第八章 隔声技术.ppt

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1、第八章第八章 隔声技术隔声技术 由图看出，噪声从墙壁的孔口传入邻近房间由图看出，噪声从墙壁的孔口传入邻近房间(声波声波1)；噪声透过隔墙传入邻近房间噪声透过隔墙传入邻近房间(声波声波2)；机器机座振动；机器机座振动激发产生向外传播的结构声进入邻近房间激发产生向外传播的结构声进入邻近房间(声波声波3)；噪声声波激发房间围护结构而产生振动传入它邻近噪声声波激发房间围护结构而产生振动传入它邻近房间房间(声波声波4)。所有这些噪声都经过了空气传播、噪。所有这些噪声都经过了空气传播、噪声源的振动沿房屋结构传播开来、而形成为固体声声源的振动沿房屋结构传播开来、而形成为固体声(声波声波3、5)。因此，。因此

2、，隔声问题分为两类：一类是空气隔声问题分为两类：一类是空气声的隔绝，另一类是固体声的隔绝。声的隔绝，另一类是固体声的隔绝。隔声是在噪声控制中最常用的技术之一。声波在空气隔声是在噪声控制中最常用的技术之一。声波在空气中传播时，使声能在传播途径中受到阻挡而不能直接中传播时，使声能在传播途径中受到阻挡而不能直接通过的措施，称为通过的措施，称为隔声隔声。隔声的具体形式有隔声墙、。隔声的具体形式有隔声墙、隔声罩、隔声间和声屏障等。隔声罩、隔声间和声屏障等。8.1 隔声的评价隔声的评价8.1.1 隔声量隔声量1.透射系数透射系数将透射声强将透射声强It与入射声强与入射声强Ii之比定义为透射系数，即：之比定

3、义为透射系数，即：=It/Ii一般隔声结构的透射系数通常是指无规入射时各一般隔声结构的透射系数通常是指无规入射时各入射角透射系数的平均值。入射角透射系数的平均值。透射系数越小，表示透射系数越小，表示透声性能越差，隔声性能越好。透声性能越差，隔声性能越好。2.隔声量隔声量隔声量的定义为墙或间壁一面的入射声功率级与隔声量的定义为墙或间壁一面的入射声功率级与另一面的透射声功率级之差。隔声量等于透射系另一面的透射声功率级之差。隔声量等于透射系数的倒数取以数的倒数取以10为底的对数：为底的对数：TL=10lg1/或或 TL=10lgIi/It=20lgpi/pt3.平均隔声量平均隔声量隔声量是频率的函数

4、，隔声量是频率的函数，同一隔声结构，不同的频率同一隔声结构，不同的频率具有不同的隔声量。具有不同的隔声量。在工程应用中，通常将中心频在工程应用中，通常将中心频率为率为125至至4000Hz的的6个倍频程或个倍频程或100至至3150Hz的的16个个1/3倍频程的隔声量作算术平均，叫平均隔声量。倍频程的隔声量作算术平均，叫平均隔声量。平均隔声量作为一种单值评价量，在工程设计应用平均隔声量作为一种单值评价量，在工程设计应用中，由于未考虑人耳听觉的频率特性以及隔声结构中，由于未考虑人耳听觉的频率特性以及隔声结构的频率特性，因此尚不能确切地反映该隔声构件的的频率特性，因此尚不能确切地反映该隔声构件的实

5、际隔声效果。实际隔声效果。8.1.2 隔声指数隔声指数隔声指数（隔声指数（Ia）是国际标准化组织推荐的对隔）是国际标准化组织推荐的对隔声构件的隔声性能的一种评价方法。声构件的隔声性能的一种评价方法。8.1.3 插入损失插入损失插入损失定义为：离声源一定距离某处测得的插入损失定义为：离声源一定距离某处测得的隔声结构设置前的声功率级隔声结构设置前的声功率级Lw1和设置后的声和设置后的声功率级功率级Lw2之差值，记作之差值，记作IL，即：，即：IL=Lw1-Lw2插入损失通常在现场用来评价隔声罩、隔声屏插入损失通常在现场用来评价隔声罩、隔声屏障等隔声结构的隔声效果。障等隔声结构的隔声效果。8.2单层

6、匀质密实墙的隔声单层匀质密实墙的隔声隔声技术中，常把板状或墙状的隔声构件称为隔隔声技术中，常把板状或墙状的隔声构件称为隔板或隔墙，简称墙。仅有一层隔板的称单层墙板或隔墙，简称墙。仅有一层隔板的称单层墙（图（图8-2）；有两层或多层，层间有空气或其他材）；有两层或多层，层间有空气或其他材料的，称为双层墙或多层墙。料的，称为双层墙或多层墙。8.2.1 隔声的质量定律隔声的质量定律设隔墙无限大，将空气介质分成左右两个部分，设隔墙无限大，将空气介质分成左右两个部分，单位面积的质量为单位面积的质量为m，当平面声波，当平面声波pi从左向右从左向右垂直入射时，隔墙的整体随声波振动，隔墙振垂直入射时，隔墙的整

7、体随声波振动，隔墙振动向右辐射形成透射声波动向右辐射形成透射声波pt，向左辐射为反射，向左辐射为反射声波声波pr，见图见图8-2。对于一般的固体材料，如砖墙、木板、钢板、玻璃对于一般的固体材料，如砖墙、木板、钢板、玻璃等，等，1，因此隔声量可以写成：，因此隔声量可以写成：TL=20lgm=2D为单位面积墙体的质量。为单位面积墙体的质量。上式就是关于隔声的质量定律。它表明，单层隔声上式就是关于隔声的质量定律。它表明，单层隔声墙的隔声量和单位面积的质量的常用对数成正比。墙的隔声量和单位面积的质量的常用对数成正比。隔墙的单位面积质量越大，隔声量就越大，隔墙的单位面积质量越大，隔声量就越大，m增加增加

8、一倍，隔声量增加一倍，隔声量增加6dB；式中同时还表示频率越高，式中同时还表示频率越高，隔声量越大，频率提高一倍，隔声量也增加隔声量越大，频率提高一倍，隔声量也增加6dB。m21c1m21c1 质量定律表明，隔声量除和单位面积的墙体质量有质量定律表明，隔声量除和单位面积的墙体质量有关，还和声波的频率有关，实际中，往往需要估算关，还和声波的频率有关，实际中，往往需要估算单层墙对各频率的平均隔声量。下面的经验公式表单层墙对各频率的平均隔声量。下面的经验公式表示把隔声量按主要的入射声频率（示把隔声量按主要的入射声频率（1003200Hz范围范围内）求平均，用平均隔声量内）求平均，用平均隔声量TL表示

9、，则：表示，则：TL13.5lgm14 (m200kg/m2)TL16lgm8 (m200kg/m2)8.2.2 吻合效应吻合效应1.弯曲波弯曲波声波在空气中传播时，只存在压缩波，即纵波，声波在空气中传播时，只存在压缩波，即纵波，而声音在固体介质中传播时，固体质元既有纵向而声音在固体介质中传播时，固体质元既有纵向的弹性压缩，也有横向的弹性切变，两者结合作的弹性压缩，也有横向的弹性切变，两者结合作用，会在介质中产生一种用，会在介质中产生一种弯曲波弯曲波。2.吻合效应吻合效应当入射声波以当入射声波以角向墙体表面入射时，其同一波阵角向墙体表面入射时，其同一波阵面的各点是先后到达墙体表面的，或者说在同

10、一时面的各点是先后到达墙体表面的，或者说在同一时刻入射波在墙面上各点的位相是不同的。从图看出，刻入射波在墙面上各点的位相是不同的。从图看出，对墙面上某一点，当入射波两个相邻同位相波阵面对墙面上某一点，当入射波两个相邻同位相波阵面经过该点的时间，正好和弯曲波在墙内沿横向传播经过该点的时间，正好和弯曲波在墙内沿横向传播的周期相同时，即当的周期相同时，即当 b=/sin 时，声波对墙体的作用与墙体的弯曲波振动相吻合，时，声波对墙体的作用与墙体的弯曲波振动相吻合，则墙体的弯曲振动达到极大值；由于墙体振动而向则墙体的弯曲振动达到极大值；由于墙体振动而向墙的另一侧辐射的声能也达到最大值，从而使隔声墙的另一

11、侧辐射的声能也达到最大值，从而使隔声量大大降低。这种因声波入射角度造成的声波作用量大大降低。这种因声波入射角度造成的声波作用与隔墙中弯曲波传播速度相吻合而使隔声量降低的与隔墙中弯曲波传播速度相吻合而使隔声量降低的现象，叫做现象，叫做吻合效应吻合效应。b固体隔墙中弯曲波的波长由固体本身的弹性性质固体隔墙中弯曲波的波长由固体本身的弹性性质所决定，因此引起吻合效应的条件由声波的频率所决定，因此引起吻合效应的条件由声波的频率与入射角决定。产生吻合效应的频率与入射角决定。产生吻合效应的频率fc为：为：【例例】试计算以下构件的平均隔声量与临界吻合频率试计算以下构件的平均隔声量与临界吻合频率(1)20cm厚

12、混凝土墙；厚混凝土墙；(2)1mm厚的钢板。厚的钢板。解解:(1)混凝土密度为混凝土密度为2300kg/m3,杨式模量为杨式模量为2.41010N/m2,则则 mD23000.2460kg/m2200kg/m2，故平均隔声量故平均隔声量TL16lgm8 16lg460850.6dB 临界吻合频率：临界吻合频率：HzEDcfc5.99104.223002.0340556.0556.010220(2)钢板密度为钢板密度为7900kg/m3,杨式模量为杨式模量为2.11011，则，则 mD79000.0179kg/m2200kg/m2，故平均隔声量故平均隔声量TL13.5lgm14 13.5lg79

13、1439.6dB临界吻合频率：临界吻合频率：HzEDcfc2.394101.2790001.0340556.0556.0112208.2.3 单层隔声墙的频率特性单层隔声墙的频率特性单层密实均质板材壁面的隔声量与入射声波的单层密实均质板材壁面的隔声量与入射声波的频率有很大关系。入射频率从低到高其吸声情频率有很大关系。入射频率从低到高其吸声情况可分成三个区域，即况可分成三个区域，即劲度与阻尼控制区、质劲度与阻尼控制区、质量控制区和吻合效应区。量控制区和吻合效应区。劲度与阻尼控制区又劲度与阻尼控制区又可分为劲度控制区和阻尼控制区，阻尼控制区可分为劲度控制区和阻尼控制区，阻尼控制区又叫共振区。如图又

14、叫共振区。如图8-5所示。所示。在劲度控制区，入射频率范围从在劲度控制区，入射频率范围从0到第一共振到第一共振频率频率f0。在此区域，墙板壁面对声压的反应类。在此区域，墙板壁面对声压的反应类似于弹簧，其隔声量与墙板壁面的劲度成正比。似于弹簧，其隔声量与墙板壁面的劲度成正比。对于某一频率的声波，对于某一频率的声波，墙板壁面的劲度愈大，墙板壁面的劲度愈大，隔声量愈大。对于同一板材，随着入射频率的隔声量愈大。对于同一板材，随着入射频率的增加，其隔声量逐渐下降。增加，其隔声量逐渐下降。阻尼控制区又称板阻尼控制区又称板共振区共振区。当入射的频率与墙板固。当入射的频率与墙板固有频率相同时，墙板发生共振，此

15、时墙板振幅最大，有频率相同时，墙板发生共振，此时墙板振幅最大，透射声能急剧增加，隔声量曲线出现最低谷，此时透射声能急剧增加，隔声量曲线出现最低谷，此时的声波频率称为第一共振频率的声波频率称为第一共振频率f0。当声波频率是共。当声波频率是共振频率的谐频振频率的谐频fn时，墙板发生的谐振也会使隔声量时，墙板发生的谐振也会使隔声量下降，所以在共振频率之后，隔声量曲线连续又出下降，所以在共振频率之后，隔声量曲线连续又出现几个低谷，但本区内随着声波频率的增加，共振现几个低谷，但本区内随着声波频率的增加，共振现象愈来愈弱，直至消失，所以隔声量总是呈上升现象愈来愈弱，直至消失，所以隔声量总是呈上升趋势。趋势

16、。阻尼控制区的宽度取决于墙板的几何尺寸、弯曲劲阻尼控制区的宽度取决于墙板的几何尺寸、弯曲劲度、面密度、结构阻尼的大小及边界条件等，对一度、面密度、结构阻尼的大小及边界条件等，对一定的墙体，主要与其阻尼大小有关，增大阻尼可以定的墙体，主要与其阻尼大小有关，增大阻尼可以抑制墙板的振幅，提高隔声量，并降低该区的频率抑制墙板的振幅，提高隔声量，并降低该区的频率上限，缩小该区频率范围。上限，缩小该区频率范围。对于一般砖石等厚重的墙，共振频率与其谐频率很对于一般砖石等厚重的墙，共振频率与其谐频率很低，可忽略不计。对于薄板，共振频率较高，阻尼低，可忽略不计。对于薄板，共振频率较高，阻尼控制区的声频率分布很宽，应予以重视。一般采用控制区的声频率分布很宽，应予以重视。一般采用增加墙板的阻尼来控制共振现象。增加墙板的阻尼来控制共振现象。在在质量控制区质量控制区，声波对墙板的作用如同一个力作用，声波对墙板的作用如同一个力作用于一个有一定质量的物体，隔声量随入射声波的频于一个有一定质量的物体，隔声量随入射声波的频率直线上升，其斜率为率直线上升，其斜率为6dB倍频程。在声波频率一倍频程。在声波频率一定时，墙板的