隔聲材料成分結構 　　隔聲材料(Soundproof Materials)，是指把空氣中傳播的噪聲隔絕、隔斷、分離的一種材料、構件或結構。對于隔聲材料，要減弱透射聲能，阻擋聲音的傳播，就不能如同吸聲材料那樣多孔、疏松、透氣，相反它的材質應該是重而密實的，如鋼板、鉛板、磚墻等一類材料。隔聲材料材質的要求是密實無孔隙或縫隙;有較大的重量。由于這類隔聲材料密實，難于吸收和透過聲能而反射能強，所以它的吸聲性能差。 　　隔聲材料或構件，會因使用場合不同，測試方法不同而得出的隔聲效果不同。 　　隔聲材料可使透射聲能衰減到入射聲能的10-3～10-4或更小，為方便表達,其隔聲量用分貝的計量方法表示。 　　2成分結構凡是能用來阻斷噪聲的材料，統稱為隔聲材料。 　隔音材料五花八門，日常人們比較常見的有實心磚塊、鋼筋混泥土墻、木板、石膏板、鐵板、隔聲氈、纖維板等等。 　嚴格意義上說，幾乎所有的材料都具有隔音作用，其區別就是不同材料間隔音量的大小不同而已。同一種材料，由于面密度不同，其隔音量存在比較大的變化。 　隔聲量遵循質量定律原則，就是隔音材料的單位密集面密度越大，隔音量就越大，面密度與隔音量成正比關系。 　　不透氣的固體材料，對于空氣中傳播的聲波都有隔聲效果，隔聲效果的好壞根本的一點是取決于材料單位面積的質量。 　　一個面積非常大的隔層，其單位面積質量為ms，當聲波從左面垂直入射時，激發隔層作整體振動，此振動再向右面空間輻射聲波。以單位面積考慮，透射到右面空間的聲能與入射到隔層上的聲能之比稱透射系數 τ 。定義無限大隔層材料的傳遞損失(也稱透射損失)tl： 　　tl=101g1/ г (7) 　　上述簡單情況下可計算得到傳遞損失近似為： 　　tl=20lg ω ms/2 ρ oco (db) (8) 　　式中 ω=2πf 為圓頻率， ρ0 、c0為空氣的密度和聲波傳播速度。tl的大小表示材料的隔聲能力。(8)式的一個重要特點，即材料單位面積質量增加一倍，則傳遞損失增加6db。這一隔聲的基本規律稱 “ 質量定律 ” ，也就是說隔聲靠重量。所以像磚墻、水泥墻或厚鋼板、鉛板等單位面積質量大的材料，隔聲效果都比較好。 　　(8)式也表明，單層隔聲的高頻隔聲好，低頻差。頻率每提高一倍，傳遞損失就增加6db。 　　需要說明的是：傳遞損失tl是隔層面積為無限大時的理論 “ 隔聲量 ” ，作為一垛墻或樓板，它都有邊緣與其它建筑構件連接，這時的 “ 隔聲量 ” 與(7)式所表示的傳遞損失有差別。既有因邊緣接近于固定而增大隔聲能力，也有作為邊緣固定的板振動有一定的共振頻率，使某些共振頻率點上隔聲效果降低的現象。而當作為兩相鄰房間之間的隔墻或樓板，因為兩室之間有多條傳聲(或振動)通道，這兩個房間之間的隔聲量(只能稱聲級差)更不能以該隔層的傳遞損失來代表。 　　隔聲材料在物理上有一定彈性，當聲波入射時便激發振動在隔層內傳播。當聲波不是垂直入射，而是與隔層呈一角度 θ 入射時，聲波波前依次到達隔層表面，而先到隔層的聲波激發隔層內彎曲振動波沿隔層橫向傳播，若彎曲波傳播速度與空氣中聲波漸次到達隔層表面的行進速度一致時，聲波便加強彎曲波的振動，這一現象稱吻合效應。這時彎曲波振動的輻度特別大，并向另一面空氣中輻射聲波的能量也特別大，從而降低隔聲效果。產生吻合效應的頻率fc為： 　　fc=co2/2 π sin2 θ [12 ρ (1- σ 2)/eh2]1/2 (9) 　　式中 ρ 、 σ 、e分別為隔層材料的密度、泊松比和楊氏模量，h是隔層厚度。任意吻合頻率fc與聲波入射角 θ 有關。在大多數房間中的聲場都接近于混響聲場，到達隔層的入射角從0°到90°都有可能，因此吻合頻率出現在從掠入射( θ=90°) 的fc0開始的一個頻率范圍，也就是說吻合效應使某一頻率范圍的隔聲效果變差。一般這一頻率范圍發生在中高頻。從質量定律知道，中高頻隔聲量較大，除了內阻尼很小的金屬板外，因吻合效應使中高頻隔聲量降低的現象，不會引起很大的麻煩。 　　雙層隔聲結構 　　根據質量定律，頻率降低一半，傳遞損失要降6db;而要提高隔聲效果時，質量增加一倍，傳遞損失增加6db。在這一定律支配下，若要地提高隔聲能力，單靠增加隔層的質量，例如增加墻的厚度，顯然不能行之有效，有時甚至是不可能的，如航空器上的隔聲結構。這時解決的途徑主要是采用雙層以至多層隔聲結構。 　　雙層隔聲結構，單位面積質量分別為m1、m2，中間空氣層厚度為l。雙層結構的傳遞損失可以進行理論計算，結果比較復雜，在不同頻率范圍可以得到不同的簡化表示，這里只作定性介紹。 　　兩個隔層與中間空氣層組成一個共振系統，共振頻率為fr(m的單位為kg/m2，l的單位為m)： 　　fr=60/√m1m2l/(m1 m2) (10) 　　在此共振頻率附近，隔聲效果大為降低。不過對于重墻來說，此頻率已低于可聞頻率范圍。例如m1為半磚墻250kg/m2，m2為一磚墻500kg/m2，空氣層厚度0?5m，這時共振頻率在7hz左右。 　　對于輕結構雙層隔聲，共振頻率可能落在可聞頻率范圍內，例如兩層鋁板分別為5?2kg/m2和2?6kg/m2，中間空氣層5cm，可計算出共振頻率約為200hz。這時應在兩板間填塞阻尼材料，以抑制板的振動。一般若用薄鋼板做雙層隔聲結構時，鋼板上都涂好阻尼層來抑制鋼板的振動。 　　在共振頻率fr以下，雙層隔聲的效果如同沒有空氣層的一層(m1 m2)的隔聲效果;在fr以上一段頻率范圍，雙層隔聲效果接近于兩個單層隔聲的傳遞損失之和;在更高的頻率，當空氣層厚度l為四分之一波長的奇數倍時，雙層隔聲效果相當于兩個單層的傳遞損失之和再加6db，l為波長的偶數倍時，雙層隔聲效果相當于兩個單層合在一起的傳遞損失再增加6db，在其它頻率，傳聲損失在這兩個值之間。所以在總體上，當頻率大于fr時，雙層隔聲結構地提高了隔聲效能。 　　一般雙層隔聲結構的兩層，不用相同厚度的同一種材料，以避免這兩層出現相同的吻合頻率。 　　在設計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 —— 固體的雙層結構，把兩層固體隔層由剛性構件相連，使兩個隔層的振動連在一起，隔聲量便大為降低。尤其是雙層輕結構隔聲，相互之間必須相互支撐或連接時，一定要用彈性構件支撐或懸吊，同時注意需要分割的兩個空間之間，不能有縫或孔相通。“漏氣”就要漏聲，這是隔聲的實際問題。