[科普中国]-空腔共振吸声结构

吸声原理

共振吸声结构的吸声原理是：当声波的频率与共振吸声结构的自振频率一致时，发生共振，声波激发共振吸声结构产生振动，并使振幅达到最大，从而消耗声能，达到吸声的目的。

空腔共振吸声结构最简单的空腔共振吸声结构是亥姆霍兹共振器，它是一个封闭空腔通过一个开口与外部空间相联系的结构。各种穿孔板、狭缝板背后设置空气层形成吸声结构，根据它们的吸声机理，均属空腔共振吸声结构。这类结构取材方便，如可用穿孔的石棉水泥板、石膏板、硬质纤维板、胶合板以及金属板等做成。使用这些板材组成一定的结构，可以很容易地根据要求来设计所需要的吸声特性，并在施工中达到设计要求，因材料本身具有足够的强度，故这种材料在建筑中使用较广泛。1

空腔共振器可作为单个吸声体、穿孔板共振器或狭缝共振器使用。单个空腔共振器是规格不一的空的陶土容器。它们的有效吸声范围为100—400Hz，属于中低频吸声结构。用按级配搅拌的混凝土制造的带狭缝空腔的标准砌块，称为吸声砌块。是一种新型的空腔共振器。其吸声量在低频时最大，高频时减少。在体育馆、游泳池，工业厂房、机械设备房间等场所采用它作吸声材料是合适的。1

穿孔板共振器是在刚性板上穿孔或穿缝，并与墙壁隔开一定距离安装，它实际上是利用了空腔共振器的吸声原理，以形成许多个空腔共振器。影响穿孔板吸声性能的因素是多方面的。在噪声控制工程中，通常把穿孔板共振吸声结构的穿孔率控制在1%—10%的范围内，最高不能超过20%，否则就起不到共振吸声的作用，而仅起到护面板的作用了。为增大吸声系数与提高吸声带宽，可采取以下办法：（1）穿孔板孔径取偏小值，以提高孔内阻尼；（2）在穿孔板后紧密实贴薄膜或薄布材料，以增加孔颈摩擦；（3）在穿孔板后面的空腔中填放一层多孔吸声材料，增加孔颈附近的空气阻力，多子L材料应尽量靠近穿孔板；（4）组合几种不同尺寸的共振吸声结构，分别吸收一小段频带，使总的频带变宽。通过采取以上措施，可使吸声系数达到0.9以上，吸声带宽可达2—3个倍频程。1

特点空腔共振吸声结构是结构中封闭有一定的空腔，并通过有一定深度的小孔与声场空间连通。在各种穿孔板、狭缝板背后设置空气层以及专门制作的带孔颈的空心砖或空心砌块等形成的吸声结构，是对空腔共振吸声结构最常见的实际应用。穿孔板、狭缝板的主要材料有石膏板、石棉水泥板、胶合板、硬质纤维板、钢板、铝板等，它们通常还兼具装饰作用，因此使用较为广泛。这些薄板结构的共振频率多为80—300Hz，其吸声系数为0.2—0.5，因而可以作为低频吸声结构。如果在板内侧填充多孔材料或涂刷阻尼材料，可以增加板振动的阻尼损耗，提高吸声系数。