第八章隔声技术

第八章隔声技术

主要内容： 一、声波透过单层匀质构件的传播二、双层隔墙三、门窗和孔隙对墙体隔声的影响四、隔声间的降噪量五、隔声罩的降噪量

常用隔声评价量 1、透射系数 2、隔声量：入射声功率级与透射声功率级之差，也称传声损失。单位dB，同一隔声结构，不同的频率具有不同的隔声量。

3、平均隔声量：在工程应用中，通常把中心频率为125至4000Hz的6个倍频程或100至3150Hz的16个1/3倍频程的隔声量作算术平均。3、平均隔声量：在工程应用中，通常把中心频率为125至4000Hz的6个倍频程或100至3150Hz的16个1/3倍频程的隔声量作算术平均。 4、插入损失：吸声、隔声结构设置前后的声功率级的差(IL )。

一、声波透过单层匀质构件的传播 入射声波和质点速度方程分别为：空气反射声波和质点速度方程分别为：

在固体媒质Ⅱ中的透射波及反射波的声压和质点速度分别为：在固体媒质Ⅱ中的透射波及反射波的声压和质点速度分别为：

声波透过隔层后在另一侧的声压和质点速度为：声波透过隔层后在另一侧的声压和质点速度为：由x=0处界面上的声压连续和法向质点速度连续条件可得到：

由x=D处的声压连续和法向质点速度连续条件得：由x=D处的声压连续和法向质点速度连续条件得：将以上4个等式联立求解，得到：

如果D《λ，即k2D 《1，则sink2D≈k2D，cosk2D≈1，有由于p1c1 《p2c2，上式可简化为：令M＝p2D为固体媒质的面密度，公斤/米2，则有：

所以该固体媒质的隔声量为： 这即是隔声中常用的“质量定律”。公式表明：隔声量与墙体质量和声音频率有关。实际工程中，需要估算单层墙对各频率的平均隔声量，在入射频率100-3200Hz范围内求平均，用平均隔声量表示，则： M≤200kg/m2 M＞200kg/m2

吻合效应：由于构件本身具有一定的弹性，当声波以某一角度入射到构件上时，将激起构件的弯曲振动，当一定频率的声波以某一角度投射到构件上正好与其所激发的构件的弯曲振动产生吻合时，构件的弯曲振动及向另一面的声辐射都达到极大，相应隔声量为极小，这一现象称为“吻合效应”，相应的频率为“吻合频率”。吻合效应：由于构件本身具有一定的弹性，当声波以某一角度入射到构件上时，将激起构件的弯曲振动，当一定频率的声波以某一角度投射到构件上正好与其所激发的构件的弯曲振动产生吻合时，构件的弯曲振动及向另一面的声辐射都达到极大，相应隔声量为极小，这一现象称为“吻合效应”，相应的频率为“吻合频率”。如果一声波以一定角度θ投射到构件上时，若发生吻合效应，则有： λb为薄板自由弯曲波长 1）当入射波频率高于λb对应的频率时，均有其相应的吻合角度产生吻合效应； 2）当入射波频率低于λb对应的频率时，即相应的波长λ大于自由弯曲波长λb时，由于sinθ值不可能大于1，便不会产生吻合效应。

固体隔墙中弯曲波的波长由固体本身的弹性性质所决定，引起吻合效应的条件由声波的频率与入射角决定。固体隔墙中弯曲波的波长由固体本身的弹性性质所决定，引起吻合效应的条件由声波的频率与入射角决定。产生吻合效应的频率和吻合效应的临界频率（sinθ＝1时）的计算见书中P.152，公式8-17和8-18。单层墙的隔声性能与入射波的频率有关，其频率特性取决于隔声墙本身的单位面积的质量、刚度、材料的内阻尼以及墙的边界条件等因素。见书中图8-5。劲度控制、阻尼控制、质量控制、吻合控制

质量控制区是隔声研究的重要区域。在这一区域，构件面密度越大，其惯性阻力也越大，也就不易振动，所以隔声量也越大。通常把隔声量随质量增大而递增的规律，称为隔声的“质量定律”。质量控制区是隔声研究的重要区域。在这一区域，构件面密度越大，其惯性阻力也越大，也就不易振动，所以隔声量也越大。通常把隔声量随质量增大而递增的规律，称为隔声的“质量定律”。

二、双层隔墙 1、隔声原理双层间的空气层可看作与两板相连的弹簧，当声波入射到第一层墙透射到空气层时，空气的弹性形变具有减振作用，传递到第二层墙的振动减弱，从而提高墙体的总隔声量。其隔声量等于两单层墙的隔声量之和，再加上空气层的隔声量。对于单层墙的隔声计算已很复杂，双层墙的隔声计算就更麻烦了，要有九个声压方程，由四个边界条件得到八个方程组。为讨论问题方便，只讨论两层薄墙的透射，即假定入射声波的波长比每层墙都大的多，声波入射时就象活塞一样做整体运动，墙的两个面上的振动速度一样。

由于忽略了墙本身的厚度，所以墙两边边界处的媒质质点应与墙体具有相同的振动速度，即当x=0时，有：由于忽略了墙本身的厚度，所以墙两边边界处的媒质质点应与墙体具有相同的振动速度，即当x=0时，有：由复变函数理论，可知：所以声波运动方程可写成：

将u1代入上式方程得到： 同样，对于x=D处的第二墙，其速度及运动方程分别为：

将x=0和x=D分别代入上述方程，经过复杂运算，即可解出入射声压与透射声压幅值之比（公式1）将x=0和x=D分别代入上述方程，经过复杂运算，即可解出入射声压与透射声压幅值之比（公式1）所以双层墙的传声损失为：

当入射声波频率很低时，即： 则：

当公式中虚数项为0时，即入射声波与透射声波同相时，传声损失最小，此时双层墙发生共振，共振频率近似为：当公式中虚数项为0时，即入射声波与透射声波同相时，传声损失最小，此时双层墙发生共振，共振频率近似为：频率比f0稍高时，传声损失公式可改成：当频率更高时，公式不能成立。

当频率提高使空气层厚度大于空气层中声波半波长时，即传声损失要考虑空气和壁面的吸声，高频的传声损失由理论推出近似为：当频率提高使空气层厚度大于空气层中声波半波长时，即传声损失要考虑空气和壁面的吸声，高频的传声损失由理论推出近似为：其中：Sw为隔墙面积，S为两隔墙的总面积。双层隔墙的实际估算见P157，公式8-28和8-29。

吸声材料 阻尼材料坚实薄板护面层多层复合隔声结构

三、门窗和孔隙对墙体隔声的影响 隔声量由声能透射系数决定，组合件的隔声量由组合件的平均声能透射系数决定。组合件的平均透射系数为：例如：在一垛总面积为22米2的砖墙上有一扇2米2的普通木门，对中心频率为1000Hz的倍频带声能，其透射系数分别为10-5和10-2，即隔声量分别为50dB和20dB。此时组合墙的平均透射系数为：

因此，组合墙的总平均隔声量为： (dB) 四、隔声间的降噪量（墙壁有吸声性能的情况下）其中，A为隔声间内表面的总吸声量， S为隔声间内表面的总面积，为隔声间的平均隔声量。

例：某隔声间对噪声源一侧用一堵22m2的隔声墙相隔，该的传声损失为50dB，在墙上开一个面积为2m2的门，该门的传声损失为20dB，又开了一个面积为4m2的窗户，该窗户的传声损失为30dB。求开了门窗之后使墙体的隔声量下降了多少？例：某隔声间对噪声源一侧用一堵22m2的隔声墙相隔，该的传声损失为50dB，在墙上开一个面积为2m2的门，该门的传声损失为20dB，又开了一个面积为4m2的窗户，该窗户的传声损失为30dB。求开了门窗之后使墙体的隔声量下降了多少？解：由传声损失可知，墙、门和窗的透射系数分别为10-5、10-2和10-3，所以隔声墙组合体的平均透射系数为：则组合体的隔声量比原墙的隔声量下降为：

五、隔声罩的降噪量 由于插入损失的表达式为：

例：用2mm厚的钢板做一隔声罩。已知钢板的传声损失为29dB，钢板的平均吸声系数为0.01。由于隔声效果不理想而进行了改进，在隔声罩内作了吸声处理，使平均吸声系数提高到0.6。求改进后的隔声罩的实际隔声值提高了多少？例：用2mm厚的钢板做一隔声罩。已知钢板的传声损失为29dB，钢板的平均吸声系数为0.01。由于隔声效果不理想而进行了改进，在隔声罩内作了吸声处理，使平均吸声系数提高到0.6。求改进后的隔声罩的实际隔声值提高了多少？解：罩内未做吸声处理时，根据公式：罩内做吸声处理后，则：所以，改进后隔声罩的实际隔声量比改进前提高的dB数为：

本章作业： P.169，3～8题预习作业：第九章消声器

第八章 隔声技术