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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,# I0 E! K/ {5 i r 音箱常用吸音材料吸音系数表7 h6 M# W, G3 B, } 材料名称 厚度cm 密度kg/㎡ 频率Hz! ^: L, x# W8 l' _: M$ u# }% n 125 250 500 1000 2000 4000 1 @2 E8 o% J2 _3 G! D超细玻璃棉 2 20 0.5 0.1 0.3 0.65 0.65 0.65- B- I9 T: r% p2 D9 u 超细玻璃棉 3 20 0.7 0.18 0.38 0.89 0.81 0.984 g5 e+ z( G A; ^8 z$ E- s 超细玻璃棉 5 20 0.15 0.35 0.85 0.85 0.86 0.86 . D" A2 C3 ?5 Q2 S8 S% Z' S% W聚氨酯吸声泡沫塑料 2.5 18 0.12 0.21 0.48 0.7 0.77 0.76# ?; g& {8 u, F6 q$ y7 J, @5 ? 聚氨酯吸声泡沫塑料 5 18 0.16 0.28 0.78 0.69 0.81 0.84 7 |9 B B, J# J; I; i: s晴纶棉 5 20 0.14 0.37 0.68 0.75 0.78 0.82* ~) ]- E: Y" l4 n% w2 ^; @ A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。 u8 g, x5 [/ h7 c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)。 6 K' Z& s3 j9 m' j+ E' d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。- l8 I6 y; q. W4 O# t0 d- L ]8 v 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。 3 L: R9 C: p. c. A& k6 @* A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。 % Z. m1 H6 B3 s( N9 i2 n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。- f( s4 G8 @, V0 x- P4 } 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。 6 Q4 Y# X, ^/ ?1 M0 j+ l ' Z* x% g% l/ f) D M 9 R+ w, k* S& g# Y5 n一、多孔材料的吸声原理 : Z! t' j: r, \3 s6 i% Y* ~8 g/ m+ @1 z' u8 J8 x3 X& T4 e: a % L0 ~- y [& p" f, z8 a) g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。 2 a" V& f# [- X+ Y+ Z 6 d* G7 P( w/ |, f4 @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。 1 H# |9 k" n3 i5 k& q ; H( A" A9 g* T# K: w" x% | & J; H& |9 {9 H1 c8 q4 c0 Q二、影响多孔吸声材料吸声系数的因素) S; h, t- w) u1 }4 w2 r5 c F & q# _+ _6 \* r4 J , S+ e7 h5 {0 ?' Z/ l% S 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。 W+ g: p; ]* a9 ~* c 容重:每立方米材料的重量。 6 M3 K9 g+ B5 g: a4 ]7 f 孔隙率:材料中孔隙体积和材料总体积之比。 " z; ?; u4 L" |3 k 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。 & _$ r" q* v3 s: J 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)。 1 g) S, t, i$ d' h, r' U5 D- @ " a+ m% ^/ {$ m, [4 S 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)。 + G/ K9 P1 K9 g g D. R' T 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。! F5 b4 S2 z& D' } 2 r8 S7 w; V! B1 b4 d3 U 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。 ' i2 |' K# c) B0 r9 R 常用的容重我们选择50Kg/m3。) s% {( _* V9 p6 N! h6 ? ^$ v7 _! J$ X7 z' Z 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。 * i& |% }( j% ]) c- [7 G* e : }5 b0 r& u- Q' Z$ k/ M; ?$ H' x& q: z' y$ O 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。 7 O9 K) }* M" F6 p: n6 s* @ 8 v5 x2 k4 i: g) [- Q0 A 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。 " L3 _% Y# V* N n0 U1 p, P0 F: q% D2 B 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。 ; u8 B; C7 Q. f1 {3 z8 g* s% }* i- J5 a: i 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。 8 c+ R# J% r1 ?. q+ g5 ]& F. j3 H# B& ~; H, k- x0 h+ i 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。7 X4 H& W; Q# T$ B$ f. r1 J Q 9 O j9 l) j7 F& p - d2 D Y0 |! E4 a; [4 y k; C( f8 b* F8 ?8 n- |3 R 相同材料不同厚度、容重吸声性能比较 9 ^+ S( u1 p" c9 `- n! D, J( Y/ k - b# ?( } Y0 u/ l' D , U; F- y# ^, f* O8 f. w! X6 D) q: L , h5 P( T i! b' q9 H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。/ ?2 e7 S# ?4 t( k! x* B; a ) z9 O, f/ U7 u4 v* h2 v4 Y/ m. @* s8 Z9 L ' L% T' J$ K( R2 d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。 9 b0 k; j0 d4 p$ d/ B0 U* {3 U. U$ r; i& Q$ {8 j; n- U 6 _' s A' O I; t: g! r5 k- n6 B1 m0 t: Z% L# J" z) K 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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