声学处理:吸声帘幕的吸声分析
来源：admin 时间：2015-01-06 阅读：次
一、引言
多孔吸声材料是普遍应用的吸声材料，其中包括：离心玻璃棉、岩棉、矿棉等无机纤维材料，棉、毛、麻、棕丝或木质纤维等有机纤维材料。吸声帘幕属于多孔有机纤维吸声材料。在很多实际工程中，如上海大剧院的可动吸声帘幕，上海人民大舞台的可升降的外露式吸声帘幕，广西梧洲文化中心的可动暗藏式吸声帘幕，这些都很好的体现了它的优点。
文中通过实验对吸声帘幕的声学特性进行了研究。
二、帘幕的吸声性能
多孔吸声材料具有良好的吸声性能的原因，不是因为表面的粗糙，而是因为多孔吸声材料具有大量内外连通的微小孔隙和孔洞。多孔吸声材料内部有大量的孔隙，当声波沿着这些孔隙进入材料内部时，与材料产生的摩擦作用将声能转化成热能，从而达到吸声的作用。因此，只有孔洞对外开口，孔洞之间互相连通，且孔洞深入材料内部，才可以有效地吸声。这一点与某些隔热保温材料的要求不同。多孔材料本身具有良好的中高频吸收，背后留有空气层时可以提高低频吸收。
吸声帘幕的基本特点：
1、 防火性：普通的帘幕没有进行过防火处理，属于易然材料；而吸声帘幕专门进行过防火处理，这样更适合在需要防火的场合使用。
2、 可变吸声性：吸声帘幕可以通过展开的程度来调节吸声。
3、 易安装：吸声帘幕本身属于织物类，在安装上有很大的自由性和可调性。
4、 装饰性：吸声帘幕作为吸声材料的同时还具有装饰性。
当无褶皱的帘幕平贴在墙面时，吸声作用不是很明显；当无褶皱的帘幕和墙面之间有了空腔之后，吸声作用就有所提高了。带褶皱的帘幕的吸声作用要好于无褶皱的帘幕。帘幕的褶皱部分使得帘幕的面密度有所提高，吸声作用也就随之提高。褶皱的作用类似于消声室里的尖劈，起到了更好的吸声作用。
三、影响吸声帘幕吸声的因素
1、 空腔对吸声帘幕吸声的影响 https://www.hdav.com.cn/play-hometheater/4430.html
实验材料： WX-L型高效宽频带阻燃吸声帘幕，完全展开面积为22.56 m²，面密度： 1.46 kg/m²。帘幕打褶后使用面积为10.08 m²，吸声系数计算面积10.08 m²，在此面积内帘幕全部覆盖。
实验方案：WX-L型高效宽频带阻燃吸声帘幕全部闭合状态，分别对无空腔、100空腔、200空腔、300空腔、400空腔这五种空腔进行测试。
测试说明：WX-L型高效宽频带阻燃吸声帘幕安装在混响室内，周边有40mm厚钢筋混凝土板围护。
表1-1
表1-2
[page]从表1-1和表1-2中可以看到，随着空腔的增大，吸声帘幕得整个全频带吸声都有所提高。当帘幕与墙面无空腔时，NRC为0.75，当空腔扩大到400时，NRC为0.95，。从表1-2中可以看到变化最为显著的是低频。以100Hz为例：无空腔100Hz吸声数值为0.07，而400空腔100Hz吸声数值为0.36。由此可见，空腔对低频的提高有着显著的作用。从表1-1中的参数可以看到，随着空腔的增大，帘幕的吸声性能也随之提高。所以扩大空腔可以大大提高帘幕的吸声性能，低频的提高最为显著。
2、帘幕吸声的可调性
实验材料： WX-L型高效宽频带阻燃吸声帘幕，完全展开面积为22.56 m²，面密度： 1.46 kg/m²。
a、 打开1/2状态： 帘幕打褶后使用面积为5.04 m²，吸声系数计算面积10.08 m²，在此面积内帘幕覆盖1/2。
b、 打开1/3状态： 帘幕打褶后使用面积为3.36 m², 吸声系数计算面积10.08 m²，在此面积内帘幕覆盖1/3。
c、 全部闭合状态：帘幕打褶后使用面积为10.08 m²，吸声系数计算面积10.08 m²，在此面积内帘幕全部覆盖。
d、 全部打开状态： 帘幕打褶后使用面积为1.44 m²，吸声系数计算面积10.08 m²，在此面积内帘幕正常收起到两侧。
实验方案：WX-L型高效宽频带阻燃吸声帘幕后空腔为400，分别对全部闭合，全部打开，打开1/2，打开1/3四种状态进行测试。
测试说明：WX-L型高效宽频带阻燃吸声帘幕安装在混响室内，周边有40mm厚钢筋混凝土板围护。
表2-1 表2-2
从表2-1中可以看到，帘幕在这四种状态下的吸声曲线有明显的变化，其中以中高频最为明显。
从表2-3中可以看到不同展开程度下吸声帘幕的吸声性能。
表2-3
利用附加吸声来降低混响时间，可增加音乐透明度或是言语清晰度，同时也改变了早期反射声结构。方法如利用可伸展的帷幕将侧墙和后墙局部或全部遮住，也可将帷幕置于透声而又挡住视线的平顶之上的“阁楼”空间。要使满场混响时间有明显变化，所需的附加吸声量是相当大的。
3、面密度对吸声的影响
实验材料：a、WX-L型高效宽频带阻燃吸声帘幕，完全展开面积为22.56 m²，面密度：1.46 kg/m²，帘幕打褶后使用面积为10.08 m²。
b、FD系列可调中空吸声帘幕自带100褶皱，面密度：0.89 kg/m²
c、FPP系列可调中空吸声帘幕自带100褶皱，面密度：0.38 kg/m²
d、FU系列可调中空吸声帘幕自带100褶皱，面密度：0.49 kg/m²
实验方案：在后空腔为300，帘幕在10.08 m²的面积内全部覆盖的状态下，分别对这四种帘幕进行测试。
测试说明：四种吸声帘幕分别安装在混响室内，周边有40mm厚钢筋混凝土板围护。
表3-1
表3-2
从表3-1中可以看到，面密度偏大的帘幕的NRC的值明显高于面密度偏低的帘幕。可见帘幕的面密度对于吸声还是有一定影响的，面密度越大，吸声性能越好。
我们现在比较一下WX-L型和FD系列两种面密度偏高的帘幕，它们的NRC值相同，平均吸声系数不是随着面密度的增大而增大，反而有所降低。从表3-2中可以查看两条相关曲线，在100Hz到200Hz之间FD系列略高于WX-L型；在200Hz到630Hz之间WX-L型的吸声系数明显高于FD系列；但在1.25千Hz到5千Hz之间FD系列的吸声系数明显高于WX-L型。可见，帘幕的吸声性能不是随着面密度的无限增大而增大。
比较另外两种面密度偏低的FPP系列和FU系列的帘幕，它们的NRC和平均吸声系数都是随着面密度的增大而增大。全频带都有所提高，最为明显的为中高频。
由以上的比较可以知道，吸声帘幕存在最佳面密度。
帘幕的褶皱，就是应用了面密度对吸声性能的影响作用，相当于提高了单位面积内的面密度，使得吸声性能有所提高。
四、结论
通过对吸声帘幕吸声性能的一系列实验研究，发现帘幕的打开程度、空腔和面密度对吸声帘幕的吸声性能都有一定的影响。
从实验数据得出：
1、 后空腔越大，帘幕的吸声性能也越好。当空腔从200增加到300时，帘幕的吸声性能只有很小的提高，当空腔为400时，会有很明显的提高，尤其是低频。
2、 面密度的影响对于吸声帘幕来说，面密度越大越好，整个频带都有所提高，尤其是中高频最为明显，但是存在最佳面密度。
3、 帘幕吸声的可调性，可以根据厅堂不同功能的实际需要来决定帘幕的打开程度，从而在一定程度上起到调节混响时间的作用。
参考文献
1、《建筑声环境》 秦佑国 王炳麟 编著
2、《多功能厅的声学设计要点》
3、文章中所用的实验数据参见清华大学建筑环境检测中心测试编号为：04048、04088、04092、04096、04100、04098、04099、04101、03091、03089、03090的测试报告。
薛小艳编写
燕 翔审校
清华大学建筑环境检测中心
2006年12月
多孔吸声材料是普遍应用的吸声材料，其中包括：离心玻璃棉、岩棉、矿棉等无机纤维材料，棉、毛、麻、棕丝或木质纤维等有机纤维材料。吸声帘幕属于多孔有机纤维吸声材料。在很多实际工程中，如上海大剧院的可动吸声帘幕，上海人民大舞台的可升降的外露式吸声帘幕，广西梧洲文化中心的可动暗藏式吸声帘幕，这些都很好的体现了它的优点。
文中通过实验对吸声帘幕的声学特性进行了研究。
二、帘幕的吸声性能
多孔吸声材料具有良好的吸声性能的原因，不是因为表面的粗糙，而是因为多孔吸声材料具有大量内外连通的微小孔隙和孔洞。多孔吸声材料内部有大量的孔隙，当声波沿着这些孔隙进入材料内部时，与材料产生的摩擦作用将声能转化成热能，从而达到吸声的作用。因此，只有孔洞对外开口，孔洞之间互相连通，且孔洞深入材料内部，才可以有效地吸声。这一点与某些隔热保温材料的要求不同。多孔材料本身具有良好的中高频吸收，背后留有空气层时可以提高低频吸收。
https://www.hdav.com.cn/play-hometheater/4430.html
吸声帘幕的基本特点：
1、 防火性：普通的帘幕没有进行过防火处理，属于易然材料；而吸声帘幕专门进行过防火处理，这样更适合在需要防火的场合使用。
2、 可变吸声性：吸声帘幕可以通过展开的程度来调节吸声。
3、 易安装：吸声帘幕本身属于织物类，在安装上有很大的自由性和可调性。
4、 装饰性：吸声帘幕作为吸声材料的同时还具有装饰性。
当无褶皱的帘幕平贴在墙面时，吸声作用不是很明显；当无褶皱的帘幕和墙面之间有了空腔之后，吸声作用就有所提高了。带褶皱的帘幕的吸声作用要好于无褶皱的帘幕。帘幕的褶皱部分使得帘幕的面密度有所提高，吸声作用也就随之提高。褶皱的作用类似于消声室里的尖劈，起到了更好的吸声作用。
三、影响吸声帘幕吸声的因素
1、 空腔对吸声帘幕吸声的影响 https://www.hdav.com.cn/play-hometheater/4430.html
实验材料： WX-L型高效宽频带阻燃吸声帘幕，完全展开面积为22.56 m²，面密度： 1.46 kg/m²。帘幕打褶后使用面积为10.08 m²，吸声系数计算面积10.08 m²，在此面积内帘幕全部覆盖。
实验方案：WX-L型高效宽频带阻燃吸声帘幕全部闭合状态，分别对无空腔、100空腔、200空腔、300空腔、400空腔这五种空腔进行测试。
测试说明：WX-L型高效宽频带阻燃吸声帘幕安装在混响室内，周边有40mm厚钢筋混凝土板围护。
表1-1
表1-2
[page]从表1-1和表1-2中可以看到，随着空腔的增大，吸声帘幕得整个全频带吸声都有所提高。当帘幕与墙面无空腔时，NRC为0.75，当空腔扩大到400时，NRC为0.95，。从表1-2中可以看到变化最为显著的是低频。以100Hz为例：无空腔100Hz吸声数值为0.07，而400空腔100Hz吸声数值为0.36。由此可见，空腔对低频的提高有着显著的作用。从表1-1中的参数可以看到，随着空腔的增大，帘幕的吸声性能也随之提高。所以扩大空腔可以大大提高帘幕的吸声性能，低频的提高最为显著。
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2、帘幕吸声的可调性
实验材料： WX-L型高效宽频带阻燃吸声帘幕，完全展开面积为22.56 m²，面密度： 1.46 kg/m²。
a、 打开1/2状态： 帘幕打褶后使用面积为5.04 m²，吸声系数计算面积10.08 m²，在此面积内帘幕覆盖1/2。
b、 打开1/3状态： 帘幕打褶后使用面积为3.36 m², 吸声系数计算面积10.08 m²，在此面积内帘幕覆盖1/3。
c、 全部闭合状态：帘幕打褶后使用面积为10.08 m²，吸声系数计算面积10.08 m²，在此面积内帘幕全部覆盖。
d、 全部打开状态： 帘幕打褶后使用面积为1.44 m²，吸声系数计算面积10.08 m²，在此面积内帘幕正常收起到两侧。
实验方案：WX-L型高效宽频带阻燃吸声帘幕后空腔为400，分别对全部闭合，全部打开，打开1/2，打开1/3四种状态进行测试。
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表2-1 表2-2
从表2-1中可以看到，帘幕在这四种状态下的吸声曲线有明显的变化，其中以中高频最为明显。
从表2-3中可以看到不同展开程度下吸声帘幕的吸声性能。
表2-3
利用附加吸声来降低混响时间，可增加音乐透明度或是言语清晰度，同时也改变了早期反射声结构。方法如利用可伸展的帷幕将侧墙和后墙局部或全部遮住，也可将帷幕置于透声而又挡住视线的平顶之上的“阁楼”空间。要使满场混响时间有明显变化，所需的附加吸声量是相当大的。3、面密度对吸声的影响
实验材料：a、WX-L型高效宽频带阻燃吸声帘幕，完全展开面积为22.56 m²，面密度：1.46 kg/m²，帘幕打褶后使用面积为10.08 m²。
https://www.hdav.com.cn/play-hometheater/4897.html
b、FD系列可调中空吸声帘幕自带100褶皱，面密度：0.89 kg/m²
c、FPP系列可调中空吸声帘幕自带100褶皱，面密度：0.38 kg/m²
d、FU系列可调中空吸声帘幕自带100褶皱，面密度：0.49 kg/m²
实验方案：在后空腔为300，帘幕在10.08 m²的面积内全部覆盖的状态下，分别对这四种帘幕进行测试。
测试说明：四种吸声帘幕分别安装在混响室内，周边有40mm厚钢筋混凝土板围护。
表3-1
表3-2
从表3-1中可以看到，面密度偏大的帘幕的NRC的值明显高于面密度偏低的帘幕。可见帘幕的面密度对于吸声还是有一定影响的，面密度越大，吸声性能越好。
https://www.hdav.com.cn/play-hometheater/4430.html
我们现在比较一下WX-L型和FD系列两种面密度偏高的帘幕，它们的NRC值相同，平均吸声系数不是随着面密度的增大而增大，反而有所降低。从表3-2中可以查看两条相关曲线，在100Hz到200Hz之间FD系列略高于WX-L型；在200Hz到630Hz之间WX-L型的吸声系数明显高于FD系列；但在1.25千Hz到5千Hz之间FD系列的吸声系数明显高于WX-L型。可见，帘幕的吸声性能不是随着面密度的无限增大而增大。
比较另外两种面密度偏低的FPP系列和FU系列的帘幕，它们的NRC和平均吸声系数都是随着面密度的增大而增大。全频带都有所提高，最为明显的为中高频。
由以上的比较可以知道，吸声帘幕存在最佳面密度。
帘幕的褶皱，就是应用了面密度对吸声性能的影响作用，相当于提高了单位面积内的面密度，使得吸声性能有所提高。
四、结论
通过对吸声帘幕吸声性能的一系列实验研究，发现帘幕的打开程度、空腔和面密度对吸声帘幕的吸声性能都有一定的影响。
https://www.hdav.com.cn/play-hometheater/4430.html
从实验数据得出：
1、 后空腔越大，帘幕的吸声性能也越好。当空腔从200增加到300时，帘幕的吸声性能只有很小的提高，当空腔为400时，会有很明显的提高，尤其是低频。
2、 面密度的影响对于吸声帘幕来说，面密度越大越好，整个频带都有所提高，尤其是中高频最为明显，但是存在最佳面密度。
3、 帘幕吸声的可调性，可以根据厅堂不同功能的实际需要来决定帘幕的打开程度，从而在一定程度上起到调节混响时间的作用。
参考文献
1、《建筑声环境》 秦佑国 王炳麟 编著
2、《多功能厅的声学设计要点》
3、文章中所用的实验数据参见清华大学建筑环境检测中心测试编号为：04048、04088、04092、04096、04100、04098、04099、04101、03091、03089、03090的测试报告。
薛小艳编写
燕 翔审校
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清华大学建筑环境检测中心
2006年12月
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