1、22隔聲降噪工程復習要求：1、掌握常用單層隔聲材料的隔聲技術、隔聲特性和質量定律；了解單層隔聲材料的吻合 效應。2、掌握雙層隔聲結構的隔聲特性及改善其隔聲性能的方法。3、熟悉各類隔聲結構和隔聲屏障的設計和應用。4、掌握隔聲降噪工程的設計和計算。5、了解隔聲降噪效果的基本測量方法。在噪聲控制工程中，通過隔聲結構降低聲波的透射是主要的噪聲控制措施之一。經常采用的隔聲方式包括隔聲壁、隔聲門窗、隔聲罩、隔聲間、戶外聲屏障和室內聲屏障等。所有設計應用的基礎是各類壁面結構的隔聲特性。一、單層壁的隔聲1 、單層壁的隔聲頻率特性最簡單的隔聲結構是 單層均勻密實壁，它的隔聲量的 基本特性是在相同激發頻率下，隨

2、著面密度的增加而增加；在同樣密度時，隨著頻率的增加而增加。它的隔聲量隨著頻率而改變的特性如圖5-2-15所示。在剛度控制區域內， 壁的振動共振頻率是壁的剛度、密度和尺寸的函數。在很低的頻率范圍，即低于壁的簡正頻率時，它主要由壁的剛度所控制，一般來說在此頻率范圍，壁的剛 性愈大隔聲量愈高，隔聲曲線進入由壁的各種共振頻率的控制的頻段，這時壁的阻尼起作用， 共振頻率由壁的簡正振動方式決定，它和壁的大小和厚度有關，也與壁材料的面密度、彎曲 勁度、彈性模量、泊松比及邊界條件有關。在共振區域，由于入射聲波激發壁面產生巨大振幅，從而產生較大的透射效應，形成隔聲曲線中若干低谷和起伏。對于一般隔聲結構，這種 共

3、振頻率僅出現在10赫到幾十赫的范圍。對于長方形的邊緣固定的單層壁來說，其固有共振 頻率為：m 2 n 2 fm,n =045Cph()2(二)2a b式中：f,n 結構的、n階固有共振頻率；Cp 結構中的縱波速度 m/s ； h 壁的厚 度，；a、b 結構的長和寬，；m、n任意正整數。例如：一個機器的鋼板厚度為 3m縱波速度為5350m/s，板的尺寸為900 0200 mm，按1 1 公式計算的各階固有共振頻率為：=0.45漢5350漢0.00. + =14hz0.921.22f2 =29Hz,彳即=40Hz單層壁的隔聲效果在 f1,1附近，將明顯下降。在設計隔聲壁時，應保證壁的重要隔聲頻率高

4、于f1,1的數值。當頻率高于23倍的f1,1數值時，隔聲量處于質量控制區，隔聲量主要取決于它的單位 面積質量，而結構剛性所起的作用就很小了。此時單位面積質量越大，隔聲量越高。當頻率增加到一定程度時，結構的隔聲效果下降，并不遵循質量定律。這種影響是由結構的吻合效 應產生的，隔聲壁的隔聲量特性處于吻合效應區。2、隔聲量和質量定律對于噪聲控制工程設計中，經常采用隔聲壁在質量控制區的隔聲特性，來估算其隔聲量。即隔聲壁的隔聲量主要取決于它的單位面積質量，此時單位面積質量越大，隔聲量越高，例如同樣厚度的鋼板比鋁板隔聲效果好。這個規律稱為“質量定律”。在理論上可以得出聲波 垂直入射到單層壁上的隔聲量為：R0

5、 =10lg12)=20lgmf -42.5f 頻率,Hzo2圓頻率；m 單位面積重量,kg/m ；'、c 分別為空氣密度和聲速;當聲波以V角斜入射到壁面上時，其隔聲量為:mcos “IJ -10lg1 ()2 Pc當聲波以不同角度 隨機入射到壁面上時，其隔聲量為：R =局_5比較上述三式可以看出：結構的斜入射或隨機入射的隔聲量，總是小于垂直入射的。R = 14.5lg m 14.5lg f -261倍，隔聲量約增加 4.4dB,比理論計算在實際中，由于受結構尺寸、入射聲波等各種因素的影響，實際隔聲量往往比上述理論 計算值低，在大量實際試驗基礎上提出的經驗公式為：從上式可知，隔聲量隨著

6、面密度和激發頻率增加 要低。利用圖5-2-16所示的列線圖可以方便地查出單層壁不同頻率和不同面密度的隔聲量。對于頻率范圍為1003150HZ的平均隔聲量，可以利用下式計算：R =14.5lgm - 103、吻合效應當頻率增加到一定程度時，結構的隔聲效果下降，不遵守質量定律。這種影響是 由結構的吻合效應 產生的。吻合效應的產生是由于壁面在入射聲波激發下，產生受迫彎曲振動，當某 一頻率的入射聲波波長在壁面上的投影等于壁面結構的彎曲波波長時，產生了波的吻合，由 于壁面的彎曲振動，隔聲量明顯下降，即產生了吻合效應。產生吻合效應的條件為:式中：，一空氣中聲波波長； 二一聲波入射角； p 結構中彎曲波波長

7、。CphCp 結構中縱波速度；h 板厚;f 頻率。吻合效應出現的頻率或波長，同聲波入射角有關。試驗發現, 應的最低頻率，其吻合效應最明顯。這個吻合頻率稱為臨界頻率f0.551c2fc式中：c 空氣中聲速；h 結構厚度; - 90時，即產生吻合效 ，它可利用下式計算：hCpCp二E/訂(1 -V2) ； E 結構的彈性模量；結構密度；二 mf式中：m 結構單位面積質量；一空氣密度；一結構材料的損耗系數。Cp 結構中縱波速度。其中:v 結構材料的泊松比。在f2fc頻度范圍，其隔聲量為：R = 20lg3_，5lg 10lg 3由公式可以看出，在f2fc頻率范圍，結構的單位面積質量增加 1倍，隔聲值

8、增加6dB,頻率每增加1倍，隔聲值增加7.5 dB。不同厚度的常見隔聲材料的臨界頻率如圖5-2-18所示。為了減小吻合效應的影響，可采用剛性較好和較厚的隔聲結構，以降低臨界頻率；或者增加結構重量，降低剛性，提高其臨 界頻率，使臨界頻率高于或低于我們感興趣的主要隔聲頻率范圍。4、典型單層壁的隔聲量表5-2-11給出了一些典型單層壁的隔聲值。通常認為結構的隔聲量大于40dB時，具有較好的隔聲效果；隔聲量處于2030dB的結構，其隔聲效果一般；如果小于10dB時，其隔聲效果很差。二、雙層壁的隔聲由單層壁的質量定律可以看出， 單位面積質量增加1倍，隔聲量僅增加6dB。如果希望隔 聲量為50dB，那么單

9、位面積重量要達到 5000 kg / m2，其重量已相當可觀。 多層壁在同樣的 單位面積重量時，具有較高的隔聲量，比單層壁優越得多。多層壁結構的中間層可以是空氣層或填塞一些內阻較大的材料，如玻璃棉、礦渣棉等。 當聲波激發第一層壁振動時，中間層起到相當于電容的作用，阻礙一部分聲波通過，并吸收 一部分聲音，從而減弱了激發第二層壁的聲波。這就是多層壁隔聲效果較好的原因。雙層壁的隔聲特性。雙層壁作為整體振動系統的共振頻率為：cP11f°匚（）2 兀dgm2式中：c 聲速 m/s； P 空氣密度，kg/ m ; d 中間空氣層厚度,m； m、m2 分別為兩個單層壁單位面積重量，kg/m2。在共

10、振頻率附近，雙層壁的隔聲量明顯下降。雙層壁的隔聲量為：七/二m： f : fo時R = 20lg Mf -42.5f0 ： f : c/2 d 時 R = R| R2 20lg 2kdc/2；rd<f 時R = R+R2+6式中：M=m+m2 ； k 波數；R, R2 分別為兩個單層壁按質量定律計算的隔聲量。從上式可以計算出，對于雙層壁來說，在不同頻率范圍，單位面積重量增加一倍，隔聲 量分別增加 6dB，增加18dB，增加12dB。如果僅要求簡單計算雙層壁的平均隔聲量，可先計算出每個單層壁的隔聲量，再加上中 間空氣層的附加值就可以了?？梢园磮D5-2-19求出附加隔聲量。上面分析的雙層壁隔

11、聲特性，是指在完全理想的情況下的結果。在實際設計中，為了保 證雙層壁的隔聲效果，在設計中應注意以下幾點 ：（1） 雙層壁的附加隔聲量在頻率附近急劇下降，甚至等于零。設計中盡量使其共振頻率 在63Hz以下。為此，對中間為空氣層的雙層壁，其空氣層厚度不應小于以下數值：dmin =180/m式中：m 單層壁的單位面積重量，kg/m2。某些輕質雙層隔聲結構（如雙層膠合板、雙層鋁板等），中間層可以放置一些玻璃棉、礦渣棉和木屑，也能夠減弱共振現象。（2） 影響雙層壁隔聲效果的另一重要原因是兩個單層壁的剛性連接。噪聲往往通過這些 剛性連接直接傳遞出去，從而推動雙層壁的優越性。對于面密度大的雙層壁，這種影響更

12、為明顯。一般非剛性連接的隔聲量比剛性連接的高510dB。為避免剛性連接，可在兩個單層壁的連接處和骨架上，墊上或嵌入橡皮、軟木等彈性材料。（3）當入射聲波的半波長的整數倍等于中間空氣層厚度時，空氣層就要產生共振，雙層壁的隔聲效果也要下降 。例如，空氣層厚度為10cm時，各階共振頻率為：f 1700Hz,f 3400Hz , f3 = 5100Hz。在設計時，應盡量避免隔聲量要求較高的頻率范圍與空氣層 共振頻率吻合。三、多層復合結構的隔聲1、附加彈性面層的復合壁對于比較重的隔墻，通?？梢杂酶郊用鎸拥霓k法來提高隔聲量，其效果取決于附加面層 與實墻之間的隔振程度。圖5-2-20給出了不同連接方式對隔聲

13、增加量的影響，說明隔振越好，隔聲量提高越多，所以要獲得最好的隔聲效果，附加面層必須是柔性和不透氣的材料，并使它用彈性支撐與原來墻面連接，空腔中用玻璃棉之類的吸聲材料填充。當入射聲波頻率 f遠大于附加彈性面層的共振頻率f0時，附加面層的隔聲增量度=R約為：=401 o gf/ f0）應當注意，若附加面層與實墻不是彈性連接，有可能增加室內的聲輻射。例如，在外墻 內側貼上剛性較大的隔熱材料（如硬泡沫塑料或碎木板等），外表再做一層抹灰粉刷，就可能引起這種不良后果，這是由于隔熱層的勁度和抹灰層的質量組成的共振造成的，這種構造會 使隔聲量下降。2、多層復合壁利用分層材料構成的復合壁，由于層間材料的阻抗不匹

14、配，會產生分層界面上聲能的反 射，所以阻抗比要選得足夠大才會顯著提高隔聲量。還可以在分層材料的夾層材料中布置疏 松層或在金屬板上粘貼阻尼材料。這樣一種“夾心”結構，即能把雙層基板隔開來減弱共振 頻率區和吻合頻率區的聲能透射，又增加了壁的厚度，從而使隔聲量有所增加。當基板間隔 接近于 /4時，復合結構的隔聲量可以超過質量定律達到兩層基板各自隔聲量的總和。在高 頻范圍內，還可以由于夾層對聲波的衰減作用而有更大一些的提高。按照此原則設計的多層復合壁構造很多，例如：（1 ）在聚氯乙烯板的一面貼 0.8mm厚或1.5mm厚的鋁板，在另一面貼 1.5 13mm厚尿 素泡沫塑料后再貼一層金屬板、膠合板或其他

15、板材。（2）在0.9-1.5mm厚的兩層鋁合金板或鋼板中用2.5mm厚或5.0mm厚的泡沫塑料作"夾心”。3、薄板阻尼振動可以成為有效的聲能輻射體。所謂阻尼處理，就是利用貼在板表面的材料或結構將振動能量轉化為熱，使板的振動受到抑制，這樣板輻射的聲音也相應地減小了。阻尼處理對薄板，例如于厚度小于 5mm、6mm的板最為有效。用阻尼處理來降低噪聲的有效程度取決于下列兩個條件：（1）必須在出現共振頻率下的板振動。對于非共振的板振動，阻尼處理的效果比較小。（2） 必須針對會產生聲波的振動。在空氣聲激發情況下，彎曲波在低于1/2臨界頻率fc 的頻率時是很少有聲輻射的，因此在板面上做阻尼處理作用

16、很小，不如加大板的重量。但在板的邊緣、角和其他處加阻尼處理對降低輻射噪聲會有一定效果，其大小取決于裝置條件。 當彎曲波高于1/2 fc的頻率時，在板面上最大位移處加阻尼處理是很有用的噪聲控制措施。常用的阻尼處理有 兩種方法：自由阻尼層、約束阻尼層。板上貼均質阻尼層時，其最小寬度和長度則至少為彎曲波波長的60%。自由阻尼層和約束層處理必須與板面完全貼緊，才能使振動全部傳入阻尼材料。表5-2-13給出了一些復合壁的結構及其隔聲性能。四、管道隔聲管道噪聲是工業生產和民用公共設施中常見的噪聲源之一。由于管道本身的特點，管道 外壁在離機器很遠處仍然是一個重要的聲能輻射體。不言而喻，管道輻射聲音遵循于線聲

17、源規律，在自由場中，聲壓級隨距離加倍的相應衰減值為3dB，而不是6dB。因此，搞好管道噪聲的處理具有重要的實際意義。管道噪聲產生的原因有二：一是受管道系統中高速氣流的沖擊、摩擦或在彎頭、閥門和其他變徑處產生再生的噪聲；二是機器體振動激發管壁振動而輻 射的噪聲。管道壁一般是一種單層的隔聲壁，但由于它的形狀特殊（可近似認作無限長的圓柱體），所以它的隔聲量在“自鳴頻率”以上幾乎與平板單層壁一樣，故可用單層壁質量定律計算其 隔聲量。圖5-2-21給出了不同管道的隔聲量。若在“自鳴頻率”以下則要附加表14的修正值。所謂管道的“自鳴頻率”，就是管道橫截面的最低共振頻率，它可采用下式計算：fR =CL/二d

18、式中：CL 管壁內縱波的傳播速度（例如鋼為5100m/s）; d 管徑，m。常見的降低管道噪聲的措施 有三種：第一，把設備機體同管道的剛性連接改為彈性連接, 以隔離機體振動向管道的傳遞；第二，在距離設備機體較近的管道上安裝消聲器，以降低管 道中的氣流噪聲；第三，進行管道外壁包扎。僅介紹第三種措施。用剛性或柔性玻璃纖維包扎管道，外面包裹一層金屬或織物作防護是降低管道輻射噪聲 的有效辦法之一。全密封的均質管道包扎的插入損失主要由包扎材料本身所決定。如果填料 是玻璃纖維外用不透氣的膜片（例如薄鋁皮）包扎。管道包扎應同時考慮隔熱和吸聲，因而常選用玻璃棉、礦渣棉等材料作為內層，不透氣 膜片多采用薄鋼板、

19、氯丁橡膠片、貼鉛的聚氯乙烯塑料板等，膜片的面密度一般控制在25-15 kg /m。常見的幾種管道的包扎結構及其隔聲性能如圖5-2-22和圖5-2-23所示。五、組合間壁的隔聲及孔、縫隙對隔聲的影響1、組合間壁隔聲在實際工程中往往要求一個間壁上有幾種不同的隔聲結構，如壁上安裝門、窗等，這就 組成了有多個具有不同隔聲量的組合間壁。組合間壁是復合結構的一種形式，它的總平均隔S-1 S2 2 宀Sn nS1S2Sn聲量可以先計算平均的透射系數，再計算平均隔聲量：R =10lg2式中：S 第i個隔聲結構的面積；-i第i個隔聲結構的透射系數。例如一個分隔墻，具有的隔聲量為40dB，為了進行觀察，設置一個隔

20、聲窗，其隔聲量為20dB，占總面積的50%，求平均隔聲量。S- 2SiS2-二 0.5(2) = 0.5(10* 10，) = 0.005R =10lg(10.005)=23dB如果觀察窗的面積僅占10%則平均隔聲量為:-Si -1 S2 2- S(0.9 i 0.1 2)1，-0.0011 ， R = 10lg() = 30dB3+5S0.0011通常復合結構中低隔聲量的面積對總隔聲量的影響很大，圖5-2-24給出了組合間壁中低隔聲量面積對總隔聲量的影響。例如，隔聲量為45dB的磚墻上有隔聲量為 25dB的窗，它們的面積分別為7m2和3.5mm2，其面積比(墻：窗)為 2： 1,隔聲量差值為

21、 20dB，故隔聲量 損失為15dB，組合間壁的總隔聲量 R = 45- 15= 30dB。2、孔和縫隙對隔聲的影響一個隔聲結構的孔和縫隙對其隔聲性能有很大的影響?？缀涂p隙的影響主要決定于它們 的尺寸和聲波波長的比值 。如果孔的尺寸大于聲波波長時，透過孔的聲能可近似認為與孔的 面積成正比?？缀涂p隙使壁的隔聲效果降低數值為：1冬00.1民.心 10lgSC c1電Sc式中：R0 隔聲結構的隔聲量；S、Sc 分別為孔、縫隙和封閉面的面積。從公式可以看出，同樣的S0/Sc比值，壁的固有隔聲值越大，孔所產生的影響也越大，可見孔與縫隙處理對隔聲十分重要。圖5-2-25給出了孔和縫隙對隔聲量的影響，知道了

22、基本隔聲結構的固有隔聲量和開孔面 積的百分數，就可以估算出該結構的實際隔聲量。當孔的尺寸小于聲波波長時，其透聲量的大小取決于孔洞的形狀和孔洞的深度。長條形 孔隙比同面積的圓形孔透聲性好；薄板孔比厚板孔透聲能更多。關于孔和縫隙的處理，在土建工程中要注意磚墻和灰縫的飽滿，混凝土墻的砂漿要搗實， 避免有蜂窩洞孔；隔聲間或隔聲罩如有通風口，無論采用自然通風還是機械通風都應在孔洞 外加一套管，并用柔性材料在管道周圍包扎嚴密、封緊(圖5-2-26 )。六、隔聲設計的基本模型隔聲裝置的設計程序，一般可 按圖5-2-27進行。(1)當噪聲源由圍護隔聲結構內向自由空間傳播時S1R = Lw -Lp 10lg 1

23、0lg -A2兀r式中：R 隔聲結構的隔聲量,dB; Lw 聲源的聲功率級,dB; LP 接收點的聲壓級,dB;2 2S隔聲結構內表面積，m ; A隔聲結構內的吸聲量，m ; r 隔聲結構至 接收點的距離，m。(2 )當噪聲源在自由空間中向圍護隔聲結構內部傳播時S1R 二 Lw-Lp 10lg 10lg -A2兀r式中：R 隔聲結構的隔聲量,dB; Lw 聲源的聲功率級,dB; LP 接收點的聲壓級,dB;2 2S隔聲結構內表面積，m ； A隔聲結構內的吸聲量，m ； r 隔聲結構至 聲源的距離，m。(3)當外部擴散聲場向圍護隔聲結構傳播時SR = Lpi -'Lp? 10 |g A式

24、中：R 隔聲結構的隔聲量,dB ； LP1 隔聲結構外擴散聲場的聲壓級,dB ； LP2 隔聲結構內接收點的聲壓級,dB； S隔聲結構的表面積，m2 ； A隔聲結構內的吸聲量，m2。（4 ）當聲源在一個隔聲結構內通過對向窗向另一個隔聲結構內傳播時S1S21r1 R2 LW -LP 10Ig 10lg 2A1A22町式中：R 聲源所在隔聲結構的窗子的隔聲量 ,dB； R2 接收點所在隔聲結構窗子的隔 聲量,dB ； Lw 聲源聲功率級,dB； Lp 接收點的聲壓級,dB ； Si 聲源所在隔聲結構的窗子 的面積，m2 ； S 接收點所在隔聲結構的窗子的面積 ，m2 ； A 聲源所在隔聲結構內的吸

25、聲2 2量,m ； A2 接收點所在隔聲結構內的吸聲量，m ; r 兩扇窗子間的距離，m。（5）當聲源在房間內通過隔聲結構向接收點傳播時4SAIA2式中：R 隔聲結構的隔聲量,dB; LW 聲源聲功率級,dB; LP 接收點的聲壓級 隔聲結構的面積，m2 ； A 聲源所在室內吸聲量，m2 ； A2 接收點所在室內吸聲量R 二 Lw -Lp 10lg,dB; S2,m 。作業：一、填空題1、 在噪聲控制工程中， 經常采用的隔聲方式包括 、戶外聲屏障和室內聲屏障等。2、 最簡單的隔聲結構是單層均勻密實壁，它的隔聲量的基本特性是：在相同激發頻率下，隨著面密度的增加而 ;在同樣密度時，隨著頻率的增加而 。3、 單層均勻壁的隔聲量隨著頻率而改變，其隔聲量隨頻率改變的特性可以分為三個區域，分別是：區，區，出區。4、噪聲控制工程設計中，經常采用隔聲壁在質量控制區的隔聲特性，來估算其隔聲量。即隔聲壁的隔聲量主要取決于它的 ，此時單位面積質量越大，隔聲量 。5、 由單層壁的質量定律可以看出，單位面積重量增加1倍，隔聲量增加。6、 對于雙層壁來說，當入射聲波頻率處