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建筑材料的吸声系数测量

时间:2019-12-02来源:泰鼎恒业浏览次数:

建筑吸声隔声材料的声学测量
对声学材料(结构)的性能研究离不开声学测量,包括材料的吸声系数测量和隔声量的测量(包括空气声隔绝和固体声隔绝)。
吸声系数测量
目前测量材料的吸声系数有两种方法:一种是驻波管法;另一种是混响室法。前者测得的是垂直入射吸声系数,后者测得的是扩散入射吸声系数。
(1)驻波管法   驻波管法的测试装置很简单,主要是个驻波管。驻波管为一圆形或方形均匀截面,内壁为刚性材料的管子。管的两端一端放置扬声器,另一端安装被测材料。在管中有一根和传声器相连的探管,用以测量探管端部的声压。传声器和探管在中心线上移动,其移动距离可精确读出。试件与管壁必须完全密合,若稍有缝隙,可用凡士林密封。仪器布置示意图如图25-1-2所示。
 
扬声器从信号源(正弦信号发生器)得到单频信号,在管中产生平面声波,获得这种稳定的声源是通过监视装置来维持的。为了避免管外噪声的影响,扬声器的信号要足够强。当声波到达被测材料表面时,在其表面产生反射,反射波和入射波在管中形成驻波。在波腹处形成声压极大值,在波节处形成极小值。移动传声器探管,测得声压极大值Pmax和极小值Pmin,根据以下公式:
     (25-1-3)
就可计算出被测材料的正入射吸声系数。通常频谱仪或测量放大器的指示电表上有专门的刻度用于测量a0,先移动探管找到声压极大值,然后再调节探管找到声压极小值,这时频谱仪上就可把a0指示出来。
驻波管法采用的频率一般为100〜4000Hz,这时一个驻波管可能不能全部满足要求,因此测试时往往采用两种尺寸以上的驻波管。
驻波管法虽然安装方便,测试快捷,但它只适用像多孔材料、穿孔板结构等材料性能的比较,不能用于工程设计,对于薄板共振吸声结构等吸收面积和板面积有关的结构就不适用了。
⑵混响室法   混响时间测量需要的装置设备包括三部分一是信号发生器,即声源部分; 二是频谱仪,即声音接收装置;三是记录仪,即数据处理装置。测试时,由信号发生器发出信号,通过放大器、扬声器产生稳定的声源,声音在被测的空间激荡。在整个过程达到稳态后的某个瞬间,切断信号开关。这时声音在空间中衰减,通过频谱仪、记录仪把衰减过程记录下来,最后经过回归分析、计算得出混响时间。现在有一些新型的声学仪器可以直接测量和显示混响时间。
混响室法就要用到混响时间。它是利用混响室在放入吸声材料(或结构)前后,混响时间不同,利用混响时间的改变计算出吸声材料的吸声系数和吸声量。测试用的混响室形状倒没有特殊的要求,但容积至少为100m3,最好是大于 200m3,混响室的界面(墙、地面、顶棚)应尽可能做成刚性的,如瓷砖、水磨石,这样有利于声场扩散,有时为了让声场的扩散更充分,在室内还悬挂扩散板。混响室可用于测量的频率下限为
放入的待测材料,通常四周为不宽于2cm的光滑材料作边框,面积为10m2的方形,或一定数量的吸声体。这些材料平放地上,试件框外侧距四周墙面不少于1m。当测量离散物体例如人、椅子等时,安装方式应尽可能地接近实际应用时的情况。接收系统、记录读数及测量方法等,均应参照相应的规范要求进行。
由于试件的加入,会使混响时间缩短。根据下列公式即可得吸声系数或吸声量。
            (25-1-4)
             (25-1-5)
式中a——被测材料的吸声系数;
     ΔA——被测吸声体每个个体的吸声量,m2;
       V——混响室体积,m3;
       c——空气中声速,m/s;
      S——试件面积,m2;
      n—— 吸声体个数;
    T1——未放入试件前空室的混响时间,s;
    T2——放入试件后空室的混响时间,s。
混响室法测得的吸声系数是声波无规则入射情况下的平均值,表示从各个方向无规入射时的吸声系数,它与工程实际情况比较接近,所以在实用方面比较重要。