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吸声系数 α

测量材料吸声系数 α
吸声系数absorption Coefficient Banner 1200x500 1

吸声系数 α  (Sound Absorption Coefficient)是衡量材料吸收声波能力的物理量,其数值介于 0 和 1 之间,表示入射声能被材料吸收的比例。α 还随频率变化,以评估材料在不同频段的吸声性能。

吸声系数在建筑声学、环境噪声控制和室内声环境优化中具有重要意义。合理使用吸声材料可降低混响时间、控制噪声、提升语言清晰度,改善室内声环境和舒适度。

在标准规范和工程实践中,吸声系数是评估吸声材料性能与设计方案效果的关键指标。

  • 高精度混响室法吸声系数测量
  • 完整的 1/3 倍频程频谱结果
  • 符合 GB/T 20247、ISO 354 等多种标准
  • 完整的测量解决方案

什么是吸声系数?

吸声现象的本质是声波在介质中传播时,声能以热能或共振等形式损失消耗。

当声波入射到材料表面时,会发生三种情况:

  • 一部分声波被反射;
  • 一部分声能量被材料吸收;
  • 还有一部分声波透射过去。

具体来说,吸声的定义是入射声减去反射声

而隔声的定义则是入射声减去透传声。

Nti Waves
Noise Curves Graph Spectrum With Nc

吸声系数表示吸声材料或吸声结构性能,用 α 表示。

  • 当 α=0 时,材料不吸声;
  • 当 α=1 时,表示材料吸收了全部声能。

吸声系数的大小除取决于材料的性能和结构外,还与声波的入射频率、入射方向有关。通常,平均吸声系数 > 0.2 的材料称为吸声材料,> 0.5的材料是理想的吸声材料。

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Rubin Museum Of Art

常见误区

吸声

吸声和频率
Whmcs

不同频率的声音在遇到材料时,吸收情况不同。

  • 低频(低沉的声音,如鼓声):波长较长、穿透力强,一般材料难以吸收,需要专门设计的低频陷阱或厚重吸音层。
  • 中频(人声、普通背景音乐):多数材料吸声性能最佳的频段。
  • 高频(尖锐声音、金属碰撞声):波长短、易被粗糙表面或轻质纤维材料吸收。

因此,在专业建筑声学设计中,往往会根据实际用途选择不同频率段的吸声材料组合,从而达到理想的声学效果。

吸声 ≠ 隔声!
Water

  • 吸声:减少空间内的回声和混响,提高声音清晰度。比如电影院、录音棚、会议室,用吸声材料让人听得更清楚。
  • 隔声:阻止声音穿透墙体或门窗,防止噪声从一个房间传到另一个房间。

两者是不同的物理机制,但在实际设计中经常配合使用,共同打造理想的声环境。

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演播室2

典型材料的吸声系数

专用吸声材料主要可以分为三类:

  • 多孔吸声材料:麻棉毛毡、无机纤维材料、玻璃棉、岩棉,吸收中高频声波为主
  • 共振作用吸声的柔性材料:泡沫塑料、膜状材料、板状材料,吸收中低频
  • 复合材料

专用材料的吸声系数可能有很大差异,生活中常见材料的吸声系数如表中所列。

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材料吸声系数
125 Hz250 Hz500 Hz1000 Hz2000 Hz4000Hz
砖块.03.03.03.04.05.07
薄地毯.02.06.14.37.60.65
厚地毯.08.24.57.69.71.73
轻质织物.03.04.11.17.24.35
厚重织物.14.35.55.72.70.65
木材.15.11.10.07.06.07
普通玻璃.35.25.18.12.07.04
1/2″石膏板.29.10.05.04.07.09

测量方法

工程实践

混响室法
仪器

混响室法是一种常用于工程应用的测量方法。这种方法在一个无规入射声的环境中进行,即声波在房间内多次反射,形成一个均匀的声场。符合 GB/T 20247 和 ISO 354 等标准。

通过测量吸声材料安装前后混响时间的变化,可以计算出吸声材料的吸声系数。为了全面评估不同频率的吸声性能,标准要求测量 1/3 倍频程混响时间。

精确计算需要考虑诸多因素,而粗略计算公式为:

  • α=  A/S
  • A=  (0.16×V)/T

S 是吸声材料总面积(比如,双面吸声就计算两个面的面积),材料吸声量 AT = A2 – A1,即有试件的房间吸声量减去空场吸声量。

💡 混响室法计算出的 α 在某些情况下可能大于 1

小混响室法
Speaker

除了常规的混响室法,为了适用较小空间,比如汽车内部或其他小型空间,人们还使用小混响室法。由于空间较小,声波在室内的反射次数更多,形成的声场也较为均匀。这种方法同样通过测量混响时间的变化来计算吸声系数。

小混响室法优缺点

  • 满足小型不规则吸声体的测量要求,造价更低,更灵活
  • 受容积限制,截止频率更高,低频的误差较大

阻抗管法
Whmcs

抗管法借助平直、刚性、气密的阻抗管,评估垂直入射声下的材料吸声系数,根据计算原理不同,又分为驻波比法(也叫驻波管法)、传递函数法、传递矩阵法等。

  • 驻波比法是早期常用方法。在一端封闭的阻抗管中放入材料,声波在管中形成驻波,通过测量驻波峰谷之间的声压比计算反射系数,进而得出吸声系数。
  • 传递函数法是目前常见的小样品吸声系数测量方法。通过测量两个传声器位置入射与反射声压的传递函数,计算出反射系数与吸声系数。

总的来说,阻抗管法只需较小的样品就能测量,精度也比较高,适合产品研发阶段的测试。

其缺点是一般只能测量法向入射声的吸声系数,结果可能和现实中较大空间的实际安装效果有偏差,且测量频率取决于阻抗管直径

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你需要什么样的仪器?

测试系统

你需要一台频谱滤波器符合 GB/T 3241 要求的声级计。你需要十二面体扬声器或脉冲拍击器作为混响时间测量的声源,可能还需要能控制测量和处理数据的专业软件。

XL3 声学分析仪
麦克风

1 级声级计 XL3 能精确测量 1/3 倍频程混响时间,确保了数据的可靠和一致性。脉冲声源或闸控粉噪声都可激发测量。

这台便携的声学分析仪能自动平均所有测量位置的声音衰减,计算房间的空间平均结果并同时测量  T30/T20/T15/EDT 结果。它甚至能录制声音衰减过程以便后续分析。

DS3 十二面体声源扬声器
音箱

DS3 十二面体扬声器是一个强大的全指向性声源。它内置十二支相同型号的扬声器,均匀排布在十二面体上。经优化的频谱能提供均衡的高声压级信号,用于建筑隔声、混响时间的精确测量。

室内声学报告软件
软件

在房间安装/移除吸声材料的状态下分别测量混响时间。基于这些数据,室内声学报告软件使用 ISO 354,ISO 11654 和 ASTM C423 标准中的方法计算吸声系数。报告数据包括 class A-E 和单值数据 NRC(降噪系数)和 SAA(平均吸声量)。

软件还能依据赛宾或伊林公式进行室内声学模拟预测。

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了解 XL3 分析仪
建筑声学室内声学测量套件2 Ntiaudio Square

视频课程:吸声系数的混响室测量法

观看视频
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标准

标准号说明
GB/T 20247-2006声学 混响室吸声测量
ISO 354:2003Acoustics - Measurement of sound absorption in a reverberation room
ASTM C423-17混响室吸声测量
SAE J2883-2015使用小混响室无规入射吸声试验的实验室测量(Laboratory Measurement of Random Incidence sound Absorption Tests Using a Small Reverberation Room)(美国行业标准)
T/JAMIA 003-2023吸声系数实验室测量:小型混响舱法(江苏行业标准)

吸声系数 α 测量系统

  • 包含

    • XL3 声学分析仪
      + 室内声学扩展选件
    • M2230 1 级量测麦克风
    • DS3 十二面体声源扬声器套件
    • 室内声学报告软件
  • 可选

    • 1 级 94dB 精准校准器

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