吸聲結構，是具有較強的吸收聲能、減低噪聲性能的材料。主要分為多孔吸聲結構、共振吸聲結構和特殊吸聲結構三類，並廣泛套用於各個行業之中。
基本介紹
- 中文名：吸聲結構
- 分類：多孔、共振、特殊吸聲結構
- 目的：消除噪聲
- 套用：建築學
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套用背景
噪聲污染已成為當代世界性問題，在危害人群健康的環境污染中，噪聲僅次於空氣污染而位列第二。噪聲污染對人們的聽力、睡眠、生理、心理及周圍環境等方面造成很大的影響和危害。隨著我國環保事業的發展以及人們環保意識的增強，人們在工作、學習和生活中，對聲環境質量的要求已經越來越高，噪聲控制已顯得尤為重要，而解決噪聲污染問題的主要方法之一就是使用吸聲材料和吸聲結構。
分類
吸聲結構可以分為三類。多孔吸聲結構、共振吸聲結構和特殊吸聲結構。其中多孔吸聲結構包括纖維，顆粒，泡沫吸聲結構；共振吸聲結構包括單個共振器吸聲結構，穿孔板共振吸聲結構；特殊吸聲結構包括空間吸聲器，吸聲劈尖，吸聲屏。
多孔吸聲結構
材料分類和特徵
（1）多孔吸聲材料的類型包括：有機纖維材料、麻棉毛氈、無機纖維材料、玻璃棉、岩棉、礦棉，脲醛泡沫塑膠，氨基甲酸脂泡沫塑膠等。聚氯乙烯和聚苯乙烯泡沫塑膠不屬於多孔材料，用於防震，隔熱材料較適宜。
（2）構造特徵：材料內部應有大量的微孔和間隙，而且這些微孔應儘可能細小並在材料內部是均勻分布的。材料內部的微孔應該是互相貫通的，而不是密閉的，單獨的氣泡和 密閉間隙不起吸聲作用。微孔向外敞開，使聲波易於進入微孔內。
（3）吸聲特性主要是高頻，影響吸聲性能的因素主要是材料的流阻，孔隙 ，結構因素、厚度、容重、背後條件的影響。
材料結構
1、穿孔板共振吸聲結構
採用穿孔的石棉水泥、石膏板、硬質纖維板、膠合板以及鋼板、鋁板，都可作為穿孔板共振吸聲結構，在其結構共振頻率附近，有較大的吸收，適於中頻。
2、薄膜吸聲結構
包括皮革、人造革、塑膠薄膜等材料，具有不透氣、柔軟、受張拉時有彈性等特性，吸收共振頻率附近的入射聲能，共振頻率通常在200～1000HZ範圍，最大吸聲係數約為0.3～0.4，一般把它作為中頻範圍的吸聲材料。如果在薄膜的背後空腔內填放多孔材料,這時的吸聲特性取決於膜和多孔材料的種類以及薄膜的裝置方法。
3、薄板吸聲結構
把膠合板、硬質纖維板、石膏板、石棉水泥板等板材周邊固定在框架上，連同板後的封閉空氣層，構成振動系統，其共振頻率多在80～300HZ，其吸聲係數約為0.2～0.5，可以作為低頻吸聲結構。決定薄板吸聲結構的吸聲性能的主要因素有:
（1）薄板質量的影響
增加板的單位面積重量，一般可以使其共振頻率向低頻移動。而選用質量小的，不透氣的材料如皮革，有利於共振頻率向高頻方向移動。
（2）背後空氣層厚度的影響
改變空氣層的厚度和改變板的質量一樣，共振頻率也會發生變化。在空氣層中填充多孔材料，可使共振頻率附近的吸聲係數有所提高。
（3）板後龍骨構造及板的安裝方式的影響
由於薄板吸聲結構有一定的低頻吸聲能力,而對中高頻吸聲差，因此在中高頻時就具有較強的反射能力。能增加室內聲能的擴散。通過改變龍骨構造何不同的安裝方法，設計出各種形式的反射面，擴散面和吸聲---擴散結構。
5、特殊吸聲結構
（1）簾幕
簾幕是具有通氣性能的紡織品，具有多孔材料的吸聲特性，由於較薄本身作為吸聲材料使用是得不到大的吸聲效果的。如果將它作為簾幕，離開牆面或窗洞一定距離安裝，恰如多孔材料的背後設定了空氣層，因而在中高頻就能夠具有一定的吸聲效果。當它離牆面1/4波長的奇數倍距離懸掛時就可獲得相應頻率的高吸聲量。
（2）空間吸聲體
將吸聲材料作成空間的立方體如：平板形，球形，圓錐形稜錐形或柱形，使其多面吸收聲波，在投影面積相同的情況下，相當於增加了有效的吸聲面積和邊緣效應，再加上聲波的衍射作用，大大提高了實際的吸聲效果，其高頻吸聲係數可達1.40.在實際使用時，根據不同的使用地點和要求，可設計各種形式的從頂棚吊掛下來的吸聲體。
共振吸聲結構
自中國著名的聲學家馬大猷在20世紀70年代提出穿孔板、微穿孔板理論並構建了其吸聲機制模型及其精確解以來，微穿孔板得到了廣泛的套用。後續研究工作者從最佳化設計和工程套用的角度出發，發展了穿孔板及其微穿孔理論，對其實際套用進行了理論方面的深入研究，獲得了豐碩的研究成果。
穿孔板與微穿孔板是充分利用其與後部空腔內的空氣層形成共振作用而有效吸聲，一般只在特定頻段具有良好的吸聲性能。這一特定頻段與空腔深度密切相關，為使結構在低頻段具有良好的吸聲性能，空腔深度必須很深; 由於這種結構的吸聲性能只發生在較窄的頻段，為了拓寬吸聲頻段，提出了雙層微穿孔板理論，但實際運用中存在安裝問題。為了解決這個問題，在穿孔板的空腔中加入多孔材料，以改變微穿孔板末端的輻射阻抗以及孔腔的聲阻抗，從而在較寬的頻段內獲得較好的吸聲性能，有利於實際套用。目前，綜合性能優異的高分子吸聲材料獲得了廣泛套用。高分子聚合物由於具有優良的黏彈性和內阻尼特性，有利於將阻尼與其他吸聲機制融於一體，從而改善材料的吸聲性能。
複合材料後的穿孔板充當了空氣層的作用; 隨穿孔板的孔隙率增加，複合結構的共振頻率沒有發生變化，只是在共振作用區域的吸聲係數有了增大，說明共振頻率與膜後的孔腔深度有關，而與孔腔內空氣量無關; 在這種結構中，穿孔板的孔隙率越大，則複合材料後空氣與孔壁作用的表面積越大，這樣在共振作用頻率附近的空氣黏滯作用越大，從而在共振作用頻域的吸聲係數越大。
