声学材料对塑料排水管道噪声的控制及降噪机理

　　20世纪90年代后，施土方便、价格低廉的塑料排水管被广泛应用。但塑料排水管道管壁薄，隔声效果较差，排水噪声较大，直接影响了人们的生活和土作。

　　对十既有建筑而言，更换或改造现有排水管道来达到降噪的目的，不仅价格高，还会影响人们的正常使用。采用在塑料排水管道外壁包扎声学材料的方法，既可以达到降噪的目的，又不会影响人们的生活和土作。本文通过管道包扎的方法，研究声学材料对塑料排水管道噪声的控制并分析其降噪机理。

　　1 测试方法、参数及测试材料

　　1.1 测试方法

　　本实验采用排水管道噪声简易评价方法进行测试。该系统由以下s部分组成:测试环境、声源、试样、声级计和信号处理系统。其中，声源由信号发生器、功率放大器和扬声器3部分组成。该系统设计方案如图1所示。

　　在安静的排水管道噪声检测室内，由信号发生器发出音频信号，经音频放大器放大，放大后的音频信号再由扬声器转化成声波，声波从声源管的一端进入(声源管的另一端密封)。将传声器放在距声源管中心1m处，并与声源管高度相等，用三角支架固定。包扎在声源管上的声学材料辐射出来的声压信号会通过传声器转化为电信号，并由配套的延长线传递给声级计。声级计具有存储功能，并可通过储存片转至电脑再进行数据处理。

　　1.2 实验参数

　　1)仪器:实验使用NL2型精密声级计和AWA1650型信号发生器进行测试。

　　2)声源:实验选用正弦信号作为声源。

　　3)频率范围:实验的测试频率范围为10020 000 Hz，并将所选频率分为3个频段:中低频段(100-500Hz)、中高频段(500一5000Hz)和高频段(5000一20000Hz)。

　　4)训一权声级和等效声级:本实验选择声级计中的A计权网络进行测试。选用等效A声级来评价声学材料的降噪效果·等效A声级(LAeq)按式}1)计算。

　　式中:t,t2为计算等效A声级的起止时一刻;;L为测量得到的t时一刻的A声级。

　　实验中塑料排水管道的噪声测量是不连续的，但每个频率的测量时一间间隔相等，因此等效A声级按式(2)计算:。、式中:N为测量的A声级总个数。

　　1.3 测试材料

　　实验选用PVC-J管作为声源管，选用6种声学材料进行测试:聚a纤维、静音棉、聚氨酷、橡塑、聚乙烯和隔声毡。每种声学材料的性质如表1所示。

　　2 实验结果

　　将所选6种声学材料分别包扎在声源管上进行测试，测试结果如表2所示。

　　3 实验结果分析

　　3.1 声学材料的A声级降低量

　　为直观分析6种声学材料的降噪效果，将PVC-J-U管的A声级减去包扎声学材料后PVC-J管的A声级，所得差值即为声学材料对排水管道噪声的A声级降低量(见表3)。

　　由表3可知，每种声学材料包扎在声源管外壁，都可以对PVC-J管起到一定程度的降噪作用。它们普遍在中低频段的降噪效果不太明显，在中高频段的降噪效果相对较好，而在高频段具有良好的降噪效果。

　　3.2 声学材料的等效A声级及其降低量

　　按式(2)计算PVC-J排水管和包扎声学材料后PVC-J排水管的等效A声级。为直观分析6种声学材料的降噪效果，将PVC-J管的等效A声级减去包。

　　3.3 声学材料的降噪效果分析

　　3.3.1 声学材料在中低频段和中高频段的降噪效果

　　由图2可知，声学材料是按厚度由大到小的顺序排列的，除了聚酷纤维外，其他声学材料的等效A声级降低量是随着厚度的减小而减小的。

　　静音棉在中低频段和中高频段的等效A声级分别降低了3.85dB和6.89dB，是所选材料中等效A声级降低量最大的。其厚度为2.8cm，密度为0.028g/c亩，面密度为0.78g/cmz。由十静音棉的厚度较大，所以静音棉内部有比其它声学材料更多的内外相互连通的微小孔隙。当PVC-J-U管辐射出来的声波入射到静音棉上时一，声波可由孔隙进入材料内部，引起孔隙中更多的空气分子产生振动。而空气的滞阻力和空气分子与孔隙壁间的摩擦都可导致声能转化为热能，从而使静音棉的声能衰减量比其它声学材料大。因此，静音棉在中低频段和中高频段的降噪效果最好。

　　聚酷纤维在中低频段和中高频段的等效A声级分别降低了2.40dB和5.52dB，其厚度为3cm是所选声学材料中最厚的。但聚酷纤维的密度和面密度都很小(分别为0.010g/cm3和0.029g/cmz)。

　　因此，聚酷纤维的降噪效果并不是所选材料中最好的。

　　3.3.2 声学材料在高频段的降噪效果

　　由图3可知，在高频段隔声毡的降噪效果最好，等效A声级降低了16.55dB ,厚度为0.22cm，密度为1.846g/cm3，面密度为0.406g/cmZ。虽然隔声毡的厚度小，但其密度和面密度比其它声学材料大的多。密实的隔声毡中的孔隙或缝隙很少，PVC-J}J管辐射出来的声波很难透过隔声毡或被隔声毡吸收，多数声波在隔声毡上反射回来。因此，在高频段隔声毡的降噪效果最好。

　　在高频段，静音棉的等效A声级降低量比聚乙烯大1.45dB,厚度是聚乙烯的1.87倍，两者一密度相差不大(静音棉和聚乙烯的密度分别为0.028g/c亩和0.025g/cm3)。由十静音棉的厚度大，内部孔隙多，声能转化为热能而衰减的量比聚乙烯大。因此，静音棉的降噪效果比聚乙烯好。

　　在高频段，橡塑的等效A声级降低量比聚乙烯大3.74dB，密度是聚乙烯的2.08倍，面密度是聚乙烯的2.OS倍，两者一的厚度相同(均为1.5cm)。由十橡塑的密度和面密度都大十聚乙烯，声能的衰减量比聚乙烯大。因此，在高频段橡塑的降噪效果比聚乙烯好。

　　果都有很大的影响。对十密度很大的材料，即使厚度相对较小，也具有很好的降噪效果。当声学材料的密度相近时一，厚度越大的材料，降噪效果越好。当声学材料的厚度相同时一，密度和面密度越大的材料，降噪效果越好。

　　4 结论

　　1)在PVC-J排水管外壁分别包扎的6种声学材料测试结果表明，在中低频段的降噪效果不太明显，在中高频段的降噪效果相对较好，在高频段具有良好的降噪效果。

　　2)静音棉在中低频段和中高频段的降噪效果最好，等效A声级分别为62.19dB和53.47dB ,等效A声级分别降低了3.85dB和6.89dB;隔音毡在高频段的降噪效果最好，其等效A声级为31.34dB,等效A声级降低了16.55dB。

　　3)在中低频段和中高频段，厚度是影响声学材料降噪效果的重要因素，厚度越大，降噪效果越好;当声学材料厚度相同时一，密度越大，降噪效果越好。

　　4)在高频段，厚度和密度对声学材料的降噪效。

　　参考文献:.
　　[1]马海民，侯均建.筑排水管材的选择与应用.中国科技信息,zoos (7>:24。
　　[2]吴俊奇，李颖娜，秦纪伟，等铸铁排水管与硬聚氯乙烯排水管噪声的研究[M]给水排水,2008,34(12):91一94.
　　[3]张越.排水管道噪声简易评价方法及包扎降噪研究[D]北京:北京建筑人学,2012.
　　[4]BSEN 143666-2004Laboratory measurement of noisefrom waste water installations[S].
　　[5]周新祥.噪声控制技术及其新进展[M]北京:冶金工业出版社,2007:31-36.
　　[6]马大猷.噪声与振动控制工程手册[M]北京:机械工业出版社,2002:728-729.
　　[7]王佐民.噪声与振动测量[M]北京:科学出版社,2009:88一89。