一、吸音原理

吸音(yin)是指吸收音(yin)的能(neng)(neng)量(liang)(liang)，亦即(ji)音(yin)能(neng)(neng)變(bian)為熱能(neng)(neng)而消失(shi)。吸音(yin)板材料與結構轉換(huan)入射音(yin)能(neng)(neng)為熱能(neng)(neng)，由于音(yin)波所具(ju)有之能(neng)(neng)量(liang)(liang)極(ji)小，所轉換(huan)的熱能(neng)(neng)極(ji)小，能(neng)(neng)量(liang)(liang)轉換(huan)為熱能(neng)(neng)損失(shi)包含二個機構：（1）黏滯流動(dong)損失(shi) 及（2）內(nei)部摩擦。

1.黏滯(zhi)流動(dong)損失(shi)：有效之(zhi)吸音(yin)材(cai)料結(jie)構系含有很多互相連(lian)接的孔隙(xi)，音(yin)波傳入孔隙(xi)內時(shi)，音(yin)波之(zhi)空氣分(fen)子(zi)速(su)(su)度與孔隙(xi)內之(zhi)吸音(yin)材(cai)料造(zao)成相對速(su)(su)度，因此在孔隙(xi)內吸音(yin)材(cai)料表面產(chan)生邊界層損失(shi)。

2.內(nei)部摩(mo)擦(ca)：部分吸(xi)音(yin)(yin)材(cai)料(liao)具有彈性(xing)(xing)的纖(xian)維狀(zhuang)結構(gou)(gou)或彈性(xing)(xing)的多(duo)孔性(xing)(xing)結構(gou)(gou)，由于音(yin)(yin)波的傳入而造成(cheng)纖(xian)維狀(zhuang)結構(gou)(gou)被(bei)壓縮、彈回，或造成(cheng)多(duo)孔性(xing)(xing)結構(gou)(gou)的伸縮、松緊，因此在這些結構(gou)(gou)內(nei)，能(neng)量的損(sun)(sun)失(shi)除(chu)了黏滯流動損(sun)(sun)失(shi)外，尚含有吸(xi)音(yin)(yin)材(cai)料(liao)本身內(nei)部摩(mo)擦(ca)損(sun)(sun)失(shi)。吸(xi)音(yin)(yin)材(cai)料(liao)之特性(xing)(xing)廣泛決定(ding)于孔隙的大小、孔隙互相連接程(cheng)度(du)、材(cai)料(liao)厚度(du)等。

                      

吸音(yin)能力(li)大(da)的(de)材料則(ze)稱為吸音(yin)材料。

吸(xi)音(yin)(yin)系(xi)數α的(de)定義：吸(xi)音(yin)(yin)材料之作(zuo)用(yong)多(duo)為(wei)(wei)(wei)將聲音(yin)(yin)能(neng)(neng)量(liang)予以吸(xi)收，減少其反射(she)(she)、折射(she)(she)，故(gu)一(yi)(yi)般吸(xi)音(yin)(yin)材料為(wei)(wei)(wei)多(duo)孔(kong)性(xing)物(wu)質(孔(kong)隙(xi)度大)，主要乃利用(yong)其表(biao)面多(duo)孔(kong)之特性(xing)，使音(yin)(yin)波(bo)進(jin)入后，能(neng)(neng)在各孔(kong)隙(xi)內(nei)形成較多(duo)次的(de)折射(she)(she)、反射(she)(she)將能(neng)(neng)量(liang)相(xiang)互(hu)抵消，以減少離開材質表(biao)面的(de)能(neng)(neng)量(liang)，而達降(jiang)音(yin)(yin)之效果。聲波(bo)在傳播過程中(zhong)遇到各種材料時，一(yi)(yi)部(bu)份音(yin)(yin)能(neng)(neng)被反射(she)(she)，一(yi)(yi)部(bu)份音(yin)(yin)能(neng)(neng)進(jin)入到材料內(nei)部(bu)被吸(xi)收，還(huan)有很少一(yi)(yi)部(bu)分音(yin)(yin)能(neng)(neng)透射(she)(she)到材料另一(yi)(yi)側。我(wo)們(men)常將Ii(w/m2)入射(she)(she)波(bo)強度，Ir(w/m2)反射(she)(she)波(bo)的(de)強度之比值稱為(wei)(wei)(wei)吸(xi)音(yin)(yin)系(xi)數，記為(wei)(wei)(wei)α，即：，式中(zhong)R稱為(wei)(wei)(wei)反射(she)(she)率，

多孔性(xing)吸(xi)(xi)音(yin)(yin)(yin)材(cai)料之(zhi)特性(xing)是以(yi)(yi)(yi)吸(xi)(xi)音(yin)(yin)(yin)α系(xi)數(率(lv))來表示(shi)，α吸(xi)(xi)音(yin)(yin)(yin)系(xi)數愈(yu)大表示(shi)吸(xi)(xi)音(yin)(yin)(yin)效果愈(yu)好(hao)，吸(xi)(xi)音(yin)(yin)(yin)系(xi)數α的值在0~1之(zhi)間。當(dang)α= 0時(shi)(shi)，表示(shi)音(yin)(yin)(yin)能全部反射，材(cai)料不吸(xi)(xi)音(yin)(yin)(yin)；α= 1時(shi)(shi)表示(shi)材(cai)料吸(xi)(xi)收全部音(yin)(yin)(yin)能，沒有反射。吸(xi)(xi)音(yin)(yin)(yin)系(xi)數α的值愈(yu)大，表明(ming)材(cai)料(或(huo)結構)的吸(xi)(xi)音(yin)(yin)(yin)性(xing)能愈(yu)好(hao)。一般(ban)α在0.2以(yi)(yi)(yi)上(shang)的材(cai)料被稱為(wei)吸(xi)(xi)音(yin)(yin)(yin)材(cai)料，α在0.5以(yi)(yi)(yi)上(shang)的材(cai)料就是理想的吸(xi)(xi)音(yin)(yin)(yin)材(cai)料。

1、多孔吸(xi)音材料的(de)吸(xi)音原理

多(duo)孔(kong)材(cai)(cai)(cai)(cai)料(liao)(liao)(liao)一(yi)直是主要(yao)的(de)(de)(de)吸(xi)音(yin)(yin)(yin)材(cai)(cai)(cai)(cai)料(liao)(liao)(liao)，有(you)玻(bo)璃棉(mian)、礦渣(zha)棉(mian)、無機纖維、合成(cheng)(cheng)高(gao)分子材(cai)(cai)(cai)(cai)料(liao)(liao)(liao)等(deng)(deng)，把玻(bo)璃纖維等(deng)(deng)作(zuo)成(cheng)(cheng)棉(mian)狀(zhuang)，成(cheng)(cheng)形為(wei)板狀(zhuang)的(de)(de)(de)玻(bo)璃棉(mian)、巖棉(mian)等(deng)(deng)高(gao)分子物質(zhi)發(fa)泡(pao)物中，氣(qi)(qi)泡(pao)互連(lian)的(de)(de)(de)連(lian)續(xu)氣(qi)(qi)泡(pao)材(cai)(cai)(cai)(cai)等(deng)(deng)稱為(wei)多(duo)孔(kong)質(zhi)吸(xi)音(yin)(yin)(yin)材(cai)(cai)(cai)(cai)料(liao)(liao)(liao)，在(zai)這些(xie)材(cai)(cai)(cai)(cai)料(liao)(liao)(liao)中，氣(qi)(qi)泡(pao)的(de)(de)(de)狀(zhuang)態有(you)兩種；一(yi)種是大部分氣(qi)(qi)泡(pao)成(cheng)(cheng)為(wei)單個閉合的(de)(de)(de)孤立氣(qi)(qi)泡(pao)，沒有(you)通氣(qi)(qi)性能(neng)；另一(yi)種氣(qi)(qi)泡(pao)相互連(lian)接成(cheng)(cheng)為(wei)連(lian)續(xu)氣(qi)(qi)泡(pao)，噪(zao)音(yin)(yin)(yin)控制中所(suo)用(yong)的(de)(de)(de)吸(xi)音(yin)(yin)(yin)材(cai)(cai)(cai)(cai)料(liao)(liao)(liao)，是指有(you)連(lian)續(xu)氣(qi)(qi)泡(pao)的(de)(de)(de)材(cai)(cai)(cai)(cai)料(liao)(liao)(liao)，而多(duo)孔(kong)質(zhi)吸(xi)音(yin)(yin)(yin)材(cai)(cai)(cai)(cai)料(liao)(liao)(liao)為(wei)最廣用(yong)的(de)(de)(de)代表(biao)性吸(xi)音(yin)(yin)(yin)材(cai)(cai)(cai)(cai)料(liao)(liao)(liao)。

2、開孔(kong)板共振吸(xi)(xi)音(板模(mo)振動吸(xi)(xi)音)結構的吸(xi)(xi)音原理

薄(bo)的(de)板(ban)材如鋼板(ban)、鋁板(ban)、膠合板(ban)、塑料板(ban)、草紙棉線、石膏板(ban)等按一定(ding)的(de)孔(kong)徑和穿孔(kong)率，在背后留下(xia)一定(ding)厚度(du)的(de)空氣層(ceng)，就構(gou)成開孔(kong)板(ban)共振吸音)結(jie)構(gou)。

薄的板(ban)(ban)(ban)狀(zhuang)(zhuang)材料(liao)或膜(mo)狀(zhuang)(zhuang)材料(liao)，如(ru)合板(ban)(ban)(ban)、石膏板(ban)(ban)(ban)、甘蔗(zhe)板(ban)(ban)(ban)、鉆泥板(ban)(ban)(ban)或帆布(bu)等，藉由音(yin)能量入射至(zhi)材料(liao)，引起板(ban)(ban)(ban)或膜(mo)的振動，消耗(hao)能量而吸音(yin)。其吸音(yin)特性以低(di)頻音(yin)為主，對高頻音(yin)的吸音(yin)則必須仰(yang)賴(lai)與(yu)多(duo)孔質型的材料(liao)合用(yong)才有(you)效(xiao)果。

目前廣泛使用的(de)微開(kai)孔(kong)板吸音(yin)結構(gou)的(de)吸音(yin)原理也(ye)屬于(yu)這種(zhong)類型。

3、薄板（板狀）共(gong)振(zhen)吸音結構的吸音原理

將薄(bo)的(de)塑料板、金屬或膠合板等材(cai)料的(de)周邊固定在框架(龍骨)上，并將框架與(yu)(yu)剛性板壁相結(jie)合，這種由薄(bo)板與(yu)(yu)板后(hou)的(de)空氣層構成的(de)系(xi)統稱為薄(bo)板共(gong)振(zhen)吸音結(jie)構。

當聲(sheng)波入射到薄板(ban)(ban)(ban)上時，將激(ji)起(qi)板(ban)(ban)(ban)面振(zhen)動(dong)，使板(ban)(ban)(ban)發生彎曲變(bian)形，由于板(ban)(ban)(ban)和固定支點之間的摩擦，以及板(ban)(ban)(ban)本身的內阻(zu)尼，做一部分聲(sheng)能轉化為熱能損耗，聲(sheng)波得到衰(shuai)減。

此(ci)種構造(zao)是(shi)板的(de)質(zhi)量、背后空氣層、關(guan)連板剛(gang)性的(de)彈(dan)簧組成振動(dong)系，有(you)共(gong)(gong)(gong)鳴(ming)周(zhou)(zhou)波數(shu)。此(ci)共(gong)(gong)(gong)鳴(ming)周(zhou)(zhou)波數(shu)也關(guan)連板的(de)安(an)裝(zhuang)方法，安(an)裝(zhuang)部的(de)構造(zao)等，通常無法簡(jian)單求(qiu)得，若有(you)周(zhou)(zhou)波數(shu)與此(ci)一致的(de)音(yin)(yin)入射(she)，板會引起共(gong)(gong)(gong)鳴(ming)振動(dong)，其振動(dong)顯著(zhu)增(zeng)大，此(ci)周(zhou)(zhou)波數(shu)附(fu)近的(de)能量損失增(zeng)大，亦即(ji)與開(kai)孔(kong)板構造(zao)同樣，藉共(gong)(gong)(gong)鳴(ming)吸(xi)(xi)收使音(yin)(yin)被吸(xi)(xi)收。當入射(she)聲波頻(pin)率(lv)與薄板共(gong)(gong)(gong)振(共(gong)(gong)(gong)鳴(ming))吸(xi)(xi)音(yin)(yin)結構的(de)固有(you)頻(pin)率(lv)一致時，產生共(gong)(gong)(gong)振(共(gong)(gong)(gong)鳴(ming))，消耗聲能最大。

設計者在使(shi)用上，活(huo)用三種材料(liao)(liao)之特性(xing)，可達到理想的(de)吸(xi)音(yin)目的(de)；對于高(gao)頻(pin)(pin)音(yin)使(shi)用多孔質型(xing)的(de)材料(liao)(liao)，若對象頻(pin)(pin)率中某(mou)頻(pin)(pin)率特別突出，則使(shi)用共鳴吸(xi)音(yin)楔型(xing)材料(liao)(liao)或開(kai)孔板，而低頻(pin)(pin)率的(de)聲音(yin)應使(shi)用板模振動型(xing)材料(liao)(liao)。

吸(xi)音(yin)材(cai)料最(zui)常(chang)用(yong)多(duo)孔性(xing)吸(xi)音(yin)材(cai)料，有時也可(ke)選用(yong)柔性(xing)材(cai)料及膜狀材(cai)料等。在工程(cheng)中，我們還常(chang)將多(duo)孔性(xing)吸(xi)音(yin)材(cai)枓做成各種幾何(he)形狀來(lai)使用(yong)，吸(xi)音(yin)材(cai)料依(yi)吸(xi)音(yin)機構(gou)分為若干種類。