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聲學(xué)材料在塑料排水管道降噪中的應(yīng)用

文檔作者：宋文倩吳俊奇商新建文檔來源： 1．北京建筑大學(xué)環(huán)境與能源工程學(xué)院 2．東營市東營區(qū)住房和城鄉(xiāng)建設(shè)局		點(diǎn) 擊數(shù)：	更新時間： 2021年02月16日
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第30卷第1期
2014年3月
北京建筑工程學(xué)院學(xué)報
Journal of Beijing University of Civil Engineering and Architecture
VO1．3O NO．1
Mar．2014
文章編號：1004—6011(2014)01—0032—05
聲學(xué)材料在塑料排水管道降噪中的應(yīng)用
宋文倩 ， 吳俊奇 ， 商新建
(1．北京建筑大學(xué)環(huán)境與能源工程學(xué)院，北京 100044；2．東營市東營區(qū)住房和城鄉(xiāng)建設(shè)局，山東東營257091)
摘 要：通過管道包扎的方法研究聲學(xué)材料對塑料排水管道噪聲的控制，并根據(jù)6種聲學(xué)材料的
厚度、密度和面密度，分析比較它們在中低頻段、中高頻段和高頻段的降噪效果．可知在所選材料
中，靜音棉在中低頻段和中高頻段的降噪效果最好，等效A聲級分別降低了3．85 dB和6．89 dB；隔
聲氈在高頻段的降噪效果最好，等效A聲級降低了16．55 dB．在中低頻段和中高頻段，厚度是影響
聲學(xué)材料降噪效果的重要因素．在高頻段，厚度和密度對聲學(xué)材料的降噪效果都有很大的影響．
關(guān)鍵詞：塑料排水管；噪聲；聲學(xué)材料；等效A聲級
中圖分類號：Tu112．3 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A
Application of Acoustic M aterials in Plastic Draining
Piping Noise Reduction
Song Wenqian ， Wu Junqi ， Shang Xinjian
(1．School of Environment and Energy Engineering，Beijing University of Civil Engineering and Architecture，Beijing 1 00044
2．Dongying District Housing and Urban-Rural Construction Bureau，Shandong Dongying 25709 1)
Abstract：By means of pipe wrapping the control of the noise of plastic drain pipe to acoustic material is
researched．The effect of noise reduction in medium and low frequency，medium and high frequency and
high frequency is analysed based on the thickness，the density and surface density of each acoustic
materia1． In medium and low frequency and medium and high frequency，acoustic foam has the best
effect of noise reduction，and its equivalent consecutive sound level A reduced 3．85 dB and 6．89 dB
respectively；in high frequency，barrier mat has the best effect of noise reduction，and its equivalent
consecutive sound level A reduced 1 6．55 dB． In medium and low frequency and medium and high
frequency，thickness is a big factor affecting the noise reduction effect of acoustic materia1． In high
frequency，the noise reduction effect of acoustic material can be greatly influenced by the thickness and
density．
Key words：plastic drain pipe；noise；pipe wrapping；acoustic material；equivalent consecutive sound
1evel A
20世紀(jì)90年代后，施工方便、價格低廉的塑料
排水管被廣泛應(yīng)用? ．但塑料排水管道管壁薄，隔
聲效果較差，排水噪聲較大，直接影響了人們的生活
和工作 ．
對于既有建筑而言，更換或改造現(xiàn)有排水管
道來達(dá)到降噪的目的，不僅價格高，還會影響人們
的正常使用．采用在塑料排水管道外壁包扎聲學(xué)
材料的方法，既可以達(dá)到降噪的目的，又不會影響
收稿日期：2014—01—10
作者簡介：宋文倩(1987一)，女，碩士研究生，研究方向：建筑給排水理論與技術(shù)
第1期 宋文倩等：聲學(xué)材料在塑料排水管道降噪中的應(yīng)用 33
人們的生活和工作．本文通過管道包扎的方法，研
究聲學(xué)材料對塑料排水管道噪聲的控制并分析其
降噪機(jī)理．
1 測試方法、參數(shù)及測試材料
1．1 測試方法
本實(shí)驗(yàn)采用排水管道噪聲簡易評價方法進(jìn)行測
試．該系統(tǒng)由以下5部分組成：測試環(huán)境、聲源、試
樣、聲級計和信號處理系統(tǒng)．其中，聲源由信號發(fā)生
器、功率放大器和揚(yáng)聲器3部分組成．該系統(tǒng)設(shè)計
方案如圖1所示．
測試環(huán)境
圖1 排水管道簡易評價方法系統(tǒng)圖
在安靜的排水管道噪聲檢測室內(nèi)，由信號發(fā)生
器發(fā)出音頻信號，經(jīng)音頻放大器放大，放大后的音頻
信號再由揚(yáng)聲器轉(zhuǎn)化成聲波，聲波從聲源管的一端
進(jìn)入(聲源管的另一端密封)．將傳聲器放在距聲源
管中心I m處，并與聲源管高度相等，用三角支架固
定．包扎在聲源管上的聲學(xué)材料輻射出來的聲壓信
號會通過傳聲器轉(zhuǎn)化為電信號，并由配套的延長線
傳遞給聲級計．聲級計具有存儲功能，并可通過儲
存卡轉(zhuǎn)至電腦再進(jìn)行數(shù)據(jù)處理 ．
1．2 實(shí)驗(yàn)參數(shù)
1)儀器：實(shí)驗(yàn)使用NL一22型精密聲級計和
AWA1650型信號發(fā)生器進(jìn)行測試．
2)聲源：實(shí)驗(yàn)選用正弦信號作為聲源．
3)頻率范圍：實(shí)驗(yàn)的測試頻率范圍為100～
20 000 Hz ，并將所選頻率分為3個頻段：中低頻段
(100～500 Hz)、中高頻段(500～5 000 Hz)和高頻
段(5 000～20 000 Hz)．
4)計權(quán)聲級和等效聲級：本實(shí)驗(yàn)選擇聲級計中
的A計權(quán)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行測試 ．選用等效A聲級來評
價聲學(xué)材料的降噪效果．等效A聲級(L )按式
(1)計算。。 ：
Ll4 10lg。。( f‘10 。dt) (1)
式中：t ，t 為計算等效A聲級的起止時刻；L為測量
得到的t時刻的A聲級．
實(shí)驗(yàn)中塑料排水管道的噪聲測量是不連續(xù)的，
但每個頻率的測量時間間隔相等，因此等效A聲級
按式(2)計算 ：
， 1 、
10lg。。( Σ10 。) (2)
式中：Ⅳ為測量的A聲級總個數(shù)．
1．3 測試材料
實(shí)驗(yàn)選用PVC．U管作為聲源管，選用6種聲學(xué)
材料進(jìn)行測試：聚酯纖維、靜音棉、聚氨酯、橡塑、聚
乙烯和隔聲氈．每種聲學(xué)材料的性質(zhì)如表1所示．
表1 聲學(xué)材料性質(zhì)表
2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果
將所選6種聲學(xué)材料分別包扎在聲源管上進(jìn)行
測試，測試結(jié)果如表2所示．
3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析
3．1 聲學(xué)材料的A聲級降低量
為直觀分析6種聲學(xué)材料的降噪效果，將PVC．
U管的A聲級減去包扎聲學(xué)材料后PVC—U管的A
聲級，所得差值即為聲學(xué)材料對排水管道噪聲的A
聲級降低量(見表3)．
由表3可知，每種聲學(xué)材料包扎在聲源管外壁，
都可以對PVC．U管起到一定程度的降噪作用．它
們普遍在中低頻段的降噪效果不太明顯，在中高頻
段的降噪效果相對較好，而在高頻段具有良好的降
噪效果．
3．2 聲學(xué)材料的等效A聲級及其降低量
按式(2)計算PVC．U排水管和包扎聲學(xué)材料后
PVC．U排水管的等效A聲級．為直觀分析6種聲學(xué)
材料的降噪效果，將PVC—U管的等效A聲級減去包
34 北京建筑工程學(xué)院學(xué)報 2014年
表3 聲學(xué)材料A聲級降低量 dB
第1期 宋文倩等：聲學(xué)材料在塑料排水管道降噪中的應(yīng)用
扎聲學(xué)材料后PVC．U管的等效A聲級，所得差值即 學(xué)材料的等效A聲級降低的越多，降噪效果越好
為聲學(xué)材料對排水管道噪聲的降低量(見表4)．聲
表4 聲學(xué)材料在各頻段的等效A聲級及其降低量 dB
3．3 聲學(xué)材料的降噪效果分析
3．3．1 聲學(xué)材料在中低頻段和中高頻段的降噪
效果
由圖2可知，聲學(xué)材料是按厚度由大到小的順
序排列的，除了聚酯纖維外，其他聲學(xué)材料的等效A
聲級降低量是隨著厚度的減小而減小的．
圈聲學(xué)材料在中低頻段的等效A聲級降低量
口聲學(xué)材料在中高頻段的等效A聲級量
6．89
-2：
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圖2 聲學(xué)材料在中低頻段和中高頻段的
等效A聲級降低量對比圖
靜音棉在中低頻段和中高頻段的等效A聲級
分別降低了3．85 dB和6．89 dB，是所選材料中等效
A聲級降低量最大的．其厚度為2．8 cm，密度為
0．028 g／cm ，面密度為0．78 g／cm ．由于靜音棉的
厚度較大，所以靜音棉內(nèi)部有比其它聲學(xué)材料更多
的內(nèi)外相互連通的微小孔隙．當(dāng)PVC—U管輻射出
來的聲波入射到靜音棉上時，聲波可由孔隙進(jìn)人材
料內(nèi)部，引起孔隙中更多的空氣分子產(chǎn)生振動．而
空氣的黏滯阻力和空氣分子與孑L隙壁間的摩擦都可
導(dǎo)致聲能轉(zhuǎn)化為熱能，從而使靜音棉的聲能衰減量
比其它聲學(xué)材料大．因此，靜音棉在中低頻段和中
高頻段的降噪效果最好．
聚酯纖維在中低頻段和中高頻段的等效A聲
級分別降低了2．40 dB和5．52 dB，其厚度為3 cm，
是所選聲學(xué)材料中最厚的．但聚酯纖維的密度和面
密度都很小(分別為0．010 g／cm 和0．029 g／cm )．
因此，聚酯纖維的降噪效果并不是所選材料中最
好的．
3．3．2 聲學(xué)材料在高頻段的降噪效果
由圖3可知，在高頻段隔聲氈的降噪效果最好，
等效A聲級降低了16．55 dB，厚度為0．22 cm，密度
為1．846 g／cm ，面密度為0．406 g／era ．雖然隔聲氈
的厚度小，但其密度和面密度比其它聲學(xué)材料大的
多．密實(shí)的隔聲氈中的孔隙或縫隙很少，PVC—U管
輻射出來的聲波很難透過隔聲氈或被隔聲氈吸收，
多數(shù)聲波在隔聲氈上反射回來．因此，在高頻段隔
聲氈的降噪效果最好．
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堅(jiān)
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圖3 聲學(xué)材料在高頻段的等效A聲級降低量對比圖
在高頻段，靜音棉的等效A聲級降低量比聚乙
烯大1．45 dB，厚度是聚乙烯的1．87倍，兩者密度相
差不大(靜音棉和聚乙烯的密度分別為0．028 g／cm
和0．025 g／cm )．由于靜音棉的厚度大，內(nèi)部孔隙
多，聲能轉(zhuǎn)化為熱能而衰減的量比聚乙烯大．因此，
靜音棉的降噪效果比聚乙烯好．
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36 北京建筑工程學(xué)院學(xué)報
在高頻段，橡塑的等效A聲級降低量比聚乙烯
大3．74 dB，密度是聚乙烯的2．08倍，面密度是聚乙
烯的2．05倍，兩者的厚度相同(均為1．5 cm)．由于
橡塑的密度和面密度都大于聚乙烯，聲能的衰減量
比聚乙烯大．因此，在高頻段橡塑的降噪效果比聚
乙烯好．
4 結(jié)論
1)在PVC-U排水管外壁分別包扎的6種聲學(xué)
材料測試結(jié)果表明，在中低頻段的降噪效果不太明
顯，在中高頻段的降噪效果相對較好，在高頻段具有
良好的降噪效果．
2)靜音棉在中低頻段和中高頻段的降噪效果
最好，等效A聲級分別為62．19 dB和53．47 dB，等
效A聲級分別降低了3．85 dB和6．89 dB；隔音氈在
高頻段的降噪效果最好，其等效A聲級為31．34
dB，等效A聲級降低了16．55 dB．
3)在中低頻段和中高頻段，厚度是影響聲學(xué)材
料降噪效果的重要因素，厚度越大，降噪效果越好；
當(dāng)聲學(xué)材料厚度相同時，密度越大，降噪效果越好．
4)在高頻段，厚度和密度對聲學(xué)材料的降噪效
果都有很大的影響．對于密度很大的材料，即使厚
度相對較小，也具有很好的降噪效果．當(dāng)聲學(xué)材料
的密度相近時，厚度越大的材料，降噪效果越好．當(dāng)
聲學(xué)材料的厚度相同時，密度和面密度越大的材料，
降噪效果越好．
參考文獻(xiàn)：
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[責(zé)任編輯：佟啟巾]
(上接第20頁)
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[責(zé)任編輯：牛志霖]

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