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多孔吸音材料的构造特性和分类

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玻璃纤维吸音棉玻璃纤维吸音棉

声波通过媒质或入射到媒质分解面上时声能的减少过程,称为吸声或声吸收。当媒质为空气,声波在空气中传播时,由于质点振动所产生的摩擦作用声能转化为热能的损耗所引起的声波随传播距离增加逐渐衰减的现象,称为空气吸收。当媒质分界面是材料表面时,部分声能被吸收,可称为材料吸声。

由于任何材料都具有多孔性、共振或薄膜作用,都具有或多或少吸收声能的能力。吸声声能的能力较大,吸声系数大于0.2的材料,就可称为吸声材料。
吸声材料的种类有很多,按照材料类型和吸声原理主要分三大类:多吸声材料、共振吸声结构和特殊吸声结构。其中,多孔吸声材料因为其取材范围广、易于加工制造、吸声效果好、性能稳定等优势,是最常用的吸声材料。

多孔吸声材料的构造特性如上图所示,其内部有很多相互贯通的微孔和间隙,孔隙尽可能小且均匀分布;微孔是相互贯通的,材料筋络的内表面积足够大,单独的间隙不起吸声作用;为使材料有好的吸声作用,间隙需向外敞开。而且,吸声材料与隔声材料不同,隔声材料需要的是入射声波另外一侧透射声能要小,而吸声材料材料需要入射声波一侧反射声能要小。因此,好的吸声材料是多孔的、透射性能好的,往往不是一种好的隔声材料。

吸声材料的吸声机理一是粘滞性和内摩擦作用,声波在传播时会引起质点振动,相邻质点的振动速度往往不一样,速度差就会引起质点的粘滞力和摩擦力,从而产生热量耗散:二是由于媒质的疏密程度不同,声波传播时各处温度不同,产生了温度梯度,从而会引起质点间热量的传递,热传导效应使声能不断转化为热能。这两种方式在两种媒质接触面处的作用效果尤为强烈,其中粘滞和摩擦性是主要的,热传导起辅助作用。

综合考虑吸声材料吸声特性、消音器制作工艺、成本等各因素,最后选择采用的吸声材料为四种吸音棉、玻璃纤维、金属纤维(铜纤维)、岩棉、棉花,四种吸音棉

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