第七章 吸声和室内声场
? 吸声 是噪声污染控制的一种重要手段；
? 在噪声污染控制工程设计中，常利用 吸
声材料 吸收声能量来降低 室内噪声 。
室内噪声的来源：
?通过空气传来的 直达声
?室内各墙壁面反射回来的 混响声
室内混响声对环境的影响：
?混响使室内 噪声级增加,如一列火车进
入隧道以后的噪声级比行驶在空旷的野
外可高出 5-10dB;
?混响对 听觉 的干扰；
一、吸声材料
? 多孔性吸声材料（针对高频噪声控制）
材料特征,
内部有许多小孔，并与材料表面相通，
具有通气性。
吸声机理,
声波投射到多孔材料表面时，部分
投入的声波与纤维或颗粒表面产生 内摩
擦 （摩擦力来自空气的 压缩、膨胀 ），
部分声能转变成热能，从而使声音的能
量减小。
多孔性吸声材料分类：
? 无机纤维（如玻璃棉、岩棉等）
? 有机纤维（如植物纤维、木质纤维等）
? 泡沫材料（如泡沫塑料、泡沫混凝土等）
? 吸声建筑材料（如微孔吸声砖）
?共振吸声结构（针对 低频噪声 控制）
材料特征,薄膜或薄板表面穿孔
吸声机理,应用共振原理
1）声音与 薄板（薄膜） 固有频率产生共振
2）声音与板后空腔 气室空气 产生共振
共振吸声结构的分类
? 微穿孔板 吸声结构（小于 1mm微孔）
? 穿孔板 共振吸声结构（共振腔结构）
? 薄板或薄膜 吸声结构（材料本身产生共
振）
二、吸声特性的描述
II rEi
ErEi
Ei
Ea
??
?
?? 1?
1）吸声系数：
a代替 τI
当 a＝ 0时，无吸声
当 a＝ 1时，完全吸收，无声能反射
1）吸声系数
a是频率的函数,为研究问题方便，
常用中心频率为 125,250,500，
1000,2000,4000Hz的吸声系数的
平均值，称为平均吸声系数
?
2）吸声量：
i
i
i SA ?? ?
A：材料的总吸声量
Si：材料 i的吸声表面积 (m2)
可推知，吸声量 A的单位是 m2
2）驻波管法
基于振幅合成,产生 驻波 时,
ri PPP ??m a x
ri PPP ??m i n
驻波比 n
1
1
?
??
n
nr
p
p
p
r
r
P
Pn
?
???
1
1
m in
m a x
波腹,波节：
三、吸声系数的测量
1)混响室法（第四节中详细讲）
声强系数与声压系数之间为平方关系，即：
2
2
p
i
r
I r
P
P
r ??
由于
a代替 τI得到：
II r?? 1?
? ? 2
2
1
4
1
?
???
n
n
r p?
比较两种吸声测量方法 可知：
基于声音传播方向的 无规则性,混
响室法测得的吸声系数更接近材料的实
际应用环境；但测定吸声系数较困难，
两种方法测定的吸声系数可以进行换算
（ 书中 121页，表 7-1）。
第二节 多孔材料的吸声机理和影
响吸声性能的因素
一、吸声机理
由于
22
22
222
Z
111
c
cZ
cc
ccr
sm
sm
p ?
?
??
???
?
???
?
?????
当 Zsm（材料声阻抗率）与 ρc相等时,a＝ 1，
说明材料将声音完全吸收，但在实际应用中不可
能。 理想吸声材料 要求其声阻抗率 接近于 空气的
特性阻抗率。
压缩、膨胀、摩擦、产热 降低声音能量
二、影响吸声性能的因素
?材料的厚度
?材料的密度
?材料层于刚性面间的空气层
?护面层（多应用于多孔疏松材料）
?空间吸声体（室内悬挂吸声体）
A：材料厚度
?多孔材料对高频率声音吸声效果明显，即在高
频区吸声系数较大；
?多孔材料对低频率声音吸声效果差，即在低频
区吸声系数较小；
?随着材料厚度的增加，吸声 最佳频率 向低频方
向移动；
?厚度每增加 1倍，最大吸收频率向低频方向移
动一个倍频程；
?材料厚度（最佳吸收频率下的波长）
?当声音频率大于 500Hz时，吸声系数与厚度无
关 。
最佳?4
1?d
B：材料密度（容重）
? 随着材料密度的增大，最大吸收系数 amax
向低频方向移动,
C：空气层
?即：材料层与刚性面间的空气层；
?当空气层厚度 d=1/4λ 时，吸声系数 a最大；
?对于低频率声音来说,λ 较大，空气层厚
度也要加大，在工程上 增加空气层厚度 不
太合适 (对于房顶可适当 增加空气层的厚
度 )，一般 5-10cm。
D：护面层
?多孔材料疏松，无法固定，不美观，需
表面覆盖护面层，如护面穿孔板，织物
或网纱等；
?穿孔率（ P）,即 穿孔总面积与未穿孔总
面积 的比值，穿孔率越大，对中高频率
声音吸收效果越好，穿孔率越小，对低
频吸收效果越好。
穿孔率的计算：
1）当圆孔为正方形排列时
2）当孔为等边三角形排列时
d
B
2
4
?
?
?
?
?
??
B
d
P
?
d
B
2
32
?
?
??
?
??
B
dP ?
3）当孔为平行狭缝时
d
B
B
d
P ?
穿孔率计算：
E：空间吸声体
?即：将吸声体悬挂在室内对声音进行 多
方位 吸收；
?吸声体投影面积与悬挂平面投影面积 的
比值约等于 40％时，对声音的吸声效率
最高；
?该法 节省吸声材料,对工厂、企业的吸
声降噪比较适用。
第二节 共振吸声结构分类与吸声原理
一、共振吸声结构分类
?薄板或薄膜共振吸声结构
?单空腔共振吸声体
?穿孔薄板共振吸声体
1）薄板（膜）共振吸声结构
基于空气的体积弹性量为 ρc2
假设空腔厚为 L，则弹性系数
根据弹簧振子共振频率
代入得到：
L
cK 2??
M
Kf
?2
1
0 ?
MLML
cf 6 0 0
2
1 2
0 ??
?
?
其中：
M：薄板面密度,Kg/m2
L,空腔厚度,cm
f,Hz
ρ,空气密度
墙 体
衬 垫
龙 骨
薄 板
薄板共振吸声结构的应用范围：
?薄膜吸声结构的共振频率通常在 200-
1000Hz范围，最大吸声系数约为 0.3-0.4，
一般作为 中频 范围的吸声材料。
?当薄板固定在刚性面骨架上时，薄板和
板后的封闭空气层，也构成振动系统，
其共振频率按 书中 P.128－ 7-8公式 计算，
其中 K与板的弹性、骨架构造、安装情
况有关。
2）单腔共振吸声体
V
t
d
共振吸收频率：
? ??? ?? tV
Scf
20
其中：
S：孔面积,m2
V：空腔体积,m3
t：孔深度,m
δ：孔口修正量,m
t+ δ为有效颈长，对于直径为 d的圆孔,δ＝ πd/4
3）穿孔薄板共振吸声体（多腔共振吸声体）
假设,S：每各孔面积,m2
A：共振单元薄板面积,m2
D：空气层厚度,m
则穿孔率 P＝ S/A，每个共振腔体积 V＝ AD
其共振频率为
Vt
d
刚 性 壁 面
D
? ? ? ????? ???? tD
Pc
tAD
Scf
220
? 吸声 是噪声污染控制的一种重要手段；
? 在噪声污染控制工程设计中，常利用 吸
声材料 吸收声能量来降低 室内噪声 。
室内噪声的来源：
?通过空气传来的 直达声
?室内各墙壁面反射回来的 混响声
室内混响声对环境的影响：
?混响使室内 噪声级增加,如一列火车进
入隧道以后的噪声级比行驶在空旷的野
外可高出 5-10dB;
?混响对 听觉 的干扰；
一、吸声材料
? 多孔性吸声材料（针对高频噪声控制）
材料特征,
内部有许多小孔，并与材料表面相通，
具有通气性。
吸声机理,
声波投射到多孔材料表面时，部分
投入的声波与纤维或颗粒表面产生 内摩
擦 （摩擦力来自空气的 压缩、膨胀 ），
部分声能转变成热能，从而使声音的能
量减小。
多孔性吸声材料分类：
? 无机纤维（如玻璃棉、岩棉等）
? 有机纤维（如植物纤维、木质纤维等）
? 泡沫材料（如泡沫塑料、泡沫混凝土等）
? 吸声建筑材料（如微孔吸声砖）
?共振吸声结构（针对 低频噪声 控制）
材料特征,薄膜或薄板表面穿孔
吸声机理,应用共振原理
1）声音与 薄板（薄膜） 固有频率产生共振
2）声音与板后空腔 气室空气 产生共振
共振吸声结构的分类
? 微穿孔板 吸声结构（小于 1mm微孔）
? 穿孔板 共振吸声结构（共振腔结构）
? 薄板或薄膜 吸声结构（材料本身产生共
振）
二、吸声特性的描述
II rEi
ErEi
Ei
Ea
??
?
?? 1?
1）吸声系数：
a代替 τI
当 a＝ 0时，无吸声
当 a＝ 1时，完全吸收，无声能反射
1）吸声系数
a是频率的函数,为研究问题方便，
常用中心频率为 125,250,500，
1000,2000,4000Hz的吸声系数的
平均值，称为平均吸声系数
?
2）吸声量：
i
i
i SA ?? ?
A：材料的总吸声量
Si：材料 i的吸声表面积 (m2)
可推知，吸声量 A的单位是 m2
2）驻波管法
基于振幅合成,产生 驻波 时,
ri PPP ??m a x
ri PPP ??m i n
驻波比 n
1
1
?
??
n
nr
p
p
p
r
r
P
Pn
?
???
1
1
m in
m a x
波腹,波节：
三、吸声系数的测量
1)混响室法（第四节中详细讲）
声强系数与声压系数之间为平方关系，即：
2
2
p
i
r
I r
P
P
r ??
由于
a代替 τI得到：
II r?? 1?
? ? 2
2
1
4
1
?
???
n
n
r p?
比较两种吸声测量方法 可知：
基于声音传播方向的 无规则性,混
响室法测得的吸声系数更接近材料的实
际应用环境；但测定吸声系数较困难，
两种方法测定的吸声系数可以进行换算
（ 书中 121页，表 7-1）。
第二节 多孔材料的吸声机理和影
响吸声性能的因素
一、吸声机理
由于
22
22
222
Z
111
c
cZ
cc
ccr
sm
sm
p ?
?
??
???
?
???
?
?????
当 Zsm（材料声阻抗率）与 ρc相等时,a＝ 1，
说明材料将声音完全吸收，但在实际应用中不可
能。 理想吸声材料 要求其声阻抗率 接近于 空气的
特性阻抗率。
压缩、膨胀、摩擦、产热 降低声音能量
二、影响吸声性能的因素
?材料的厚度
?材料的密度
?材料层于刚性面间的空气层
?护面层（多应用于多孔疏松材料）
?空间吸声体（室内悬挂吸声体）
A：材料厚度
?多孔材料对高频率声音吸声效果明显，即在高
频区吸声系数较大；
?多孔材料对低频率声音吸声效果差，即在低频
区吸声系数较小；
?随着材料厚度的增加，吸声 最佳频率 向低频方
向移动；
?厚度每增加 1倍，最大吸收频率向低频方向移
动一个倍频程；
?材料厚度（最佳吸收频率下的波长）
?当声音频率大于 500Hz时，吸声系数与厚度无
关 。
最佳?4
1?d
B：材料密度（容重）
? 随着材料密度的增大，最大吸收系数 amax
向低频方向移动,
C：空气层
?即：材料层与刚性面间的空气层；
?当空气层厚度 d=1/4λ 时，吸声系数 a最大；
?对于低频率声音来说,λ 较大，空气层厚
度也要加大，在工程上 增加空气层厚度 不
太合适 (对于房顶可适当 增加空气层的厚
度 )，一般 5-10cm。
D：护面层
?多孔材料疏松，无法固定，不美观，需
表面覆盖护面层，如护面穿孔板，织物
或网纱等；
?穿孔率（ P）,即 穿孔总面积与未穿孔总
面积 的比值，穿孔率越大，对中高频率
声音吸收效果越好，穿孔率越小，对低
频吸收效果越好。
穿孔率的计算：
1）当圆孔为正方形排列时
2）当孔为等边三角形排列时
d
B
2
4
?
?
?
?
?
??
B
d
P
?
d
B
2
32
?
?
??
?
??
B
dP ?
3）当孔为平行狭缝时
d
B
B
d
P ?
穿孔率计算：
E：空间吸声体
?即：将吸声体悬挂在室内对声音进行 多
方位 吸收；
?吸声体投影面积与悬挂平面投影面积 的
比值约等于 40％时，对声音的吸声效率
最高；
?该法 节省吸声材料,对工厂、企业的吸
声降噪比较适用。
第二节 共振吸声结构分类与吸声原理
一、共振吸声结构分类
?薄板或薄膜共振吸声结构
?单空腔共振吸声体
?穿孔薄板共振吸声体
1）薄板（膜）共振吸声结构
基于空气的体积弹性量为 ρc2
假设空腔厚为 L，则弹性系数
根据弹簧振子共振频率
代入得到：
L
cK 2??
M
Kf
?2
1
0 ?
MLML
cf 6 0 0
2
1 2
0 ??
?
?
其中：
M：薄板面密度,Kg/m2
L,空腔厚度,cm
f,Hz
ρ,空气密度
墙 体
衬 垫
龙 骨
薄 板
薄板共振吸声结构的应用范围：
?薄膜吸声结构的共振频率通常在 200-
1000Hz范围，最大吸声系数约为 0.3-0.4，
一般作为 中频 范围的吸声材料。
?当薄板固定在刚性面骨架上时，薄板和
板后的封闭空气层，也构成振动系统，
其共振频率按 书中 P.128－ 7-8公式 计算，
其中 K与板的弹性、骨架构造、安装情
况有关。
2）单腔共振吸声体
V
t
d
共振吸收频率：
? ??? ?? tV
Scf
20
其中：
S：孔面积,m2
V：空腔体积,m3
t：孔深度,m
δ：孔口修正量,m
t+ δ为有效颈长，对于直径为 d的圆孔,δ＝ πd/4
3）穿孔薄板共振吸声体（多腔共振吸声体）
假设,S：每各孔面积,m2
A：共振单元薄板面积,m2
D：空气层厚度,m
则穿孔率 P＝ S/A，每个共振腔体积 V＝ AD
其共振频率为
Vt
d
刚 性 壁 面
D
? ? ? ????? ???? tD
Pc
tAD
Scf
220
