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吸音材料在箱体中的运用

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发表于 2011-3-26 22:51:40 | 显示全部楼层 |阅读模式

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吸音材料在音箱中到底有那些作用,那些吸音材料适合音箱厂家大批量采用,放置量多少合适,闭箱放置吸音材料较容易理解,倒相箱有两分频和三分频及四分频之分,低音炮也是倒相箱的一种形式,对待这些不同的箱体,吸音棉如何放置,放置多少,中音腔要不要放置,放置多少,都是一个较模糊的问题,缺乏明确的定义,公开的资料难以查询到。所以需要大家共同参与讨论, . S3 d# [6 Q% J8 o8 Z, Y音箱常用吸音材料吸音系数表5 d7 p9 \& Y0 D 材料名称 厚度cm 密度kg/㎡ 频率Hz. G h# K! P7 _# ?9 X4 N. ?( J6 _8 h 125 250 500 1000 2000 4000+ V' x! ~, Z$ f) P 超细玻璃棉 2 20 0.5 0.1 0.3 0.65 0.65 0.651 \7 N. Y( S/ y+ g6 B 超细玻璃棉 3 20 0.7 0.18 0.38 0.89 0.81 0.98& t! v" ^! m8 q! y3 R! ] 超细玻璃棉 5 20 0.15 0.35 0.85 0.85 0.86 0.86 ( E @. Q7 `3 s% o4 O& k聚氨酯吸声泡沫塑料 2.5 18 0.12 0.21 0.48 0.7 0.77 0.76 ) q X: X; F9 Q; u5 U; G, n聚氨酯吸声泡沫塑料 5 18 0.16 0.28 0.78 0.69 0.81 0.84+ F3 Q. ?. m, s4 L' I) U. n S 晴纶棉 5 20 0.14 0.37 0.68 0.75 0.78 0.82 4 u" V2 Q% ?7 G7 g( A* l: V0 lA从吸音系数表看,在相同厚度条件下,几种材料相差不大,在500Hz以上时,玻纤吸音系数略大,可惜未能查询到1—2CM厚度的数据,因为音箱内的吸音材料受价格因素制约,一般不可能铺得太厚。既然几种材料吸音性能差不多,首选的就是价格因素,晴纶棉就是不错的选择,选择晴纶棉时,要选择纤维较细的,密度较高的,也不要选择喷了很多胶粘剂的(为了给晴纶棉定型而喷胶)。其实还有一种来源广阔的吸音材料,就是废旧多层瓦楞纸箱,将瓦楞纸箱板多层钉在箱内壁上,是一个很好的吸音方式,物美价廉。尤其适合业余爱好者使用。8 G5 p, S) H. l; n8 e4 j+ X) x, ? 对各种类型的音箱,不论其结构如何,我们对背辐射声波的处理方式都遵循一个原理,既消音或半消音处理。对闭箱来说,作消音处理,吸音材料以疏松状填满大部分空间(靠近扬声器盆架窗口处留出空间)。 , B, K: w* ~0 H对其它各种音箱,应作半消音处理,对最低频即谐振频率处,要引导要利用,让谐振波能量最大限度的通过倒相管辐射出去,因此吸音材料要环绕箱壁放置,不要阻塞箱内谐振波通道,更不要挡住倒相管口。要让扬声器至倒相管之间畅通无阻。不要将吸音材料成团随意丢置于箱内,要将吸音材料可靠的固定在箱壁上。有些 厂家用音箱网布蒙住倒相管内口,认为这样声音好听,其实这是错误的,这说明音箱内吸音绵少了,应该增加吸音绵。蒙住倒相管,会使低频效率降低。/ ~% w& z' V7 X7 Q: t( K: h 低音箱内的吸音棉,起三个作用,一是可以增加等效容积,对大容积箱来说,此点无关紧要,但对小容积箱来说,很有好处。二是调节瞬态特性,较多的吸音材料,可以改善瞬态特性,并使低音有一定的弹性,听感较为舒服,凡事有个度,过多的吸音材料会降低低频输出声压。目前的市场现状,不是吸音材料过多,而是普遍过少,很多厂家都是象征性的放一点,而且放的品种也不对。比如有的放一小片大孔径的粗筋海绵,孔径粗大的海绵体,吸音效果很差的,如果选用海绵,一定要选用较高密度的细孔海绵。三是对谐振频率以上的全部箱内频段,作消音处理,消音越彻底越好,消音越彻底,背辐射干扰越小。* I/ o; Z' h3 ^1 \4 c6 I7 H 中音腔内的吸音棉,作用只有一个,即消音,吸音材料越多,消音效果越好,背辐射干扰就越小。正面声波还原的保真度越高。各厂家的实际现状是,中音腔几乎都不放置吸音材料,分析原因,不外乎两个因素,一是节约成本,二是不懂吸音材料在中音腔的作用。 6 ~$ G# F' q- F" \+ e对中音腔,理想状态应该按闭箱处理,将吸音材料松散的布满内腔,受价格因素影响,绝大多数厂家不会这样做,但对高档箱,还是放一些为好。就是一般的音箱,中音腔容积不大,就是全放满吸音材料,成本也是有限的,小音量下听不出来,大音量下还是能听出区别的。 - W. ?; S3 @( T+ {1 t3 j2 Z对低音炮来说,吸音材料的作用与低音箱前两个作用相同,一是增加等效容积,二是改善瞬态特性。不存在背辐射声波干扰问题。
 楼主| 发表于 2011-3-26 22:55:11 | 显示全部楼层
声学处理离不开多孔吸声材料,大家也都知道多孔材料能吸声,也能找到这些材料的吸声系数,但具体到设计中,选择多大的容重、确定多大的厚度,很让人困惑。现在收集、整理了一些相关资料,与大家共享。 3 E/ q5 b5 X4 \ : m( K% p- t- j0 U& R5 U1 B r1 u- W& a7 z, A 一、多孔材料的吸声原理 ! p2 G- u1 \2 c; C+ m' D5 Z% H" N, K. s5 y' A! g) q ) b" O% } u6 u$ o+ Q4 v) d 多孔吸声材料,如玻璃棉、岩棉、泡沫塑料、毛毡等具有良好的吸声性能,不是因为表面粗糙,而是因为多孔材料具有大量的内外连通的微小孔隙和孔洞。当声波入射到多孔材料上,声波能顺着孔隙进入材料内部,引起空隙中空气分子的振动。由于空气的粘滞阻力、空气分子与孔隙壁的摩擦,将声能转化为摩擦热能而消耗掉了,因而能吸声。 % ^1 V: ?3 V& A 6 y* n8 I% m, V/ @2 n9 E0 D4 [多孔材料吸声的必要条件是:材料有大量空隙,空隙之间互相连通,孔隙深入材料内部。表面粗糙的材料,不一定吸声,如拉毛水泥等,外表粗糙但内部致密,早期在影院墙面上常见,现已不用。内部存在大量孔洞的材料也不一定吸声,如包装用的泡沫,内部有许多泡沫但相互独立不贯通,有很好的减振作用,但由于空气无法进入材料内部,因而不吸声。% B2 T* u, {" p) k5 | 4 i: i0 G% }" l* C6 E - z9 S* f4 f& ?1 { 二、影响多孔吸声材料吸声系数的因素 ! T$ h5 ]. [ h. K) k; D- \ 1 U' f+ e2 }4 t+ S, j& }0 c% r0 g/ U) c- _. s$ R$ ~5 z( {& | 大家都知道,多孔吸声材料对声音中高频有较好的吸声性能,但低频的吸声性能受各种因素的影响较大。影响多孔吸声材料吸声特性的因素有很多,一般认为主要是:材料的厚度、容重(密度)、孔隙率、结构因子和空气流阻等。 5 w2 y( f9 ]! j 容重:每立方米材料的重量。 % _5 e# D/ W! ]% O! ~' o2 m& g2 g 孔隙率:材料中孔隙体积和材料总体积之比。 5 U7 |( ?. [1 B# e 结构因子:反映多孔材料内部纤维或颗粒排列的情况,是衡量材料微孔或狭缝分布情况的物理量。 $ p: ?3 s0 r- ^6 w: Z; d3 l: o6 W 空气流阻:单位厚度时,材料两边空气气压和空气流速之比,反映空气通过多孔阻力的大小。空气流阻是影响多孔吸声材料最重要的因素。流阻太小,说明材料稀疏,空气振动容易穿过,吸声性能下降;流阻太大,说明材料密实,空气振动难于传入,吸声性能亦下降。因此,多孔材料存在最佳流阻。在实际工程中,测定空气流阻比较困难,但可以通过厚度和容重粗略估计和控制(对于玻璃棉,较理想的吸声容重是12-48Kg/m3,特殊情况使用100Kg/m3或更高)。0 l! ~8 Q5 j1 y% Z5 \4 w Z * s8 {7 U9 }$ P- \4 t" H 1、随着厚度增加,中低频吸声系数显著地增加,但高频变化不大(多孔吸声材料对高频总有较大的吸收)。 ; }# S1 @1 w" c0 L& u* } 厚度的选择受制房间环境,不可能很大,综合考虑性能、成本、体积等因素,选择5cm较合适。 & s5 b6 z4 N2 r( C: H6 m ' D% B, O' [5 J 2、厚度不变,容重增加,中低频吸声系数亦增加;但当容重增加到一定程度时,材料变得密实,流阻大于最佳流阻,吸声系数反而下降。 2 G( N- D& j& w: w# d$ v H 常用的容重我们选择50Kg/m3。+ }" h0 s9 ]/ P. R 4 S f6 ~* Q/ G& f 3、多孔吸声材料的吸声性能还与安装条件有着密切的关系。当多孔吸声材料背后有空腔时,与该空气层用同样的材料填满的效果类似。尤其是中低频吸声性能比材料实贴在硬底面上会有较大提高,吸声系数将随空气层的厚度增加而增加,但增加到一定值后效果就不明显了。 ( w9 Z& @ ?' x! C7 m o/ E2 a& q5 t( \, A 9 h1 F) @6 h E: }* m+ F3 z 一般我们选择空腔为5cm-10cm。同理,要使用窗帘吸声,窗帘也不能紧贴墙面或玻璃,建议离墙10cm。 5 o: @& D+ w$ s4 o! ^! a / g8 [. B4 w% J) d& ^/ I4 H 4、使用不同容重的玻璃棉叠和在一起,形成容重逐渐增大的形式,可以获得更大的吸声效果。 $ c$ D4 @ ]+ l% b# h6 b* w: B1 [/ z$ r; F- L3 {: Z 5、多孔吸声材料表面附加有一定透声作用的饰面,如厚度小于0.05mm的塑料薄膜、金属网、窗纱、防火布、玻璃丝布等,基本可以保持原来材料的吸声特性。 7 ~) ~4 s. n! H: ~& C& L( `/ [ ' ^4 R3 U8 s) A3 ]6 u 使用穿孔面材时,穿孔率须大于20%,若材料的透气性差时,如塑料薄膜,高频吸声特性可能下降。低频吸声系数将有所提高。膜越薄、穿孔率越大,影响越小。相反的例子如音箱网罩,一般都很疏,孔较大,就是要防止网罩吸声影响高频。0 E( z9 x! d" c1 U6 C, E ! y! z, r% a) N% H* G) P4 p1 p- ` 6、高温、高湿会影响材料的吸声性能。这是由于吸湿吸水后,材料中孔隙减少。首先使高频吸声系数降低,随含湿量的增加,其影响的频率范围将进一步扩大。5 J8 O" U) I& K2 x$ j" ?$ D. O3 v% t: n 0 r9 g. P1 J7 u! c ' j! ]8 f4 L% u7 H6 B7 }2 Q$ Z5 s1 q$ _3 j3 ?; s- Z; V 相同材料不同厚度、容重吸声性能比较3 n2 u6 L- e0 c# c1 R# k" N$ p " ` T! `) N) E$ k0 ~8 [. h* S / `6 o8 v4 x6 J+ R0 d4 `4 d9 p; Y2 ^! |/ b& d* ]! T2 w: g 实际设计使用中,各种制约因素很多,就要综合考虑厚度与容重。如厚度受限,要达到同样的性能,就要提高容重。如购不到高容重的材料就要增加厚度。 ! K [9 Q& S1 [ $ Y% j3 F3 c& B! t" _- h1 j! O" P6 o o) K+ J + D' \- q5 E9 S- n( c如压力区陷阱的设计中,就是用高容重换来了低厚度。由于驻波在墙面处声压最大但振动速度最小,而低频吸声性能与材料中空气流速有关,振动速度小流速就小,同样的材料,由于低频流速低,因此低频吸声性能较差。要解决这个问题有两种选择:一是增加厚度,因为厚度越大流阻越大,但厚度太大则压力区陷阱的优势便不复存在。第二是提高容重,在厚度不大的情况下提高流阻,方法是将普通的玻璃棉压缩10倍制成玻璃棉板。 0 X# G% I% G* o+ L+ \- M6 x" U: Q( F3 w& M. r ) d b& L- \2 u8 F: z7 Z3 E " G* a. c# U5 V9 x: X* V 多孔吸声材料的吸声系数可以用实验方法测得,也可以通过复杂的数学计算得到,已不在我们讨论之列。我们只要掌握了它的基本规律就能进行定性分析,然后就可以作出合理的设计。
发表于 2011-3-26 23:07:25 | 显示全部楼层
记得1995年,有音响杂志介绍,用沥青淋在箱体内,用作避免谐振。
 楼主| 发表于 2011-3-27 07:11:33 | 显示全部楼层
是有过类似的介绍,不过在一些大厂的名牌箱体里少见
发表于 2011-3-27 11:17:52 | 显示全部楼层
好文!{:soso_e179:}
 楼主| 发表于 2011-3-27 18:37:04 | 显示全部楼层
如图,一对当年从收破烂儿的手上花10元钱收来的SONY组合音响的箱子,被我填满了吸音棉后,音质有了质的变化,非常好听,大家不妨试试,直对喇叭后面箱体的吸音棉不要太厚3-6个工分合适,其他的地方填满,可以多塞一些,倒相口附近要空出来,不可塞紧,否则就变味儿了 DSC02664.JPG DSC02666.JPG
发表于 2011-3-28 19:30:29 | 显示全部楼层
小日的箱子的确不行,不改造没法听啊{:soso__10738406492890203795_4:}
发表于 2011-6-12 16:06:51 | 显示全部楼层
文章太详细了,认真学习了。
发表于 2011-6-12 19:42:19 | 显示全部楼层
學習了.......................
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