一、吸音原理

吸(xi)音(yin)是(shi)指(zhi)吸(xi)收音(yin)的能(neng)(neng)量(liang)，亦即(ji)音(yin)能(neng)(neng)變為(wei)(wei)熱(re)(re)能(neng)(neng)而消失。吸(xi)音(yin)板材料(liao)與結構轉(zhuan)換入射音(yin)能(neng)(neng)為(wei)(wei)熱(re)(re)能(neng)(neng)，由(you)于(yu)音(yin)波所(suo)具有之能(neng)(neng)量(liang)極(ji)小(xiao)(xiao)，所(suo)轉(zhuan)換的熱(re)(re)能(neng)(neng)極(ji)小(xiao)(xiao)，能(neng)(neng)量(liang)轉(zhuan)換為(wei)(wei)熱(re)(re)能(neng)(neng)損失包含二個機構：（1）黏滯(zhi)流動損失 及（2）內部摩擦。

1.黏滯(zhi)流動(dong)損(sun)失(shi)：有效之吸(xi)音(yin)(yin)材料結構系(xi)含(han)有很多互相連接的孔(kong)隙(xi)，音(yin)(yin)波(bo)傳入孔(kong)隙(xi)內(nei)時，音(yin)(yin)波(bo)之空氣(qi)分子(zi)速(su)度(du)與(yu)孔(kong)隙(xi)內(nei)之吸(xi)音(yin)(yin)材料造成(cheng)相對速(su)度(du)，因此在孔(kong)隙(xi)內(nei)吸(xi)音(yin)(yin)材料表面產生邊界層損(sun)失(shi)。

2.內部(bu)(bu)(bu)摩擦(ca)：部(bu)(bu)(bu)分吸音材(cai)料(liao)具(ju)有彈性的(de)(de)纖維狀(zhuang)結(jie)構(gou)(gou)或彈性的(de)(de)多孔(kong)性結(jie)構(gou)(gou)，由于音波(bo)的(de)(de)傳入(ru)而造(zao)成(cheng)纖維狀(zhuang)結(jie)構(gou)(gou)被壓縮、彈回(hui)，或造(zao)成(cheng)多孔(kong)性結(jie)構(gou)(gou)的(de)(de)伸縮、松緊，因此在這些(xie)結(jie)構(gou)(gou)內，能量(liang)的(de)(de)損失(shi)除了黏滯(zhi)流(liu)動損失(shi)外(wai)，尚含有吸音材(cai)料(liao)本身(shen)內部(bu)(bu)(bu)摩擦(ca)損失(shi)。吸音材(cai)料(liao)之特性廣泛決定于孔(kong)隙(xi)的(de)(de)大小、孔(kong)隙(xi)互相連(lian)接程度、材(cai)料(liao)厚(hou)度等。

                      

吸音能力(li)大的材料(liao)則稱為吸音材料(liao)。

吸(xi)音(yin)系數(shu)α的(de)(de)定義：吸(xi)音(yin)材料之(zhi)作用多(duo)(duo)為(wei)將聲(sheng)音(yin)能(neng)(neng)量予以吸(xi)收(shou)，減少(shao)其反射、折(zhe)射，故(gu)一(yi)(yi)(yi)(yi)般吸(xi)音(yin)材料為(wei)多(duo)(duo)孔性物(wu)質(孔隙度(du)大)，主要乃利用其表(biao)面多(duo)(duo)孔之(zhi)特性，使音(yin)波(bo)(bo)進(jin)入后，能(neng)(neng)在各孔隙內(nei)形成較多(duo)(duo)次(ci)的(de)(de)折(zhe)射、反射將能(neng)(neng)量相互抵消，以減少(shao)離開(kai)材質表(biao)面的(de)(de)能(neng)(neng)量，而達降(jiang)音(yin)之(zhi)效果。聲(sheng)波(bo)(bo)在傳播過程中遇到各種(zhong)材料時，一(yi)(yi)(yi)(yi)部(bu)(bu)(bu)份音(yin)能(neng)(neng)被(bei)反射，一(yi)(yi)(yi)(yi)部(bu)(bu)(bu)份音(yin)能(neng)(neng)進(jin)入到材料內(nei)部(bu)(bu)(bu)被(bei)吸(xi)收(shou)，還(huan)有很少(shao)一(yi)(yi)(yi)(yi)部(bu)(bu)(bu)分音(yin)能(neng)(neng)透射到材料另(ling)一(yi)(yi)(yi)(yi)側。我(wo)們常(chang)將Ii(w/m2)入射波(bo)(bo)強度(du)，Ir(w/m2)反射波(bo)(bo)的(de)(de)強度(du)之(zhi)比值稱為(wei)吸(xi)音(yin)系數(shu)，記為(wei)α，即：，式(shi)中R稱為(wei)反射率，

多(duo)孔性吸(xi)(xi)音(yin)(yin)(yin)材(cai)料(liao)之(zhi)(zhi)特性是以(yi)吸(xi)(xi)音(yin)(yin)(yin)α系(xi)(xi)(xi)數(率(lv))來(lai)表(biao)(biao)示，α吸(xi)(xi)音(yin)(yin)(yin)系(xi)(xi)(xi)數愈(yu)大表(biao)(biao)示吸(xi)(xi)音(yin)(yin)(yin)效果愈(yu)好，吸(xi)(xi)音(yin)(yin)(yin)系(xi)(xi)(xi)數α的值在0~1之(zhi)(zhi)間。當α= 0時，表(biao)(biao)示音(yin)(yin)(yin)能全部反射(she)，材(cai)料(liao)不吸(xi)(xi)音(yin)(yin)(yin)；α= 1時表(biao)(biao)示材(cai)料(liao)吸(xi)(xi)收全部音(yin)(yin)(yin)能，沒有反射(she)。吸(xi)(xi)音(yin)(yin)(yin)系(xi)(xi)(xi)數α的值愈(yu)大，表(biao)(biao)明材(cai)料(liao)(或結構)的吸(xi)(xi)音(yin)(yin)(yin)性能愈(yu)好。一(yi)般α在0.2以(yi)上(shang)(shang)的材(cai)料(liao)被稱為吸(xi)(xi)音(yin)(yin)(yin)材(cai)料(liao)，α在0.5以(yi)上(shang)(shang)的材(cai)料(liao)就(jiu)是理(li)想的吸(xi)(xi)音(yin)(yin)(yin)材(cai)料(liao)。

1、多孔吸(xi)音材料的吸(xi)音原理

多孔(kong)材(cai)(cai)料(liao)一(yi)直是主要的(de)吸(xi)音(yin)(yin)材(cai)(cai)料(liao)，有(you)玻(bo)璃棉、礦渣棉、無機纖維(wei)、合(he)成(cheng)高分(fen)子材(cai)(cai)料(liao)等，把玻(bo)璃纖維(wei)等作成(cheng)棉狀，成(cheng)形(xing)為板(ban)狀的(de)玻(bo)璃棉、巖棉等高分(fen)子物質發泡(pao)(pao)(pao)(pao)物中，氣(qi)泡(pao)(pao)(pao)(pao)互連(lian)的(de)連(lian)續(xu)氣(qi)泡(pao)(pao)(pao)(pao)材(cai)(cai)等稱為多孔(kong)質吸(xi)音(yin)(yin)材(cai)(cai)料(liao)，在這些材(cai)(cai)料(liao)中，氣(qi)泡(pao)(pao)(pao)(pao)的(de)狀態有(you)兩種(zhong)(zhong)；一(yi)種(zhong)(zhong)是大部(bu)分(fen)氣(qi)泡(pao)(pao)(pao)(pao)成(cheng)為單個閉(bi)合(he)的(de)孤立氣(qi)泡(pao)(pao)(pao)(pao)，沒有(you)通氣(qi)性能(neng)；另一(yi)種(zhong)(zhong)氣(qi)泡(pao)(pao)(pao)(pao)相互連(lian)接(jie)成(cheng)為連(lian)續(xu)氣(qi)泡(pao)(pao)(pao)(pao)，噪音(yin)(yin)控制中所用(yong)的(de)吸(xi)音(yin)(yin)材(cai)(cai)料(liao)，是指有(you)連(lian)續(xu)氣(qi)泡(pao)(pao)(pao)(pao)的(de)材(cai)(cai)料(liao)，而(er)多孔(kong)質吸(xi)音(yin)(yin)材(cai)(cai)料(liao)為最廣(guang)用(yong)的(de)代表性吸(xi)音(yin)(yin)材(cai)(cai)料(liao)。

2、開(kai)孔板共(gong)振吸音(yin)(板模振動吸音(yin))結構的吸音(yin)原理

薄的板(ban)材如鋼板(ban)、鋁(lv)板(ban)、膠合板(ban)、塑料板(ban)、草紙棉線、石(shi)膏板(ban)等按一定(ding)的孔(kong)(kong)徑和穿孔(kong)(kong)率，在背后留下一定(ding)厚度的空氣層(ceng)，就構成(cheng)開孔(kong)(kong)板(ban)共(gong)振吸音)結構。

薄的板狀材(cai)料或膜(mo)(mo)狀材(cai)料，如合板、石膏(gao)板、甘蔗(zhe)板、鉆泥板或帆(fan)布等，藉(jie)由音(yin)(yin)能量(liang)入射至(zhi)材(cai)料，引(yin)起板或膜(mo)(mo)的振動，消耗能量(liang)而吸(xi)音(yin)(yin)。其吸(xi)音(yin)(yin)特性以低頻音(yin)(yin)為主，對高(gao)頻音(yin)(yin)的吸(xi)音(yin)(yin)則必須仰(yang)賴與多孔質型的材(cai)料合用才有效果(guo)。

目前(qian)廣泛使用(yong)的(de)微開(kai)孔(kong)板(ban)吸音(yin)結(jie)構的(de)吸音(yin)原理(li)也屬于(yu)這種(zhong)類型(xing)。

3、薄板(ban)(ban)（板(ban)(ban)狀）共振吸(xi)(xi)音(yin)結(jie)構(gou)的吸(xi)(xi)音(yin)原理

將薄(bo)的(de)(de)塑料(liao)板、金屬或膠合(he)板等材料(liao)的(de)(de)周邊固(gu)定在框(kuang)架(jia)(龍(long)骨)上，并將框(kuang)架(jia)與(yu)剛性(xing)板壁(bi)相結合(he)，這種由薄(bo)板與(yu)板后的(de)(de)空氣層構成的(de)(de)系(xi)統稱為薄(bo)板共振吸音結構。

當聲(sheng)波(bo)入射到薄板上時，將激起(qi)板面振動，使板發生彎曲變形，由于(yu)板和固定(ding)支點(dian)之間的摩(mo)擦，以及板本身的內阻尼，做一(yi)部分聲(sheng)能(neng)轉化為熱能(neng)損耗，聲(sheng)波(bo)得到衰(shuai)減。

此(ci)(ci)種構(gou)造(zao)是板(ban)的質(zhi)量、背后(hou)空氣(qi)層、關(guan)連(lian)板(ban)剛性的彈簧組(zu)成振動系，有(you)共(gong)(gong)(gong)(gong)(gong)鳴(ming)周(zhou)波(bo)數。此(ci)(ci)共(gong)(gong)(gong)(gong)(gong)鳴(ming)周(zhou)波(bo)數也關(guan)連(lian)板(ban)的安(an)裝(zhuang)方法，安(an)裝(zhuang)部的構(gou)造(zao)等，通(tong)常無(wu)法簡(jian)單求得，若有(you)周(zhou)波(bo)數與此(ci)(ci)一(yi)致的音(yin)入射，板(ban)會引(yin)起共(gong)(gong)(gong)(gong)(gong)鳴(ming)振動，其振動顯著(zhu)增大(da)，此(ci)(ci)周(zhou)波(bo)數附(fu)近的能量損(sun)失增大(da)，亦即與開孔板(ban)構(gou)造(zao)同(tong)樣(yang)，藉共(gong)(gong)(gong)(gong)(gong)鳴(ming)吸(xi)收(shou)使音(yin)被吸(xi)收(shou)。當入射聲(sheng)波(bo)頻(pin)率(lv)與薄板(ban)共(gong)(gong)(gong)(gong)(gong)振(共(gong)(gong)(gong)(gong)(gong)鳴(ming))吸(xi)音(yin)結(jie)構(gou)的固有(you)頻(pin)率(lv)一(yi)致時，產生共(gong)(gong)(gong)(gong)(gong)振(共(gong)(gong)(gong)(gong)(gong)鳴(ming))，消耗聲(sheng)能最大(da)。

設計者在使用(yong)(yong)上，活用(yong)(yong)三種材(cai)(cai)料(liao)之(zhi)特(te)性(xing)，可(ke)達到理想的(de)(de)吸音目(mu)的(de)(de)；對于(yu)高頻(pin)音使用(yong)(yong)多孔(kong)質型的(de)(de)材(cai)(cai)料(liao)，若對象頻(pin)率(lv)中某頻(pin)率(lv)特(te)別突出，則(ze)使用(yong)(yong)共鳴吸音楔(xie)型材(cai)(cai)料(liao)或(huo)開孔(kong)板(ban)，而低頻(pin)率(lv)的(de)(de)聲音應使用(yong)(yong)板(ban)模振動(dong)型材(cai)(cai)料(liao)。

吸音(yin)材料最(zui)常用(yong)多(duo)孔(kong)性(xing)吸音(yin)材料，有時也(ye)可選(xuan)用(yong)柔(rou)性(xing)材料及膜狀材料等(deng)。在工程(cheng)中，我們(men)還常將(jiang)多(duo)孔(kong)性(xing)吸音(yin)材枓做成各種幾何形狀來(lai)使用(yong)，吸音(yin)材料依(yi)吸音(yin)機構分為(wei)若干種類。