专业阻尼设计品牌 噪声控制
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南京同韵声学科技有限公司
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发布时间：2021-05-17
隔声是声波传播途径中的一种降低噪声方法，它的效果要比吸声降噪明显，所以隔声是获得安静声环境的有效措施。根据声波传播方式的不同，通常把隔声分成两类：一类是空气声隔声；另一类是撞击声隔声，又称固体声隔声。一般把通过空气传播的噪声称为空气声，如飞机噪声、汽车喇叭声以及人们唱歌声等。利用墙、门、窗或屏障等隔离在空气中传播的声音就叫做空气声隔声。建筑因机械振动中通过结构产生和传播而来的噪声，如楼板上行走的脚步声、桌椅的拖动声、蹦跳以及开关门窗时的碰撞声等，称为撞击声，又叫结构声或固体声。利用弹性阻尼材料进行隔振或减振的方法来隔离在结构中传播的撞击噪声就叫做撞击声隔声。
一般说来，建筑隔声构件的表面应该是比较坚硬密实的材料，对于入射其上的声波具有较强的反射，使透射的声波大大减小，从而起到隔声作用。而吸声材料的表面一般是多孔松软的，对入射其上的声波具有较强吸收和透射，使反射的声波大大减小。这是吸声材料和隔声材料的主要区别。
隔声材料如果按照使用场合分类的话，可主要分为建筑用隔声材料、隔声器件以及产品设备内的隔声等。对于空气声建筑隔声材料主要包括墙、门、窗等。这些材料由于主要用于建筑隔声用，它建成后不需要搬动，也不会对重量有较高的要求，因此这类材料一般具有较大的密度和较为经济的成本。而对于产品设备的隔声材料，如乘用车、高速列车、飞机等舱室内隔声材料，需要采用像隔声垫一样的隔声材料。这些材料一般由高分子聚合物构成，由于隔声的质量定理和这些产品的轻量化要求，因此这些隔声垫的密度需要根据实际情况设计。
隔声材料在实际设计和应用时，首先是要求设计噪声频带范围内隔声量尽可能大，结构尽可能轻薄的隔声结构；同时在实际使用中还需要考虑现场密封以及其他组合结构对整体隔声的影响。
由于多孔材料在高频具有较好的吸声性能，而穿孔共振吸声结构可通过设计使其在中低频具有良好的吸声性能。因此在实际应用中，在总厚度一定的实际限制下，实现低频吸声往往是较为困难的。这主要是通过对共振吸声结构和多孔吸声材料复合，获得较好的低频吸声性能和较宽频带的吸声特性。
公司具备系统的复合吸声结构设计能力，可定量设计复合吸声结构以满足在薄的厚度内，实现所需的低频吸声。典型的某复合结构吸声性能如下图所示，其中曲线1为某30mm厚的多孔吸声性能，曲线2和3为设计的复合吸声结构的吸声性能。因此该复合吸声材料在30mm左右时，400Hz及以上吸声系数大于0.5。
阻尼的频率变化特性
高分子的运动除了与温度有关外，还与外界条件有关。其中频率的影响和温度影响正好相反。在某一温度下，随着频率由低到高，聚合物经历黏流态、橡胶态和玻璃态。同样存在着类似于玻璃化转变和黏流转变的区域，但频率对分子运动的影响与上图给出的温度影响正好相反。当频率较低时，材料完成一个周期的振动时间较长，**过了大分子的松弛时间，链段运动时间比较充裕，能够跟上振动力的变换。因此在所有时间内，链段运动能够与振动力变化保持一致，处于平衡状态。同时分子链之间的局部相互作用（内摩擦）阻止了链段的远程运动，使整条分子链并未出现相对滑动。由于大分子运动与外力变化同步，因此模量变化不大，滞后较小，内耗也较小，材料呈橡胶弹性，处于这一频率范围的力学状态称为橡胶态。随着频率的增加，聚合物的刚性逐渐，当频率足够高时，聚合物完成一个周期的振动时间很短，小于大分子的松弛时间。由于时间不充裕，大分子链来不及做构象的调整而振动力的作用已经过去，在所有时间内，分子的运动都无法保持与应力的变化方向保持一致。这时的链段运动已经很小，应变振幅也很小，材料形变很小，表现出很高的刚性，这与温度低时的玻璃态是相似的。从高弹态向玻璃态转变时出现转变区，此时振动频率与大分子的松弛时间接近，出现了大分子的链段运动，应变振幅较大，大分子链段运动跟不上外力的变化，滞后较大，因此材料呈现粘弹性，模量大幅上升，表现出了的变化速率，而损耗因子则随着频率升高而出现一个值。温度和频率可单影响力学松弛现象，也可以同时影响力学松弛现象。同一个力学松弛现象既可以在较高温度下，在较高频率下观察到；也可以在较低温度下较低频率内观察。只有当温度和振动频率都处于粘弹性阻尼材料的玻璃化转变区时，材料才有可能具有的损耗因子，耗散更多的机械能。一般而言，温度对损耗因子的影响是位的，频率是*二位的。同时如果恒频率下损耗模量的温度跨度大；那么它在恒温度下频率跨度也大。
如前所述，同一高聚物的各力学状态可以在恒定频率下不同温度范围内表现出来，也可以在恒定温度下不同频率范围内表现出来。这种温度与频率的等效关系也可以从不同频率下测得的动态力学温度谱（DMTA Dynamic Mechanical Thermal Analysis）和不同温度下测得的DMTA 频率谱中体现出来。
除了多孔吸声材料外，另一类在工程中广泛使用的是共振吸声结构。结构都具有各自的共振频率，共振吸声结构的吸声机理是当声波频率与共振吸声结构的固有频率相同时，发生共振。这时声波激发结构产生振动，并使振幅达到，因此从能量守恒的角度，就会使反射声能量的就会小，从而达到吸声的目的。共振吸声结构的吸声特性呈现峰值吸声的现象，即吸声系数在某一频率达到，离开这个频率附近的吸声系数逐渐降低，远离该频率的吸声系数则很小。
共振吸声结构主要有薄膜共振吸声结构和微穿孔共振吸声结构。目前我们常用的主要是微穿孔共振吸声结构，一般而言穿孔共振吸声结构（孔径1~2mm）可以实现较好的低频吸声，而微穿孔共振吸声结构（孔径<1mm)较穿孔共振吸声而言，具有较宽的吸声频带。下图为微穿孔吸声结构在不同空腔时的吸声性能的理论和测试比对，因此可以通过实现改变微穿孔吸声板的孔径、穿孔率、板厚以及空腔厚度获得所需的吸声结构。
微穿孔吸声结构在实际应用中，主要是通过设计微穿孔板的材质、孔径、穿孔率、板厚以及空腔厚度以实现所需要的吸声性能。
