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為了減少隔聲罩的體積和噪聲的輻射面積,其形狀應與該聲源裝置的輪廓相似,罩壁盡可能接近聲源設備的外殼;但也要考慮滿足檢修監測方便、通風良好、進排氣及其消聲器正常工作的要求。此外,曲面形體應有較大的剛度,有利于隔聲。要盡量少用方形平行罩壁,以防止罩內空氣聲的駐波效應,使隔聲量出現低谷。
隔聲罩內表面應當有較好的吸聲性能。罩內通常用50mm厚的多孔吸聲材料進行處理,吸聲系數一般不應低于0.5。杭州漢克斯隔音隔聲罩的基本構件,是在3mm厚的鋼板上,牢固涂貼一層厚7mm的瀝青石棉絨作阻尼層,內襯50mm厚的超細玻璃棉(容重25kg/m3)作吸聲層,玻璃棉護面層由一層玻璃布和一層穿孔率為25%的穿孔鋼板構成。這種構件的平均透射損失在34~45dB之間。
罩殼上孔洞的處理。隔聲罩內聲能密度很大,隔聲罩上很小的開孔或縫隙都能傳出很大的噪聲。研究表明,只要在隔聲罩總面積上開0.01面積的孔洞,其隔聲量就會減少20~25dB以下。若仍需在罩上開孔時應對孔洞進行處理:①傳動軸穿過罩的開孔處加一套管,管內襯以吸聲材料,吸聲襯里的長度應大于傳動軸與吸聲襯里之間的縫隙15倍,這楊既避免了聲橋,又通過吸聲作用降低了縫隙漏聲;②因吸排氣或通風散熱需要開設的孔洞,可設置消聲箱來減聲;③罩體拼接的接縫以及活動的門、窗、蓋子等接縫處,要墊以軟橡膠之類的材料,當蓋子或門在關閉時,要用鎖扣扣緊以保證接縫壓實,防止漏聲;④對于進出料口的孔一般應加雙道橡皮刷,以便讓料通過,而聲音不易外逸。
結構特點● 現場測量,工廠生產、模塊化組件現場組裝● 可快速拆卸和安裝● 外表面隔聲、內表面吸聲● 模塊本身就是支撐部件,可不增加鋼結構支撐● 可安裝隔聲門、隔聲窗● 帶通風消聲器、風機箱、可實現溫度自動控制● 可對溫度、風速、火災、氣體、煙霧實時監測和控制● 可安裝于室內或室外,防水、防潮、抗紫外線● 可由鋼板、鋁板、不銹鋼板制成
隔聲材料(Soundproof Materials),是指把空氣中傳播的噪聲隔絕、隔斷、分離的一種材料、構件或結構。對于隔聲材料,要減弱透射聲能,阻擋聲音的傳播,就不能如同吸聲材料那樣多孔、疏松、透氣,相反它的材質應該是重而密實的,如鋼板、鉛板、磚墻等一類材料。隔聲材料材質的要求是密實無孔隙或縫隙;有較大的重量。由于這類隔聲材料密實,難于吸收和透過聲能而反射能強,所以它的吸聲性能差。
金屬板面上加筋或涂貼阻尼層。通過加筋或涂貼阻尼層,以抑制和避免鋼板之類的輕型結構罩壁發生共振和吻合效應,減少聲波的輻射。阻尼層的厚度應不小于罩壁厚度的2~4倍,一定要粘貼緊密牢固。
隔振處理。隔聲罩與機器之間不能有剛性連接,通常將橡膠或毛氈等柔性連接夾在兩者之間吸收振動,否則會將機器的振動直接傳遞給罩體,使罩體成為噪聲輻射面,從而降低隔聲效果。機器與基礎之間、隔聲罩與機器基礎之間均也需要隔振措施。
雖然隔聲罩的隔聲量主要是由罩壁的面密度與吸聲材料的吸聲系數、吸聲量、噪聲頻率所確定,但上述設計要點如不注意,也會影響隔聲效果。
材料一側的入射聲能與另一側的透射聲能相關的分貝數就是該材料的隔聲量,通常以符號R(dB)表示。隔聲材料[1]或構件,會因使用場合不同,測試方法不同而得出的隔聲效果不同。隔聲材料可使透射聲能衰減到入射聲能的10-3~10-4或更小,為方便表達,其隔聲量用分貝的計量方法表示。
不透氣的固體材料,對于空氣中傳播的聲波都有隔聲效果,隔聲效果的好壞根本的一點是取決于材料單位面積的質量。
根據質量定律,頻率降低一半,傳遞損失要降6db;而要提高隔聲效果時,質量增加一倍,傳遞損失增加6db。在這一定律支配下,若要顯著地提高隔聲能力,單靠增加隔層的質量,例如增加墻的厚度,顯然不能行之有效,有時甚至是不可能的,如航空器上的隔聲結構。這時解決的途徑主要是采用雙層以至多層隔聲結構。
雙層隔聲結構,單位面積質量分別為m1、m2,中間空氣層厚度為l。雙層結構的傳遞損失可以進行理論計算,結果比較復雜,在不同頻率范圍可以得到不同的簡化表示,這里只作定性介紹。
應用領域:、院、歌劇院、音樂廳、會議中心、體育館、音響室、家居、商場、酒店、卡拉OK、酒廊、餐廳等。
聲波接觸墻板后,墻板除了垂直方向的受迫振動以外,還有沿著板面方向的受迫彎曲振動。在某個特定頻率上,受迫彎曲振動將和板固有的自由彎曲振動發吻合,這時板就非常順從地跟隨入射聲彎曲,造成聲能大量地透射到另一側去,形成隔聲量的低谷,這種現象被稱作吻合效應,該頻率被稱為吻合頻率fc。
吻合效應的因素比較復雜,不但與材料的面密度有關,還和材料的彈性模量、厚度、泊松比等條件有關。紙面石膏板制作工藝中的發泡情況會影響這些因素,包括影響直接的面密度。從大量的實驗中我們發現,在一定范圍內減小面密度,吻合頻率會變高,而且吻合效應會變弱,對隔聲有利。
當前,噪聲已成為一種主要的環境污染,建筑物的聲環境問題越來越受到人們的關注和重視。選用適當的材料對建筑物進行吸聲和隔聲處理是建筑物噪聲控制工程中常用基本的技術措施之一。
隔聲材料對減弱透射聲能,阻擋聲音的傳播,就不能如同吸聲材料那樣多孔、疏松、透氣,相反它的材質應該是重而密實,如鋼板、鉛板、磚墻等一類材料。隔聲材料材質的要求是密實無孔隙或縫隙;有較大的重量。由于這類隔聲材料密實,難于吸收和透過聲能而反射能強,所以它的吸聲性能差。
隔聲處理則著眼于隔絕噪聲自聲源房間向相鄰房間的傳播,以使相鄰房間免受噪聲的干擾。可以看出,利用隔聲材料或隔聲構造隔絕噪聲的效果比采用吸聲材料的降噪效果要高得多。這說明,當一個房間內的噪聲源可以被分隔時,應首先采用隔聲措施;當聲源無法隔開又需要降低室內噪聲時才采用吸聲措施。
吸聲和隔聲有著本質上的區別,但在具體的工程應用中,它們卻常常結合在一起,并發揮了綜合的降噪效果。從理論上講,加大室內的吸聲量,相當于提高了分隔墻的隔聲量。常見的有隔聲房間、隔聲罩、由板材組成的復合墻板、交通干道的隔聲屏障、車間內的隔聲屏、管道包扎等等。
隔音材料在物理上有一定彈性,當聲波入射時便激發振動在隔層內傳播。當聲波不是垂直入射,而是與隔層呈一角度 θ 入射時,聲波波前依次到達隔層表面,而先到隔層的聲波激發隔層內彎曲振動波沿隔層橫向傳播,若彎曲波傳播速度與空氣中聲波漸次到達隔層表面的行進速度一致時,聲波便加強彎曲波的振動,這一現象稱吻合效應。這時彎曲波振動的輻度特別大,并向另一面空氣中輻射聲波的能量也特別大,從而降低隔聲效果。產生吻合效應的頻率fc為: fc=co2/2 π sin2 θ [12 ρ (1- σ 2)/eh2]1/2 式中 ρ 、 σ 、e分別為隔層材料的密度、泊松比和楊氏模量,h是隔層厚度。任意吻合頻率fc與聲波入射角 θ 有關。在大多數房間中的聲場都接近于混響聲場,到達隔層的入射角從0°到90°都有可能,因此吻合頻率出現在從掠入射( θ=90°) 的fc0開始的一個頻率范圍,也就是說吻合效應使某一頻率范圍的隔聲效果變差。一般這一頻率范圍發生在中高頻。從質量定律知道,中高頻隔聲量較大,除了內阻尼很小的金屬板外,因吻合效應使中高頻隔聲量降低的現象,不會引起很大的麻煩。
一個面積非常大的隔層,其單位面積質量為ms,當聲波從左面垂直入射時,激發隔層作整體振動,此振動再向右面空間輻射聲波。以單位面積考慮,透射到右面空間的聲能與入射到隔層上的聲能之比稱透射系數 τ 。
定義無限大隔層材料的傳遞損失(也稱透射損失)tl:tl=101g1/ г (7)上述簡單情況下可計算得到傳遞損失近似為:tl=20lg ω ms/2 ρ oco (db) (8)式中 ω=2πf 為圓頻率, ρ0 、c0為空氣的密度和聲波傳播速度。tl的大小表示材料的隔聲能力。(8)式的一個重要特點,即材料單位面積質量增加一倍,則傳遞損失增加6db。這一隔聲的基本規律稱 “ 質量定律 ” ,也就是說隔聲靠重量。所以像磚墻、水泥墻或厚鋼板、鉛板等單位面積質量大的材料,隔聲效果都比較好。
(8)式也表明,單層隔聲的高頻隔聲好,低頻差。頻率每提高一倍,傳遞損失就增加6db。需要說明的是:傳遞損失tl是隔層面積為無限大時的理論 “ 隔聲量 ” ,作為一垛墻或樓板,它都有邊緣與其它建筑構件連接,這時的 “ 隔聲量 ” 與(7)式所表示的傳遞損失有差別。既有因邊緣接近于固定而增大隔聲能力,也有作為邊緣固定的板振動有一定的共振頻率,使某些共振頻率點上隔聲效果降低的現象。而當作為兩相鄰房間之間的隔墻或樓板,因為兩室之間有多條傳聲(或振動)通道,這兩個房間之間的隔聲量(只能稱聲級差)更不能以該隔層的傳遞損失來代表。
隔聲材料在物理上有一定彈性,當聲波入射時便激發振動在隔層內傳播。當聲波不是垂直入射,而是與隔層呈一角度 θ 入射時,聲波波前依次到達隔層表面,而先到隔層的聲波激發隔層內彎曲振動波沿隔層橫向傳播,若彎曲波傳播速度與空氣中聲波漸次到達隔層表面的行進速度一致時,聲波便加強彎曲波的振動,這一現象稱吻合效應。這時彎曲波振動的輻度特別大,并向另一面空氣中輻射聲波的能量也特別大,從而降低隔聲效果。產生吻合效應的頻率fc為:fc=co2/2 π sin2 θ [12 ρ (1- σ 2)/eh2]1/2 (9)
式中 ρ 、 σ 、e分別為隔層材料的密度、泊松比和楊氏模量,h是隔層厚度。任意吻合頻率fc與聲波入射角 θ 有關。在大多數房間中的聲場都接近于混響聲場,到達隔層的入射角從0°到90°都有可能,因此吻合頻率出現在從掠入射( θ=90°) 的fc0開始的一個頻率范圍,也就是說吻合效應使某一頻率范圍的隔聲效果變差。一般這一頻率范圍發生在中高頻。從質量定律知道,中高頻隔聲量較大,除了內阻尼很小的金屬板外,因吻合效應使中高頻隔聲量降低的現象,不會引起很大的麻煩。
兩個隔層與中間空氣層組成一個共振系統,共振頻率為fr(m的單位為kg/m2,l的單位為m):fr=60/√m1m2l/(m1+m2) (10)在此共振頻率附近,隔聲效果大為降低。不過對于重墻來說,此頻率已低于可聞頻率范圍。例如m1為半磚墻250kg/m2,m2為一磚墻500kg/m2,空氣層厚度0?5m,這時共振頻率在7hz左右。
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