【學(xué)員問題】吸聲材料的吸聲機(jī)理？

??【解答】吸聲材料，是具有較強(qiáng)的吸收聲能、減低噪聲性能的材料。借自身的多孔性、薄膜作用或共振作用而對入射聲能具有吸收作用的材料，超聲學(xué)檢查設(shè)備的元件之一。吸聲材料要與周圍的傳聲介質(zhì)的聲特性阻抗匹配，使聲能無反射地進(jìn)入吸聲材料，并使入射聲能絕大部分被吸收。

??吸聲材料在應(yīng)用方式上，通常采用共振吸聲結(jié)構(gòu)或漸變過渡層結(jié)構(gòu)。為了提高材料的內(nèi)損耗，一般在材料中混入含有大量氣泡的填料或增加金屬微珠等。在換能器陣的各陣元之間的隔聲去耦、換能器背面的吸聲塊、充液換能器腔室內(nèi)壁和構(gòu)件的消聲覆蓋處理、消聲水槽的內(nèi)壁吸聲貼面等結(jié)構(gòu)上，經(jīng)常利用吸聲材料改善其聲學(xué)性能。

??吸聲材料按吸聲機(jī)理分為：

??①靠從表面至內(nèi)部許多細(xì)小的敞開孔道使聲波衰減的多孔材料，以吸收中高頻聲波為主，有纖維狀聚集組織的各種有機(jī)或無機(jī)纖維及其制品以及多孔結(jié)構(gòu)的開孔型泡沫塑料和膨脹珍珠巖制品。

??②靠共振作用吸聲的柔性材料（如閉孔型泡沫塑料，吸收中頻）、膜狀材料（如塑料膜或布、帆布、漆布和人造革，吸收低中頻）、板狀材料（如膠合板、硬質(zhì)纖維板、石棉水泥板和石膏板，吸收低頻）和穿孔板（各種板狀材料或金屬板上打孔而制得，吸收中頻）。以上材料復(fù)合使用，可擴(kuò)大吸聲范圍，提高吸聲系數(shù)。用裝飾吸聲板貼壁或吊頂，多孔材料和穿孔板或膜狀材料組合裝于墻面，甚至采用浮云式懸掛，都可改善室內(nèi)音質(zhì)，控制噪聲。多孔材料除吸收空氣聲外，還能減弱固體聲和空室氣聲所引起的振動(dòng)。將多孔材料填入各種板狀材料組成的復(fù)合結(jié)構(gòu)內(nèi)，可提高隔聲能力并減輕結(jié)構(gòu)重量。

??對入射聲能有吸收作用的材料。吸聲材料主要用于控制和調(diào)整室內(nèi)的混響時(shí)間，消除回聲，以改善室內(nèi)的聽聞條件；用于降低喧鬧場所的噪聲，以改善生活環(huán)境和勞動(dòng)條件（見吸聲降噪）；還廣泛用于降低通風(fēng)空調(diào)管道的噪聲。吸聲材料按其物理性能和吸聲方式可分為多孔性吸聲材料和共振吸聲結(jié)構(gòu)兩大類。后者包括單個(gè)共振器、穿孔板共振吸聲結(jié)構(gòu)、薄板吸聲結(jié)構(gòu)和柔順材料等。

??影響因素

??1、材料的厚度

??多孔材料對高頻率聲音吸聲效果明顯，即在高頻區(qū)吸聲系數(shù)較大；多孔材料對低頻率聲音吸聲效果差，即在低頻區(qū)吸聲系數(shù)較??；隨著材料厚度的增加，吸聲最佳頻率向低頻方向移動(dòng)；厚度每增加1倍，最大吸收頻率向低頻方向移動(dòng)一個(gè)倍頻程；材料厚度（最佳吸收頻率下的波長）為λ/4為最佳；當(dāng)聲音頻率大于500Hz時(shí)，吸聲系數(shù)與厚度無關(guān)。材料的密度隨著材料密度的增大，最大吸收系數(shù)向低頻方向移動(dòng)。材料層于剛性面間的空氣層當(dāng)空氣層厚度d=1/4λ時(shí)，吸聲系數(shù)a最大；對于低頻率聲音來說，λ較大，空氣層厚度也要加大，在工程上增加空氣層厚度不太合適（對于房頂可適當(dāng)增加空氣層的厚度），一般5-10cm.

??護(hù)面層（多應(yīng)用于多孔疏松材料）多孔材料疏松，無法固定，不美觀，需表面覆蓋護(hù)面層，如護(hù)面穿孔板，織物或網(wǎng)紗等；穿孔率（P），即穿孔總面積與未穿孔總面積的比值，穿孔率越大，對中高頻率聲音吸收效果越好，穿孔率越小，對低頻吸收效果越好。空間吸聲體（室內(nèi)懸掛吸聲體）將吸聲體懸掛在室內(nèi)對聲音進(jìn)行多方位吸收；吸聲體投影面積與懸掛平面投影面積的比值約等于40%時(shí)，對聲音的吸聲效率最高；

??該法節(jié)省吸聲材料，對工廠、企業(yè)的吸聲降噪比較適用。

??材料選用

??選用吸聲材料，首先應(yīng)從吸聲特性方面來確定合乎要求的材料，同時(shí)還要結(jié)合重量、防火、防潮、防蛀、強(qiáng)度、外觀、建筑內(nèi)部裝修等要求，綜合考慮進(jìn)行選擇。

??以上內(nèi)容均根據(jù)學(xué)員實(shí)際工作中遇到的問題整理而成，供參考，如有問題請及時(shí)溝通、指正。