吸声就是将声能转变为热能,可以用来降低室内声级,但它无法降低不同房屋之间的声音。

图2.1声波作用于隔墙的效果
每一种材料都会通过和声波相互作用来吸收一些声音。吸声通常以被吸收声能与入射声能之比来计量。如果某种材料不能吸收任何人射声能,那么这种材料的吸声系数就为“0”;换句话说,作用于吸声系数为“0”的材料上,声音被全部反射。事实上,任何材料都会吸收一些声音,吸声系数为“0”只是一个理论上的极限值。如果某种材料吸收全部作用于其上的声音,那么这种材料的吸声系数就为“1”,这同样是吸声系数的一个极限值,因为任何材料都会反射一些声音,所以这也只是理论上的值。由此可见,吸声系数的范围在0和1之间。
不同频率会有不同的吸声系数。典型吸声材料的吸声系数随着频率的提高而增加。因此,吸声材料对于低频声,特别是对250Hz以下的声音的吸收是有限的。专门设计的吸声体可以吸收低频,一会儿就会讲到。可是,在通常情况下,采用单一数值(多个频率吸声系数综合值)来描述某种材料的吸声特性比较方便。美国材料试验协会(ASTM)在C423条标准中把这一数值定义为降噪系数(NRC)。 NRC是材料在250、 500、1000、 2000Hz等四个频率的吸声系数的算术平均值(而不是对数平均值),四舍五人取整0.05。

表2.1列出了常见材料的吸声系数和NRC值。注意表2.1的数值仅供参考,专业数值需参见制造商的说明书。同时也要注意吸声系数和NRC都没有单位。通常NRC值低于0.20的材料被认为是反射材料,NRC数值高于0.40的材料才被认为是吸声材料。当需要吸收大量声能或消除回声或驻波时,常常推荐使用高吸声系数的材料。
必须说明,尽管一般常采用IVRC来评定材料的吸声特性,但是它限定声源频率范围在250一 zaooH:之间。对于超出这一频率范围以外的声源,尤其是低于这一频率范围的声源,必须注意使用对所感兴趣的特定频率有吸声效果的材料。同时需要注意的是,许多厂商给出的某种材料的降噪系数(NRC)或吸声系数在数值上超过了1.0,这是因为吸声系数测量方法的人为误差会造成吸声系数变大甚至超过1i。然而,这样的值是错误的,它意味着材料吸收的声能比人射在材料表面上的能量还多,这在物理上是不可能的。因此,任何发表的超过1.0的吸声系数或降噪系数(NRC),都不能按超过1.0的值来考虑。

图2.2 亥姆霍兹共振器的通常剖面图

图2.3 亥姆霍兹共振的一般吸声特性(f0是共振频率,决定于颈口的尺寸和空腔的体积)
表2.1表明多数材料的吸声系数随着频率的增加而增大,这意味着它们的低频吸收没有高频好。如果需要吸收频率低于250Hz的声波,必须使用特殊的材料。这些材料外表面较轻或开有孔洞,后面有空气层,空气层有助于增加附加吸收。亥姆霍兹共振器和吸声薄膜是两种常用的低频吸收材料。亥姆霍兹共振器是以19世纪德国物理学家亥姆霍兹的名字命名的,形状有点像饮料瓶。外部空间与瓶内部大空腔由窄的瓶颈连接,如图2.2所示。从人射声波来考虑,窄的瓶颈处的空气像一个质量块,大空腔中的空气像一个弹簧。在与质量块的重量和弹簧的倔强系数相适应的频率上,弹簧上的质量块将产生共振。因此,与腔体共振频率接近的入射声波将被吸收,如图2.3所示。这种结构可以与墙的构造融为一体,依据孔颈的尺寸和腔体的大小的不同,共振频率通常低于250Hz。已经出现这种设计的商业化混凝土砌块产品,如图24所示,这种产品做成的隔墙表面上布满窄槽。表2.1中可以看到这些产品在较窄的低频范围有较好的吸声性能,因其表面多孔而粗糙,它也能适当吸收高频。

图2.4亥姆霍兹共振砌块墙体示意图

图2.5 薄板共振吸声体的横剖面图
薄膜吸收的工作原理类似亥姆霍兹共振器,不同之处是在轻型墙板后有一个空气层,如图2.5所示 。