吸聲材料的吸聲性能檢測

何為吸聲？

聲波通過媒質或入射到媒質分解面上時，聲能的減少過程稱為吸聲或聲吸收。某種材料或結構的吸聲能力大小通常用吸聲系數來表示，即入射聲能和反射聲能的差值與入射聲的比值，記為α，吸聲系數α取值在0~1之間。材料的吸聲著眼于聲源一側反射聲能的大小，目標是反射聲能要小。

 

一般地，α在0.2以上的材料被稱為吸聲材料，α在0.5以上的材料就是理想的吸聲材料。當α=0時，表示聲能全部反射，材料不吸聲；α=1時表示材料吸收全部聲能，沒有反射。吸聲系數α的值越大，表明材料（或結構）的吸聲性能越好。吸聲系數α與入射聲波的頻率有關，同一材料在不同頻率下的吸聲系數是不同的。

 

 

吸聲原理

吸聲的原理是聲能轉換為熱能，比如吸音棉的吸音原理是由于聲音在吸音棉的中空纖維結構中不斷消耗轉換為熱能導致。在吸聲降噪過程中，常采用空腔共振吸聲、多孔吸聲材料、薄板共振吸聲結構、穿孔板共振吸聲結構和微穿孔板共振吸聲結構等技術來實現減噪目的。這些技術方法都能達到不同程度的減噪目標，并且各有特點，其吸聲原理不盡相同。

 

多孔吸聲材料中具有許許多多貫通的微小間隙，因而具有一定的通氣性。當聲波入射到多孔材料表面時，可以進入細孔中去，引起孔隙內的空氣和材料本身振動，空氣的摩擦和黏滯作用使振動能（聲能）不斷轉化為熱能，從而使聲能衰減，消耗一部分聲能，即使有一部分聲能透過材料到達壁面，也會在反射時再次經過吸聲材料，聲能又一次被吸收。

 

 

穿孔板吸聲結構實際上是由許多單個共振器并聯而成的共振吸聲結構，封閉空腔壁上開一個小孔與外部空氣相通；由于孔徑和孔長度小于聲波波長，孔中的空氣柱彈性形變很小，可以看成無形變的質量塊；腔體中空氣隨聲波做彈性振動，相當于彈簧。入射聲波激發孔頸中空氣柱（類似彈簧）往復運動，與頸壁摩擦，部分聲能轉化為熱能而耗損，達到吸聲目的。當入射聲波的頻率與共振器的固有頻率相同時，發生共振，空氣柱運動加劇，振幅和振速達最大，阻尼也最大，消耗聲能最多，吸聲性能最好。

 

不同頻率的聲波入射時，這種共振系統會產生不同的響應。當入射聲波的頻率接近系統固有的共振頻率時，系統內空氣的振動很強烈，聲能大量損耗，即聲吸收最大。相反，當入射聲波的頻率遠離系統固有的共振頻率時，系統內空氣的振動很弱，因此吸聲的作用很小。

 

 

影響因素

材料的吸聲性能不僅與材料本身的孔隙率或容重、密度、厚度等結構參數有關，而且與入射聲波的頻率、環境的溫度、濕度和氣流等因素有關。當濕度較大時，材料孔隙中含水量增大，孔隙被堵塞，吸聲材料中的空氣不再連通，空隙率下降，吸聲性能下降，吸聲頻率特性也將改變。當溫度下降時，低頻吸聲性能增加；溫度上升時，低頻吸聲性能下降。

 

實驗表明，吸聲材料（主要指多孔材料）對中、高頻聲吸收較好，而對低頻聲吸收性能較差，若采用共振吸聲結構則可以改善低頻吸聲性能。

 

常見吸聲材料

吸聲材料中最常用的是多孔性吸聲材料，其次是柔性材料及膜狀材料等。工程中常將多孔性吸聲材料做成各種幾何體來使用。多孔材料一般有纖維類、泡沫類和顆粒類三大類型。

 

纖維類分無機纖維和有機纖維二類。無機纖維類主要有玻璃棉、玻璃絲、礦渣棉、巖棉及其制品等。有機纖維類的吸聲材料主要有棉麻下腳料、棉絮、稻草、海草、棕絲等，還有甘蔗渣、麻絲等經過加工加壓而制成的各種軟質纖維板。這類有機材料具有價廉、吸聲性能好的特點。

 

 

泡沫類吸聲材料主要有脲醛泡沫塑料、氨基甲酸酯泡沫塑料、海綿乳膠、泡沫橡膠等，目前應用較多的是聚氨酯泡沫塑料。此類材料的特點是容積密度小、導熱系數小、質地軟，但其同時也有易老化、耐火性差等缺點。

 

顆粒類主要有膨脹珍珠巖、多孔陶土磚、礦渣水泥、木屑石灰水泥等，具有保溫、防潮、不燃、耐熱、耐腐蝕、抗凍等優點。

 

吸聲性能檢測

對于吸聲材料及產品的吸聲性能檢測，通常在專業聲學實驗室混響室進行，且早已有GB/T 20247-2006《聲學 混響室吸聲測量》等具體的國家標準規范為依據。為了確保試驗檢測數據的準確性，混響室應能夠保證室內聲場的擴散狀態，滿足相關標準對擴散聲場的要求。