1引言

噪音作为一种公害性污染，对工作、生活都有一定的危害。噪声通过听觉器官作用于大脑中枢神经系统，以致影响到全身各个器官。生活中很多场所都存在着噪音，目前国内外降噪技术运用主要分布在汽刹、船舶、道路建设等领域，尽管国内讲究法治，在公共场合制定相关的法律法规，规定在公共场合制造的噪音不可以超过某一个分贝，不同的场合对于分贝的控制不同，争取在源头上消除噪音。然而，商场、户外场所和文娱场所等公共场合的喧闹声，始终难以消除。恰巧这也是高强度噪声的主要来源之一。为此我们聚焦公共场合噪音消除问题，寻求解决公共场合噪音问题的解决方案。 

在一些大的公共场合，或在建筑装修阶段没有考虑使用建筑吸音材料，或由于人流量密集需要灵活的进行隔音处理，都将会产生共同的动态隔音需求。所谓动态隔音需求，即在一些已装修完成的场合，或因为装修时没有使用专门的建筑隔音材料、或人流量过载、或临时开展户外演出等等原因而产生的临时需要。基于这种需要，我们想要设计出一种能够灵活拆装的隔音装置 

目前，在国内有一种双层弧面外壳吸音器，同时运用吸音原理和反射原理相结合的手段，通过玻璃钢制的支撑架，镀锌板的内外层弧面，玻璃棉的腔体吸音材料，对少部分噪音进行反射，对多部分噪音进行吸收，也能较好的吸收公共场合的噪音。但是，这种双层弧面外壳吸音器材料比较昂贵，造价比较高。在学院老师专利的基础上，我们设计出了一款公共场合降噪装置，它将吸声和隔音原理结合，通过常用的吸音材料组合，构成了它吸音能力较强且实用的特点。

2降噪原理与材料分析

2.1降噪原理分析

目前，降噪领域上有吸收声音和反射声音两种主要的降噪技术吸收声音这要是从材料层面去实现降噪，想要达到降噪效果，工业制造者们往往会选取表面含有许多细孔的内部松软多孔的吸声材料。这种材料通过外部的细孔吸收很多噪音，当噪音进入材料内部时，由于内部的细软多孔结构和孔与孔之间的互相联通使得噪声在内部与空气和纤维发生振动，进而产生分子间的阻力和摩擦作用，成功实现将部分声能转化为热能，以达到降低噪声的效果。此外，由于空气在绝热压缩中升温，而在绝热膨胀中温度下降，使热能发生传导作用，在空气与吸声材料之间不断发生热量交换，结果使声能转变为热能而使声能衰减。这样就使反射声减少，总的声音强度也就降低了。 

关于反射声音技术，主要是从阻挡角度出发解决降噪问题。当声波在传播途径中，遇到木板、墙体等匀质屏障物时由于介质特性阻抗的变化，使部分声能被屏障物反射回去，一部分被屏障物吸收，而在屏障物内部，当内部的噪声经过做功之后，部分噪声是原路反射回去的，当这部分的噪声接触到外表面水泥木板丝的时候又会在反射原理的基础上被反射回来，只有一部分声能可以透过屏障物辐射到另一空间去，透射声能仅是入射声能的一部分。由于反射与吸收的结果，从而降低了噪声的传播。 

我们常把一个表面所吸收的声能E与入射到该面的声能E0之比值称为吸声系数α,而其表达式为：

α=E/E0

其中，

E0——入射的声能量；

E——被吸收的声能量。

吸声系数a愈大，表明材料和结构的吸收效果愈好，多数吸声材料和吸收结构的α值都在0.2～1之间。吸声系数与材料的物理性质、声波的频率和声波的入射角都有关系。在后面的实验中，我们从控制变量的角度来探索不同厚度与频率下几种常用材料的吸声效果。

2.2降噪材料分析

基于对易燃性、环保性、塑性、耐用性、防潮性以及吸声类型的综合的综合考虑，在最初所提供的比较适合的六类材料中初步选择膨胀珍珠岩板和水泥木丝板作为装置的外部支撑材料。初步选择选择矿渣棉、玻璃棉、脲醛泡沫塑料作为装置的内部填充物（三种材料在环保性、防潮性以及塑性上都存在不同程度上的缺点，后续的使用可以根据场所的不同进行填充物的选择。）

基于在同种实验条件下，不同类型材料的吸声系数不同的考虑，我们基于在同种厚度、外界噪声频率不同的实验条件下，不同材料的吸声系数不同的考虑，发现在外界噪声频率不一的条件下木纤维板、矿渣棉的吸声系数都维持在较高且

比较稳定的水平；而膨胀珍珠岩的吸声系数维持在较低且较稳定的水平；另外，水泥木丝板、脲醛泡沫塑料、矿渣棉在低频区的吸声系数比较低，在高频区的吸声系数比较高，存在不稳定的现象;超细玻璃棉在吸声能力、吸声系数的稳定性上表现都很差。

基于800Hz噪声频率下，不同材料厚度与吸声系数的关系实验，随着所选取材料厚度的增加超细玻璃棉、矿渣棉、脲醛泡沫塑料的吸声系数变化较大且在5cm后增加幅度减小；而膨胀珍珠岩的吸声系数的整体情况强于木纤维板和水泥木板丝。

综合以上的资料和实验数据，为了追求在一般情况下的最好吸声降噪效果，我们还需进行材料的组合探究，考虑到实际生活中的应用，应尽量保证吸声体的厚度不能太大，所以我们进行如下实验探究：1.选择两块5cm厚度木纤维板作为外部支撑、选择5cm厚度超细玻璃棉作为吸声体的内部填充，采用胶粘的方式进行固定。2.选择两块5cm厚度木纤维板作为外部支撑、选择5cm厚度矿渣棉作为吸声体的内部填充，采用胶粘的方式进行固定。3.选择两块5cm厚度木纤维板作为外部支撑、选择5cm厚度脲醛泡沫塑料作为吸声体的内部填充，采用胶粘的方式进行固定。4.选择两块2cm厚度膨胀珍珠岩板作为外部支撑、选择5cm厚度超细玻璃棉和5cm厚度脲醛泡沫塑料作为吸声体的内部填充，采用胶粘的方式进行固定。5.选择两块2cm厚度膨胀珍珠岩作为外部支撑、选择5cm厚度矿渣棉和5cm厚度脲醛泡沫塑料作为吸声体的内部填充，采用胶粘的方式进行固定。 

在实验室摆放一张桌子，桌子的左侧放置分贝检测仪，右侧放置声源控制器    （声源控制器统一将声源处声音控制在80dB），将降噪装置放置于两个设备的中心，且距两个设备都有1米的相同距离。进行五次实验，每次更换不同的降噪装置，其他保持不变。每次实验过后，做好每一种组合降噪装置的降噪效果记录，最后编制成表格。

图：降噪装置五次实验记录表（单位：dB）

通过五次实验的记录表格，我们不难发现第四种组合降噪效果是最佳的，即选择两块2cm厚度膨胀珍珠岩板作为外部支撑、选择5cm厚度超细玻璃棉和5cm厚度脲醛泡沫塑料作为吸声体的内部填充，采用胶粘的方式进行固定，这种方式能够使降噪效果达到最佳。

3 降噪装置研究

3.1装置结构设计

从双层弧面外壳吸音器在特殊场合的应用案例中，我们受到了很大的启发，在老师的帮助下，设计了一款公共场合降噪装置，其主要由隔音板、吸音层、橡胶底座以及控制板块连接的旋转马达组成。由实验筛选可得知，隔音板主要使用反射和吸声两用的降噪材料—膨胀珍珠岩板，这种材料寿命较长，一般可以使用五十年以上，具有无毒无害、环保节能、抗压性强和粘结力强等等特点；吸音层主要使用5㎝的超细玻璃棉和5㎝的脲醛泡沫塑料组成；橡胶底座吸收低频噪声和地面震动，吸音层反射吸收在途噪声，各部分相互协作，各尽其能；控制板块连接的旋转马达能够实现板块间的拼装将板块叠加在一起，以适应灵活的市场需求。

为了方便工作人员的搬运、位置的迁移和固定，我们设计了两种类型，分别为立放式和摆放式。在降噪装置的底部安装刹车轮（这一设计也主要针对立放式）。而对于摆放式的装置纵向上分为三个部分，不同部分之间直接用活页进行固定，方便收缩和展开，同时也能进行灵活的布置，根据空间的不同，实现便捷的使用。这种装置能吸收公共场所内的嘈杂声音，减小噪音对环境、对人体生理、心理的影响，并可临时安装、方便移动。

本产品目前只生产0.5m、1.5m、3m高的三种装置类型，可以在不同的场所使用，同时商品采用提前生产和定制化生产的加工模式，前者可以节省生产周期，方便客户及时使用；后者可以满足客户的特殊需求，但生产周期稍长。

3.2降噪效果实验

图：公共场合噪音分贝表（单位：dB）

为了测试这种装置在各种公共场合的降噪效果，我们根据不同公共场合的噪音分贝表来展开了以下模拟实验：假定空气湿度和温度一致，设置一组对照实验，选取两张空桌子，将1.5米高的公共场合降噪装置放于其中一张桌子的桌面上，在桌子左侧距离公共场合降噪装置1米的同一位置分别等距离放置分贝检测仪，在右侧距离公共场合降噪装置1米的同一位置分别等距离放置声源控制器。通过声源控制器来控制声音释放的分贝。分别设置100分贝，90分贝，80分贝，70分贝的声源并释放，然后分别用分贝检测仪接收释放后的声音，逐一记录每一声源对应的分贝，记录如下：

图：不同公共场合降噪效果模拟实验检测结果（单位：dB）

由实验结果可知，在空气湿度和温度一定、不同场景不同赫兹的条件下，这种装置的降噪效果与相同赫兹条件下的降噪值几乎没有差别。同时，实验也有很多不完善的地方，例如不同场合的空气和湿度相差较大，很显然空气的温度和湿度对于噪声的影响是很大的，此外，装置材料的防火防潮性都会极大的影响到实际的降噪效果。 

4 结语

设计本款降噪装置，立足于当今部分公共场所缺少简易、耐用、优良的降噪装置。本文通过对不同吸声材料的特性的分析，并通过实验测试所选择材料在不同的声的频率下和不同厚度下的最佳吸声效果，选择出吸声效果最好的材料进行组合搭配，为了实际应用中的方便简洁，设计的降噪装置的总厚度不超过15cm。此外，对于最优方案的降噪装置，选择在不同的场景下进行降噪效果的实际测试，分析实际测试数据后，装置的降噪效果优良，这种公共场合降噪装置的降噪效果基本能够保持在80%以上。 由于实验条件和自身能力有限，并未考虑到空腔降噪以及叠加降噪的实际应用;其次，没有构建多种组合的降噪装置进行实验和降噪效果的实际测算，而是只选择了降噪最好的组合进行测算，实验内容太过单一 。

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