吸声材料的吸声性能检测

何为吸声？

声波通过媒质或入射到媒质分解面上时，声能的减少过程称为吸声或声吸收。某种材料或结构的吸声能力大小通常用吸声系数来表示，即入射声能和反射声能的差值与入射声的比值，记为α，吸声系数α取值在0~1之间。材料的吸声着眼于声源一侧反射声能的大小，目标是反射声能要小。

 

一般地，α在0.2以上的材料被称为吸声材料，α在0.5以上的材料就是理想的吸声材料。当α=0时，表示声能全部反射，材料不吸声；α=1时表示材料吸收全部声能，没有反射。吸声系数α的值越大，表明材料（或结构）的吸声性能越好。吸声系数α与入射声波的频率有关，同一材料在不同频率下的吸声系数是不同的。

 

 

吸声原理

吸声的原理是声能转换为热能，比如吸音棉的吸音原理是由于声音在吸音棉的中空纤维结构中不断消耗转换为热能导致。在吸声降噪过程中，常采用空腔共振吸声、多孔吸声材料、薄板共振吸声结构、穿孔板共振吸声结构和微穿孔板共振吸声结构等技术来实现减噪目的。这些技术方法都能达到不同程度的减噪目标，并且各有特点，其吸声原理不尽相同。

 

多孔吸声材料中具有许许多多贯通的微小间隙，因而具有一定的通气性。当声波入射到多孔材料表面时，可以进入细孔中去，引起孔隙内的空气和材料本身振动，空气的摩擦和黏滞作用使振动能（声能）不断转化为热能，从而使声能衰减，消耗一部分声能，即使有一部分声能透过材料到达壁面，也会在反射时再次经过吸声材料，声能又一次被吸收。

 

 

穿孔板吸声结构实际上是由许多单个共振器并联而成的共振吸声结构，封闭空腔壁上开一个小孔与外部空气相通；由于孔径和孔长度小于声波波长，孔中的空气柱弹性形变很小，可以看成无形变的质量块；腔体中空气随声波做弹性振动，相当于弹簧。入射声波激发孔颈中空气柱（类似弹簧）往复运动，与颈壁摩擦，部分声能转化为热能而耗损，达到吸声目的。当入射声波的频率与共振器的固有频率相同时，发生共振，空气柱运动加剧，振幅和振速达最大，阻尼也最大，消耗声能最多，吸声性能最好。

 

不同频率的声波入射时，这种共振系统会产生不同的响应。当入射声波的频率接近系统固有的共振频率时，系统内空气的振动很强烈，声能大量损耗，即声吸收最大。相反，当入射声波的频率远离系统固有的共振频率时，系统内空气的振动很弱，因此吸声的作用很小。

 

 

影响因素

材料的吸声性能不仅与材料本身的孔隙率或容重、密度、厚度等结构参数有关，而且与入射声波的频率、环境的温度、湿度和气流等因素有关。当湿度较大时，材料孔隙中含水量增大，孔隙被堵塞，吸声材料中的空气不再连通，空隙率下降，吸声性能下降，吸声频率特性也将改变。当温度下降时，低频吸声性能增加；温度上升时，低频吸声性能下降。

 

实验表明，吸声材料（主要指多孔材料）对中、高频声吸收较好，而对低频声吸收性能较差，若采用共振吸声结构则可以改善低频吸声性能。

 

常见吸声材料

吸声材料中最常用的是多孔性吸声材料，其次是柔性材料及膜状材料等。工程中常将多孔性吸声材料做成各种几何体来使用。多孔材料一般有纤维类、泡沫类和颗粒类三大类型。

 

纤维类分无机纤维和有机纤维二类。无机纤维类主要有玻璃棉、玻璃丝、矿渣棉、岩棉及其制品等。有机纤维类的吸声材料主要有棉麻下脚料、棉絮、稻草、海草、棕丝等，还有甘蔗渣、麻丝等经过加工加压而制成的各种软质纤维板。这类有机材料具有价廉、吸声性能好的特点。

 

 

泡沫类吸声材料主要有脲醛泡沫塑料、氨基甲酸酯泡沫塑料、海绵乳胶、泡沫橡胶等，目前应用较多的是聚氨酯泡沫塑料。此类材料的特点是容积密度小、导热系数小、质地软，但其同时也有易老化、耐火性差等缺点。

 

颗粒类主要有膨胀珍珠岩、多孔陶土砖、矿渣水泥、木屑石灰水泥等，具有保温、防潮、不燃、耐热、耐腐蚀、抗冻等优点。

 

吸声性能检测

对于吸声材料及产品的吸声性能检测，通常在专业声学实验室混响室进行，且早已有GB/T 20247-2006《声学 混响室吸声测量》等具体的国家标准规范为依据。为了确保试验检测数据的准确性，混响室应能够保证室内声场的扩散状态，满足相关标准对扩散声场的要求。