1,前言
噪声治理工程中常常接触一些声学现象:声波在空气中传播只有自然衰减,既空气吸收衰减,扩散衰减,而当声波在多种介质中传播时,就会发生反射,透射或折射,绕射等现象。
噪声治理,噪声控制工程中采用纤维板做隔声板材的透射损失是这样定量计算,是本篇文章的核心。
2,声波透过纤维板传输的透射损失
该种情况属于声波通过三种介质(二个界面)传输的模型,如图1所示。这里假定声波是通过均匀且各向同性的介质。我们推导声波投射系数。
如图1中,Ai为入射声波,Ar为反射声波,在介质2(0L)中 有投射声波Bt和反射声波Br,在介质3中有投射声波At。略去繁琐的推导过程,最后得到的结果投声系数αt为
αt=4R3R1/[(R3+R1)2cos2K2L+(R2+R3R1/R2)2sin2K2L] (1)
当介质3与介质1相同时,(1)式简化为
αt=4/[4cos2K2L+(R2/R1+R1/R2)2sin2K2L] (2)
式中,R1,R1分别为介质声阻抗,K2为波数,K2=ω/c。
当介质的杨氏模量和密度已知时,可以计算介质中的声波速度。
c=(y/ρ)0.5(1-μ)0.5/(1-μ-2μ2)0.5 (3)
式中,y1,ρ,分别为介质杨氏模量和密度,μ为材料泊松比。
3,纤维板材板材的隔声性能
3.1 计算纤维板的隔声
根据(2)式,计算纤维板的传声损失系数.设纤维板厚度为5 mm和10 mm,声波频率为63-8000Hz,代人(2)式,计算传声损失TL=10Log(1/αt),以此类推可计算纤维板的传声损失频谱。根据(3式)在忽略板材横向尺寸影响下,纤维板的弹性模量y=4 Gpa,计算得出声波在纤维板介质中的声波速度为c= 2132 m/s。
注:纤维板的密度为880 kg/m3,1020kg/m3声波在纤维板介质里的速度为2130 m/s。(根据网上资料)
由计算结果可知,随着中心频率增加,透射损失提高6 dB/每倍频程;板厚由5mm增加到10mm,也同样规律增大约6 dB。
同样,可以计算出10mm其它板传声损失,如图1为计算得出的频谱。
4,纤维板与玻璃丝棉复合板材的透射损失计算
4.1 理论计算
假定一列平面波由空气透过一定厚度的玻璃棉,再透过纤维板板材,然后投射到空气中,计算透射系数及透射损失。
玻璃丝棉的密度为40 kg/m3,纤维板的密度为880 kg/m3,空气密度取为1.21kg/m3,玻璃丝棉厚度取50 mm,80mm,纤维板板厚度取5 mm。代入(1)式,计算透射系数,然后通过TL=10 log(1/τ)计算透射损失,计算结果,如图2所示。
由图2可以看到,中心频率增加一倍,透射损失提高6 dB/倍频程,随着纤维板厚度增大,也提高6 dB。对于玻璃丝棉50mm,当频率超过2000Hz时,出现低谷现象,透射损失下降,这主要是出现通过频率,既cos或sin项为0,使透射损失下降或为共振现象。或一种共振现象.
4.2 与实测值比较
实测值查阅“常用墙板隔声量图表”(1987年版《建筑声学设计手册》),纤维板密度为1020 kg/m3.。结果如图2所示。可以看出实测值大约理论计算值。在高频误差加大。这可能与纤维板密度取值不同有关。理论计算取为880 kg/m3,低于实测值。
5结束语
在噪声治理与噪声控制的实际工程中,必要的声学计算还是要做的。噪声治理,噪声控制工程中可以通过理论计算纤维板透射衰减,也称传声损失或透射损失,是噪声治理工程中重要数据之一。本公司的其它有关论文,可参看百度文库,360图书馆,豆丁文库或道客巴巴文库发布的相关文章。也可以参考本公司网站上发布的技术文章,欢迎同行进一步在技术和学术上交流。
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