聲學(xué)處理:吸聲簾幕的吸聲分析

一、引言

多孔吸聲材料是普遍應(yīng)用的吸聲材料,其中包括:離心玻璃棉、巖棉、礦棉等無機(jī)纖維材料,棉、毛、麻、棕絲或木質(zhì)纖維等有機(jī)纖維材料。吸聲簾幕屬于多孔有機(jī)纖維吸聲材料。在很多實(shí)際工程中,如上海大劇院的可動(dòng)吸聲簾幕,上海人民大舞臺的可升降的外露式吸聲簾幕,廣西梧洲文化中心的可動(dòng)暗藏式吸聲簾幕,這些都很好的體現(xiàn)了它的優(yōu)點(diǎn)。

文中通過實(shí)驗(yàn)對吸聲簾幕的聲學(xué)特性進(jìn)行了研究。

二、簾幕的吸聲性能

多孔吸聲材料具有良好的吸聲性能的原因,不是因?yàn)楸砻娴拇植冢且驗(yàn)槎嗫孜暡牧暇哂写罅績?nèi)外連通的微小孔隙和孔洞。多孔吸聲材料內(nèi)部有大量的孔隙,當(dāng)聲波沿著這些孔隙進(jìn)入材料內(nèi)部時(shí),與材料產(chǎn)生的摩擦作用將聲能轉(zhuǎn)化成熱能,從而達(dá)到吸聲的作用。因此,只有孔洞對外開口,孔洞之間互相連通,且孔洞深入材料內(nèi)部,才可以有效地吸聲。這一點(diǎn)與某些隔熱保溫材料的要求不同。多孔材料本身具有良好的中高頻吸收,背后留有空氣層時(shí)可以提高低頻吸收。

吸聲簾幕的基本特點(diǎn):

1、 防火性:普通的簾幕沒有進(jìn)行過防火處理,屬于易然材料;而吸聲簾幕專門進(jìn)行過防火處理,這樣更適合在需要防火的場合使用。

2、 可變吸聲性:吸聲簾幕可以通過展開的程度來調(diào)節(jié)吸聲。

3、 易安裝:吸聲簾幕本身屬于織物類,在安裝上有很大的自由性和可調(diào)性。

4、 裝飾性:吸聲簾幕作為吸聲材料的同時(shí)還具有裝飾性。

當(dāng)無褶皺的簾幕平貼在墻面時(shí),吸聲作用不是很明顯;當(dāng)無褶皺的簾幕和墻面之間有了空腔之后,吸聲作用就有所提高了。帶褶皺的簾幕的吸聲作用要好于無褶皺的簾幕。簾幕的褶皺部分使得簾幕的面密度有所提高,吸聲作用也就隨之提高。褶皺的作用類似于消聲室里的尖劈,起到了更好的吸聲作用。



三、影響吸聲簾幕吸聲的因素

1、 空腔對吸聲簾幕吸聲的影響

實(shí)驗(yàn)材料: WX-L型高效寬頻帶阻燃吸聲簾幕,完全展開面積為22.56 m²,面密度: 1.46 kg/m²。簾幕打褶后使用面積為10.08 m²,吸聲系數(shù)計(jì)算面積10.08 m²,在此面積內(nèi)簾幕全部覆蓋。

實(shí)驗(yàn)方案:WX-L型高效寬頻帶阻燃吸聲簾幕全部閉合狀態(tài),分別對無空腔、100空腔、200空腔、300空腔、400空腔這五種空腔進(jìn)行測試。

測試說明:WX-L型高效寬頻帶阻燃吸聲簾幕安裝在混響室內(nèi),周邊有40mm厚鋼筋混凝土板圍護(hù)。

表1-1

表1-2


[page]從表1-1和表1-2中可以看到,隨著空腔的增大,吸聲簾幕得整個(gè)全頻帶吸聲都有所提高。當(dāng)簾幕與墻面無空腔時(shí),NRC為0.75,當(dāng)空腔擴(kuò)大到400時(shí),NRC為0.95,。從表1-2中可以看到變化最為顯著的是低頻。以100Hz為例:無空腔100Hz吸聲數(shù)值為0.07,而400空腔100Hz吸聲數(shù)值為0.36。由此可見,空腔對低頻的提高有著顯著的作用。從表1-1中的參數(shù)可以看到,隨著空腔的增大,簾幕的吸聲性能也隨之提高。所以擴(kuò)大空腔可以大大提高簾幕的吸聲性能,低頻的提高最為顯著。



2、簾幕吸聲的可調(diào)性

實(shí)驗(yàn)材料: WX-L型高效寬頻帶阻燃吸聲簾幕,完全展開面積為22.56 m²,面密度: 1.46 kg/m²。

a、 打開1/2狀態(tài): 簾幕打褶后使用面積為5.04 m²,吸聲系數(shù)計(jì)算面積10.08 m²,在此面積內(nèi)簾幕覆蓋1/2。

b、 打開1/3狀態(tài): 簾幕打褶后使用面積為3.36 m², 吸聲系數(shù)計(jì)算面積10.08 m²,在此面積內(nèi)簾幕覆蓋1/3。

c、 全部閉合狀態(tài):簾幕打褶后使用面積為10.08 m²,吸聲系數(shù)計(jì)算面積10.08 m²,在此面積內(nèi)簾幕全部覆蓋。

d、 全部打開狀態(tài): 簾幕打褶后使用面積為1.44 m²,吸聲系數(shù)計(jì)算面積10.08 m²,在此面積內(nèi)簾幕正常收起到兩側(cè)。

實(shí)驗(yàn)方案:WX-L型高效寬頻帶阻燃吸聲簾幕后空腔為400,分別對全部閉合,全部打開,打開1/2,打開1/3四種狀態(tài)進(jìn)行測試。

測試說明:WX-L型高效寬頻帶阻燃吸聲簾幕安裝在混響室內(nèi),周邊有40mm厚鋼筋混凝土板圍護(hù)。



表2-1 表2-2

從表2-1中可以看到,簾幕在這四種狀態(tài)下的吸聲曲線有明顯的變化,其中以中高頻最為明顯。

從表2-3中可以看到不同展開程度下吸聲簾幕的吸聲性能。

表2-3
利用附加吸聲來降低混響時(shí)間,可增加音樂透明度或是言語清晰度,同時(shí)也改變了早期反射聲結(jié)構(gòu)。方法如利用可伸展的帷幕將側(cè)墻和后墻局部或全部遮住,也可將帷幕置于透聲而又擋住視線的平頂之上的“閣樓”空間。要使?jié)M場混響時(shí)間有明顯變化,所需的附加吸聲量是相當(dāng)大的。



3、面密度對吸聲的影響

實(shí)驗(yàn)材料:a、WX-L型高效寬頻帶阻燃吸聲簾幕,完全展開面積為22.56 m²,面密度:1.46 kg/m²,簾幕打褶后使用面積為10.08 m²。

b、FD系列可調(diào)中空吸聲簾幕自帶100褶皺,面密度:0.89 kg/m²

c、FPP系列可調(diào)中空吸聲簾幕自帶100褶皺,面密度:0.38 kg/m²

d、FU系列可調(diào)中空吸聲簾幕自帶100褶皺,面密度:0.49 kg/m²

實(shí)驗(yàn)方案:在后空腔為300,簾幕在10.08 m²的面積內(nèi)全部覆蓋的狀態(tài)下,分別對這四種簾幕進(jìn)行測試。

測試說明:四種吸聲簾幕分別安裝在混響室內(nèi),周邊有40mm厚鋼筋混凝土板圍護(hù)。

表3-1
表3-2

從表3-1中可以看到,面密度偏大的簾幕的NRC的值明顯高于面密度偏低的簾幕?梢姾熌坏拿婷芏葘τ谖曔是有一定影響的,面密度越大,吸聲性能越好。

我們現(xiàn)在比較一下WX-L型和FD系列兩種面密度偏高的簾幕,它們的NRC值相同,平均吸聲系數(shù)不是隨著面密度的增大而增大,反而有所降低。從表3-2中可以查看兩條相關(guān)曲線,在100Hz到200Hz之間FD系列略高于WX-L型;在200Hz到630Hz之間WX-L型的吸聲系數(shù)明顯高于FD系列;但在1.25千Hz到5千Hz之間FD系列的吸聲系數(shù)明顯高于WX-L型。可見,簾幕的吸聲性能不是隨著面密度的無限增大而增大。

比較另外兩種面密度偏低的FPP系列和FU系列的簾幕,它們的NRC和平均吸聲系數(shù)都是隨著面密度的增大而增大。全頻帶都有所提高,最為明顯的為中高頻。

由以上的比較可以知道,吸聲簾幕存在最佳面密度。

簾幕的褶皺,就是應(yīng)用了面密度對吸聲性能的影響作用,相當(dāng)于提高了單位面積內(nèi)的面密度,使得吸聲性能有所提高。



四、結(jié)論

通過對吸聲簾幕吸聲性能的一系列實(shí)驗(yàn)研究,發(fā)現(xiàn)簾幕的打開程度、空腔和面密度對吸聲簾幕的吸聲性能都有一定的影響。

從實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)得出:

1、 后空腔越大,簾幕的吸聲性能也越好。當(dāng)空腔從200增加到300時(shí),簾幕的吸聲性能只有很小的提高,當(dāng)空腔為400時(shí),會(huì)有很明顯的提高,尤其是低頻。

2、 面密度的影響對于吸聲簾幕來說,面密度越大越好,整個(gè)頻帶都有所提高,尤其是中高頻最為明顯,但是存在最佳面密度。

3、 簾幕吸聲的可調(diào)性,可以根據(jù)廳堂不同功能的實(shí)際需要來決定簾幕的打開程度,從而在一定程度上起到調(diào)節(jié)混響時(shí)間的作用。

參考文獻(xiàn)

1、《建筑聲環(huán)境》 秦佑國 王炳麟 編著

2、《多功能廳的聲學(xué)設(shè)計(jì)要點(diǎn)》

3、文章中所用的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)參見清華大學(xué)建筑環(huán)境檢測中心測試編號為:04048、04088、04092、04096、04100、04098、04099、04101、03091、03089、03090的測試報(bào)告。

薛小艷編寫
燕 翔審校
清華大學(xué)建筑環(huán)境檢測中心
2006年12月
weixin

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