声学材料知识

声学材料的吸声系数和吸声量

  一、 吸声系数
  用以表征材料和结构吸声能力的基本参量通常采用吸声系数,以“ā”表示,定义为:
   A=(E0-Er)/E0 (12-1)
 
  当E0=Er时,入射声能全部被反射,a=0;如果Er=0,入射声能完全被吸收,a=1,。所以,理论上讲,a值是在0到1之间。A越大,界面的吸声能力越大。
  材料和结构的吸收特性和声波入射角度有关。声波垂直入射到材料和结构表面的吸声系数,称为“垂直入射(或正入射)吸声系数”,以a0表示。这种入射条件可在驻波管中实现。A0也就是通过驻波管法来测定的。当声波斜向入射时,入射角度为θ,这是的吸收系数称为斜入射吸声系数aθ。
  在建筑声环境中,出现上述两种声入射条件是较少的,而普遍的情形是声波从各个方向同事入射到材料和结构表面。如果入射声波在半空间中均匀分布,即入射角θ在0°到90°之间均匀分布,同时入射声波的相位是无规则的,干涉效应可以忽略,则成这种入射状况为“无规入射”或“扩散入射”。这时材料和结构的吸声系数称为“无规入射吸声系数”,以ar表示。这种入射条件是一种理想的假设条件,但在混响室中可以较好的接近这种条件,通常也正是用混响室法来测定ar。在建筑环境中,材料和结构的实际情况和理想条件是有一定差别的,当a0和ar相比,还是比较接近ar的情况。一般来说,a0和ar之间没有普遍适用的对应关系。在一些资料中介绍a0和ar的换算关系,都是在某种特定下才可近似的适用,因此,在使用时必须慎重。
  某一种材料和结构对于不同频率的声波有不同的吸声系数,a0和ar都有和频率有关。工程上通常采用125、250、500、1000、2000、4000、Hz六个频率的吸声系数来表示某一种材料和结构的吸声频率特性。有时也把250、500、1000、2000Hz四个频率吸声系数的算术平均值(取为0.05的整倍数)称为“降噪系数”(NBC),主要针对语言频率范围内,用在吸声降噪时粗略的比较和选择吸声材料。
  本篇附录中给出了各种材料和结构的吸声系数测量值。因为材料性能的离散性和施工误差,以及测试条件的差异,表中所列的测量值有的不具备很好的重复性,即按碧昂中构造做法去做,所得的吸声系数和表中所列会有不同。所以,在重要的使用场合,需要比较精确地了解和控制所设计的构造的吸声特性,最好是以试件直接进行测量的结果为准。
  二、 吸声量
  吸声系数反应了吸收声能所占入射声能的百分比,它可以用来比较在相同尺寸下不同材料和不同结构的吸收能力,却不能反映不同尺寸的材料和构件的实际吸声效果。用于表征某个具体吸声构件的实际喜神效果的量是吸声量,它和构建的尺寸大小有关。对于建筑空间的围蔽结构,吸声量A:                             
A=a*S     (㎡) (12-2)
对于在声场中的人(如观众)和物(如座椅)或空间吸声体,其面积很难确定,表征他(它)们的吸声特性,常常不用吸声系数,而直接用单个人或物的吸声量。但房间中有若干个人或物时,他(它)们的吸声量是用数量乘个体吸声量。然后,再把所得结果纳入房间总吸声量中。
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