吸声结构的吸声性能研究
播雨 回进
1. 前言
吸声处理是用吸声材料和由其组成的吸声结构降低房间混响声的技术方法。当声波入射到墙上时，如果墙上做了吸声处理，则由墙上反射回来的声波能量会降低。声波穿过多孔材料时，由于力学滞后现象和内摩擦作用，声能下降变为热能，这就是吸声机理。
2. 吸声结构及其影响因素 通常的吸声结构包括两种形式，一种是共振型，一种是非共振型，对于后者，应当是单层
的多孔吸声材料。
弄清吸声结构的频率特性是吸声设计的重要依据，频率特性与多孔材料、护面材料、穿孔率、填充情况、空气层等多种因素有关。
单纯增加材料厚度来提高低频吸声的方法，有时受工艺或空间限制而不能实现，这时就应当把材料离开刚性墙一定距离，材料厚度的中心位置离开墙的距离等于λ/4（λ为波长），此时吸声系数最大。
如果已知机器的噪声频谱，正确安装吸声材料可保证最大的吸声效果。
在多孔材料表面铺设平板或穿孔板，就形成平板式或穿孔板共振吸声结构，这种结构对提高中低频吸声会有效果。如果在材料表面进行涂层，哪怕是厚度为０.1-1.5mm，都会影响吸声效果[3]。
3. 吸声系数与穿孔率的关系
当在多孔材料外面覆盖穿孔护面板时，声阻抗会发生变化，形成共振特性。单位面积上的孔与板的比率叫穿孔率，穿孔率对吸声性能影响很大。研究表明合理的穿孔率应该在10-20%。吸声的频率特性与穿孔率有关，穿孔率低时，吸声向低频移动。而在高频出现降低的趋势[3]。工业上常用金属穿孔板做护面层，以保护吸声材料不被破坏。最常用的有镀锌穿孔板，铝合金穿孔板，塑料穿孔板，石棉穿孔板，胶合板穿孔板等等。
图1给出了6mm厚穿孔胶合板的吸声系数与穿孔率、吸声材料厚度的关系[3]。
图2给出了4mm厚穿孔塑料板，穿孔直径为Φ5mm，充填50mm厚的多孔吸声材料，实验在不同空气层厚度时的吸声特性[3]。
由图1和图2可知，随着空气层厚度的增大和穿孔率降低，吸声系数向低频移动。
4. 薄板共振吸声结构
当在多孔材料（或空气层）外面覆盖一定厚度的平板时，就形成薄板共振吸声结构。平板材料有胶合板、塑料板、石膏板、石棉板、铝板、镀锌板、木板和木屑板等。图３表示不同材料的吸声性能与板厚度关系。由图３可见，薄板共振结构对低频吸声效果较好。
但为了增加吸声结构的声阻抗，同时为了增加阻尼减振，往往在板后面空气层中充填多孔吸声材料。如图4所示，为在板材后面填充多孔吸声材料，使吸声系数大大提高。
5. 共振吸声结构的组合使用
共振吸声结构的优点是频率的选择性强，在共振频率下可达到最有效的吸声，但缺点是频带很窄，因此有时需要在以下三种情况下使用共振吸声结构：（１）.当需要吸声离散的频率声波时，根据机器设备噪声频谱，设计共振吸声结构。（２）需要在宽频带吸声时，应采取组合共振吸声结构，既单层结构。此时可以采用不同孔径并联结构。（３）采取多层组合结构，既共振结构串联。一般串联吸声结构为双层结构，每一层吸收一定频率。
6.结束语
吸声结构的频率特性与护面层及穿孔率、多孔材料密度及厚度、放置方式既空气层等多种因素有关。在工程上实际使用时应根据噪声频谱，现场空间位置，设计合适的吸声结构，
以达到最大吸声效果。
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