吸声材料的分类与应用详解

1.吸声材料分类

由表11-34看出，多孔材料主要吸收中、高频；板状和膜状材料主要吸收低频。在吸声频率上有明显的峰；穿孔板吸声结构则兼有上述两类的吸声特性，即在转变的频率范围内有相当的吸收。

2.多孔吸声材料（见表11-35）

常用的国产吸声材料的吸声系数用驻波管法进行测定，其值见表11-36。

表11-34 几种常用吸声材料的吸声特性

表11-35 多孔性吸声材料分类

表11-36 吸声材料的吸声系数

3.常用的吸声结构

（1）多孔材料背后留空腔 多孔材料背后留一定厚度的空腔，即材料离刚性壁面一定距离时，形成空气层，则其吸声系数有所提高。对于中频声，一般推荐多孔材料离开刚性壁面70～100mm；对于低频声，其距离可增大到200～300mm。

常用的吸声材料加背后空腔的结构及其吸声系数见表11-37。

表11-37 全频带吸声材料的吸声系数

（2）薄膜、薄板共振吸声结构 薄膜共振吸声结构如图11-42所示。

其共振频率f_r按公式（11-74）计算

式中 f_r——系统的共振频率（Hz）；

m——膜的面密度（kg/m²）；

δ——空气层厚度（cm）。

在工程中，常用的膜类材料做成的结构，其固有频率为200～1000Hz，最高吸声系数为0.3～0.4。一般作为低频吸声结构。

（3）板共振吸声结构 将木板、三合板一类板材装在柜架上，板后形成空腔，构成一个振动系统。

图11-42 薄膜共振吸声结构的吸声原理及特性

板共振吸声结构的共振频率可按公式（11-75）计算：

式中 m——板的面密度（kg/m²）；

δ——板后空气层厚度（cm）；

K——在施工状态下刚度因数，K=1×10⁶～3×10⁶kg/（m²·s）。

当δ＞100cm时，空气层的弹性可忽略。K值起主要作用，一般板结构f_r=80～300Hz之间，其共振为低频吸声结构，其α=0.2～0.5。当板后填充吸声材料时可增加振动阻尼，提高吸声效果。常用的板共振吸声结构的吸声系数见表11-38。

表11-38 常用板共振吸声结构的吸声系数

（4）穿孔板的吸声结构 在金属或非金属的硬质板上穿孔，在其背后设置空腔形成。穿孔板的吸声结构可看成为许多个单独共振腔并联而成。(www.xing528.com)

其共振频率f_r可按公式（11-76）计算：

式中 c——空气中声速（m/s）；

p——穿孔板穿孔率，（N为孔数，S为单个孔面积，S_a为总面积）；

δ₁——穿孔板后空腔的厚度（m）；

δ_e——穿孔板的有效厚度（m）。

当孔径d大于孔板厚度δ时：

δ_e=δ+0.8d

当空腔内贴多孔吸声材料时：

δ_e=δ+1.2d

穿孔板的共振频率可按公式（11-76）计算，也可按图11-43查取。

图11-43 穿孔板吸声结构计算用列线图

δ_e—有效板厚 d—孔径 δ₁—板后空腔厚度 p—穿孔率=πd²/4B（B为孔中心距）

【例11-8】 已知：穿孔板厚度δ=0.7cm，d=0.6cm，B=2.2cm，p=0.0584，选取共振频率为500Hz。

求：穿孔板后空腔厚度δ₁。

解

①求出有效厚度δ_e，并在列线图上取点。

δ_e=δ+0.8d=（0.7+0.8×0.6）cm=1.18cm

②已知：p=0.0584，f_r=500Hz，并在图上取点。

③通过δ_e点和p点做直线连接交于K线上，然后再作K线上交点与f_c点连线，并延长交于δ₁线上，即所取值为5cm。

（5）微穿孔板的吸声结构 微穿孔板吸声结构是一种板厚和孔径为1mm以下，穿孔率为1%～3%的金属微穿孔板和空腔形成的复合吸声结构。比穿孔板吸声结构好。其吸声结构系数列于表11-39、表11-40和表11-41。

表11-39 双层微穿孔板吸声性能（管测法）（孔径φ0.8mm，板厚δ=0.8mm）

（续）

① 第一个数为第一层穿孔板的穿孔率，第二个数为第二层穿孔板的穿孔率，下同。

表11-40 双层微穿孔板吸声性能（管测法）（孔径φ0.8mm，板厚δ=0.8mm）

表11-41 微穿孔板吸声性能（混响室法，孔径φ0.8mm，板厚δ=0.8mm）

（续）