[科普中国]-吸声减噪

声源发出的声波遇到顶棚、地面、墙面及其他物体表面时，会发生声波的反射。声波在室内多次反射形成叠加声波，称为混响声。特别在无装饰的大厅和大车间内，混响声的存在使室内任何声源的噪声级比室外旷野的噪声级明显提高。如果在墙面或顶棚上饰以吸声材料、吸声结构，或在空间悬挂吸声板、吸声体，混响声就会被吸收掉，室内的噪声级也就相应降低。这种控制噪声的方法称作吸声减噪1。

吸声减噪机理当声波入射到多孔、透气、纤维类材料或吸声结构的表面时，进入材料或吸声结构中的声波能够引起空气和吸声材料或吸声结构本身发生振动，由于摩擦和粘滞阻力作用以及材料的导热使一部分声能转化为热能而被消耗掉，从而使噪声降低。

按吸声机理不同，可分为吸声材料吸声和共振吸声结构吸声。吸声材料大多都松软多孔，孔与孔之间相互连通，并从表面深入到材料的内层。吸声材料应用非常广泛。多孔性材料包括纤维类、泡沫类和颗粒类，以纤维类材料为例，最常见的有超细玻璃棉、矿渣棉、化纤棉、木丝板、甘蔗板；泡沫类材料以泡沫塑料、海绵乳胶、泡沫橡胶居多；颗粒类材料则以膨胀珍珠岩、多孔陶土砖、蛭石混凝土居多。共振吸声结构又可分为薄板共振吸声结构，共振器和穿孔薄板共振吸声结构等。

吸声减噪的设计原则（1）先对声源进行隔声、消声等处理，如改进设备，加隔声罩、消声器或建隔声墙、隔声间等。

（2）当房内平均吸声系数很小时，采取吸声处理才能达到预期效果。单独的风机房、泵房、控制室等房间面积较小，所需降噪量较高，宜对天花板、墙面同时作吸声处理；车间面积较大，宜采用空间吸声体、平顶吸声处理；声源集中在局部区域时，宜采用局部吸声处理，同时设置隔声屏障；噪声源较多且较分散的生产车间宜作吸声处理。

（3）在靠近声源直达声占支配地位的场所，采取吸声处理，不能达到理想的降噪效果。

（4）通常吸声处理只能取得4～12dB的降噪效果。

（5）若噪声高频成分很强，可选用多孔吸声材料；若中、低频成分很强，可选用薄板共振吸声结构或穿孔板共振吸声结构；若噪声中各个频率成分都很强，可选用复合穿孔板或微穿孔板吸声结构。通常要把几种方法结合，才能达到最好的吸声效果。

（6）选择吸声材料或结构，必须考虑防火、防潮、防腐蚀、防尘等工艺要求。

（7）选择吸声处理方式，必须兼顾通风、采光、照明及装修、施工、安装的方便因素，还要考虑省工、省料等经济因素。

吸声减噪的设计程序（1）确定吸声处理前房间的噪声级和各倍频带的声压级，对现有车间进行实测；设计中的车间，由设备的声功率谱及房间壁面情况推算。了解噪声源的特性，选定相应的噪声指标。

（2）确定降噪地点的允许噪声级和各倍频程的声压级，求出各倍频程需要的吸声降噪量。

（3）测量吸声处理前室内各倍频程的混响时间，了解房间壁面情况，计算吸声处理前室内各倍频程的平均吸声系数。

（4）根据各倍频程需要的吸声降噪量，计算出吸声处理后各倍频程应达到的平均吸声系数。

（5）确定吸声面的吸声系数，选择合适的吸声材料或吸声结构，确定结构或材料的有关参数，如厚度、密度、面积、穿孔率以及安装方式等2。

影响材料吸声性能的主要因素当声波入射到多孔性材料的表面时，部分透入的声能与纤维筋络或颗粒之间产生摩擦，由于空气的粘滞性和材料的热传导效应使声能转化为热能而消耗。要使材料有良好的吸声性能，则要求材料有良好的“透气性”，材料内部和表面的孔隙相互贯通。影响材料吸声性能的主要因素是：

（1）材料的厚度

多孔性吸声材料的低频吸声系数一般较低，当材料厚度增加时，最佳吸声频率向低频方向移动。对同种材料而言，材料厚度加倍，吸声系数最大的频率向低频方向移动一个倍频程。若吸声材料背后为刚性壁面，最佳吸声频率出现在材料厚度等于该频率对应声波波长的1/4处。从工程实用上看，厚度取1/10～1/15波长，也可满足要求。通常多孔性吸声材料取3～5cm即可，为提高中、低频吸声性能，厚度取5～10cm，只有在特殊情况下取10cm以上。

（2）材料的密度

一般多孔性材料的密度增加时，材料内部的空隙率相对降低，可增加低频吸声效果。在一定条件下，各种吸声材料的密度存在一个最佳值，密度过大，吸声系数降低。例如，超细玻璃棉的密度为15～25kg/m3时最佳。

（3）空气空腔

为了改善材料的低频吸声性能，可在材料层与刚性壁面之间留有一定厚度的空腔，这相当于增加了材料层的有效厚度，而且比单独增加材料的厚度和密度更为经济。当空气空腔厚度接近入射声波波长的1/4时，对该声波的吸声系数最大。实用中，墙上的空气空腔厚度为5～10cm较为合适，对于平顶，则视空间尺寸可选更大的厚度3。

本词条内容贡献者为:

吴俊文 - 博士 - 厦门大学