隔聲的相關知識

隔聲

把聲源或需要安靜的場所，用實體墻板、密封門窗等隔聲屏障封閉起來，使其與周圍環(huán)境隔絕，以減少噪聲傳遞的措施。
聲波在空氣中傳播時，一般用各種易吸收能量的物質消耗聲波的能量 使聲能在傳播途徑中受到阻擋而不能直接通過的措施，稱為隔聲。
用構件將噪聲源和接收者分開，隔離空氣噪聲的傳播，從而降低噪聲污染程度。采用適當?shù)母袈曉O施，能降低噪聲級20～50分貝。這些設施包括隔墻、隔聲罩、隔聲幕和隔聲屏障等。

　　隔聲機理 如果把單層均勻密實材料的構件（忽略材料的彈性）看作是柔軟的，它在受到聲波激發(fā)時，構件的振幅大小就決定于構件的單位面積質量（稱為面密度）、入射聲波的聲壓和頻率。構件越重,頻率越高,透射波的振幅就越小，構件的隔聲效果也越好。闡明這一關系的即為質量定律。

　　在聲波垂直入射時構件的隔聲量(Ro)可用下式計算：

　　Ro=10 lg|pi/pt|2

　　=10 lg【1+(ωm/2ρc)2】　(dB)

　　式中pi為入射聲壓;pt為透射聲壓;m為面密度;ω為角頻率（ω=2πf，f為頻率）；ρ為空氣密度;c為聲速。此式即為垂直入射波的質量定律，其實用公式為：

　　Ro=20 lgm·f-42.5

　　在無規(guī)入射的情況下，對所有方向的入射波進行平均，求出無規(guī)入射波的隔聲量(R)。其公式為：

　　R=Ro-10 lg(0.23Ro)

　　R值較Ro值為小，Ro越大，其差值就越大。

　　單層墻的隔聲量同面密度和頻率的關系如圖1。

　　上面所述的是忽略材料彈性的理想情況，實際上隔聲構件一般是有一定剛度的彈性板，可因吻合現(xiàn)象而降低隔聲量。因此單層均勻密實材料板的隔聲特性曲線應如圖2所示。圖中共振區(qū)以下，板的隔聲量由彈性的勁度控制。在質量控制區(qū)以上產(chǎn)生的臨界頻率處的低谷，是由吻合效應引起的。

　　吻合效應 投射于構件板面上的聲波速度與板上彎曲速度相一致時產(chǎn)生的現(xiàn)象。如圖3所示，設某一時刻斜入射聲波a到達板上A點,使板產(chǎn)生振動,經(jīng)過時間t后，彎曲波到達B點，其波長為λB，傳播速度為cB。這時，如聲波斜入射的角度θ合適，空氣波b以聲速c 經(jīng)同樣一段時間t也正好到達B點，即λB=λ/sinθ，則在B點使板受激發(fā)因而產(chǎn)生新的彎曲波，恰好同A點傳來的彎曲波相吻合，于是使總的彎曲波振幅達到最大。這時，板將向其另一側輻射大量的聲能，在該頻率處的隔聲量將大幅度下降，而不再符合“質量定律”，此即所謂“吻合效應”。吻合效應只發(fā)生在臨界頻率fc處。fc同板的厚度、材料的密度和彈性模量等有關。噪聲對人的影響的頻率范圍主要為100～3150赫,應盡量避免這一范圍發(fā)生吻合效應。通常，可用硬而厚的板降低臨界頻率,或用軟而薄的板來提高臨界頻率（圖4）。

　　隔聲結構 復雜的隔聲構件由一些單層構件組成，它在隔聲機理上有單層構件的特性，同時又有各種單層構件綜合的特性。

　�、佟‰p層構件：兩個互不連接的單層構件之間有空氣層的構件。空氣層起著緩沖的彈性作用，但也能引起兩層構件的共振。因此，雙層構件的隔聲量并非兩層構件隔聲量的疊加。如在空氣層中加填多孔性吸聲材料，則可減少共振而提高構件的隔聲量。因空氣層而增加的隔聲量在一定范圍內同空氣層厚度成正比。通常，雙層墻比同樣重量的單層墻可增加隔聲量5分貝左右。

　�、凇≥p型墻:目前使用的輕墻板有紙面石膏板、圓孔珍珠巖石膏板和加氣混凝土板等，單位面積質量大約為十幾公斤至幾十公斤。240毫米厚的磚墻每平方米為530公斤。按照質量定律,輕墻板是不能滿足隔聲要求的。因此，要把雙層板材隔離開形成空氣層，或在空氣層中加填吸聲材料，或采用不同厚度或勁度的板材使其具有不同的吻合頻率，以提高輕墻的隔聲量。表列有不同層數(shù)的紙面石膏板在有無填充材料情況下，不同頻帶的隔聲改善值。

　�、邸「袈曢T窗：門窗結構質量輕，而且有縫隙，因此隔聲能力不如墻壁。對于隔聲要求較高的門（隔聲量為30～50分貝），可以采用構造簡單的鋼筋混凝土門扇。但通常是采用復合結構的門扇。這種結構的阻抗變化能提高隔聲能力。密封縫隙也是保證門窗隔聲能力的重要措施。用工業(yè)氈做密封材料較乳膠條為佳，尤其是對高頻噪聲。對隔聲要求較高的窗，窗玻璃要有足夠的厚度(6～10毫米)，至少有兩層。兩層玻璃不應平行,以免引起共振，降低隔聲效果。玻璃和窗框、窗框和墻壁之間的縫隙要封嚴。在兩層玻璃窗之間的周邊，應布置強吸聲材料,以增加隔聲量。在構造上要便于洗擦。圖5是各種隔音窗的隔聲特性曲線圖。為了避免窗玻璃之間產(chǎn)生吻合效應，隔聲窗的雙層玻璃應有不同的厚度，否則，在臨界頻率fc處隔聲值將出現(xiàn)低谷。

　　④　聲鎖:要使門具有較高的隔聲能力,可設置“聲鎖”，即在兩道門之間的空間(門斗)內布置強吸聲材料。這種措施的隔聲能力有時相當于兩道門的隔聲量。為便于開閉，門扇的重量不宜過大。

　�、荨〗M合墻：組合墻是有門或窗的墻。它的隔聲量通常要比無門窗的墻低些。因此,不能單純提高墻的隔聲能力。在設計時,應按照“等隔聲量”即τw·Sw=τd·Sd的設計原則進行。式中τw和τd分別為平墻和門的透射系數(shù)，Sw和Sd為墻和門的面積。因此

　　即Rw＝10 lg(Sw/Sd)×(1/τd)=Rd+10 lg(Sw/Sd)分貝。從上式可知，墻的隔聲量只要比門高10分貝左右即可。為了方便，可按圖6計算。

　　在以上各種隔聲構件的構造內部使用吸聲材料，是利用吸聲的特性來增加構件的隔聲量。隔聲和吸聲的本質區(qū)別不應混淆。隔聲是隔離噪聲的傳播，盡可能使入射聲波反射回去，隔聲材料愈沉重密實，隔聲性能愈好；吸聲是盡可能多地吸收入射聲波，讓聲波透入材料內部而把聲能消耗掉，因而一般是多孔性的疏松材料。

　　隔聲指數(shù) 近年來,國際標準化組織（ISO）建議采用單一值──隔聲指數(shù)Ia來評價空氣聲的隔聲效果。圖7中的標準曲線在100～400赫間為每倍頻帶增加9分貝，400～1250赫間為每倍頻帶增加3分貝，1250～3150赫間平直。

　　在求隔聲指數(shù)時，先將構件的隔聲特性曲線繪制在坐標紙上，再將繪在透明紙上的標準曲線與之重合，并沿垂直方向上下移動,直至滿足下列兩個條件時為止:①低于標準曲線的任何 1/3倍頻帶的隔聲量與標準曲線的差值不得超過8分貝；②低于標準曲線的各個1/3倍頻帶的隔聲量與標準曲線的差值總和不得超過32分貝。圖中所示1/3倍頻帶的中心頻率為500赫所對應的隔聲量Ia即為隔聲指數(shù)的讀數(shù)。