动车组噪声控制技术：吸声材料参数特性

（1）材料厚度的影响 多孔吸声材料的低频吸声系数一般都比较低，当材料厚度增加时，吸声频谱曲线向低频方向移动，低频吸声系数将有所增加。

图6-4所示为不同厚度超细玻璃棉（密度15kg/m³，纤维直径4μm）的典型吸声频谱曲线，可以看出，当玻棉层厚度加倍时，可以粗略地认为相当于把吸声频谱线向低频方向移过一个倍频程。

图6-4 不同厚度超细玻璃棉的吸声频谱曲线

（2）材料密度的影响 一定厚度的吸声材料层，当密度ρ_m增加时，材料的有效密度ρ_e相应增加，声速的绝对值相应降低。如果要使波长与厚度的相对比值保持不变，那就需要让频率相应降低。由此可知，当密度增加时吸声频谱曲线将向低频方向移动。

图6-5所示为不同密度超细玻璃棉（层厚5cm）的典型吸声频谱曲线。可以看出，当密度由5kg/m³逐步增加至40kg/m³时，曲线相应向低频方向移动，而共振吸声系数α_r在密度10～20kg/m³的范围内达到0.9以上，密度过小或密度过大都使α_r值降低。

图6-5 不同密度超细玻璃棉的吸声频谱曲线

（3）背后空腔的影响 吸声材料层背面假定是刚性的。在实际问题中，为了改善吸声材料的低频吸声性能，往往在材料层与刚性壁面间留有一定深度的空腔。这相当于增加材料层的有效厚度，显然，它比单纯增加材料厚度或密度更为经济。

把空腔本身看成一层材料（即空气层），吸声材料层背后留有空腔时，可以看成是两层材料组成的复合结构。

（4）护面层的影响 大多数孔吸声材料（已加工成板状的除外）整体强度差，表面疏松易受外界侵蚀，往往需要在材料表面覆盖一层护面材料。从声学角度考虑，护面层本身也具有声学作用，因此对材料层的吸声性能也会有一定程度的影响。(www.xing528.com)

一般地说，护面层往往具有一定的声质量和声阻，而不会具有声顺。声质量的作用会使共振频率向低频方向变动，这在实际问题中有时反而是有利的。下面，对几种常用的护面层分别加以讨论。

1）网罩。塑料纱网、金属丝网、钢板网等是常用的护面网罩，这种护面层的穿孔率很高，它的声质量和声阻可以忽略不计。在需要耐高温、耐侵蚀或需要具有较高机械强度的场合下，一般用金属网。在常温并需要有一般机械强度的场合下，一般用塑料纱网。

2）纤维布。玻璃纤维布是常用的护面织物，其他如纱布、尼龙布、金属纤维布等细密织物也可采用。这种护面层本身是一种低流阻声学元件，其相对声阻率为0.1左右，而相对声抗率一般可以忽略不计。在超细玻璃棉、矿渣棉等疏松的吸声材料表面包扎一层纤维布的影响并不大，即使在纤维布上喷上一层漆也不会产生明显的影响。不过如在纤维布表面涂上较厚的一层漆，使透声孔大部分封闭，也会由于相应的声阻增加过多，使材料层的吸声效果降低。

3）薄膜。目前，塑料薄膜广泛地用作吸声材料的护面层，它主要用在对防止掉渣或防水、防潮等方面要求较高的场合。例如，对于短纤维或小颗粒的松散吸声材料，先把它装在塑料口袋内，封口后再放置在吸声结构中，也是有实用价值的设计。

与纤维布相比较，薄膜没有透声孔，主要靠薄膜本身的振动来传递声波，因此薄膜护面层是一种声质量声学元件。在低频范围内这种护面层对吸声性能的影响可以忽略不计，但在高频范围一般会对吸声性能产生不利的影响。

以下是厚度5cm、密度为50kg/m³的泡沫塑料碎块用塑料膜或玻纤布包裹的两种吸声曲线对比情况，如图6-6所示。

图6-6 薄膜护面对吸声性能的影响

可以看出，用塑料薄膜护面时，第一共振频率f_r向低频方向有所移动，而高频时的吸声系数明显降低。可见，用薄膜护面较适宜于中、低频，高频呈下降趋势。

4）穿孔板。穿孔板通常也用来作为护面结构。当穿孔直径不太小而穿孔率不太高时，穿孔板的声学作用主要是声质量，它与后面的吸声材料层组成了共振吸声结构。不过当穿孔板的穿孔率比较高时，例如大于20%，它的声质量很小，这时穿孔板主要起护面作用。吸声材料用穿孔护面时，应把吸声材料层看成是吸声结构主体，而穿孔板的声学作用一般可以忽略不计。不过在高频范围，与薄膜护面的情况类似，穿孔板声质量对吸声材料层的吸声性能也可能产生不利影响。