PDF《科别：生活与应用科学科》

科别:生活与应用科学科 组别:高中组 作品名称:这里真安静-隔音材料的探讨 关键词:遮音 、传送损失、dB 值 编号:040805 学校名称: 国立台南第一高级中学 作者姓名: 洪其正、谢伯承 指导老师: 吴永和

1 壹、前言 壹、前言 壹、前言 壹、前言 科技的进步带给我们便利的生活,然其所造成的噪音污染已经是相当严重的问题,且威 胁著我们的生活环境品质.

重视环保的今天,隔音墙已经成为公共设施尤其是交通方面 不可或缺的装置.所以我们对本主题进行研讨. 贰、目的 贰、目的 贰、目的 贰、目的 针对隔音的材料与配置-开孔、夹层、及不同排列配置对隔音效果之影响做研究,寻求 最适合的隔音材质的配置. 参、研究设备 参、研究设备 参、研究设备 参、研究设备 1.实验用具:(见P.5) (1) 频率调整器 一台 (2) 喇叭(功率放大用) 一台 (3) 分贝仪 一支 (4) 木箱(代用残响室) 一组 (5) 支撑箱(支撑实验板) 一个 2.实验板规划:(详如附录 A) (1) PP 塑胶板:

40 cm x

40 cm x 0.5 cm.. (2) 孔径规划:

10 mm、5/8 、1 . (3) 孔数规划:

60、

88、

113、

158、

248、326 孔. 肆、研究过程或方法 肆、研究过程或方法 肆、研究过程或方法 肆、研究过程或方法

(一)原理 1. 噪音的定义: 噪音通常以噪音物理量之对数值表示,有下列的表示方式: 音压级 (Lp Lp Lp Lp, Sound Pressure Level) 音强度级 (Li Li Li Li, Sound Intensity Level) 音功率级 (Lw Lw Lw Lw, Sound Power Level) Lp =

20 log ( P / Po ) Po Po Po Po:基准音压,20 μPa. Li =

10 log ( I / Io ) Io Io Io Io:基准音强度,10 -12 W/m

2 . Lw =

10 log ( W / Wo ) Wo Wo Wo Wo:基准音功率,10 -12 W.

2 2. 噪音控制材质:分遮音(Sound insulation material)及吸音材质(Sound absorptive material),两者的比较见下表: 吸音材料 遮音材料 特性 质轻(0.5~20 lb/ft

3 ) , 多孔,孔隙互通,遮音不良. 质重(20~80 lb/ft

3 ) , 无孔,吸音不良. 目的 减少反射音能,将音能转换为热 能. 减少音能传送,将音能衰减. 控制原 理 粘鞫鹗,内部摩擦. 限制空气音的传动. 衡量方 式 吸音系数( ) : = ( Ii C Ir ) / Ii Ii Ii Ii Ii:入射於材料知音强度,W/m

2 . Ir Ir Ir Ir:在材料反射知音强度,W/m

2 . 传送损失(TL TL TL TL,单位 dB) : TL = 10log (1/ ) = 10log (Ii/It) = I I I It t t t/I I I Ii i i i:透过率. I I I Ii i i i:入射音强度(W/m

2 ). I I I It t t t:透过音强度(W/m

2 ). 评估频 率围 125,250,500,1000,2000, 4000Hz. 125,250,500,1000,2000,4000Hz. 典型材 料 玻璃纤维、聚胺基甲酸酯泡棉、发 泡塑胶板等多孔板. 钢铁、铅、木心板、石膏板、玻璃、 砖、混凝土、PVC 塑胶等均质板. 说明 在各种板类开孔,在其背后设空气 层,此称开孔板吸音构造.音入射 於开孔板构造时,孔部的空气对应 於音的周波数而开始振动,背后空 气层的空气如弹簧般反覆压缩且 膨胀运动,与孔管(可视为短管)壁 摩擦,损失能量、吸收音. 在均质的平板因入射音而使材料成 一体振动,产生透过音.音入射到 材料时,施加压缩或拉张材料的反 覆外力,板因而振动,此振动使材 料背面附近的空气振动,产生对应 於其振动速度的言,此即透过音. 增大透过损失就是减小透过音一亦 即减小音所致板的振动.

3 3. 噪音传送损失(Noisy Transfer Loss;

TL) 由於本实验每组数胍钥瞻资匝槔雌蓝ㄊ匝橹煽慷,每组实验均需要以空白数 鍪实钡男拚,才可以同基准来分析.因此,依胍舨舛ㄔ,本实验的所有数 梢栽胍舸退鹗ё鲂拚. 噪噪噪噪噪噪噪噪音 音音音音音音音值 值值值值值值值之 之之之之之之之修 修修修修修修修正 正正正正正正正( ( ( ( ( ( ( (音音音音音音音音强 强强强强强强强度 度度度度度度度) ) ) ) ) ) ) ) Lim (dB) =

10 log ( Im / Io ) 推导过程如下: Li(dB)=10log(I/Io) I= 10(Li/10 + log Io) Im = I- Ik + Ir Lim (dB) =

10 log ( Im / Io ) 其中:Io:基准音强度(10-12 W/m2 );

I:实测音强度(W/m2 );

Li:分贝值(dB) ,有下列三种型态: Lip:实测分贝值(dB);

Lik:实测空白分贝值(dB);

Lir:空白参考分贝值(dB);

Ik:实测空白音强度(由Lik 转换,算法同 I 值);

Ir:空白参考音强度(由Lir 转换,算法同 I 值);

Im:实测音强度修正值(W/m2 );

Lim:修正后分贝值(dB) 由以上噪音值之修正,各组数蚩捎肟瞻撞慰挤直粗当冉,以计算出修正后 的噪音传送损失(TL).

(二)实验过程: 本研究主题在有限的仪器、材料加工及测试环境下,前后共实施三阶段的试验.前一 阶段利用学校教室,但因干扰因素多,后两阶段改移至其他空间较广,周遭干扰因素少的 场地,并调整实验方法,本实验得以顺利进行. 第一阶段 第一阶段 第一阶段 第一阶段为材质比较试验,因保丽龙无法以钻孔机加工,改制成空板r三夹板 加工品质较差,影响试验的评估,故第二阶段改成只以均质性较高的 PP 塑胶板做试 验.且第一阶段实验於一般的教室中进行,周围器物的反射等都会影响实验精度.

4 第二阶段 第二阶段 第二阶段 第二阶段试验时,鉴於首次试验误差多,改移至较宽阔的场地做试验,试验结 果仍发现误差值过大,无法寻求出一个趋势.经检讨发现是频率调整器的设定误差 所致,故变更试验过程,降低频率设定的误差,进行第三阶段的试验. 第三阶段 第三阶段 第三阶段 第三阶段试验,对实验重新分组,并对每组实验前后增设前后空白实验进行校 正.但有时仍会发生误差,判断可能是电压不稳定所导致,故对有误差的组数再重 新做校正试验,以提高试验准确度. 1.将实验组数做适当的分配, 每组距不超过十次实验,每 组需涵盖空白试验. 2.确认实验的噪音频率围, 调整至适当位置.喇叭与木 箱及分贝仪放置定位. 3.先测试无隔板的空白噪音 值,调整功率输出至预定的 设定值. 4.依实验规划将测试板排列, 放置於木箱内.打开频率调 整器的电源(见P.5),纪录 分贝仪之噪音值.重复三次 电源开启与关闭,读取数 ,如三次数值误差过大, 可增加次数,选取相近值. 5.每组试验完成后,须再增加 一组空白试验. 6.比较前后空白试验是否差距大,如误差过大,整组实验须再复 测确认,如步骤(3). 7.进行下一个不同频率的试验,如步骤(2). 8.完成本组试验,进行下一组试验,如步骤(1). 本说明书就此阶段施测的数蟹治. 本说明书就此阶段施测的数蟹治. 本说明书就此阶段施测的数蟹治. 本说明书就此阶段施测的数蟹治.

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(三)组装示意图与仪器介绍

(四)注意事项: 1. 实验时应避免在喇叭与残响室间放置障碍物,以免干扰. 2. 读取分贝仪数,应尽量远离,以免干扰测定数值,须采取固定距离观察,且 应让数值跳动趋於稳定后才纪录,如跳动变化大,则取最高与最低值之平均. 3. 流程图中的绿色箭头表示正常的实验程序r若发生异常 (各组实验前后空白之 dB 值不等) 时,则再调整音量功率. 4. 各配置的实验板要以支撑板紧密放置,不可有排列间隙. 110V 电源 电源 电源 电源 分贝仪 噪音分贝值测定

3 频率调整器 调整测定频率

2 6 喇叭 孔板组 隔音性能评比

1 4 支撑箱 木箱(残响室) 黄色:实验装置 绿色:发声装置 蓝色:测量装置 红色:电路装置 频率微调钮 频率粗调键 正弦波形设定 功率设定

6 伍、研究结果 伍、研究结果 伍、研究结果 伍、研究结果 (

图表代号的说明见附录 A,详细数氩慰锤铰 D,E) 1. 1. 1. 1. 同孔径吸音材质的探讨 同孔径吸音材质的探讨 同孔径吸音材质的探讨 同孔径吸音材质的探讨 (图101)孔径比较-A01 (图102)孔径比较-A02 【#248:60 孔r#246:88 孔】 【#247:113 孔r#248:158 孔r#249:248 孔】 (图103)孔径比较-A03 【#250:158 孔;

#251:248 孔;

#252:326 孔】 2. 2. 2. 2. 同孔数吸音材质的探讨 同孔数吸音材质的探讨 同孔数吸音材质的探讨 同孔数吸音材质的探讨 (图111)孔径比较-158 孔 (图 112)孔径比较-248 孔【#248:A02 孔径;

#250:A03 孔径】 【#248:A02 孔径;

#250:A03 孔径】

7 3. 3. 3. 3. 间距 间距 间距 间距- - - -I( I( I( I(实心板与空气夹层的关系 实心板与空气夹层的关系 实心板与空气夹层的关系 实心板与空气夹层的关系) ) ) ) (图201)间距的影响 I-实心板【A 表示实心板;

S 表示空气夹层,以下同】 4. 4. 4. 4. 间距 间距 间距 间距- - - -II( II( II( II(遮音 遮音 遮音 遮音- - - -吸音 吸音 吸音 吸音- - - -遮音夹心版 遮音夹心版 遮音夹心版 遮音夹心版) ) ) ) (图211) 间距的影响 II-夹心材质 (图212) 间距的影响 II -夹心材质 【#208:0s;

#209:1s;

#210:2s】 【#211:0s;

#212:1s;

#213:2s】 (图213) 间距的影响 II -夹心材质 (图214) 间距的影响 II -夹心材质 【#214:0s;

#215:1s;

#216:2s】 【#217:0s;

#218:1s;

#219:2s】

8 (图215)闲距的影响 2-夹心材质 【#220:0s;

#221:1s;

#222:2s】 5. 5. 5. 5. 同心圆之夹心材质 同心圆之夹心材质 同心圆之夹心材质 同心圆之夹心材质【此部分的代号说明见】 (1)双层 (图301) 夹心材质-同心圆-双层 (图302) 夹心材质-同心圆-双层 (图303) 夹心材质-同心圆-双层 (2)三层

9 (图311) 夹心材质-同心圆-三层 (图312) 夹心材质-同心圆-三层 (3)四层 (图321) 夹心材质-同心圆-四层 (图322) 夹心材质-同心圆-四层 (4)多层/交错 (图331) 夹心材质-同心圆-多层 (图332) 夹心材质-同心圆-交错

10 陆、讨论 陆、讨论 陆、讨论 陆、讨论

(一)实验结果分析 1. 由图 101~103 及111~112,在同孔径时,低孔数比高孔数有较高的传送损失r同 孔数时,小孔........