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Sound Absorption

什么是“吸收”?

吸声是指材料、结构或物体在遇到声波时吸收能量的过程,而不是反射能量。一部分吸收的能量转化为热量,一部分通过吸收体传输。据说转化为热量的能量已经“丢失”了。 (例如弹簧、阻尼器等)

什么是“吸声”?

当声波遇到材料表面时:一部分反射;它们一部分渗透,其余的则被材料本身吸收。

吸声公式:

吸收声能(E)与入射声能(Eo)之比称为吸声系数(α)。该比值是评价材料吸声性能的主要指标,也意味着我们可以使用一个公式来证明这一点。

α (absorption coefficient 吸收系数) =E (absorbed sound energy 吸收声能)/ Eo (Incident sound energy 入射声能)

公式中:α为吸声系数;

E为吸收的声能(包括已透过部分);

Eo 是入射声能

一般材料的吸声系数在0到1之间,数字越大吸声性能越好。悬挂吸声体的吸声系数可能大于1,因为它的有效吸声面积大于计算面积。

示例:如果墙壁吸收了 63% 的入射能量并反射了 37% 的能量,则墙壁的吸收系数为 0.63。

我们能如何测量吸收系数?

我们可以根据入射波场的类型,采用两种不同的方法确定吸收系数和阻抗。

  1. Kundt’s tube (ISO 10534-2)
  2. Reverberation room (ISO 354)

昆特管测量法 Kundt’s Tube Measurement Method: (ISO 10543-2)

对于小样本的测量,使用 Kundt 管或阻抗管,也称为驻波管。使用驻波法测量吸收因子和声阻抗的结果显然只有在假设这些与样本尺寸无关时才有意义,样本尺寸通常很小。垂直入射的吸收系数是通过测量扬声器在管中建立的驻波中的最大和最小压力振幅来确定的。

引言中提到,与更现代的基于传输的方法相比,这种基本技术被认为有点过时,在国际标准 ISO 10534-1 中实施时间相对较晚(1993 年),至少使用了 50 年。商用设备也已经使用了几十年。然而,存在上述标准的第二部分 ISO 10534-2,它基于使用宽带信号和测量管道中不同位置之间的压力传递函数。 ISO 10543-2,这意味着将指定的两个麦克风方法扩展到球面波场。

Placid阻抗管可以用于吸收系数和传输损耗测量。

(https://www.placidinstruments.com/product/impedance-tube/)

上图为阻抗管 (Impedance Tube)

点击此处参考 Placid 吸声测量

点击此处参考Placid传声损耗测量

混响室:(ISO 354)

混响室法是传统的方法,较大样品的吸收系数测量是在混响室中进行的。然后确定漫射场条件下所有入射角的平均值。吸收器生产商通常提供的产品数据是根据国际标准ISO 354确定的,测量要求为10-12平方米,并且对面积的形状有要求。这些要求的原因是,该方法确定的吸收因子总是包括由于边缘效应而产生的附加量,边缘效应是沿试样边缘的衍射现象。这种效应使试样在声学上的几何面积更大,这可能导致获得大于 1.0 的吸收系数。当然,这并不意味着吸收的能量大于入射能量。

不同材料的吸声系数:

材料的吸声性能不仅与其其他性能、厚度、表面情况(空气层及厚度)有关,还与声波的入射角和频率有关。吸声系数会根据高、中、低频发生变化。为了综合反映一种材料的吸声性能,设置了六个频率(125Hz、250Hz、500Hz、1000Hz、2000Hz、4000Hz)来表示吸声系数的变化。如果六个频率的平均比值大于0.2,则该材料可归类为吸声材料。

吸声材料的应用

这些材料可用于音乐厅、电影院、礼堂和广播室的墙壁、地板和天花板的隔音。通过适当使用吸音材料,声波在室内的透过率可以提高,从而产生更好的音效。

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