大的影響，厚度增加（jiā），吸聲係數隨（suí）之增加。當增加（jiā）背後空氣層厚度時，低（dī）頻吸（xī）聲係數隨之增（zēng）加。
（3）增加材料的體積密度，在中、低頻吸聲係數有增大趨勢（shì），但由於纖維粗細的影（yǐng）響，體積密度並不和吸聲係（xì）數（shù）相對應。
（4）飾麵材料往往降低高頻（pín）吸聲係數。
（5）纖維粗細對材料（liào）吸聲係數有（yǒu）一定的影響。在（zài）體積密（mì）度相同時，材料吸聲係數隨纖維直徑的增大而迅速降低，纖維直徑越小，平（píng）均吸聲（shēng）係數（shù）越大。
泡沫類多孔性吸聲材料，由於內部微孔貫通（tōng）程度不一，吸聲係（xì）數偏低（dī），使用（yòng）較（jiào）少。
顆粒類多孔性吸聲（shēng）材料，其耐潮、防火、耐腐蝕、強（qiáng）度較高，適用於具有調整氣流的強噪聲排氣消聲結構，工程上常用粒（lì）料（liào）加黏結劑和部（bù）分填料製成吸聲砌塊或（huò）吸聲板材使用（yòng），工程實際應用中其吸聲性能優於泡（pào）沫類材（cái）料，但（dàn）不如纖維（wéi）類材料。
3、影響多孔性吸聲材料吸聲性（xìng）能的因素
從材（cái）料的結（jié）構參數看，影響多孔性吸聲材料吸聲性能的因素主要是流阻（zǔ）、孔隙率（lǜ）和結構因數。但從工程實用角度（dù），主要涉及（jí）材料厚度、材料容重、空氣層（céng）、護麵層等因素。
（1）材料的厚度
多孔性吸聲材料的低頻吸聲係數一般較低，當材料厚度增加時，低（dī）頻吸聲係數增加很快，而對高頻吸聲係數的影響很小。
對同種材料（liào）而言，材料厚度加倍，吸聲係數最大的頻率向低頻方向移動一個倍頻程。
若吸聲材料層背後（hòu）為剛性壁麵，則最（zuì）佳吸聲頻率聲波波長的1/4等於材料厚度。
對於容重為20kg/m3的不同厚（hòu）度超細玻璃棉的（de）典型吸（xī）聲特性曲線。厚度增大低頻（pín）吸聲係（xì）數增（zēng）加很快。
（2）材料的容重
在材料厚度一定的情況（kuàng）下，當容重增加時，較（jiào）大吸聲係數值將向低（dī）頻方（fāng）向移動。
在實用範圍內，材料的（de）容重比材料的厚（hòu）度所引（yǐn）起的吸聲係數（shù）變化要小。同時，容重過大，吸聲係數降低。
因此各種吸聲材料有其（qí）最佳容（róng）重，如目前工程使用較多的離心玻璃棉以24~48kg/m³為佳。
針對生產的5cm厚度，容重不同的（de）超細玻璃棉的（de）典型吸聲特性曲線。容重增大，低頻吸聲係數增加較快。
（3）空氣層
為了改善吸聲材料（liào）的（de）低頻吸聲性能，可在材料層與剛（gāng）性壁麵之間留有一定（dìng）厚度的空腔，這相當於增加材料（liào）層的有效厚度，而且還比單純增加材料厚度或容重更為經濟。
當空氣層厚度接近1/4入射聲波波長的奇數倍時，對該聲波（bō）的吸聲係數最大；
當空氣層厚度接近1/2入射聲波波長的整數倍（bèi）時，吸聲係數最小。
實用時，後麵空氣層過厚不切實際，太薄對低頻作用（yòng）不（bú）大，因此，在牆上的空氣層以5~10cm較為適當。對於平頂，則視實際需要以及空間尺寸選（xuǎn）取更大的距離。
（4）護麵層
多（duō）孔性吸（xī）聲材料一般很疏鬆，直接用於室（shì）內（nèi）既無法固定，又不美觀，因而需要（yào）在其表麵覆蓋護麵層，常用構（gòu）造如（rú）下：
一（yī）、護麵穿孔板
以金屬薄（báo）板、硬質纖維板、膠合板、塑料薄片等最多（duō），但在板麵上必須（xū）鑽圓孔，開槽縫或做（zuò）其他（tā）花紋。
麵板的穿孔率（穿孔總麵積與未穿孔總麵積之比）在不影響板材（cái）結構機械強度條件下盡可能選（xuǎn）大些，一（yī）般宜不小（xiǎo）於（yú）20%。隻有（yǒu）在特殊（shū）情況（kuàng）下，才可取較（jiào）小的穿（chuān）孔率。穿孔率越大，對中、高頻的吸（xī）聲性能越好（hǎo）；穿孔率越小，則對中、高頻吸聲性能較差，而（ér）對低頻則吸聲性能較好（hǎo）。
若穿孔板的（de）穿孔率小於（yú）20%，由於高（gāo）頻聲波的繞（rào）射作用較弱，因（yīn）此高頻吸聲效果會受到影響。對於圓孔（kǒng）而言（yán），以孔（kǒng）徑取3~6mm居（jū）多。
二、織物和網紗
為了防（fáng）止多孔性吸聲材料從小孔中鑽出（chū），通常可（kě）用玻璃纖維布、紗布、塑料網紗、金屬絲（sī）網、拉網鋼板等將多（duō）孔材料表麵予以覆蓋。這些護麵材料因穿（chuān）孔率高，幾乎不（bú）影響多孔材料的（de）吸（xī）聲性能。有時還可將織物預製成袋狀，在袋內填入多孔材料，施工（gōng）時十分方便。裝飾（shì）要求不高的環境，為了節（jiē）省投資，也可省略穿孔護麵層。
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