知識(shí)作在西安室內(nèi)隔音窗聲學(xué)設(shè)計(jì)是一隔音窗系統(tǒng)學(xué)科,涉及面較廣,本文只就與室內(nèi)裝飾有關(guān)的吸聲和隔聲的材料和結(jié)構(gòu)方面的簡(jiǎn)單介紹,希望裝飾工程人員和業(yè)主對(duì)聲學(xué)材料和結(jié)構(gòu)有所了解,能夠理解聲學(xué)設(shè)計(jì)為什么作這樣那樣的處理,從而使裝飾工程在美觀和聲學(xué)要求上達(dá)到的統(tǒng)一。
1.吸聲與隔聲的基本概念
先要明確吸聲與隔聲是完全不同的兩個(gè)聲學(xué)概念。吸聲是指聲波傳播到某一邊界面時(shí),一部分聲能被邊界面反射(或散射),一部分聲能被邊界面吸收(這里不考慮在媒質(zhì)中傳播時(shí)被媒質(zhì)的吸收),這包括聲波在邊界材料內(nèi)轉(zhuǎn)化為熱能被消耗掉或是轉(zhuǎn)化為振動(dòng)能沿邊界構(gòu)造傳遞轉(zhuǎn)移,或是直接透射到邊界另一面空間。
對(duì)于入射聲波來(lái)說(shuō),除了反射到原來(lái)空間的反射(散射)聲能外,其余能量都被看作被邊界面吸收。
在一定面積上被吸收的聲能與入射聲能之比稱(chēng)為該邊界面的吸聲系數(shù)。例如室內(nèi)聲波從開(kāi)著的窗戶(hù)傳到室外,則開(kāi)窗面積可近似地認(rèn)為高標(biāo)準(zhǔn)地 “ 吸收 ” 了室內(nèi)傳來(lái)的聲波,吸聲系數(shù)為1。當(dāng)然,我們所要考慮的吸聲材料,主要不是靠開(kāi)口面積的吸聲,而要靠材料本身的聲學(xué)特性來(lái)吸收聲波。
隔音窗是兩個(gè)空間中間的界面隔層,鄭州靜立方隔音窗是當(dāng)聲波從一室入射到界面上時(shí),聲波激發(fā)隔層的振動(dòng),以振動(dòng)向另一面空間輻射聲波,此為透射聲波。通過(guò)一定面積的透射聲波能量與入射聲波能量之比稱(chēng)透射系數(shù)。
對(duì)于開(kāi)啟的窗戶(hù),透射系數(shù)可近似為1(吸聲系數(shù)也為1),其隔聲效果為0,即隔聲量為0dB。對(duì)于又重又厚的磚墻或厚鋼板,單位面積質(zhì)量大,聲波入射時(shí)只能激發(fā)起此隔層的微小振動(dòng),使對(duì)另一空間輻射的聲波能量(透射聲能)很小,所以隔聲量大,隔聲效果好。但對(duì)于原來(lái)空間而言,大部分能量被反射,所以吸聲系數(shù)很小。
對(duì)于單一材料(不是專(zhuān)隔音窗設(shè)計(jì)的復(fù)合材料)來(lái)說(shuō),吸聲能力與隔聲效果往往是不能兼顧的。如上述磚墻或鋼板可以作為好的隔聲材料,但吸聲效果 差;反過(guò)來(lái),如果拿吸聲性能好的材料(如玻璃棉)做隔聲材料,即使聲波透過(guò)該材料時(shí)聲能被吸收99%(這是很難達(dá)到的),只有1%的聲能傳播到另一空間,則此材料的隔聲量也只有20dB,并非好的隔聲材料。有人把吸聲材料誤稱(chēng)為 “ 隔音材料 ” 是不對(duì)的。如果有人介紹某種單一材料吸聲好隔聲也好,那他不是不懂就是在騙人了。
2.吸聲材料
吸聲材料是指吸聲系數(shù)比非常大的建筑裝修材料。如果材料內(nèi)部有很多互相連通的細(xì)微空隙,由空隙形成的空氣通道,可模擬為由固體框架間形成許多細(xì)管或毛細(xì)管組成的管道構(gòu)造。
當(dāng)聲波傳入時(shí),因細(xì)管中靠近管壁與管中間的聲波振動(dòng)速度不同,由媒質(zhì)間速度差引起的內(nèi)摩擦,使聲波振動(dòng)能量轉(zhuǎn)化為熱能而被吸收。好的吸聲材料多為纖維性材料,稱(chēng)多孔性吸聲材料,如玻璃棉、巖棉、礦碴棉、棉麻和纖維棉、特制的金屬纖維棉等等,也包括空隙連通的泡沫塑料之類(lèi)。
吸聲性能與材料的纖維空隙結(jié)構(gòu)有關(guān),如纖維的粗細(xì)(微米至幾十微米間為好)和材料密度、材料內(nèi)空氣容積與材料體積之比(稱(chēng)空隙率,玻璃棉的空隙率在90%以上)、材料內(nèi)空隙的形狀結(jié)構(gòu)等。從使用的角度,可以不管吸聲的機(jī)理,只要查閱材料吸聲系數(shù)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果即可。當(dāng)然在選用時(shí)還要注意材料的防潮、防火以及可裝飾性等其他要求。
多孔性吸聲材料有一個(gè)基本吸聲特性,即低頻吸聲差,高頻吸聲好。頻率高到一定值附近,吸聲系數(shù) α 達(dá)到值,頻率繼續(xù)加大時(shí),吸聲系數(shù)在有些波動(dòng)。這個(gè)f0的位置,大體上是f0對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)為材料厚度t的4倍。
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