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在很多情況下，室內(nèi)裝修有一定的聲學(xué)要求。不僅是各類劇院、體育場(chǎng)館和歌舞廳以及與聲學(xué)有關(guān)的錄音室、演播室等專業(yè)用房本身有一定的聲學(xué)技術(shù)指標(biāo)，而且凡是公共場(chǎng)所，一般都需要傳播語(yǔ)言或音樂，即使是家庭用房現(xiàn)在也需要有良好的音樂欣賞環(huán)境。所以室內(nèi)裝修工程必須重視聲學(xué)要求。如果忽視這一點(diǎn)，極有可能造成不良后果。
例如有一水上健身娛樂場(chǎng)所，地面基本上都是水面，上空是一大玻璃圓穹項(xiàng)，由于沒有聲學(xué)設(shè)計(jì)，致使廳內(nèi)混響時(shí)間特別長(zhǎng)，當(dāng)有文娛表演時(shí)連報(bào)幕的話也聽不清。再如有的走廓或門廳，做得富麗堂皇、金碧輝煌，但即使是普通的談話聲或背景音樂，也在空間內(nèi)久傳不衰，形成令人煩惱的干擾噪聲。造成音質(zhì)差的主要原因是沒有科學(xué)的聲學(xué)設(shè)計(jì)。
不少裝飾工程公司本身沒有合格的聲學(xué)設(shè)計(jì)人員；有的一開始邀請(qǐng)聲學(xué)專家做設(shè)計(jì)，以后自以為有了 “ 經(jīng)驗(yàn) ” ，便大膽地把設(shè)計(jì)也承包了；有的是東抄西襲，以為找到了人家的奧秘，你做軟包，我也搞軟包，你用穿孔板，我也做穿孔板，實(shí)際上沒有掌握真正的聲學(xué)要求；也不排除有的工程技術(shù)人員懂得一些聲學(xué)知識(shí)，但并不精于室內(nèi)聲學(xué)的原理和實(shí)踐，做出了并不合格的聲學(xué)裝修設(shè)計(jì)。
室內(nèi)聲學(xué)設(shè)計(jì)是一門系統(tǒng)學(xué)科，涉及面較廣，本文只就與室內(nèi)裝飾有關(guān)的吸音和隔音的材料和結(jié)構(gòu)方面的知識(shí)作簡(jiǎn)單介紹，希望裝飾工程人員和業(yè)主對(duì)聲學(xué)材料和結(jié)構(gòu)有所了解，能夠理解聲學(xué)設(shè)計(jì)為什么作這樣那樣的處理，從而使裝飾工程在美觀和聲學(xué)要求上達(dá)到完美的統(tǒng)一。1.吸音與隔音的基本概念首先要明確吸音與隔音是完全不同的兩個(gè)聲學(xué)概念。
吸音是指聲波傳播到某一邊界面時(shí)，一部分聲能被邊界面反射(或散射)，一部分聲能被邊界面吸收(這里不考慮在媒質(zhì)中傳播時(shí)被媒質(zhì)的吸收)，這包括聲波在邊界材料內(nèi)轉(zhuǎn)化為熱能被消耗掉或是轉(zhuǎn)化為振動(dòng)能沿邊界構(gòu)造傳遞轉(zhuǎn)移，或是直接透射到邊界另一面空間。對(duì)于入射聲波來(lái)說(shuō)，除了反射到原來(lái)空間的反射(散射)聲能外，其余能量都被看作被邊界面吸收。在一定面積上被吸收的聲能與入射聲能之比稱為該邊界面的吸音系數(shù)。例如室內(nèi)聲波從開著的窗戶傳到室外，則開窗面積可近似地認(rèn)為百分之百地 “ 吸收 ” 了室內(nèi)傳來(lái)的聲波，吸音系數(shù)為1。
當(dāng)然，我們所要考慮的吸音材料，主要不是靠開口面積的吸音，而要靠材料本身的聲學(xué)特性來(lái)吸收聲波。對(duì)于兩個(gè)空間中間的界面隔層來(lái)說(shuō)，當(dāng)聲波從一室入射到界面上時(shí)，聲波激發(fā)隔層的振動(dòng)，以振動(dòng)向另一面空間輻射聲波，此為透射聲波。通過一定面積的透射聲波能量與入射聲波能量之比稱透射系數(shù)。
對(duì)于開啟的窗戶，透射系數(shù)可近似為1(吸音系數(shù)也為1)，其隔音效果為0，即隔音量為0dB。對(duì)于又重又厚的磚墻或厚鋼板，單位面積質(zhì)量大，聲波入射時(shí)只能激發(fā)起此隔層的微小振動(dòng)，使對(duì)另一空間輻射的聲波能量(透射聲能)很小，所以隔音量大，隔音效果好。但對(duì)于原來(lái)空間而言，絕大部分能量被反射，所以吸音系數(shù)很小。
對(duì)于單一材料(不是專門設(shè)計(jì)的復(fù)合材料)來(lái)說(shuō)，吸音能力與隔音效果往往是不能兼顧的。如上述磚墻或鋼板可以作為好的隔音材料，但吸音效果極差；反過來(lái)，如果拿吸音性能好的材料(如聚酯纖維吸音棉)做隔音材料，即使聲波透過該材料時(shí)聲能被吸收99％(這是很難達(dá)到的)，只有1％的聲能傳播到另一空間，則此材料的隔音量也只有20dB，并非好的隔音材料。有人把吸音材料誤稱為 “ 隔音材料 ” 是不對(duì)的。如果有人介紹某種單一材料吸音好隔音也好，那他不是不懂就是在騙人了。
吸音材料吸音材料是指吸音系數(shù)比較大的建筑裝修材料。如果材料內(nèi)部有很多互相連通的細(xì)微空隙，由空隙形成的空氣通道，可模擬為由固體框架間形成許多細(xì)管或毛細(xì)管組成的管道構(gòu)造。當(dāng)聲波傳入時(shí)，因細(xì)管中靠近管壁與管中間的聲波振動(dòng)速度不同，由媒質(zhì)間速度差引起的內(nèi)摩擦，使聲波振動(dòng)能量轉(zhuǎn)化為熱能而被吸收。好的吸音材料多為纖維性材料，稱多孔性吸音材料，如玻璃棉、巖棉、礦碴棉、棉麻和人造纖維棉、特制的金屬纖維棉等等，也包括空隙連通的泡沫塑料之類。
吸音性能與材料的纖維空隙結(jié)構(gòu)有關(guān)，如纖維的粗細(xì)(微米至幾十微米間為好)和材料密度、材料內(nèi)空氣容積與材料體積之比(稱空隙率，玻璃棉的空隙率在90％以上)、材料內(nèi)空隙的形狀結(jié)構(gòu)等。從使用的角度，可以不管吸音的機(jī)理，只要查閱材料吸音系數(shù)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果即可。當(dāng)然在選用時(shí)還要注意材料的防潮、防火以及可裝飾性等其他要求。多孔性吸音材料有一個(gè)基本吸音特性，即低頻吸音差，高頻吸音好。頻率高到一定值附近，見圖1中f0，吸音系數(shù) α 達(dá)到最大值，頻率繼續(xù)增大時(shí)，吸音系數(shù)在高端有些波動(dòng)。這個(gè)f0的位置，大體上是f0對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)為材料厚度t的4倍。當(dāng)材料厚度增加時(shí)，可以改善低頻的吸音特性。
相同頻率時(shí)t2的吸音系數(shù)大于t1的吸音系數(shù)。如果t2=2t1，則相同吸音系數(shù)對(duì)應(yīng)的頻率大約為f2=f1，即厚度增加一倍，低頻吸音系數(shù)的頻率特性向低頻移一個(gè)倍頻程。但并非可以一直增加厚度來(lái)提高低頻吸音系數(shù)的，因?yàn)槁暡ㄔ诓牧系目障吨袀鞑r(shí)有阻尼，使增加厚度來(lái)改善低頻吸音受到限制。不同材料有不同的有效厚度。像聚酯纖維吸音棉一類好的吸音材料，一般用5cm左右的厚度，很少用到10cm以上。而像纖維板一類較微密的材料，其材料纖維間空隙非常小，聲波傳播的阻尼非常大，不僅吸音系數(shù)小，而且有效厚度也非常小。一般平板狀吸音材料的低頻吸音性能差是普遍規(guī)律。
一種改進(jìn)的方法是將整塊的吸音材料切割成尖劈形狀，見圖2，當(dāng)聲波傳播到尖劈狀材料時(shí)，從尖部到基部，空氣與材料的比例逐漸變化，也即聲阻抗逐漸變化，聲波傳播就超出平板狀材料有效厚度的限制，達(dá)到材料的基部，從而可改善低頻吸音性能。吸音頻率特性仍與圖1相似，最大吸音系數(shù)的頻率f0對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)大約為尖劈吸音結(jié)構(gòu)長(zhǎng)度t的4倍。例如要使100Hz以上頻率都有很高的吸音系數(shù)，吸音尖劈的長(zhǎng)度約為87cm左右。
當(dāng)然這樣的吸音結(jié)構(gòu)一般不宜用于室內(nèi)裝修，主要用于聲學(xué)實(shí)驗(yàn)室或特殊的噪聲控制工程。3.共振吸音結(jié)構(gòu)利用不同的共振吸音機(jī)理，設(shè)計(jì)各種類型的共振吸音結(jié)構(gòu)，使吸收峰值選擇在所需頻率位置，滿足不同頻率吸音量的要求，特別是解決低頻吸音量不足的問題。 主要利用一下幾種專業(yè)結(jié)構(gòu)衣達(dá)到吸音效果：薄層多孔性吸音材料的共振吸音，薄膜共振吸音，薄板共振吸音，穿孔板共振吸音結(jié)構(gòu)。
隔音材料不透氣的固體材料，對(duì)于空氣中傳播的聲波都有隔音效果，隔音效果的好壞最根本的一點(diǎn)是取決于材料單位面積的質(zhì)量。隔層材料在物理上有一定彈性，當(dāng)聲波入射時(shí)便激發(fā)振動(dòng)在隔層內(nèi)傳播。當(dāng)聲波不是垂直入射，而是與隔層呈一角度 θ 入射時(shí)，聲波波前依次到達(dá)隔層表面，而先到隔層的聲波激發(fā)隔層內(nèi)彎曲振動(dòng)波沿隔層橫向傳播，若彎曲波傳播速度與空氣中聲波漸次到達(dá)隔層表面的行進(jìn)速度一致時(shí)，聲波便加強(qiáng)彎曲波的振動(dòng)，這一現(xiàn)象稱吻合效應(yīng)。這時(shí)彎曲波振動(dòng)的輻度特別大，并向另一面空氣中輻射聲波的能量也特別大，從而降低隔音效果。
雙層隔音結(jié)構(gòu)根據(jù)質(zhì)量定律，頻率降低一半，傳遞損失要降6dB；而要提高隔音效果時(shí)，質(zhì)量增加一倍，傳遞損失增加6dB。在這一定律支配下，若要顯著地提高隔音能力，單靠增加隔層的質(zhì)量，例如增加墻的厚度，顯然不能行之有效，有時(shí)甚至是不可能的，如航空器上的隔音結(jié)構(gòu)。這時(shí)解決的途徑主要是采用雙層以至多層隔音結(jié)構(gòu)。一般雙層隔音結(jié)構(gòu)的兩層，不用相同厚度的同一種材料，以避免這兩層出現(xiàn)相同的吻合頻率。
在設(shè)計(jì)和施工中要特別注意，兩層之間不能有剛性連接。破壞了固體 —— 空氣 —— 固體的雙層結(jié)構(gòu)，把兩層固體隔層由剛性構(gòu)件相連，使兩個(gè)隔層的振動(dòng)連在一起，隔音量便大為降低。尤其是雙層輕結(jié)構(gòu)隔音，相互之間必須相互支撐或連接時(shí)，一定要用彈性構(gòu)件支撐或懸吊，同時(shí)注意需要分割的兩個(gè)空間之間，不能有縫或孔相通。 “ 漏氣 ” 就要漏聲，這是隔音的實(shí)際問題。
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