体育馆&会议中心穿孔吸音铝板吸声性能的研究及数据

    吸声是声波撞击到吸声材料表面后能量损失的现象。吸声可以降低室内声压级，同时也可以降低噪声的污染。描述吸声的指标是吸声系数a，代表被吸收的声能与入射声能的比值。理论上，如果某种吸声材料完全反射声音，那么它的a=0；如果某种吸声材料将入射声能全部吸收，那么它的a=1。事实上，所有吸声材料的a介于0和1之间，也就是不可能全部反射，也不可能全部吸收。不同频率上会有不同的吸声系数人们使用吸声系数>频率特性曲线描述材料在不同频率上的吸声性能。按照ISO标准和国家标准，吸声测试报告中吸声系数的频率范围是100-5KHz。将100-5KHz的吸声系数取平均得到的数值是平均吸声系数，平均吸声系数反映了材料总体的吸声性能。
    在工程中常使用降噪系数NRC粗略地评价在语言频率范围内的吸声性能，这一数值是材料在250、500、1K、2K四个频率的吸声系数的算术平均值，四舍五入取整到0.05。一般认为NRC小于0.2的材料是反射材料，NRC大于0.4的材料才被认为是吸声材料。当需要吸收大量声能降低室内混响及噪声时，常常推荐使用高吸声系数的材料。离心玻璃棉属于高NRC吸声材料5cm厚的24kg/m 3的离心玻璃棉的NRC可达到0.90。
     所有产品多孔吸声材料 .如离心玻璃棉、岩棉、矿棉、植物纤维喷涂等，吸声机理是材料内部有大量微小的孔隙，声波沿着这些孔隙可以深入材料内部，与材料发生摩擦作用将声能转化为热能。多孔吸声材料的吸声特性是随着频率的增高吸声系数逐渐增大，这意味着低频吸收没有高频吸收好。
     与墙面或天花存在空气层的所有产品穿孔，即使材料本身吸声性能很差，这种结构也具有吸声性能，如穿孔的石膏板木板、金属板、甚至是狭缝砖等，它的吸声机理是亥姆霍兹共振，类似于暖水瓶，外部空间与内部空间通过窄的瓶颈连接，声波入射时，在共振频率上与颈部的空气及内部空间之间产生剧烈的共振作用而损失声能。亥姆霍兹共振吸收的特点是只有在某些频率上具有较大的吸声系数。薄膜或薄板与其他结构体形成空腔时也能吸声，如木板、金属板等，这种结构的吸声机理是薄板共振，在共振频率上，由于薄板剧烈振动而大量吸收声能。薄板共振吸收大多在低频具有较好的吸声性能。

     在现代公共建筑中，随着对防火要求的提高，传统的室内装饰材料逐渐被金属材料所替代。穿孔吸音铝板是以预着色（装饰聚酯漆）的铝合金板为主要原料，表面光洁，色彩丰富，造型美观，而且自重轻、不燃、耐腐、防潮，组装灵活，施工快捷，检修方便。由于穿孔吸音铝板材料重量轻，对屋顶结构的荷载小，因此，已成为大型公共建筑的主要吊顶材料。铝合金穿孔板背面贴一层SoundTex吸声无纺布（专为吸声而生产的一种无纺布），就形成装饰与吸声双重功能的材料。值得指出，穿孔吸音铝板除作吊顶外，也可作为墙面装饰吸声材料。

本文介绍吸声无纺布与金属穿孔板复合后的吸声特性进行了实验研究。

对600×600mm的穿孔吸音铝板和钢板后背贴一层SoundTex吸声无纺布（厚度0.2mm，面密度68g/㎡）的试件，在混响室进行吸声系数的测量。穿孔板共4种规格，其中穿孔铝板和穿孔钢板各2种规格，如表2所示。

各种穿孔金属板吸声无纺布对3种空腔（50，200和400mm）所测的混响室法吸声系数，如表3所示。

1.空腔对吸声的影响
     穿孔铝板厚1mm，孔径3.0mm，穿孔率20%，空腔50mm，200mm和400mm，吸声频率特性比较如图1所示。图示结果表明，315Hz以下的低频段吸声系数随空腔厚度的增加而显著提高。100-315Hz的平均吸声系数分别为0.12，0.66和0.83，其降噪系数分别为0.60，0.7和0.75。孔径2.8mm，穿孔率18%，无空腔（实贴墙面）与空腔50mm吸声特性的比较如图2所示。结果表明，墙面贴实安装时的吸声系数是很低的，几乎是不起吸声作用，其降噪系数仅为0.05，而50mm空腔的降噪系数达0.65。

2.不同材质穿孔板的比较
     穿孔率20%，孔径3.0mm的铝板和孔径1.8mm的钢板贴SoundTex无纺布时，不同空腔吸声特性的比较如图3、图4和图5所示。图示结果表明，穿孔铝板和穿孔钢板的吸声特性基本一致。空腔为50mm、200mm和400mm时，两者的降噪系数分别为0.6、0.75、0.75和0.55、0.75、0.75，而且100-315Hz低频段的平均吸声系数铝板和钢板也基本相同，如表4所示。值得指出，空腔200mm与400mm相比，铝板和钢板的降噪系数没有变化，但400mm空腔在低频段的吸声系数有较大提升，从而使测试频带范围内的吸声特性曲线趋于平直。

3.孔径对吸声的影响
     穿孔铝板孔径1.6mm，1.8mm以及3.0mm三种板的降噪系数如表5所示。结果表明，当空腔较大时，降噪系数均为0.75mm。但当空腔为50mm 时，其降噪系数随孔径的增大而提高，分别为0.5，0.55和0.6。

结论：
（1）SoundTex无纺布背后的空腔对315Hz以下低频段的吸声影响较大，当空腔增大至200mm以上，降噪系数几乎变化不大。当贴实（无空腔）安装时，其吸声系数是很低的，几乎不起吸声作用。
（2）穿孔金属板的孔径对较小的空腔如50mm有一定的影响，吸声随孔径的增加而提高。对于较大的空腔如200mm，不同孔径穿孔板的降噪系数几乎相同。
（3）空腔400mm时，因低频段吸声系数的提升，使整个测试频带范围均具有良好的吸声特性。
（4）SoundTex无纺布金属穿孔板吸声吊顶，低频吸声系数高，而且吸声频率特性平直，具有良好的吸声特性。同时，这种吸声结构防火性能好，装饰美观，重量轻，特别适宜于在大跨度轻质屋顶结构的公共建筑（如候机大厅、体育馆等）中使用。

• 吸声

  sound absorption

• 空腔

  　　hohlraum；cavity　　(一)用于产生黑体辐射的实验室装置。通常作为与红外辐射光源进行比较的标准。由闭合金属管内部涂黑组成，在管的一端平板上开一个窄缝，当管子被加热时，由狭缝射出的辐射，从实际上和理论上均与预期的黑体辐射相同。　　(二)在掩模版安装保护膜工艺中，在被安装的保护膜框架面积内，光掩模板与光学透明薄膜之间的未填充空间。

• 穿孔

  正在加载孔 　　穿孔 perforation　　在生物学上，通常是把生物体后天产生的孔称为穿孔。除了由正常的组织分化而产生的孔外，还有由于畸形、损伤、手术等多种原因所形成的孔。在植物学上，可以看到随着导管细胞的成熟，上下壁隔消失而形成的孔。最普通的是，一个大型的圆形孔或椭圆形孔，仅仅在边缘留下一些原来壁的痕迹，这种孔称为单穿孔。几个乎行的以薄壁隔开的细长孔称为梯纹穿孔。多数圆形孔是以不规则的形式有在，而各个孔本来由具缘纹孔相贯通的称为孔纹穿孔（麻黄属）。此外，还有不规则的穿孔以及梯纹和孔纹穿孔并存的情况。除了生物学上的基本概念，在物理学上穿孔是指用工具通过一定的手段，使某种物体产生一个具有一定直径洞，从而使它具有另外的属性